DE102014117309B4 - Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor miteinem Gehäuse (48) mit zumindest einem Einlasskanal (50; 52) und zumindest einem Auslasskanal (56),zwei Ventilsitzen (60, 68), die im Gehäuse (48) ausgebildet sind,und zwei Regelkörpern (62, 70), die auf einer gemeinsamen Ventilstange (74) angeordnet sind, die über einen gemeinsamen Aktor (76) translatorisch synchron bewegbar ist und im Gehäuse (48) gelagert ist,wobei jedem Ventilsitz (60, 68) ein Regelkörper (62, 70) zur Regelung eines Durchströmungsquerschnitts (64, 72) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dassim Gehäuse (48) ein erster Einlasskanal (50) und ein zweiter Einlasskanal (52) ausgebildet sind, die durch eine Trennwand (59) voneinander getrennt sind, wobei der freie Durchströmungsquerschnitt (64) beider Einlasskanäle (50, 52) am ersten Ventilsitz (60) durch die Stellung des ersten Regelkörpers (62) zum ersten Ventilsitz (60) regelbar ist, wobei die Ventilstange (74) das Gehäuse (48) zentral zwischen den beiden Teildurchströmungsquerschnitten des Durchströmungsquerschnitts (64) und somit in Verlängerung der Trennwand (59) durchsetzt.Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine, comprising a housing (48) with at least one inlet channel (50; 52) and at least one outlet channel (56), two valve seats (60, 68) formed in the housing (48), and two control bodies (62 , 70), which are arranged on a common valve rod (74) which can be moved translationally synchronously via a common actuator (76) and is mounted in the housing (48), each valve seat (60, 68) having a control body (62, 70 ) is assigned to regulate a flow cross-section (64, 72), characterized in that a first inlet channel (50) and a second inlet channel (52) are formed in the housing (48), which are separated from one another by a partition (59), the The free flow cross section (64) of both inlet channels (50, 52) on the first valve seat (60) can be regulated by the position of the first control body (62) in relation to the first valve seat (60), the valve rod (74) central between the housing (48) Passed through both partial flow cross-sections of the flow cross-section (64) and thus as an extension of the partition (59).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor mit einem Gehäuse mit zumindest einem Einlasskanal und zumindest einem Auslasskanal, zwei Ventilsitzen, die im Gehäuse ausgebildet sind, und zwei Regelkörpern, die auf einer gemeinsamen Ventilstange angeordnet sind, die über einen gemeinsamen Aktor translatorisch synchron bewegbar ist und im Gehäuse gelagert ist, wobei jedem Ventilsitz ein Regelkörper zur Regelung eines Durchströmungsquerschnitts zugeordnet ist.The invention relates to a valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine with a housing with at least one inlet channel and at least one outlet channel, two valve seats that are formed in the housing, and two control bodies that are arranged on a common valve rod, which are translationally synchronous via a common actuator is movable and is mounted in the housing, each valve seat being assigned a control body for regulating a flow cross-section.

Die Abgasrückführung dient in bekannter Weise dazu, den Schadstoffausstoß von Verbrennungsmotoren zu minimieren, in dem das Abgas gekühlt oder ungekühlt vom Abgaskrümmer zurück zu den Zylindern geführt wird. Bei V-Motoren mit zwei Zylinderbänken und somit zwei Abgaskrümmern und zwei Abgasauslassleitungen, werden auch zwei Abgasrückführleitungen ausgebildet, die von den Abgasauslassleitungen abzweigen. Um diese Abgasrückführleitungen nicht über die gesamte Strecke zweiflutig ausführen zu müssen und entsprechend zwei Abgasrückführventile und Massenstromsensoren verwenden zu müssen, vereinigen sich diese Abgasrückführleitungen üblicherweise im Bereich des Abgasrückführventils zu einer Leitung. Dabei ist jedoch darauf zu achten, dass bei geschlossenem Abgasrückführventil stromaufwärts des Regelkörpers des Ventils keine fluidische Verbindung zwischen den beiden Abgasrückführleitungen besteht, da sonst die Pulsationen des einen Abgasstrangs auf den anderen übertragen würden. Um dies zu verhindern ist es beispielsweise bekannt in den beiden parallelen Abgasrückführleitungen Rückschlagventile anzuordnen, deren Durchströmungsquerschnitt jedoch üblicherweise relativ klein ist, so dass teilweise die hohen geforderten Rückführraten insbesondere bei relativ kleinen vorhandenen Druckgefällen nicht zu verwirklichen sind.The exhaust gas recirculation is used in a known manner to minimize the pollutant emissions from internal combustion engines, in which the exhaust gas is cooled or uncooled from the exhaust manifold back to the cylinders. In V-engines with two cylinder banks and thus two exhaust manifolds and two exhaust gas outlet lines, two exhaust gas recirculation lines are also formed, which branch off from the exhaust gas outlet lines. In order not to have to run these exhaust gas recirculation lines with two flow lines over the entire route and to have to use two exhaust gas recirculation valves and mass flow sensors, these exhaust gas recirculation lines usually combine to form one line in the area of the exhaust gas recirculation valve. However, care must be taken that when the exhaust gas recirculation valve is closed, there is no fluidic connection between the two exhaust gas recirculation lines upstream of the valve's regulating body, since otherwise the pulsations of one exhaust gas line would be transferred to the other. To prevent this, it is known, for example, to arrange check valves in the two parallel exhaust gas recirculation lines, the flow cross-section of which, however, is usually relatively small, so that in some cases the high required return rates cannot be achieved, especially with relatively small pressure gradients.

Um auf derartige Rückschlagventile verzichten zu können und dennoch eine Trennung der beiden Abgasrückführleitungen im Betrieb ohne Abgasrückführung verwirklichen zu können, ist es bekannt, Ventilvorrichtungen zu nutzen, die ein Gehäuse mit zwei Einlässen und einem Auslass aufweisen, wobei zwischen den Kanälen zwei Ventilsitze ausgebildet sind, die von zwei auf einer Ventilstange angeordneten und gemeinsam betätigten Regelkörpern beherrscht werden. Bei Betätigung des Ventils werden automatisch beide Durchströmungsquerschnitte freigegeben, so dass eine Strömung von beiden Einlässen zum Auslass erfolgen kann.In order to be able to dispense with such check valves and still be able to achieve a separation of the two exhaust gas recirculation lines during operation without exhaust gas recirculation, it is known to use valve devices which have a housing with two inlets and one outlet, two valve seats being formed between the channels, which are controlled by two regulating bodies arranged on a valve rod and operated together. When the valve is actuated, both flow cross-sections are automatically released so that a flow can take place from both inlets to the outlet.

Ein solches Abgasrückführventil für einen V-Motor ist beispielsweise aus der DE 102 34 845 A1 oder aus der DE 101 30 013 A1 bekannt. Bei diesem Ventil ist der Auslass oberhalb des oberen Regelkörpers angeordnet, so dass eine Mischung der beiden zurückgeführten Abgasströme bei geöffnetem Ventil in einer Mischkammer zwischen den beiden Ventilsitzen stattfindet.Such an exhaust gas recirculation valve for a V-engine is, for example, from DE 102 34 845 A1 or from the DE 101 30 013 A1 known. In this valve, the outlet is arranged above the upper control body, so that when the valve is open, the two recirculated exhaust gas flows are mixed in a mixing chamber between the two valve seats.

Eine alternative Ausführung hierzu ist in der EP 1 362 985 B1 offenbart, in der zwei parallele Regelkörper über einen gemeinsamen Aktor bewegt werden und wobei jeder Regelkörper einen Einlasskanal beherrscht. Stromabwärts der beiden nebeneinander angeordneten Ventilsitze vereinigen sich die beiden Abgasrückführkanäle.An alternative version to this is in the EP 1 362 985 B1 discloses in which two parallel control bodies are moved via a common actuator and each control body dominates an inlet channel. The two exhaust gas recirculation channels unite downstream of the two valve seats arranged next to one another.

Die DE 199 51 591 C1 offenbart ein Ventil mit drei Ventilgliedern, wovon eines zwischen den beiden Einlasskanälen angeordnet ist und eine direkte Verbindung zwischen diesen beiden Kanälen auch dann verschließt, wenn die anderen beiden Regelkörper zur Öffnung der beiden zwischen den Einlässen und Auslässen angeordneten Durchströmungsquerschnitte von ihren Ventilsitzen abgehoben werden. Die beiden Abgasströme vereinigen sich anschließend im Gehäuse.The DE 199 51 591 C1 discloses a valve with three valve members, one of which is arranged between the two inlet channels and also closes a direct connection between these two channels when the other two control bodies are lifted from their valve seats to open the two flow cross-sections arranged between the inlets and outlets. The two exhaust gas flows then combine in the housing.

Des Weiteren ist aus der FR 2872862 A1 eine Ventilvorrichtung mit zwei Einlass- und einem Auslasskanal bekannt. Das Ventil ist zwischen einer Stellung, in der der erste Einlasskanal verschließbar ist und einer Stellung in der der zweite Einlasskanal verschließbar ist, bewegbar. Auf diese Weise wird ein Auslasskanal entweder vollständig geschlossen oder es ergibt sich eine zumindest teilweise Durchströmung eines Wärmetauschers, der am zweiten Einlasskanal angeordnet ist.Furthermore, from the FR 2872862 A1 a valve device with two inlet and one outlet channel is known. The valve can be moved between a position in which the first inlet channel can be closed and a position in which the second inlet channel can be closed. In this way, an outlet channel is either completely closed or there is at least partial flow through a heat exchanger which is arranged on the second inlet channel.

Nachteilig an allen diesen Ausführungen ist es jedoch, dass das Volumen eines im Abgasrückführkanal angeordneten Kühlers zur Kühlung des Abgasstroms die Gasdynamik im Verbrennungsmotor in Lastbereichen, in denen kein Abgas zurückgeführt wird, negativ beeinflusst, da eine größere Schwingsäule für auftretende Pulsationen zur Verfügung steht und die Druckwellen durch die vorhandenen Einbauten im Wärmetauscher beeinflusst werden. Diese Effekte treten besonders bei Motoren in V-Bauform mit zwei getrennten Zylinderbänken auf.A disadvantage of all of these designs, however, is that the volume of a cooler arranged in the exhaust gas recirculation duct to cool the exhaust gas flow negatively affects the gas dynamics in the internal combustion engine in load ranges in which no exhaust gas is recirculated, since a larger oscillating column is available for pulsations that occur and the Pressure waves are influenced by the existing fixtures in the heat exchanger. These effects occur particularly in V-shaped engines with two separate cylinder banks.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung zu schaffen, mit der die Gasdynamik des Motors möglichst wenig durch ein nicht benutztes Abgasrückführsystem beeinflusst wird und welches auch für die Verwendung bei V-Motoren geeignet sein soll, ohne zusätzliche Bauteile verwenden zu müssen.The object is therefore to create a valve device for exhaust gas recirculation with which the gas dynamics of the engine is influenced as little as possible by an unused exhaust gas recirculation system and which should also be suitable for use in V-engines without having to use additional components.

Diese Aufgabe wird durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.This object is achieved by a valve device with the features of the main claim.

Dadurch, dass im Gehäuse ein erster Einlasskanal und ein zweiter Einlasskanal ausgebildet sind, die durch eine Trennwand voneinander getrennt sind, wobei der freie Durchströmungsquerschnitt beider Einlasskanäle am ersten Ventilsitz durch die Stellung des ersten Regelkörpers zum ersten Ventilsitz regelbar ist, und wobei die Ventilstange das Gehäuse zentral zwischen den beiden Teildurchströmungsquerschnitten des Durchströmungsquerschnitts und somit in Verlängerung der Trennwand durchsetzt, bleiben bei Verbrennungsmotoren mit zwei getrennten Zylinderbänken diese beiden Abgasstränge im geschlossenen Zustand des Ventils getrennt, so dass kein Überschwingen von der einen Zylinderbank auf die andere möglich ist. Es erfolgt somit eine Trennung der beiden Abgasrückführkanäle von den beiden Zylinderbänken bis zum Regelkörper des Ventils, so dass bei geschlossenem Regelkörper keine gegenseitige Beeinflussung der Abgasströme vorliegt. Des Weiteren wird dennoch ein gemeinsamer Durchsatz durch den zweiten Regelkörper geregelt. Mit derartigen Hubventilen sind eine sehr genaue Regelung und ein dichter Verschluss einfach erreichbar. Es wird wenig Bauraum benötigt.Characterized in that a first inlet channel and a second inlet channel are formed in the housing, which are separated from one another by a partition, the free flow cross-section of both inlet channels on the first valve seat being controllable by the position of the first control body relative to the first valve seat, and the valve rod being the housing interspersed centrally between the two partial flow cross-sections of the flow cross-section and thus in the extension of the partition, in internal combustion engines with two separate cylinder banks these two exhaust lines remain separated when the valve is closed, so that no overshoot from one cylinder bank to the other is possible. There is thus a separation of the two exhaust gas recirculation channels from the two cylinder banks up to the control body of the valve, so that when the control body is closed there is no mutual influence of the exhaust gas flows. Furthermore, a common throughput is still regulated by the second regulating body. With such lift valves, very precise regulation and a tight seal can be easily achieved. Little space is required.

Dadurch, dass der erste Ventilsitz zwischen dem Einlasskanal und einem Wärmetauscher angeordnet ist und der zweite Ventilsitz zwischen dem Wärmetauscher und dem Auslasskanal angeordnet ist, werden sowohl der Turbinenwirkungsgrad als auch die Gasdynamik des Verbrennungsmotors verbessert werden, da das dem Abgaskrümmer anhängende Gasvolumen um das Volumen des Abgaskühlers verringert wird. Auch das Gasvolumen des Ansaugkrümmers wird nicht vergrößert, da auch hier eine Abtrennung des Kühlervolumens durch den stromabwärts des Kühlers angeordneten Regelkörper erfolgt.Because the first valve seat is arranged between the inlet channel and a heat exchanger and the second valve seat is arranged between the heat exchanger and the outlet channel, both the turbine efficiency and the gas dynamics of the internal combustion engine are improved, since the gas volume attached to the exhaust manifold increases by the volume of the Exhaust gas cooler is reduced. The gas volume of the intake manifold is not increased either, since here, too, the cooler volume is separated off by the regulating body arranged downstream of the cooler.

Durch beide Ausführungen wird entsprechend die Gasdynamik im Verbrennungsmotor verbessert.Both versions improve the gas dynamics in the internal combustion engine accordingly.

Des Weiteren ist es vorteilhaft, zwischen den beiden Ventilsitzen eine Gehäusewand auszubilden, über die die beiden getrennten Einlasskanäle vom zweiten Ventilsitz im geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung getrennt sind. Dies ermöglicht es, das Ventil sehr klein zu bauen, da der Einlasskanal gegenüberliegend zum Auslasskanal des Wärmetauschers ausgebildet werden kann und ein direktes Anströmen des zweiten Ventilsitzes gleichzeitig verhindert wird.Furthermore, it is advantageous to form a housing wall between the two valve seats, via which the two separate inlet channels are separated from the second valve seat in the closed state of the valve device. This makes it possible to build the valve very small, since the inlet channel can be formed opposite to the outlet channel of the heat exchanger and a direct flow against the second valve seat is prevented at the same time.

Vorzugsweise sind am Gehäuse ein zweiter Auslasskanal und ein dritter Einlasskanal ausgebildet, durch die ein Anschluss eines beispielsweise U-förmig durchströmten Kühlers zwischen den beiden Ventilsitzen ermöglicht wird.A second outlet channel and a third inlet channel are preferably formed on the housing, through which a connection of a cooler, for example through which there is a U-shaped flow, is enabled between the two valve seats.

Vorteilhafterweise ist dabei der zweite Auslasskanal stromabwärts des ersten Ventilsitzes angeordnet und der dritte Einlasskanal ist stromaufwärts des zweiten Ventilsitzes ausgebildet, so dass das Gehäuse des Ventils zunächst über die beiden Einlasskanäle angeströmt wird, hinter dem ersten Ventilsitz der Abgasstrom über den zweiten Auslasskanal aus dem Gehäuse zum Kühler strömt und wieder zurück über den dritten Einlasskanal in das Gehäuse der Ventilvorrichtung strömt. Hinter dem zweiten Ventilsitz strömt das Abgas dann durch den ersten Auslasskanal aus dem Gehäuse in Richtung des Saugrohres.Advantageously, the second outlet channel is arranged downstream of the first valve seat and the third inlet channel is formed upstream of the second valve seat, so that the valve housing is first flown through the two inlet channels, behind the first valve seat the exhaust gas flow through the second outlet channel from the housing to the The cooler flows and flows back into the housing of the valve device via the third inlet channel. Behind the second valve seat, the exhaust gas then flows through the first outlet channel out of the housing in the direction of the intake manifold.

Durch eine Verbindung des zweiten Auslasskanals und des dritten Einlasskanals über den Wärmetauscher sind keine zusätzlichen Leitungen notwendig, so dass der benötigte Bauraum minimiert wird.By connecting the second outlet channel and the third inlet channel via the heat exchanger, no additional lines are necessary, so that the required installation space is minimized.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist die Gehäusewand zwischen den ersten beiden Einlasskanälen und dem dritten Einlasskanal angeordnet, der in Verlängerung der beiden ersten Einlasskanäle im Gehäuse angeordnet ist. Dies verringert den Bauraum der Ventilvorrichtung.In a further embodiment, the housing wall is arranged between the first two inlet channels and the third inlet channel, which is arranged in the housing as an extension of the two first inlet channels. This reduces the installation space of the valve device.

In diesen bevorzugten Ausführungen ist der erste Einlasskanal mit einer ersten Zylinderbank verbunden und der zweite Einlasskanal mit einer zweiten Zylinderbank verbunden, wodurch die Trennung der Zylinderbänke bei geschlossenem Ventil sichergestellt wird.In these preferred embodiments, the first inlet duct is connected to a first cylinder bank and the second inlet duct is connected to a second cylinder bank, whereby the separation of the cylinder banks is ensured when the valve is closed.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist im dritten Einlasskanal eine Öffnung ausgebildet, in der ein Druck- oder Strömungssensor angeordnet ist. Dieser dient dazu die Strömung durch den Wärmetauscher zu bestimmen und somit eine optimale zum Saugrohr zurückgeführte Abgasmenge regeln zu können. Dabei befindet sich der Sensor auf der kalten Seite des Wärmetauschers und ist somit geringeren thermischen Belastungen ausgesetzt.In a particularly preferred embodiment, an opening in which a pressure or flow sensor is arranged is formed in the third inlet channel. This is used to determine the flow through the heat exchanger and thus to be able to regulate an optimal amount of exhaust gas returned to the intake manifold. The sensor is located on the cold side of the heat exchanger and is therefore less exposed to thermal loads.

Es wird somit eine Ventilvorrichtung geschaffen, mit der bei geschlossenem Ventil nicht nur eine vollständige Trennung der Zylinderbänke vorliegt, sondern auch ein Gesamtmassenstrom über den zweiten Regelkörper geregelt wird. Zusätzlich wird das Gasvolumen des Abgasrückführkanals minimiert, indem das Kühlervolumen sowohl vom Abgaskrümmer als auch vom Ansaugkrümmer getrennt wird. Dies verursacht eine bessere Gasdynamik des Motors und erhöht den Turbinenwirkungsgrad. Um dies zu erreichen werden keine zusätzlichen Bauteile benötigt. Stattdessen wird dies mit einem einfach aufgebauten Ventil mit nur einem Aktor erreicht.A valve device is thus created with which, when the valve is closed, there is not only complete separation of the cylinder banks, but also a total mass flow is regulated via the second control body. In addition, the gas volume of the exhaust gas recirculation duct is minimized by separating the cooler volume from both the exhaust manifold and the intake manifold. This causes better gas dynamics in the engine and increases the turbine efficiency. No additional components are required to achieve this. Instead, this is achieved with a simply constructed valve with only one actuator.

Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Verbrennungsmotors mit zwei Zylinderbänken mit Abgasrückführung.
  • 2 zeigt eine perspektivische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung in Seitenansicht.
  • 3 zeigt die Seitenansicht der Ventilvorrichtung aus 2 in Draufsicht.
  • 4 zeigt eine Seitenansicht der Ventilvorrichtung der 2 und 3 von der gegenüberliegenden Seite als Draufsicht.
An embodiment of a valve device according to the invention is shown in the figures and is described below.
  • 1 shows a schematic representation of an internal combustion engine with two cylinder banks with exhaust gas recirculation.
  • 2 shows a perspective sectional view of a valve device according to the invention in side view.
  • 3 shows the side view of the valve device from 2 in plan view.
  • 4th FIG. 13 shows a side view of the valve device of FIG 2 and 3 from the opposite side as a plan view.

In 1 ist ein Verbrennungsmotor 10 mit einer ersten Zylinderbank 12 und einer zweiten Zylinderbank 14 dargestellt. Beide Zylinderbänke 12, 14 werden über eine Ansaugleitung 16, in der ein Verdichter 18 eines Turboladers 20 angeordnet ist, mit Ansaugluft versorgt. Von der Ansaugleitung 16 strömt die Luft in einen Ansaugkrümmer 21, von dem zweiseitig Einzelansaugkanäle 22 zu den einzelnen Zylindern 24 der beiden Zylinderbänke 12, 14 des Verbrennungsmotors 10 führen. Von jeder Zylinderbank 12, 14 gelangt das Abgas in einen eigenen Abgaskrümmer 26, 28, die sich jeweils zu einer Abgasleitung 30, 32 vereinigen. Die von den beiden Abgaskrümmern 26, 28 sich erstreckenden Abgasleitungen 30, 32 vereinigen sich an einer Turbine 34 des Turboladers 20 zu einer gemeinsamen Abgasauslassleitung 36, durch die das Abgas ausgestoßen wird.In 1 is an internal combustion engine 10 with a first cylinder bank 12 and a second bank of cylinders 14th shown. Both cylinder banks 12 , 14th are via a suction line 16 in which a compressor 18th of a turbocharger 20th is arranged, supplied with intake air. From the suction line 16 the air flows into an intake manifold 21st , of which two-sided individual intake ducts 22nd to the individual cylinders 24 of the two cylinder banks 12 , 14th of the internal combustion engine 10 to lead. From every cylinder bank 12 , 14th the exhaust gas enters its own exhaust manifold 26th , 28 , each of which leads to an exhaust pipe 30th , 32 unite. The one from the two exhaust manifolds 26th , 28 extending exhaust pipes 30th , 32 unite at a turbine 34 of the turbocharger 20th to a common exhaust gas outlet line 36 through which the exhaust gas is expelled.

Stromaufwärts der Turbine 34 zweigt von jeder der Abgasleitungen 30, 32 eine Abgasrückführleitung 38, 40 ab. Die beiden Abgasrückführleitungen 38, 40 münden an einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung 42, an der ein Wärmetauscher 44 befestigt ist. Stromabwärts der Ventilvorrichtung 42 strömt das Abgas in einer gemeinsamen Abgasrückführleitung 46 zurück zur Ansaugleitung 16, wo die Abgasrückführleitung 46 stromabwärts des Verdichters 18 mündet.Upstream of the turbine 34 branches from each of the exhaust pipes 30th , 32 an exhaust gas recirculation line 38 , 40 from. The two exhaust gas recirculation lines 38 , 40 open to a valve device according to the invention 42 at which a heat exchanger 44 is attached. Downstream of the valve device 42 the exhaust gas flows in a common exhaust gas recirculation line 46 back to the suction line 16 where the exhaust gas recirculation line 46 downstream of the compressor 18th flows out.

Die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 42, die in den 2 bis 4 dargestellt ist, weist ein Gehäuse 48 auf, an dem drei Einlasskanäle 50, 52, 54 und zwei Auslasskanäle 56, 58 ausgebildet sind. Der erste Einlasskanal 50 ist mit der ersten Abgasrückführleitung 38 verbunden und der zweite parallel verlaufende Einlasskanal 52 ist mit der zweiten Abgasrückführleitung 40 verbunden, so dass das Abgas über die beiden Einlasskanäle in das Gehäuse 48 einströmen kann. Der erste Auslasskanal 56 ist mit der einen Abgasrückführleitung 46 verbunden, so dass das Abgas über den ersten Auslasskanal 56 das Gehäuse 48 der Ventilvorrichtung 42 in Richtung des Verbrennungsmotors 10 wieder verlassen kann.The valve device according to the invention 42 that are in the 2 to 4th is shown has a housing 48 on which three inlet ports 50 , 52 , 54 and two outlet channels 56 , 58 are trained. The first inlet port 50 is with the first exhaust gas recirculation line 38 connected and the second parallel inlet channel 52 is with the second exhaust gas recirculation line 40 connected so that the exhaust gas through the two inlet channels into the housing 48 can flow in. The first exhaust port 56 is with one exhaust gas recirculation line 46 connected so that the exhaust gas through the first exhaust port 56 the case 48 the valve device 42 in the direction of the internal combustion engine 10 can leave again.

Die beiden Einlasskanäle 50, 52 sind über eine Trennwand 59 voneinander getrennt, welche bis zu einem ersten im Gehäuse 48 ausgebildeten Ventilsitz 60 reicht, auf den ein erster Regelkörper 62 in Form eines Ventiltellers absenkbar ist beziehungsweise von dem der Regelkörper 62 zur Regelung eines freien Durchströmungsquerschnitts 64 abhebbar ist. Dieser Ventilsitz 60 beziehungsweise der Regelkörper 62 erstrecken sich somit über beide Querschnitte der Einlasskanäle 50, 52, wobei der Durchströmungsquerschnitt 64 entsprechend in zwei gleiche Teile geteilt wird. Stromabwärts des Regelkörpers 62 befindet sich der zweite Auslasskanal 58, in den bei geöffnetem Durchströmungsquerschnitt somit das Abgas aus beiden Zylinderbänken 12, 14 einströmt. Dieser zweite Auslasskanal 58 ist mit einem Einlass des Wärmetauschers 44 verbunden. Es handelt sich um einen U-förmig durchströmten Wärmetauscher 44, dessen Auslass unmittelbar neben seinem Einlass angeordnet ist, der mit dem dritten Einlasskanal 54 des Gehäuses 48 der Ventilvorrichtung 42 verbunden ist, so dass das gekühlte Abgas über den dritten Einlasskanal 54 erneut in das Gehäuse 48 einströmen kann.The two inlet ducts 50 , 52 are via a partition 59 separated from each other, which up to a first in the housing 48 trained valve seat 60 is enough to which a first rule body 62 in the form of a valve disk can be lowered or from which the control body 62 to regulate a free flow cross-section 64 can be withdrawn. This valve seat 60 or the rule body 62 thus extend over both cross sections of the inlet channels 50 , 52 , where the flow cross-section 64 is divided accordingly into two equal parts. Downstream of the regulating body 62 is the second outlet channel 58 , in which the exhaust gas from both cylinder banks when the flow cross-section is open 12 , 14th flows in. This second outlet channel 58 is with an inlet of the heat exchanger 44 connected. It is a U-shaped heat exchanger 44 , the outlet of which is arranged immediately next to its inlet, the one with the third inlet channel 54 of the housing 48 the valve device 42 is connected so that the cooled exhaust gas via the third inlet port 54 again in the housing 48 can flow in.

Dieser dritte Einlasskanal 54 ist unmittelbar gegenüberliegend zum ersten und zweiten Einlasskanal 50, 52 angeordnet, jedoch sind diese vom dritten Einlasskanal 54 durch eine Gehäusewand 66 getrennt. Der dritte Einlasskanal 54 mündet an einem zweiten im Gehäuse 48 ausgebildeten Ventilsitz 68, der konzentrisch zum ersten Ventilsitz 60 ausgebildet ist und der mit einem zweiten Regelkörper 70 korrespondiert, der zur Regelung eines zweiten Durchströmungsquerschnitts 72 vom zweiten Ventilsitz 68 abhebbar und auf diesen absenkbar ist. Stromabwärts des zweiten Ventilsitzes 68 ist der erste Auslasskanal 56 ausgebildet, über den das Abgas die Ventilvorrichtung 42 endgültig in Richtung des Verbrennungsmotors 10 wieder verlässt.That third inlet port 54 is directly opposite the first and second inlet port 50 , 52 arranged, but these are from the third inlet port 54 through a housing wall 66 Cut. The third inlet port 54 opens at a second in the housing 48 trained valve seat 68 , which is concentric to the first valve seat 60 is formed and with a second control body 70 corresponds to that for regulating a second flow cross-section 72 from the second valve seat 68 can be lifted and lowered on this. Downstream of the second valve seat 68 is the first exhaust port 56 formed, over which the exhaust gas the valve device 42 finally in the direction of the internal combustion engine 10 leaves again.

Beide Regelkörper 62, 70 sind fest auf einer gemeinsamen Ventilstange 74 angeordnet, die im Gehäuse 48 gelagert ist und über einen Aktor 76 betätigt wird. Dies bedeutet, dass beide Regelkörper 62, 70 synchron durch den Aktor 76 von ihren Ventilsitzen 60, 68 abgehoben oder auf diese abgesenkt werden. Die Ventilstange 74 durchsetzt das Gehäuse 48 zentral zwischen den beiden Teildurchströmungsquerschnitten 64, also in Verlängerung der Trennwand 59.Both control bodies 62 , 70 are fixed on a common valve rod 74 arranged in the housing 48 is stored and via an actuator 76 is operated. This means that both bodies of rule 62 , 70 synchronously by the actuator 76 from their valve seats 60 , 68 lifted off or lowered onto them. The valve stem 74 permeates the housing 48 centrally between the two partial flow cross-sections 64 , i.e. as an extension of the partition 59 .

Zur Regelung der zurückzuführenden Abgasmenge muss der Aktor 76 betätigt werden und einen Durchströmungsquerschnitt 64, 72 freigeben, der den angeforderten Abgasstrom bei vorhandenem Druckgefälle zulässt. Um diese Regelung möglichst genau durchführen zu können, ist im dritten Einlasskanal 54, also stromabwärts des Wärmetauschers 44 eine Öffnung 78 im Gehäuse 48 ausgebildet, in der ein Strömungssensor 80 angeordnet ist, über den die zurückgeführte Abgasmenge bestimmt wird. Dieser ist in bekannter Weise mit einer Steuerung der Ventilvorrichtung 42 verbunden, so dass die Messwerte des Sensors 80 zur korrekten Regelung des Aktors 76 der Steuerung zur Verfügung gestellt werden.To regulate the amount of exhaust gas to be returned, the actuator 76 are actuated and a flow cross-section 64 , 72 release that allows the requested exhaust gas flow with an existing pressure gradient. In order to be able to carry out this regulation as precisely as possible, the third intake port is located 54 , i.e. downstream of the heat exchanger 44 an opening 78 in the housing 48 formed in which a flow sensor 80 is arranged, via which the recirculated exhaust gas amount is determined. This is in a known manner with a control of the valve device 42 connected so that the readings of the sensor 80 for correct control of the actuator 76 made available to the controller.

Im Betrieb des Verbrennungsmotors 10 werden in Lastzuständen, in denen kein Abgas zurückgeführt werden soll, die beiden Regelkörper 62, 70 auf ihre Ventilsitze 60, 68 abgesenkt, so dass beide Durchströmungsquerschnitte 64, 72 geschlossen sind. Dies hat zur Folge, dass die Schwingsäule aus den beiden Abgaskrümmern 26, 28 beziehungsweise den Abgasleitungen 30, 32 im Abgasrückführkanal vollständig getrennt bleibt. Des Weiteren wird das in diesem Zustand vorhandene Gasvolumen in der Abgasrückführleitung 38, 40, 46, in dem eine Entspannung oder Komprimierung des Abgasstroms durch Pulsationen stattfinden könnte, auf den Bereich stromaufwärts des ersten Regelkörpers 62 und damit stromaufwärts des Wärmetauschers 44 reduziert. Gleichzeitig wird dieses Gasvolumen auch vom Ansaugtrakt durch den zweiten Regelkörper 70 getrennt. Entsprechend besteht kein Einfluss dieses Kühler-Gasvolumens auf die Ladungswechsel des Motors oder den Wirkungsgrad des Turboladers. Die Gasdynamik wird entsprechend verbessert. Dies bedeutet, dass vorhandene Druckpulsationen vollständig genutzt werden können.In operation of the internal combustion engine 10 the two control bodies are used in load conditions in which no exhaust gas is to be recirculated 62 , 70 on their valve seats 60 , 68 lowered so that both flow cross-sections 64 , 72 are closed. This has the consequence that the vibrating column from the two exhaust manifolds 26th , 28 or the exhaust pipes 30th , 32 remains completely separated in the exhaust gas recirculation duct. Furthermore, the gas volume present in this state is in the exhaust gas recirculation line 38 , 40 , 46 , in which the exhaust gas flow could be expanded or compressed by pulsations, to the area upstream of the first control body 62 and thus upstream of the heat exchanger 44 reduced. At the same time, this gas volume is also taken from the intake tract through the second control body 70 Cut. Accordingly, this cooler gas volume has no effect on the gas exchange of the engine or the efficiency of the turbocharger. The gas dynamics are improved accordingly. This means that existing pressure pulsations can be fully used.

Das hierzu verwendete Ventil ist in seinem Aufbau sehr einfach und leicht zu montieren. Der Platzbedarf ist ebenfalls minimiert. Dennoch ist eine sehr genaue Regelung möglich.The valve used for this is very simple and easy to assemble in its structure. The space requirement is also minimized. However, a very precise regulation is possible.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist. So kann die Lage der Einlass- und Auslasskanäle im Gehäuse geändert werden oder andere Regelkörper verwendet werden. Insbesondere bei Veränderung der Form des Wärmetauschers kann eine solche Änderung der Kanäle zueinander sinnvoll sein. Auch bei einer Niederdruckabgasrückführung kann diese Ventilvorrichtung genutzt werden.It should be clear that the scope of protection of the main claim is not limited to the exemplary embodiment described. The position of the inlet and outlet channels in the housing can be changed or other control bodies can be used. Such a change in the channels to one another can be useful in particular when the shape of the heat exchanger is changed. This valve device can also be used with low-pressure exhaust gas recirculation.

Claims (10)

Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor mit einem Gehäuse (48) mit zumindest einem Einlasskanal (50; 52) und zumindest einem Auslasskanal (56), zwei Ventilsitzen (60, 68), die im Gehäuse (48) ausgebildet sind, und zwei Regelkörpern (62, 70), die auf einer gemeinsamen Ventilstange (74) angeordnet sind, die über einen gemeinsamen Aktor (76) translatorisch synchron bewegbar ist und im Gehäuse (48) gelagert ist, wobei jedem Ventilsitz (60, 68) ein Regelkörper (62, 70) zur Regelung eines Durchströmungsquerschnitts (64, 72) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (48) ein erster Einlasskanal (50) und ein zweiter Einlasskanal (52) ausgebildet sind, die durch eine Trennwand (59) voneinander getrennt sind, wobei der freie Durchströmungsquerschnitt (64) beider Einlasskanäle (50, 52) am ersten Ventilsitz (60) durch die Stellung des ersten Regelkörpers (62) zum ersten Ventilsitz (60) regelbar ist, wobei die Ventilstange (74) das Gehäuse (48) zentral zwischen den beiden Teildurchströmungsquerschnitten des Durchströmungsquerschnitts (64) und somit in Verlängerung der Trennwand (59) durchsetzt.Valve device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine with a housing (48) with at least one inlet channel (50; 52) and at least one outlet channel (56), two valve seats (60, 68) which are formed in the housing (48), and two control bodies ( 62, 70), which are arranged on a common valve rod (74) which can be moved translationally synchronously via a common actuator (76) and is mounted in the housing (48), each valve seat (60, 68) having a control body (62, 70) is assigned to regulate a flow cross-section (64, 72), characterized in that a first inlet channel (50) and a second inlet channel (52) are formed in the housing (48) and are separated from one another by a partition (59), The free flow cross-section (64) of both inlet channels (50, 52) on the first valve seat (60) can be regulated by the position of the first control element (62) in relation to the first valve seat (60), the valve rod (74) central to the housing (48) between hen the two partial flow cross-sections of the flow cross-section (64) and thus in the extension of the partition (59) penetrated. Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilsitz (60) zwischen dem Einlasskanal (50; 52) und einem Wärmetauscher (44) angeordnet ist und der zweite Ventilsitz (68) zwischen dem Wärmetauscher (44) und dem Auslasskanal (56) angeordnet ist.Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine Claim 1 , characterized in that the first valve seat (60) is arranged between the inlet channel (50; 52) and a heat exchanger (44) and the second valve seat (68) is arranged between the heat exchanger (44) and the outlet channel (56). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ventilsitz (60) zwischen den beiden Einlasskanälen (50, 52) und einem Wärmetauscher (44) angeordnet ist und der zweite Ventilsitz (68) zwischen dem Wärmetauscher (44) und dem Auslasskanal (56) angeordnet ist.Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine Claim 1 , characterized in that the first valve seat (60) is arranged between the two inlet channels (50, 52) and a heat exchanger (44) and the second valve seat (68) is arranged between the heat exchanger (44) and the outlet channel (56). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Ventilsitzen (60, 68) eine Gehäusewand (66) ausgebildet ist, über die die beiden getrennten Einlasskanäle (50, 52) vom zweiten Ventilsitz (68) im geschlossenen Zustand der Ventilvorrichtung (42) getrennt sind.Valve device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that a housing wall (66) is formed between the two valve seats (60, 68), via which the two separate inlet channels (50, 52) from the second valve seat (68) are separated in the closed state of the valve device (42). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor mit zwei Zylinderbänken nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Gehäuse (48) ein zweiter Auslasskanal (58) und ein dritter Einlasskanal (54) ausgebildet sind.Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine with two cylinder banks according to one of the preceding claims, characterized in that a second outlet channel (58) and a third inlet channel (54) are formed on the housing (48). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Auslasskanal (58) stromabwärts des ersten Ventilsitzes (60) angeordnet ist und der dritte Einlasskanal (54) stromaufwärts des zweiten Ventilsitzes (68) ausgebildet ist.Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine Claim 5 , characterized in that the second outlet channel (58) is arranged downstream of the first valve seat (60) and the third inlet channel (54) is formed upstream of the second valve seat (68). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Auslasskanal (58) und der dritte Einlasskanal (54) über den Wärmetauscher (44) miteinander verbunden sind.Valve device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine according to one of the Claims 5 or 6th , characterized in that the second outlet channel (58) and the third inlet channel (54) are connected to one another via the heat exchanger (44). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusewand (66) zwischen den ersten beiden Einlasskanälen (50, 52) und dem dritten Einlasskanal (54) angeordnet ist, der in Verlängerung der beiden ersten Einlasskanäle (50, 52) im Gehäuse (48) angeordnet ist.Valve device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine according to one of the Claims 6 or 7th , characterized in that the housing wall (66) is arranged between the first two inlet channels (50, 52) and the third inlet channel (54), which is arranged as an extension of the two first inlet channels (50, 52) in the housing (48). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Einlasskanal (50) mit einer ersten Zylinderbank (12) fluidisch verbunden ist und der zweite Einlasskanal (52) mit einer zweiten Zylinderbank (14) fluidisch verbunden ist.Valve device for exhaust gas recirculation on an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the first inlet channel (50) is fluidically connected to a first cylinder bank (12) and the second inlet channel (52) is fluidically connected to a second cylinder bank (14). Ventilvorrichtung zur Abgasrückführung an einem Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im dritten Einlasskanal (54) eine Öffnung (78) ausgebildet ist, in der ein Druck- oder Strömungssensor (80) angeordnet ist.Valve device for exhaust gas recirculation in an internal combustion engine according to one of the Claims 5 to 8th , characterized in that an opening (78) is formed in the third inlet channel (54) in which a pressure or flow sensor (80) is arranged.
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