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Die
Erfindung betrifft eine Wärmeübertragerventileinrichtung
zum Regeln eines Fluidstroms, insbesondere eines Abgas- oder Ladeluftstroms,
mit einem Ventilgehäuse,
das einen Eingang für
den Fluidstrom und einen Wärmeübertragerausgang
aufweist, durch den einem Wärmeübertrager,
insbesondere einem Kühler,
in Abhängigkeit
von der Stellung eines Ventilkörpers
ein mehr oder weniger großer
Fluidstrom zugeführt
wird.
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In
herkömmlichen
Abgassystemen wird zum Regeln des Abgasstroms ein Abgasregelventil
verwendet. Zum Verteilen des Abgases wird eine Abgasklappe verwendet,
die den Abgasstrom entweder durch den Kühler oder durch einen Bypass
am Kühler vorbei
leitet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine verbesserte Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, die einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar
ist.
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Die
Aufgabe ist bei einer Wärmeübertragerventileinrichtung
zum Regeln eines Fluidstroms, insbesondere eines Abgas- oder Ladeluftstroms,
mit einem Ventilgehäuse,
das einen Eingang für
den Fluidstrom und einen Wärmeübertragerausgang
aufweist, durch den einem Wärmeübertrager,
insbesondere einem Kühler,
in Abhängigkeit
von der Stellung eines Ventilkörpers
ein mehr oder weniger großer
Fluidstrom zugeführt
wird, dadurch gelöst,
dass das Ventilgehäuse
einen weiteren Ausgang, insbesondere einen Bypassausgang, aufweist,
durch den in Abhängigkeit
von der Stellung eines Ventilschiebers, der aus einer Nulllage heraus,
in der ein Fluidströmungskanal
durch den Ventilschieber verschlossen ist, zwischen zwei Öffnungsstellungen
hin und her bewegbar in dem Ventilgehäuse angeordnet ist, ein mehr oder
weniger großer
Fluidstrom an dem Wärmeübertrager
vorbei geleitet wird. Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung werden die Funktionen Regeln und
Verteilen des Fluidstroms in einer einzigen Ventileinrichtung zusammengefasst.
Mit der erfindungsgemäßen Wärmeübertragerventileinrichtung
ist es möglich,
den durch den Eingang in das Ventilgehäuse eintretenden Fluidstrom
geregelt zu dem Wärmeübertragerausgang
oder zu dem Bypassausgang zu leiten. Gemäß einem weiteren Aspekt der
Erfindung kann der Eingang mit dem Ventilschieber auch komplett
geschlossen werden. Der Ventilschieber kann auch als Ventilkörper bezeichnet
werden. Der Ventilschieber wird durch elektrische Steller, insbesondere
elektromagnetische Steller, oder durch pneumatische Steller, insbesondere
durch mindestens eine Unterdruckdose, betätigt. Die herkömmliche
Abgasklappe kann entfallen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber zwischen einer
ersten Extremstellung, in welcher der weitere Ausgang geschlossen
und der Wärmeübertragerausgang
geöffnet
ist, und einer zweiten Extremstellung hin und her bewegbar ist,
in welcher der weitere Ausgang geöffnet und der Wärmeübertragerausgang
geschlossen ist. Durch den Ventilschieber kann auch bei hohen Drücken eine
ausreichende Dichtigkeit gewährleistet
werden.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
des Ventilschiebers der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang
geschlossen sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung des
Ventilschiebers der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang teilweise
geöffnet sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
des Ventilschiebers der weitere Ausgang und der Wärmeübertragerausgang
geöffnet
sind.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
des Ventilschiebers der weitere Ausgang insbesondere teilweise geöffnet und
der Wärmeübertragerausgang
geschlossen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass in einer weiteren Ventilstellung
des Ventilschiebers der Wärmeübertrageausgang
insbesondere teilweise geöffnet
und der weitere Ausgang geschlossen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber einen im Wesentlichen
kreiszylinderförmigen
Schließkörper mit
einer Mantelfläche
umfasst, die sich zwischen zwei Stirnseiten erstreckt. Der Schließkörper ist
in einer Ausnehmung des Ventilgehäuses hin und her bewegbar aufgenommen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper ein zentrales Durchgangsloch
aufweist. Das zentrale Durchgangsloch dient zum Durchführen einer
Kolbenstange, durch die der Schließkörper mit einer Antriebseinrichtung
gekoppelt ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper an mindestens einer Stirnseite
mehrere Vorsprünge
aufweist. Die Vorsprünge
erstre cken sich in Bewegungsrichtung des Schließkörpers und dienen dazu, den Schließkörper in
dem Ventilgehäuse
zu führen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper an beiden Stirnseiten
mehrere Vorsprünge
aufweist. Dadurch wird auch in den Extremstellungen der Hin- und
Herbewegung des Schließkörpers eine
stabile Führung
des Schließkörpers in
dem Ventilgehäuse sichergestellt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche und
den Stirnseiten des Schließkörpers mindestens
eine Phase aufweisen. Vorzugsweise ist an beiden Übergängen jeweils
eine Phase vorgesehen. Die Phasen können umlaufend ausgeführt sein
oder unterbrochen, das heißt
in Segmente unterteilt sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche und
den Stirnseiten mindestens eine Rundung aufweisen. Vorzugsweise
ist an beiden Übergängen jeweils
eine Rundung vorgesehen. Die Rundungen können umlaufend ausgeführt sein
oder unterbrochen, das heißt
in Segmente unterteilt sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung kreisbogenförmig oder
ellipsenförmig
beziehungsweise ellipsenbogenförmig
verläuft.
Durch die Rundung wird ein sanfter und/oder tangentialer Übergang
zwischen der Mantelfläche
und der zugehörigen
Stirnseite geschaffen.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Übergänge zwischen der Mantelfläche und
den Stirnseiten mindestens eine Vertiefung, vorzugsweise mehrere
Vertiefungen, aufweisen, welche die Mantelfläche mit der zugehörigen Stirnseite
verbindet. Die Vertiefung bildet eine Kerbe oder eine Nut und schafft
eine Strömungsverbindung
zwischen der Mantelfläche
und der zugehörigen
Stirnseite.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen eckigen, insbesondere
dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, Querschnitt aufweist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen runden, insbesondere
kreisbogenförmigen
oder ellipsenförmigen
beziehungsweise ellipsenbogenförmigen,
Querschnitt aufweist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt
die Gestalt einer Geraden aufweist, die schräg zu der Mantelfläche hin
ansteigt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt
kreisbogenförmig
oder ellipsenförmig
beziehungsweise ellipsenbogenförmig
verläuft.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen in Umfangsrichtung,
insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet
sind. Die Verteilung der Vertiefungen ist vorzugsweise symmetrisch.
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Ein,
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Übergang zwischen einer Innenfläche und
einer Seitenfläche
des Ventilgehäuses
als Steuerübergang
ausgeführt
ist. Der Steuerübergang
ermöglicht
einen definierten Durchtritt von Fluid, wenn der Ventilschieber
aus einer Nulllage in eine der Öffnungsstellungen
bewegt wird.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang eine Steuerkante für den Ventilschieber
aufweist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang eine Phase aufweist.
Die innere Kante der Phase bildet die Steuerkante.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang mindestens eine Rundung
aufweist. Die Rundung kann umlaufend ausgeführt sein oder unterbrochen, das
heißt
in Segmente unterteilt sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Rundung kreisbogenförmig oder
ellipsenförmig
beziehungsweise ellipsenbogenförmig
verläuft.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerübergang mindestens eine Vertiefung,
vorzugsweise mehrere Vertiefungen, aufweist, welche die Innenfläche mit der
Seitenfläche
verbindet. Die Vertiefung bildet eine Kerbe oder eine Nut und schafft
eine Strömungsverbindung
zwischen der Innenfläche
und der Seitenfläche.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen eckigen, insbesondere
dreieckigen, rechteckigen oder trapezförmigen, Querschnitt aufweist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung einen runden, insbesondere
kreisbogenförmigen
oder ellipsenförmigen
beziehungsweise ellipsenbogenförmigen,
Querschnitt aufweist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt
die Gestalt einer Geraden aufweist, die von der Seitenfläche schräg zu der
Innenfläche
hin abfällt.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung im Längsschnitt
kreisbogenförmig
oder ellipsenförmig
beziehungsweise ellipsenbogenförmig
verläuft.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vertiefungen in Umfangsrichtung,
insbesondere gleichmäßig, verteilt angeordnet
sind. Die Verteilung der Vertiefungen ist vorzugsweise symmetrisch.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung
eine Hub-Durchflusskurve mit einem linearen, progressiven oder sigmoidalen
Verlauf aufweist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber oder Ventilkolben
zwischen zwei Federelementen in eine Nulllage vorgespannt ist, in
welcher der Eingang verschlossen ist. Wenn sich der Ventilschieber,
der auch als Ventilkolben bezeichnet wird, in seiner Nulllage befindet,
dann ist die Verbindung zwischen dem Eingang und den Ausgängen durch
den Schließkörper unterbrochen.
Durch die Federelemente wird eine Fail-Safe-Funktion ermöglicht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper durch eine symmetrisch
vorgespannte Feder in der Nulllage gehalten wird, in welcher der
Eingang verschlossen ist.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkörper durch zwei Lagerringe
geführt
ist. Die Lagerringe sind vorzugsweise aus Keramik gebildet und jeweils
zwischen einem Absatz in dem Ventilgehäuse und einem Sicherungsring
in axialer Richtung fixiert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber teilweise aus
Keramik gebildet ist. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl verwendet
werden. Der Ventilschieber kann teilweise oder vollständig aus
Edelstahl gebildet sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilgehäuse teilweise aus Keramik gebildet
ist. Vorzugsweise ist die Lauffläche
für den
Ventilschieber aus Keramik gebildet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber mit einem Dichtelement
für den
Eingang ausgestattet ist. Vorzugsweise ist der Eingang mit einem
Dichtsitz für das
Dichtelement ausgestattet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement eine dem Eingang
zugewandte Dichtfläche
aufweist, welche die Gestalt eines Kugelabschnitts hat. Durch Verwendung
eines Kugelabschnitts mit einem großen Durchmesser wird das Verschieben
des Ventilschiebers erleichtert.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement an dem Ventilschieber
hin und her bewegbar geführt
ist. Dadurch wird das Verschließen
des Eingangs mit dem Dichtelement, das auch als Schließelement
bezeichnet wird, vereinfacht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement durch eine Federeinrichtung
gegen den Eingang vorgespannt ist. Dadurch wird ein dichtes Verschließen des Eingangs
ermöglicht.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Wärmeübertragerventileinrichtung
ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilschieber einen Druckausgleichskanal
aufweist. Dadurch wird das Verschieben des Ventilschiebers in dem
Ventilgehäuse
erleichtert.
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Bei
einem Verfahren zum Reinigen einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtung ist
die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass der Ventilschieber
aus einer Ausgangslage einmal oder mehrmals hin und her bewegt wird.
Durch das Verfahren des Ventilschiebers werden abgelagerte Partikel
beziehungsweise abgelagertes Kondensat abgeschabt beziehungsweise
abgeschält. Dadurch
ist im Betrieb des Fahrzeugs eine einwandfreie Funktion gewährleistet.
Dieses Reinigungsverfahren kann auch bei oder nach Abstellen des
Motors angewendet werden.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass die Lage des Ventilschiebers
mit Hilfe einer Sensoreinrichtung erfasst wird. Eine mögliche Verschmutzung des
Ventilschiebers wird vorzugsweise durch eine Abweichung eines von
der Sensoreinrichtung erfassten Sensorsignals der Lagerückmeldung
einer Antriebseinrichtung des Ventilschiebers erfasst.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Sensoreinrichtung
erfasstes Sensorsignal mit einem Referenzsignal verglichen wird. Bei
dem Referenzsignal handelt es sich vorzugsweise um ein elektrisches
Ansteuersignal der Antriebseinrichtung des Ventilschiebers.
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Die
Erfindung betrifft auch ein Abgasrückführsystem an oder mit einer
Brennkraftmaschine, insbesondere einem Motor, der beziehungsweise dem
an einer Entnahmestelle abgezweigtes und über eine Rückführstelle zurückge geführtes Abgas
zugeführt
wird. Die oben angegebene Aufgabe ist bei dem Abgasrückführsystem
dadurch gelöst,
dass zwischen die Entnahmestelle und die Rückführstelle eine vorab beschriebene
Wärmeübertragerventileinrichtung
geschaltet ist.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung
mit einer Abgaskühleinrichtung
verbunden ist. Die Abgaskühleinrichtung
dient dazu, die Temperatur des rückgeführten Abgases
abzusenken. Die Wärmeübertragerventileinrichtung
kann stoffschlüssig
oder mechanisch an die Abgaskühleinrichtung
angebunden sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung in
die Abgaskühleinrichtung
integriert ist. Es ist zum Beispiel vorteilhaft, wenn das Gehäuse beziehungsweise
die Abströmseite
der Wärmeübertragerventileinrichtung
direkt den Eintritts- beziehungsweise Austrittsdiffusor der Abgaskühleinrichtung
bildet.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung stoffschlüssig mit
der Abgaskühleinrichtung
verbunden ist. Alternativ kann die Wärmeübertragerventileinrichtung
mechanisch, z. B. durch Schrauben, Formschluss etc., mit der Abgaskühleinrichtung
verbunden sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung einen
Bypass als weiteren Ausgang aufweist. Der Bypass dient dazu, zum
Beispiel bei einem Kaltstart des Motors, das rückgeführte Abgas ungekühlt an der
Abgaskühleinrichtung
vorbeizuleiten.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaskühleinrichtung einen U-Flow-Kühler umfasst. Der U-Flow-Kühler ist
so an die Wärmeübertragerventileinrichtung
angeschlossen, dass das zurückgeführte Abgas
zum einen unge kühlt
am Kühler
vorbei durch die Wärmeübertragerventileinrichtung
geleitet werden kann. Zum anderen kann das rückgeführte Abgas mittels der Wärmeübertragerventileinrichtung
durch den U-Flow-Kühler hindurch
geleitet und so abgekühlt
rückgeführt werden.
Der U-Flow-Kühler
liefert den Vorteil, dass ein Bypass entfallen kann.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung,
in Strömungsrichtung
von der Entnahmestelle zu der Rückführstelle
betrachtet, stromaufwärts
oder stromabwärts
zu der Abgaskühleinrichtung
angeordnet ist. Die Wärmeübertragerventileinrichtung
kann demzufolge sowohl vor als auch hinter der Abgaskühleinrichtung
angeordnet sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung einen
Hochtemperatur-Abgaskühler
und einen Niedertemperatur-Abgaskühler umfasst. Je nach Anwendung
kann die zweistufige Abkühlung
vorteilhaft sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragerventileinrichtung,
in Strömungsrichtung
von der Entnahmestelle zu der Rückführstelle
betrachtet, stromaufwärts
oder stromabwärts
zu dem Hochtemperatur-Abgaskühler oder
dem Niedertemperatur-Abgaskühler
angeordnet ist. Die Wärmeübertragerventileinrichtung
kann also vor oder hinter dem Hochtemperatur-Abgaskühler beziehungsweise
Niedertemperatur-Abgaskühler angeordnet
sein. Die Wärmeübertragerventileinrichtung
kann aber auch zwischen dem Hochtemperatur-Abgaskühler und
dem Niedertemperatur-Abgaskühler
angeordnet sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Hochdruck-Abgasrückführsystem
gebildet wird. Das Hochdruck-Abgasrückführsystem kann mit einer einstufigen
oder mit einer zweistufigen Abkühlung
ausgestattet sein.
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Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Abgasrückführsystems
ist dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrückführsystem von einem Niederdruck-Abgasrückführsystem
gebildet wird. Das Niederdruck-Abgasrückführsystem kann mit einer einstufigen
oder mit einer zweistufigen Abkühlung
ausgestattet sein.
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In
einer weiteren Ausführung
sind bei dem Verfahren zur Reinigung, insbesondere der Wärmeübertragungsventileinrichtung,
der Wärmeübertragerausgang
und der Bypassausgang verschlossen. Insbesondere kann während des
Reinigungsverfahrens kein Medium, insbesondere kein Abgas oder keine Ladeluft,
durch den Wärmeübertragerausgang
dem Wärmeübertrager
und über
den Bypassausgang dem Bypass zugeführt werden.
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In
einer weiteren Ausführung
sind bei dem Verfahren zur Reinigung, insbesondere der Wärmeübertragungsventileinrichtung,
der Wärmeübertragerausgang
oder der Bypassausgang verschlossen. Insbesondere kann während des
Reinigungsverfahrens kein Medium, insbesondere kein Abgas oder keine
Ladeluft, durch den Wärmeübertragerausgang dem
Wärmeübertrager
oder über
den Bypassausgang dem Bypass zugeführt werden.
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In
einer weiteren Ausführung
wird bei dem Verfahren zur Reinigung, insbesondere der Wärmeübertragungsventileinrichtung,
das Verfahren zum Reinigen gestartet, sobald ein erfasstes Sensorsignal
einer Sensoreinrichtung, insbesondere zur Messung einer Reibwiderstandskraft
eines Reibwiderstandes zwischen zumindest einem Schließkörpers und
zumindest einem Gehäuseführungsabschnitt, mit
einem Referenzsignal übereinstimmt.
Insbesondere, wenn das Sensorsignal das Referenzsignal über- und/oder
unterschreitet oder mit diesem übereinstimmt,
kann das Verfahren zur Reinigung gestartet werden. Insbesondere,
wenn das Sensorsignal ein zweites anderes Referenzsignal über- und/oder unterschreitet
oder mit diesem übereinstimmt,
kann das Verfahren zur Reinigung beendet werden.
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Die
Erfindung betrifft auch einen Wärmeübertrager,
insbesondere einen Abgaswärmeübertrager,
mit einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtung.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
ein Ausführungsbeispiel
im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und
in der Beschreibung erwähnten
Merkmale jeweils einzeln für
sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es
zeigen:
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1 ein
Hochdruck-Abgasrückführsystem mit
einer einstufigen Abkühlung,
die einen Bypass umfasst;
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2 ein
Hochdruck-Abgasrückführsystem mit
einer einstufigen Abkühlung
mit einem U-Flow-Kühler;
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3 ein
Hochdruck-Abgasrückführsystem mit
einer zweistufigen Abkühlung;
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4 ein
Niederdruck-Abgasrückführsystem
mit einer einstufigen Abkühlung,
die einen Bypass umfasst;
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5 ein
Niederdruck-Abgasrückführsystem
mit einer einstufigen Abkühlung
mit einem U-Flow-Kühler;
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6 ein
Niederdruck-Abgasrückführsystem
mit einer zweistufigen Abkühlung;
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7 eine
erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung
im Längsschnitt;
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8 die
Ansicht eines Schnitts entlang der Linie II-II in 1;
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9 eine
Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
im Längsschnitt;
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10 eine
Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
im Längsschnitt
durch den Ventilschieber;
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11 einen
Schließkörper des
Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung
aus 10 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
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12 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 11;
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13 einen ähnlichen
Schließkörper wie
in 11 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel;
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14 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 13;
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15 einen ähnlichen
Schließkörper wie
in den 11 und 13 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel;
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16 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 15;
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17 eine
Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
im Längsschnitt
durch den Ventilschieber;
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18 eine
Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
im Längsschnitt
durch den Ventilschieber;
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19 eine
Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
im Längsschnitt
durch den Ventilschieber;
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20 einen
Schließkörper des
Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung
aus 19 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
mit einer Phase;
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21 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 20;
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22 einen
Schließkörper des
Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung
aus 19 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
mit kreisbogenförmig
gerundeten Übergängen;
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23 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 22;
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24 einen
Schließkörper des
Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung
aus 19 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
mit ellipsenförmig
gerundeten Übergängen;
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25 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 24;
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26 einen
Schließkörper des
Ventilschiebers der Wärmeübertragerventileinrichtung
aus 19 gemäß einem
Ausführungsbeispiel
mit Vertiefungen;
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27 eine
Seitenansicht des Schließkörpers aus 26;
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28 bis 33 unterschiedliche
Querschnitte von Vertiefungen;
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34 bis 36 unterschiedliche
Längsschnitte
von Vertiefungen;
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37 ein
Ventilgehäuseabschnitt
mit einer Phase im Längsschnitt;
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38 den
Ventilgehäuseabschnitt
aus 37 in einer Seitenansicht;
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39 einen
Ventilgehäuseabschnitt
mit Vertiefungen im Längsschnitt;
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40 den
Ventilgehäuseabschnitt
aus 39 im Querschnitt und
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41 bis 44 verschiedene
Hub-Durchfluss-Kurven, die mit der erfindungsge- mäßen Wärmeübertragerventileinrichtung
darstellbar sind.
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In
den 1 bis 3 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
eines Hochdruck-Abgasrückführsystems
vereinfacht dargestellt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Die Leistung eines Verbrennungsmotors hängt von
Hubraum, Drehzahl und mittlerem Gasdruck ab. Durch eine Aufla dung
des Motors kann die Füllung
erheblich verbessert und damit die Motorleistung gesteigert werden.
Das Kraftstoff-Luftgemisch oder die Luft wird ganz oder teilweise
außerhalb
des Zylinders vorverdichtet. Bei einem Motor mit Abgasturbolader
treiben die Abgase die Turbine und diese den Verdichter an. Der
Verdichter übernimmt
das Ansaugen und liefert dem Motor eine vorverdichtete Frischgasladung.
Ein Ladeluftkühler
in der Ladeleitung führt
die Verdichtungswärme
an die Umgebungsluft ab. Dadurch wird die Zylinderfüllung weiter
verbessert.
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Die
Abgasrückführung dient
dazu, das Abgas möglichst
weit abzukühlen.
Das zurückgeführte Abgas
nimmt an der Verbrennung in der Brennkraftmaschine nicht mehr teil,
erwärmt
sich aber. Insgesamt wird durch das rückgeführte Abgas die Temperatur in
der Brennkraftmaschine beziehungsweise dem Motor abgesenkt. Durch
niedrige Temperaturen im Motor kann die Entstehung von Stickoxiden,
die stark von der Temperatur im Motor abhängig ist, reduziert werden.
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Das
Kraftstoff-Luftgemisch wird über
einen Luftfilter 101 von einem Verdichter 102 angesaugt und
einem Motor 104 zugeführt.
Von dem Motor 104 gelangt das Abgas zu einer Turbine 106,
die den Verdichter 102 antreibt. Zwischen dem Motor 104 und der
Turbine 106, die auch als Turboladerturbine bezeichnet
wird, ist eine Entnahmestelle 108 vorgesehen, die mit einer
Rückführstelle 109 in
Verbindung steht. Über
die Rückführstelle 109 wird
das Abgas wieder dem Motor 104 zugeführt. Zwischen der Entnahmestelle 108 und
der Rückführstelle 109 ist
ein erfindungsgemäßes Wärmeübertragerventil 111,
das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird, angeordnet. Das
Kombinationsventil 111 steht mit einem Abgaskühler 112 in
Verbindung, der einen Bypass umfasst. Dieser Bypass ist einteilig
mit dem Kühlergehäuse ausgeführt. In
einer weiteren nicht dargestellten Ausführung ist der Bypass insbesondere
eine separate Rohrleitung, die den Kühler umgeht. Zwischen den Verdichter 102 und
die Rückführstelle 109 ist
ein Ladeluftkühler 114 geschaltet.
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Die
in den 2 und 3 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsysteme ähneln dem
in 1 dargestellten Abgasrückführsystem. Zur Bezeichnung gleicher
Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen
zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung der 1 verwiesen.
Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen
Ausführungsbeispielen
eingegangen.
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Bei
dem in 2 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsystem
ist zwischen die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ein
erfindungsgemäßes Wärmeübertragerventil 121 geschaltet,
das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird. Das Kombinationsventil 121 steht
mit einem U-Flow-Kühler in
Verbindung. Je nach Schaltstellung des Kombinationsventils 121 gelangt
das rückgeführte Abgas
entweder direkt durch das Kombinationsventil 121 ungekühlt von
der Entnahmestelle 108 zur Rückführstelle 109, oder
das rückgeführte Abgas wird
mittels des Kombinationsventils in den U-Flow-Kühler 122 geleitet,
in dem U-Flow-Kühler 122 gekühlt und
gelangt dann erst zur Rückführstelle 109.
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Bei
dem in 3 dargestellten Hochdruck-Abgasrückführsystem
ist zwischen der Entnahmestelle 108 und der Rückführstelle 109 ein Kombinationsventil 131 mit
einer zweistufigen Abkühleinrichtung
angeordnet, die einen Hochtemperatur-Abgaskühler 132 und einen
Niedertemperatur-Abgaskühler 133 umfasst.
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In
den 4 bis 6 sind verschiedene Ausführungsbeispiele
eines Niederdruck-Abgasrückführsystems
vereinfacht dargestellt. Das Kraftstoff-Luftgemisch wird über einen Luftfilter 101 von einem
Verdichter 102 angesaugt und einem Motor 104 zugeführt. Das
Abgas des Motors 104 wird in einer Turbine 106 entspannt,
die den Verdichter 102 antreibt. Stromabwärts der
Turbine 106 ist eine Entnahmestelle 108 angeordnet,
die mit einer Rückführstelle 109 in
Verbindung steht. Die Rückführstelle 109 ist
stromaufwärts
des Verdichters 102 angeordnet. Zwischen den Verdichter 102 und
den Motor 104 ist ein Ladeluftkühler 114 geschaltet.
Zwischen die Turbine 106 und die Entnahmestelle 108 ist
ein Dieselpartikelfilter 140 mit Oxidationskatalysator
geschaltet. Zwischen die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ist
ein Wärmeübertragerventil 141,
das auch als Kombinationsventil bezeichnet wird, geschaltet. Das
Kombinationsventil 141 steht mit einem Abgasküh ler 142 in
Verbindung, der mit einem Bypass ausgestattet ist. Zwischen den
Abgaskühler 142 und
die Rückführstelle 109 ist
ein Kondensatabscheider 144 geschaltet. In Strömungsrichtung
im Anschluss an die Entnahmestelle 108 ist ein Abgasgegendruckventil 145 angeordnet.
Zwischen die Rückführstelle 109 und
den Luftfilter 101 ist eine Ladeluftdrossel 147 geschaltet.
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In
den 5 und 6 sind ähnliche Niederdruck-Abgasrückführsysteme
wie in 4 dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher Teile
werden gleiche Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden,
wird auf die vorangegangene Beschreibung der 4 verwiesen.
Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den einzelnen
Ausführungsbeispielen
eingegangen.
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Bei
dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist zwischen
die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ein Wärmeübertragerventil 151, das
auch als Kombinationsventil bezeichnet wird, geschaltet. Das Kombinationsventil 151 steht
mit einem U-Flow-Kühler 152 in
Verbindung. Je nach Schaltstellung des Kombinationsventils 151 gelangt
das rückgeführte Abgas
entweder direkt durch das Kombinationsventil 151 ungekühlt von
der Entnahmestelle 108 zur Rückführstelle 109, oder
das rückgeführte Abgas
wird mittels des Kombinationsventils in den U-Flow-Kühler 152 geleitet,
in dem U-Flow-Kühler 152 gekühlt und
gelangt dann erst zur Rückführstelle 109.
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Bei
dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwischen
die Entnahmestelle 108 und die Rückführstelle 109 ein Kombinationsventil 161 mit
einer zweistufigen Abkühleinrichtung
angeordnet, die einen Hochtemperatur-Abgaskühler 162 und einen
Niedertemperatur-Abgaskühler 163 umfasst.
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In
den 7 und 8 ist eine erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung 1 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 1 umfasst
ein Gehäuse 2 mit einem
Eingang 4 für
ein Fluid. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Abgas oder
Ladeluft. Der Eingang 4 wird von einem Eingangsstutzen 5 gebildet,
der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist,
der einstückig
mit dem Ge häuse 2,
das auch als Ventilgehäuse
bezeichnet wird, verbunden ist und eine kreisrunde Eintrittsöffnung 6 umfasst.
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Des
Weiteren weist das Ventilgehäuse 2 eine Kühleraustrittsöffnung 10 in
einem Kühlerausgang 11 auf,
der mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung steht. Darüber hinaus
weist das Ventilgehäuse 2 einen
Bypassausgang 12 auf, der mit einer (nicht dargestellten)
Bypassleitung in Verbindung steht, über die Fluid an dem Kühler vorbei
geleitet wird. Der Kühlerausgang 11 wird
von einem Kühleraustrittsstutzen 13 gebildet,
der einstückig
mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet
ist und sich nach außen hin
trichterförmig
erweitert. Der Bypassausgang 12 wird von einem Bypassaustrittsstutzen 14 gebildet, der
einstückig
mit dem Ventilgehäuse 2 ausgebildet ist
und eine Bypassaustrittsöffnung 15 aufweist.
Die jeweiligen Querschnitte der Leitungen sind gleich groß. Das führt zu einem
geringeren Verstellweg, da der Austrittsbereich im Durchmesser kleiner
werden kann. Vorzugsweise sind die Verstellwege gleich. Das führt dazu,
dass der Austritt einen doppelt so großen Durchmesser wie der Eintritt
hat und damit die vierfache Fläche
aufweist.
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In
dem Ventilgehäuse 2 ist
ein Ventilschieber 16 hin und her bewegbar geführt. Der
Ventilschieber 16 weist eine Ventilschieberstange 18 auf,
an deren einem Ende ein Schließkörper 20 ausgebildet
ist. In dem Schließkörper 20 ist
eine Druckausgleichsbohrung 22 vorgesehen, die einen Druckausgleich
ermöglicht,
wenn der Schließkörper 20 in
dem Ventilgehäuse 2 in
Richtung eines Doppelpfeils 23 hin und her bewegt wird.
An dem Schließkörper 20 ist
ein Dichtelement 24, das eine Dichthülse 25 umfasst, senkrecht
zu dem Doppelpfeil 23 hin und her bewegbar geführt. Auf
seiner dem Schließkörper 20 abgewandten
Seite weist das Dichtelement 24 eine Dichtfläche 26 auf,
durch welche die Eintrittsöffnung 6 des Eingangs 4 für das Fluid
verschlossen ist. Die Dichthülse 25 ist
in einem Ringraum 28, der in dem Schließkörper 20 ausgespart
ist, hin und her bewegbar geführt.
Der Ringraum 28 wird radial innen von einem im Wesentlichen
kreiszylinderförmigen
Vorsprung 29 begrenzt. Die dem Eingang 4 zugewandte Stirnfläche des
Vorsprungs 29 bildet einen Anschlag für das Dichtelement 24.
Außerdem
ist in dem Ringraum 28 eine Schraubendruckfeder 30 vorgesehen, durch
welche das Dicht element 24 mit seiner Dichtfläche 26 gegen
die Eintrittsöffnung 6 des
Eingangs 4 für
das Fluid vorgespannt ist.
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Das
Ventilgehäuse 2 ist
durch einen Ventilgehäusedeckel 32 verschlossen,
der einen Führungsstutzen 34 aufweist.
Durch den Führungsstutzen 34 erstreckt
sich die Ventilschieberstange 18 aus dem Ventilgehäuse 2 nach
außen. Über die
Ventilschieberstange 18 kann der Schließkörper 20 in dem Ventilgehäuse 2 in
Richtung des Doppelpfeils 23 hin und her bewegt werden.
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In
der in 7 dargestellten Stellung des Schließkörpers 20 ist
die Eintrittsöffnung 6 durch
die Dichtfläche 26 des
Dichtelements 24 verschlossen. Die Kühleraustrittsöffnung 10 und
die Bypassaustrittsöffnung 15 sind
durch den Schließkörper 20 verschlossen.
Wenn der Schließkörper 20 zum
Ventilgehäusedeckel 32 hin
bewegt wird, dann werden sowohl die Eintrittsöffnung 6 als auch
die Kühleraustrittsöffnung 10 geöffnet, so
dass Fluid vom Eingang 5 zum Kühlerausgang 11 gelangt.
Die Größe des Durchtrittsquerschnitts
für das
Fluid hängt
von der Stellung des Schließkörpers 20 in
dem Ventilgehäuse 2 ab.
Wenn der Schließkörper 20 aus
der in 1 dargestellten Stellung von dem Ventilgehäusedeckel 32 weg
bewegt wird, dann werden sowohl die Eintrittsöffnung 6 als auch
die Bypassaustrittsöffnung 15 geöffnet.
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Durch
die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung
wird auf einfache Art und Weise die Verteilung und Regelung von
Fluidströmen, insbesondere
von Abgasströmen
oder Ladeluftströmen,
mit hoher Dichtigkeit gewährleistet.
Die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung hat
den Vorteil, dass nur ein Aktuator benötigt wird. Darüber hinaus
weist die erfindungsgemäße Wärmeübertragerventileinrichtung
kostengünstig
herstellbare Bauteile auf, die wenig verschmutzungsanfällig sind.
Der Schließkörper ist
vorzugsweise aus Keramik gebildet und läuft vorzugsweise in einer genauen Passung,
um die Verstellkraft des Aktuators möglichst klein zu halten. Die
Umgebung, welche die Lauffläche
für das
Dichtelement beziehungsweise den Schließkörper darstellt, kann ebenfalls
aus Keramik gebildet sein. Anstelle von Keramik kann auch Edelstahl
eingesetzt werden. Über
den Bereich der Abdichtung der Eintrittsöffnung hat der Schließkörper bei spielsweise
eine gerade Form. Der Bereich, der nach Beginn des Verschiebens
im Abgasstrom liegt, weist vorzugsweise eine Gestalt auf, die ein
allmähliches
Zuschalten des Abgasstroms in den entsprechenden Zweig ermöglicht,
beispielsweise die Gestalt einer Kugel, die es ermöglicht,
zunächst
einen hohen Druckverlust zu generieren, der beispielsweise zum Erreichen
einer geringen Rückführrate notwendig
ist.
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Die
Schraubendruckfeder 30 ist vorzugsweise so dimensioniert,
dass der Eintrittsgegendruck durch die Federkraft überwunden
wird und die Ventileinrichtung auch unter diesen Bedingungen dicht schließt. Anstelle
der Schraubendruckfeder kann auch ein Faltenbalg verwendet werden,
der eine vergleichbare Federkennlinie wie die Feder aufweist. Ein
derartiger Faltenbalg weist vorteilhafterweise zur Druckentlastung,
zum Beispiel in der Mitte, eine Öffnung
auf. Um einen konstanten Querschnitt im Fluss zu gewährleisten,
kann es vorteilhaft sein, dass der ringförmige Einlass in den Wärmetauscher
lediglich einen um den Faktor 1,41 größeren Durchmesser als der Eintritt
von der Abgasseite hat, um den Strom zwischen dem Bypass und dem
Kühler
aufzuteilen. Dadurch kann Bauraum eingespart werden.
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In 9 ist
eine Wärmeübertragerventileinrichtung
gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel im
Längsschnitt
dargestellt. Die in 9 dargestellte Wärmeübertragerventileinrichtung ähnelt der
in 7 dargestellten Wärmeübertragerventileinrichtung.
Zur Bezeichnung gleicher Teile werden gleiche Bezugszeichen verwendet.
Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die vorangegangene Beschreibung
der 7 verweisen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede
zwischen den beiden Ausführungsbeispielen
eingegangen.
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Bei
dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel wird als Dichtelement
ein Faltenbalg 41 verwendet. Der Faltenbalg 41 weist
ein Ende 43 auf, das über
den gesamten Umfang des Faltenbalgs an den Schließkörper 20 angeschweißt ist.
Das andere Ende 45 des Faltenbalgs 41 liegt an
der kreisrunden Eintrittsöffnung 6 an.
Die Verwendung des Faltenbalgs 41 liefert den Vorteil,
dass der an einem Ende offene Faltenbalg 41 innen mit Druck
beaufschlagt ist. Dadurch kann die Federbelastung geringer ausfallen.
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In 10 ist
eine Wärmeübertragerventileinrichtung 51 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 51 umfasst
ein Gehäuse 52 mit
einem Eingang 54 für
ein Fluid. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Abgas oder
Ladeluft. Der Eingang 54 wird von einem Eingangsstutzen 55 gebildet,
der im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist,
der einstückig
mit dem Gehäuse 52,
das auch als Ventilgehäuse
bezeichnet wird, verbunden ist und eine kreisrunde Eintrittsöffnung 56 umfasst. Der
Eintrittsöffnung 56 gegenüberliegend
ist in dem Ventilgehäuse 52 eine
Ausnehmung 58 ausgespart, deren Funktion später erläutert wird.
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Des
Weiteren weist das Ventilgehäuse 52 eine
Kühleraustrittsöffnung 60 in
einem Kühlerausgang 61 auf,
der mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung steht. Darüber hinaus
weist das Ventilgehäuse 52 einen
Bypassausgang 62 auf, der mit einer (nicht dargestellten)
Bypassleitung in Verbindung steht, über die Fluid an dem Kühler vorbeigeleitet
wird. Der Kühlerausgang 61 wird
von einem Kühleraustrittsstutzen 63 gebildet,
der einstückig
mit dem Ventilgehäuse 52 verbunden
ist. Der Bypassausgang 62 wird von einem Bypassaustrittsstutzen 64 gebildet,
der ebenfalls einstückig
mit dem Ventilgehäuse 52 verbunden
und eine Bypassaustrittsöffnung 65 aufweist.
Die jeweiligen Querschnitte der Leitungen sind gleich groß.
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In
dem Ventilgehäuse 52 ist
ein Ventilschieber 66 hin und her bewegbar geführt. Der
Ventilschieber 66 umfasst eine Ventilschieberstange 68,
an deren einem Ende ein Schließkörper 70 befestigt
ist. Durch die der Eintrittsöffnung 56 gegenüberliegende Ausnehmung 58 in
dem Ventilgehäuse 52 ist
sichergestellt, dass der Schließkörper 70 in
Umfangsrichtung vollständig
von dem in dem Eingang 54 vorhandenen Medium umströmt wird.
Durch einen Doppelpfeil 69 ist die Hin- und Herbewegung
des Schließkörpers 70 angedeutet,
die über
die Ventilschieberstange 68, die auch als Kolbenstange
bezeichnet werden kann, von einer (nicht dargestellten) Antriebseinrichtung
auf den Schließkörper 70 übertragen
wird, der auch als Kolben bezeichnet wird. In Abhängigkeit
von der Stellung des Schließkörpers 70 ist der
Eingang 54 mit dem Kühlerausgang 61 oder
dem Bypassausgang 62 verbindbar. In der in 10 dargestellten
Stellung des Schließkörpers 70 besteht keine
Verbindung zwischen dem Eingang 54 und den Ausgängen 61, 62.
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In
den 11 und 12 ist
der Schließkörper 70 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Schließkörper 70 umfasst einen
Grundkörper 71,
der die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. An seinen
Stirnseiten ist der Grundkörper 71 jeweils
mit einer umlaufenden Rundung 73, 74 versehen.
Darüber
hinaus weist der Grundkörper 71 ein
zentrales Durchgangsloch 75 auf. An den Enden des Durchgangslochs 75 ist
jeweils eine Fase 76, 77 vorgesehen.
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In
den 13 und 14 ist
ein Schließkörper 80 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Schließkörper 80 umfasst
einen Grundkörper 81,
der die Gestalteines geraden Kreiszylinders aufweist. Eine Stirnseite
des Grundkörpers 81 ist
mit einer umlaufenden Rundung 83 versehen. Die Rundung 83 weist im
Querschnitt die Gestalt eines Ellipsenbogens auf. In dem Grundkörper 81 ist
ein zentrales Durchgangsloch 85 ausgespart. Die Enden des
Durchgangslochs 85 sind jeweils mit einer Fase 86, 87 versehen.
An dem Ende des Durchgangslochs 85 mit der Fase 87 sind
an der zugehörigen
Stirnseite des Grundkörpers 81 zwei
Vorsprünge 88, 89 ausgebildet,
die sich in axialer Richtung des Grundkörpers 81 erstrecken. Die
Vorsprünge 88, 89 werden
radial innen und radial außen
von Kreisbögen
begrenzt. Der radial äußere Kreisbogen
der Vorsprünge 88, 89 hat
den gleichen Radius wie der Grundkörper 81. Die Vorsprünge 88, 89 dienen
dazu, die Führung
des Schließkörpers 80 in
dem Ventilgehäuse
zu verbessern.
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In
den 15 und 16 ist
ein Schließkörper 90 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Schließkörper 90 umfasst
einen Grundkörper 91,
der die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. In dem Grundkörper 91 ist
ein zentrales Durchgangsloch 95 ausgespart, das an den
Enden jeweils eine Fase 96, 97 aufweist. An beiden
Stirnseiten des Grundkörpers 91 sind
jeweils drei Vorsprünge 201, 202, 203; 204, 205 ausgebildet.
Die Vorsprünge 201 bis 205 haben die
gleiche Gestalt wie die Vorsprünge 88, 89 bei dem
in 14 dargestellten Ausfüh rungsbeispiel und dienen ebenfalls
zur besseren Führung
des Schließkörpers 90 in
dem Ventilgehäuse.
Die Vorsprünge 201 bis 203 und 204 bis 205 sind über den Umfang
des Schließkörpers 90 an
dessen Stirnseiten gleichmäßig verteilt
angeordnet.
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Die
unter den gegebenen Betriebsbedingungen eines Abgasrückführsystems
anfallenden Partikel- und Kondensatablagerungen am Ventilschieber der
Wärmeübertragerventileinrichtung
können
die Funktion der Wärmeübertragerventileinrichtung,
die kurz als Ventil bezeichnet wird, beeinflussen. Gemäß einem
wesentlichen Aspekt der Erfindung wird bei einem mit einem Diesel-Verbrennungsverfahren
betriebenen Kraftfahrzeug vor der Inbetriebnahme des Motors oder
in der Vorglühphase
ein Reinigungsverfahren oder ein Reinigungsmechanismus ausgeführt. Bei
einem nach dem Otto-Verbrennungsverfahren betriebenen
Fahrzeug soll dieses Reinigungsverfahren oder dieser Reinigungsmechanismus
ebenfalls vor in Betriebnahme des Motors erfolgen, zum Beispiel
bei Inbetriebnahme der Kraftstoffpumpe und/oder anderer Nebenaggregate.
Hierbei soll das Stellglied der Wärmeübertragerventileinrichtung,
insbesondere der Ventilschieber mit dem Schließkörper, einmal oder mehrmals
hin und her bewegt werden und dann wieder in die Ausgangslage, in
der das Ventil geschlossen ist, zurückkehren. Durch dieses Verfahren
des Stellglieds werden abgelagerte Partikel beziehungsweise abgelagertes
Kondensat abgeschabt beziehungsweise abgeschält. Dadurch ist im Betrieb
des Fahrzeugs eine einwandfreie Funktion gewährleistet. Der Reinigungsmechanismus
beziehungsweise das Reinigungsverfahren kann beziehungsweise können auch
bei oder nach Abstellen des Motors erfolgen.
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Bei
besonders ausgeführten
Stellgliedern, die eine Bewegung des Stellglieds ohne Öffnung des Ventilsitzes
erlauben, das heißt
ohne eine Gasströmung
zuzulassen, wie zum Beispiel bei einem vorab beschriebenen Ventilschieber,
kann der Reinigungsmechanismus beziehungsweise das Reinigungsverfahren
auch während
des Betriebs des Motors der Gestalt erfolgen, dass bei Motorbetriebsbedingungen,
in denen keine Abgasrückführung erfolgt,
das Stellglied sich so hin und her bewegt beziehungsweise vibriert,
dass das Ventil trotzdem verschlossen bleibt.
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Die
Initiierung des Reinigungsmechanismus erfolgt vorzugsweise der Gestalt,
dass eine mögliche Verschmutzung
durch eine Abweichung eines Sensorsignals der Lagerückmeldung
einer Antriebseinrichtung der Wärmeübertragerventileinrichtung
bei gegebenem elektrischen Ansteuersignal von einem hinterlegten
Sensorsignal bei selbigem Ansteuersignal erkannt wird. Je nach Betriebszustand
des Fahrzeugs wird hierauf einer der beiden vorab beschriebenen
Reinigungsmechanismen beziehungsweise Reinigungsverfahren durchgeführt.
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Bei
beiden Reinigungsmechanismen beziehungsweise Reinigungsverfahren
wird eine wiederholende Auslenkung des Schließkörpers aus der Nulllage oder
Ausgangslage in eine und anschließend über die Nulllage hinaus in
die andere Richtung eine Reinigung erreicht. Der Auslenkungsweg
hängt von
fahrzeugspezifischen Gesichtspunkten, insbesondere der Auslegung
der Abgasrückführung, ab. Je
nach Größe des Schließkörpers beträgt der Auslenkungsweg
nur einen gewissen Prozentsatz der maximal möglichen Auslenkung. Bei dem
erstgenannten Reinigungsmechanismus ist es jedoch wesentlich, dass
der Schließkörper, der
auch als Kolben bezeichnet wird, die eine oder die andere Öffnung zumindest
teilweise frei gibt. Bei dem zweiten vorab beschriebenen Reinigungsverfahren
beziehungsweise Reinigungsmechanismus ist es wesentlich, dass der Ventilkolben
oder Ventilschließkörper die
beiden Öffnungen
stets verschlossen hält.
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Die
Verstellgeschwindigkeit kann beim Reinigen langsamer, schneller
oder gleich schnell sein wie die Verstellgeschwindigkeit des Schließkörpers unter Normalbedingungen.
Entscheidend ist, dass der elektrische Antrieb des Schließkörpers kurzzeitig eine
höhere
Verstellkraft aufbringen kann als unter Normalbedingungen, um durch
die Verschmutzung hervorgerufene, mögliche höhere Reib- beziehungsweise
Widerstandkräfte
zu überwinden.
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In 17 ist
eine Wärmeübertragerventileinrichtung 211 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 211 umfasst
ein Gehäuse 212 mit
einem Eingang 214 für
ein Fluid. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um Abgas oder
Ladeluft. Der Eingang 214 wird von einem Eingangsstutzen 215 gebildet, der
im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels aufweist,
der einstückig
mit dem Gehäuse 212,
das auch als Ventilgehäuse
bezeichnet wird, verbunden ist und eine Eintrittsöffnung 216 umfasst. An
der Eintrittsöffnung 216 mündet der
Eingang 214 in einen Ringraum 218.
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Des
Weiteren weist das Ventilgehäuse 212 eine
Kühleraustrittsöffnung 220 in
einem Kühlerausgang 221 auf,
der mit einem (nicht dargestellten) Kühler in Verbindung steht. Darüber hinaus
weist das Ventilgehäuse 212 einen
Bypassausgang 222 auf, der mit einer (nicht dargestellten)
Bypassleitung in Verbindung steht, über die Fluid an dem Kühler vorbeigeleitet
wird. Der Kühlerausgang 221 wird
von einem Kühleraustrittsstutzen 223 gebildet,
der einstückig
mit dem Ventilgehäuse 212 verbunden
ist. Der Bypassausgang 222 wird von einem Bypassaustrittsstutzen 224 gebildet,
der ebenfalls einstückig
mit dem Ventilgehäuse 212 verbunden
und eine Bypassaustrittsöffnung 225 aufweist.
Der Kühlerausgang 221 weist
außen
einen größeren Querschnitt
als der Bypassausgang 222 auf.
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In
dem Ventilgehäuse 212 ist
ein Ventilkolben oder Ventilschieber 226 hin und her bewegbar geführt, wie
durch einen Doppelpfeil 229 angedeutet ist. Der Ventilschieber 226 umfasst
eine Ventilkolbenstange 228, an deren einem Ende ein Schließkörper 230 befestigt
ist. Der Ringraum 218 umgibt den Schließkörper 230. Durch den
Ringraum 218 ist sichergestellt, dass der Schließkörper 230 in
Umfangsrichtung vollständig
von dem in dem Eingang 214 vorhandenen Medium oder Fluid
umströmt
wird. Der Schließkörper 230 ist über die
Ventilschieberstange oder Ventilkolbenstange 228 von einer
(nicht dargestellten) Antriebseinrichtung angetrieben. In Abhängigkeit
von der Stellung des Schließkörpers 230 ist der
Eingang 214 mit dem Kühlerausgang 221 oder dem
Bypassausgang 222 verbunden. In der in 17 dargestellten
Stellung des Schließkörpers 230 besteht
keine Verbindung zwischen dem Eingang 214 und den Ausgängen 221, 222.
Diese Stellung des Schließkörpers 230 wird
auch als Nulllage bezeichnet.
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Der
Schließkörper 230 hat
die Gestalt eines geraden Kreiszylinders, dessen Stirnseiten jeweils mit
einer umlaufenden Rundung versehen. An den Stirnseiten des Schließkörpers 230 sind
jeweils drei Vorsprünge 231, 232; 233, 234 ausgebildet,
die sich in axialer Richtung des Schließkörpers 230 erstrecken
und von denen in 17 nur jeweils zwei Vorsprünge pro
Stirnseite sichtbar sind. Die Vorsprünge 231 bis 234 dienen
dazu, die Führung
des Schließkörpers 230 im
Ventilgehäuse 212 zu
verbessern, wenn der Schließkörper 230 aus
der in 17 dargestellten Nulllage nach
rechts oder links bewegt wird. Darüber hinaus ermöglichen
die Vorsprünge 231 bis 234 den
Durchtritt von Medium oder Fluid vom Eingang 214 zu den
Ausgängen 221, 222,
wenn der Schließkörper 230 nach
rechts oder links bewegt wird.
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Zwischen
der rechten Stirnseite des Schließkörpers 230 und dem
Ventilgehäuse 212 ist
eine Feder 236 eingespannt. Ein Ende der Feder 236 liegt
an der zugehörigen
Stirnseite des Schließkörpers 230 an.
Das andere Ende der Feder 236, die als Schraubendruckfeder
ausgeführt
ist, ist in einer Ausnehmung 237 in dem Gehäuse 212 aufgenommen.
Die andere Stirnseite, das heißt
in 17 die linke Stirnseite, des Schließkörpers 230 ist
durch eine weitere Feder 239 beaufschlagt, die ebenfalls
als Schraubendruckfeder ausgeführt
ist. Die Schraubendruckfeder 239 ist zwischen dem Schließkörper 230 und dem
Ventilgehäuse 212 beziehungsweise
einer Gleitlagerbuchse 250 eingespannt, deren Funktion
im Folgenden noch erläutert
wird. Die Federn 236 und 239 haben die gleiche
Federkennlinie und bewirken eine gleich große aber in entgegengesetzter
Richtung wirkende Vorspannkraft auf den Schließkörper 230. Durch die
Vorspannkräfte
der Federn 236, 239 wird der Schließkörper 230 in
seine in 17 dargestellte Nulllage vorgespannt.
Durch diese Vorspannung in die Nulllage wird eine Fail-Safe-Funktion
gewährleistet.
Wenn zum Beispiel der Antrieb über
den Ventilschieber 226 ausfällt, dann wird durch die von den
Federn 236, 239 bewirkte Vorspannung sichergestellt,
dass der Schließkörper 230 den
Eingang 214 verschließt.
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Das
Ventilgehäuse 212 ist
im Bereich der Ventilkolbenstange oder Ventilschieberstange 228 durch
einen Gehäusedeckel 241 verschlossen.
Zwischen dem Gehäusedeckel 241 und
dem Ventilgehäuse 212 ist
eine Dichtung 242 eingespannt. Der Gehäusedeckel 241 ist
mit Hilfe von Schrauben 243, 244 an dem Ventilgehäuse 212 befestigt.
Außerdem weist
der Gehäusedeckel 241 einen
Lagerstutzen 248 auf, durch den sich die Ventilschieberstange 228 hindurch
erstreckt. Die Ventilschieberstange 228 ist mit Hilfe der Gleitlagerbuchse 250 in
dem Lagerstutzen 248 gelagert. Die Gleitlagerbuchse 250 ermöglicht es,
dass sich die Ventilschieberstange 228 mit dem Schließkörper 230 in
dem Ventilgehäuse 212 hin und
her bewegt, wie durch den Doppelpfeil 229 angedeutet ist.
Durch einen Dichtring 252, der die Ventilschieberstange 228 am
Ende des Lagerstutzens 248 umgibt, wird der Innenraum des
Gehäuses 212 abgedichtet.
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Der
Schließkörper 230 ist
in zwei Lagerringen 261, 262 aus Keramik in axialer
Richtung verschiebbar gelagert. Der Lagerring 261 ist in
axialer Richtung zwischen einem Absatz 264 und einem Sicherungsring 265,
der als Sprengring ausgeführt
ist, fixiert. Die Lagerringe 261, 262 haben jeweils
einen rechteckigen Querschnitt. Der Sicherungsring 265 hat
ebenfalls einen rechteckigen Querschnitt. Der Lagerring 262 ist
in axialer Richtung zwischen einem Absatz 267 und einem
Sicherungsring 268 fixiert, der als Sprengring ausgeführt ist
und einen kreisrunden Querschnitt aufweist.
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In 18 ist
eine Wärmeübertragerventileinrichtung 300 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
dargestellt. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen
wie in den vorherigen Figuren bezeichnet. Insbesondere im Unterschied
zu 17 weist die Wärmeübertragerventileinrichtung 300 zumindest
eine Feder 303 auf, die als Schraubendruckfeder und/oder
Schraubenzugfeder ausgebildet ist. Der Ventilkolben oder die Ventilstange 301 ist
im Wesentlichen wie der Ventilkolben oder die Ventilstange 226 ausgebildet.
Die Wärmeübertragerventileinrichtung 300 umfasst
einen Schließkörper 302,
der im Wesentlichen wie der Schließköper 230 ausgebildet ist.
Auf der Ventilkolbenstange 228 ist zumindest eine Reinigungsmanschette
geordnet zur Reinigungs- und/oder Schmierung der Kolbenstange 228.
Das Gehäuse 212 ist
insbesondere als Gussgehäuse ausgebildet.
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10, 17 und 18 Der
Ventilschieber 66, 226, 301 ist als Vollkörper oder
zumindest bereichsweise als Hohlkörper ausgebildet.
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In
den 1–18 sind
bei einer anderen Ausführungsform
die Wärmeübertragerventileinrichtung,
insbesondere das Gehäuse 2, 52, 212 und/oder der
Ventilschieber 16, 66, 226 und/oder insbesondere
der Schließköper aus
einem Metall und/oder aus einem Sintermaterial wie beispielsweise
Keramik und/oder Magnesium und/oder Aluminium und/oder Stahl, wie
beispielsweise Edelstahl, und/oder aus einem Kunststoff, insbesondere
einem Kunststoff, dessen Schmelztemperatur höher ist als die Temperatur des
zu kühlenden
Mediums, insbesondere des Abgases, der Ladeluft, des Öls usw.
und/oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
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Das
zumindest eine Gehäuse 2, 52, 212 ist beispielsweise
aus zumindest einem Blech ausgebildet und weist ein Material, insbesondere
Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, Kunststoff, Keramik oder
einen Faserverbundwerkstoff oder Stahl auf, dessen Schmelztemperatur über, insbesondere
deutlich über,
der Temperatur des zu kühlenden
Mediums wie Abgas, Ladeluft, Öl,
Kühlmittel
usw. liegt. Das zumindest eine Gehäuse 2, 52, 212 ist
mit zumindest einem Kühlmittelkanal,
insbesondere mit zwei, drei oder mehr als drei Kühlmittelkanälen versehen, in denen Kühlmittel
wie ein wasserhaltiges Fluid und/oder ein Gas wie Luft oder CO2
strömt
und das zumindest eine Gehäuse 2, 52, 212 besonders
vorteilhaft kühlt, insbesondere
unter die Schmelztemperatur des Materials, insbesondere Aluminium
oder Aluminiumlegierung, Kunststoff, Magnesium, Keramik oder Faserverbundwerkstoff
oder Stahl, kühlt,
so dass die Festigkeitseigenschaften wie Steifigkeit, Zug- und/oder Druckfestigkeit,
Dauerfestigkeit, Wechselfestigkeit des zumindest einen Gehäuse 2, 52, 212 nicht
durch die Temperatur des ungekühlenden
Mediums wie Abgas, Ladeluft, Öl,
Kühlmittel
verschlechtert werden.
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Das
Gehäuse 2, 52, 212 wird
dabei mittels eines urformenden Fertigungsverfahrens, wie Gießen, Spritzgießen usw.
und/oder mittels eines umformenden Fertigungsverfahrens, wie beispielsweise Biegen,
Pressen, Stanzen und/oder mittels stoffschlüssigen Verbindens, wie Schweißen, Löten, Kleben
usw. hergestellt.
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Der
Schließkörper, insbesondere
der Kolben, weist einen nicht näher
bezeichneten Kolbendurchmesser auf. Ferner weist der Führungsabschnitt
zur Führung
des Schließkörpers, insbesondere
des Kolbens, einen Führungsabschnittsdurchmesser
der Führungsöffnung auf.
Die doppelte Spaltbreite er gibt sich bei der Subtraktion des Kolbendurchmessers
vom Führungsabschnittsdurchmesser.
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Die
folgenden Werte sind in Mikrometern angegeben:
Die Spaltbreite
nimmt insbesondere Werte zwischen 10 μm bis 55 μm, insbesondere zwischen 15 μm bis 50 μm, insbesondere
zwischen 20 μm
bis 40 μm,
insbesondere 30 μm
bis 35 μm
an. Die Spaltbreite nimmt insbesondere Werte zwischen 5 μm bis 55 μm, insbesondere
zwischen 8 μm
bis 25 μm,
insbesondere zwischen 10 μm
bis 15 μm
an.
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Die
zumindest eine Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfeder 236, 239, 303,
insbesondere die zwei oder mehr als zwei Schraubendruck- und/oder
Schraubenzugfedern 236, 239, 303, schließen das
Ventil im stromlosen Zustand. Bei der zumindest einen Schraubendruck-
und/oder Schraubenzugfeder 236, 239, 303,
insbesondere den zwei oder mehr Schraubendruckfedern und/oder Schraubenzugfedern 236, 239, 303,
handelt es sich vorzugsweise um Spiralfedern.
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Die
zumindest eine Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfeder 236, 239, 303,
insbesondere die zwei oder mehr als zwei Schraubendruck- und/oder
Schraubenzugfedern 236, 239, 303, sind
im Gasraum oder außerhalb
des Gasraums angeordnet. Die zumindest eine Schraubendruck- und/oder
Schraubenzugfeder 236, 239, 303, insbesondere
die zwei oder mehr als zwei Schraubendruck- und/oder Schraubenzugfedern 236, 239, 303, sind
in einer anderen Ausführungsform
in der Antriebseinheit angeordnet.
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Der
zumindest eine Ventilschieber 226 ist in der geschlossenen
Stellung druckentlastet, auf diese Weise ist eine geringere Kraft
zur Betätigung
des Ventilschiebers erforderlich als aus dem Stand der Technik bekannt.
Insbesondere kann die Größe der Antriebseinheit
reduziert werden und auf diese Weise Bauraum vorteilhaft eingespart
werden. Als Antriebseinheit wird zumindest ein DC-Motor (DC direct
current Gleichstrom) und in einer anderen Ausführungsform ein bürstenloser
DC-Motor und/oder zumindest ein Drehmoment und/oder zumindest ein
Linearantrieb, insbesondere zumindest ein Lineardirektantrieb und/oder
zumindest ein Hubmagnet verwendet.
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Die
Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist
zumindest ein Kombiventil, so dass insbesondere die Abgasrückführung (Abgasrückführfunktion)
von rückgeführtem, gekühltem oder
zu kühlendem
Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. und
ein Bypassen (Bypassfunktion) von Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. um
den zumindest einen Kühler
herum, so dass das Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. nicht gekühlt wird
mit der Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 gesteuert
und/oder geregelt wird.
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Die
Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist
in einer anderen Ausführungsform
nur ein Abgasrückführventil,
so dass insbesondere die Abgasrückführung (Abgasrückführfunktion)
von rückgeführtem, gekühltem oder zu
kühlendem
Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. gesteuert
und/oder geregelt wird. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist
in der geschlossenen Stellung druckentlastet.
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Die
Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 ist
in einer anderen Ausführungsform
nur ein Bypassventil (Bypassfunktion). Rückgeführtes, gekühltes oder zu kühlendes Medium
wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. wird um
den zumindest einen Kühler
herum bygepasst, so dass das Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. nicht
gekühlt
wird. Mit der Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 wird
besonders vorteilhaft die Leckage verringert. Beim Stand der Technik
fließt
nämlich
eine Leckagestrom an Medium wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl beim Bypassen
(Bypassfunktion) aufgrund der schlechten Abdichtung durch den Kühler oder
bei der Kühlfunktion
durch den Bypass. Dieser Leckagestrom wird bei der Verwendung der
Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 als
Bypassventil besonderes vorteilhaft verringert, so dass der Leckagestrom
nur 0,5% bis 10%, insbesondere 0,5% bis 7%, insbesondere 0,5% bis 5%,
insbesondere 0,5% bis 3%, insbesondere 0,5% bis 2% des in die Wärmeübertragerventileinrichtung 11, 121, 131, 141, 151, 161, 211, 300 einströmenden Mediums
wie Abgas, Ladeluft, Kühlmittel, Öl usw. beträgt.
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In 19 ist
eine Wärmeübertragerventileinrichtung 401 gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel
im Schnitt dargestellt. Die Wärmeübertragerventileinrichtung 401 umfasst
ein Gehäuse 402 mit einem
Eingang 404 für
ein Fluid. Der Eingang 404 steht mit einem Anschluss für eine Abgasleitung
oder für
eine Ladeluftleitung in Verbindung. Der Eingang 404 ist über Durchgänge 406, 407 mit
einem Wärmeübertragerausgang 411 oder
einem Bypassausgang 412 verbindbar. In den Durchgängen 406, 407 ist
ein Stellglied 416 hin und her bewegbar geführt. Das Stellglied 416 wird
auch als Kolbenschieber oder Ventilschieber bezeichnet. Der Ventilschieber 416 ist an
einem Ende einer Kolbenstange 418 befestigt. Das andere
Ende der Kolbenstange 418 ist in einer Antriebseinrichtung 420 angeordnet.
Die Wärmeübertragerventileinrichtung 401 funktioniert
in gleicher beziehungsweise ähnlicher
Weise wie die vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtungen.
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Wenn
sich der Kolbenschieber 416 in seiner (nicht dargestellten)
Nulllage befindet, dann sind die beiden Durchgänge 406, 407 durch
den Kolbenschieber 416 verschlossen, so dass die an den
Eingang 404 angeschlossene Abgasrückführleitung verschlossen ist.
Durch eine Bewegung des Stellglieds oder Kolbenschiebers 416 von
der Antriebseinrichtung 420 weg, das heißt nach
links, wird die Abgasrückführleitung
zu dem Wärmeübertragerausgang 411 hin
geöffnet,
so dass das Abgas über
einen zugehörigen
Abgaswärmetauscher
strömen
kann. Durch eine Bewegung des Stellglieds 416 aus der Nulllage
heraus in die andere Richtung, das heißt zu der Antriebseinrichtung 420 hin,
nach rechts, wird die Abgasrückführleitung
zu dem Bypassausgang 412 hin geöffnet. Dann kann das Abgas,
wie gezeigt, von dem Eingang 404 durch den Durchgang 407 zu
dem Bypassausgang 412 und über einen Bypass an dem Abgaswärmetauscher
vorbeiströmen.
Durch die Größe des Hubs
wird die rückgeführte Abgasmenge
eingestellt.
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Um
eine bei bestimmten Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors notwendige
Kleinstmengenregelung des rückgeführten Abgases
zu erreichen, ist das Stellglied 416 gemäß einem
der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen ausgeführt. Das
Stellglied 416 umfasst einen Schließkörper 422, der im Wesentlichen
die Gestalt eines Kreiszylinders aufweist.
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In
den 20 bis 27 sind
verschiedene Schließkörper 430; 440; 450 und 460 jeweils
allein in verschiedenen Ansichten dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher
Teile werden die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die in den 20 bis 27 dargestellten
Schließkörper umfassen
jeweils einen im Wesentlichen kreiszylinderförmigen Grundkörper 431 mit
einer Mantelfläche 432 und
zwei Stirnseiten 433, 434. Darüber hinaus umfasst der Grundkörper 431 ein
zentrales Durchgangsloch 437, das an den Enden mit Phasen 438, 439 versehen
ist und zur Aufnahme des Kolbenstangenendes dient.
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Bei
dem in den 20 und 21 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der Grundkörper 431 an
den Übergängen zwischen
der Mantelfläche 432 und
den Stirnseiten 433, 434 jeweils mit einer Phase 435, 436 versehen.
Die Phasen 435, 436 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel
umlaufend ausgeführt.
Die Phasen 435, 436 können aber auch jeweils in zwei
oder mehr Segmente unterteilt sein.
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Bei
dem in den 22 und 23 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist der Übergang
der Mantelfläche 432 des
Grundkörpers 431 zu
den beiden Stirnseiten 433, 434 jeweils mit einer
kreisbogenförmigen
Rundung 445, 446 versehen. Die Rundungen 445, 446 können umlaufend
ausgeführt
sein (wie dargestellt) oder jeweils in zwei oder mehr Segmente unterteilt
sein.
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Bei
dem in den 24 und 25 dargestellten
Ausführungsbeispiel
weist der Übergang
der Mantelfläche 432 zu
den beiden Stirnseiten 433, 434 jeweils eine ellipsenförmige Rundung 455, 456 auf. Die
beiden Rundungen 455, 456 können umlaufend sein, oder jeweils
in zwei oder mehr Segmente unterteilt sein.
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Bei
dem in den 26 und 27 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist gezeigt, dass die Übergänge zwischen
der Mantelfläche 432 und
den Stirnseiten 433, 434 eine oder mehrere, symmetrisch angeordnete
Vertiefungen 462, 463, 464 aufweisen.
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In
den 28 bis 33 ist
angedeutet, dass die Vertiefungen unterschiedliche Querschnittsformen 465 bis 470 aufweisen
können.
So können die
Ver tiefungen einen dreieckigen Querschnitt 465, einen rechteckigen
Querschnitt 466, einen trapezförmigen Querschnitt 467,
einen kreisbogenförmigen Querschnitt 468,
oder verschiedene ellipsenförmige Querschnitte 469 und 470 aufweisen.
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In
den 34 bis 36 ist
angedeutet, dass die Vertiefungen auch im Längsschnitt unterschiedlich
ausgeführt
sein können.
In 34 sieht man, dass die Vertiefung im Längsschnitt
die Gestalt einer Geraden hat, die von der Stirnseite 434 zur Mantelfläche 432 hin
ansteigt. In 35 sieht man, dass die Vertiefung
auch einen kreisbogenförmigen Verlauf 472 im
Längsschnitt
aufweisen kann. In 36 sieht man, dass die Vertiefung
im Längsschnitt
einen ellipsenförmigen
Verlauf 473 aufweist.
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Des
Weiteren können
Steuerkanten im Gehäuse
vorgesehen sein, durch die der Ventilschieber geführt wird.
In den 37 und 38 ist
ein Teil oder Abschnitt eines Gehäuses 475 mit einer
kreiszylindermantelförmigen
Innenfläche 476 und
einer Seitenfläche 477 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. An dem Übergang zwischen der Seitenfläche 477 zu
der Innenfläche 476 ist
eine Phase 478 vorgesehen. Die Phase 478 weist
radial innen eine Steuerkante 479 auf. Statt der Phase 478 kann
auch eine kreisbogenförmige
oder eine ellipsenförmige
Rundung vorgesehen sein. Die Phase 478 beziehungsweise
die Rundung kann umlaufend oder in zwei oder mehr Segmente unterteilt
sein.
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In
den 39 und 40 ist
ein Teil oder Abschnitt eines Gehäuses 481 mit einer
Innenfläche 482 und
einer Seitenfläche 483 in
verschiedenen Ansichten dargestellt. In dem Übergangsbereich zwischen der
Seitenfläche 483 und
der Innenfläche 482 sind
Vertiefungen 484 bis 486 in Form von Kerben vorgesehen.
Die Vertiefungen 484 bis 486 haben einen kreisbogenförmigen Querschnitt
und einen ellipsenförmigen
Längsschnitt.
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In
den 41 bis 44 sind
vier verschiedene Koordinatendiagramme gezeigt, in denen jeweils
die Durchflussmenge D über
dem Hub H einer vorab beschriebenen Wärmeübertragerventileinrichtung
aufgetragen ist. Mit den vorab beschriebenen Maßnahmen ist es möglich, die
Durchflussmenge D je nach Größe der Verschiebung
des Stellglieds, also die Hub-Durchfluss-Charakteristik der erfindungsgemäßen Wärmeübertragerventileinrichtung,
auf ein gewünschtes
Maß einzustellen.
Wie man sieht, lassen sich ohne weiteres lineare (41),
progressive (42), degressive (43)
und sigmoidale (44) Verläufe der Hub-Durchfluss-Kurve
erzielen.