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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Betätigungsstruktur einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator, bei welcher der Ventilaktuator in die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung hinein eingesetzt ist, und insbesondere eine Betätigungsstruktur einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator, welche aufweist einen Stab, der durch ein Verschiebungsübertragungsmedium bewegt wird oder unabhängig bewegt wird, eine Verbindungseinheit, welche eine Gleitbewegung/Schiebebewegung des Stabs in eine Drehbewegung einer Drehwelle eines Umgehungsventils umwandelt, und eine elastische Rückstelleinheit, welche auf den Stab oder die Drehwelle des Umgehungsventils eine elastische Rückstellkraft ausübt, wodurch eine Gesamtgröße der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung reduziert ist.
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Beschreibung der bezogenen Technik
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Im Allgemeinen werden in einem Fahrzeug (z.B. einem Kraftfahrzeug) abhängig von einem Fahrzustand des Fahrzeugs Aufwärmschritte und Heizschritte für einen Motor (z.B. einen Verbrennungsmotor) ausgeführt, wenn das Fahrzeug anfänglich startet (z.B. einen Kaltstart durchführt), wird ein thermoelektrischer Leistungserzeugungsschritt ausgeführt, wenn das Fahrzeug fährt, und wird ein (z.B. Abgas-)Umgehungsschritt ausgeführt, wenn das Fahrzeug auf einer Neigung (z.B. eine Steigung hinauf) fährt oder mit exzessiver Geschwindigkeit fährt.
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Eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung für ein Fahrzeug bezeichnet eine Vorrichtung, welche Abwärme zurückgewinnt, die nach einer Verbrennung in einem Motor ausgegeben wird, und verwendet Abwärme, um den Motor und/oder ein Getriebe aufzuwärmen, oder transferiert zurückgewonnene thermische Energie zu einer Klimaanlagenvorrichtung, sodass das Innere (z.B. der Fahrgastraum) des Fahrzeugs geheizt wird.
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In einem Fall, in welchem die Abwärmerückgewinnungsvorrichtung für ein Fahrzeug verwendet wird, kann ein Kühlmittel unter Verwendung von Hochtemperaturabgas zu einem Zeitpunkt des anfänglichen Startens des Motors geheizt werden, und folglich können Effekte des Verbesserns einer Kraftstoffeffizienz und der Abgasreduktion erreicht werden mittels Verkürzens der Zeit, welche notwendig ist, um den Motor vorzu heizen/vorzuwärmen.
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Die größte Schadstoffmenge, welche vom Fahrzeug ausgestoßen wird, wird in einem Leerlaufzustand ausgestoßen, bevor der Motor aufgewärmt ist, jedoch kann durch Verkürzen der Aufwärmzeit unter Verwendung der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung eine Schadstoffmenge reduziert werden, welche vom Fahrzeug aufgestoßen wird.
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Da das Kühlmittel, welches von der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung geheizt wird, schnell eine Temperatur eines Motorkühlmittels und eines Getriebeöls erhöht, kann eine Reibung im Motor und im Getriebe reduziert sein, und kann ein Effekt des Heizens des Fahrzeuginneren im Winter erreicht werden.
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Wie es in der 1 gezeigt ist, hat eine Abwärmerückgewinnungsvorrichtung in der bezogenen Technik im Allgemeinen eine Struktur, in welcher ein separater Ventilaktuator 4 außerhalb einer Umgehungspassage 2, die durch ein Umgehungsventil 1 geöffnet und geschlossen wird, und außerhalb eines Wärmetauschers 3 bereitgestellt ist, um das Umgehungsventil 1 zu drehen.
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Jedoch bestehen im Falle der Wärmetauschervorrichtung mit einem extern angebrachten Ventilaktuator in der bezogenen Technik, in welcher der Ventilaktuator außerhalb des Wärmetauschers angeordnet ist, dahingehend Probleme, dass eine Struktur davon kompliziert ist und dass ein Raum zum Platzieren anderer Komponenten verringert ist, da der Ventilaktuator außerhalb des Wärmetauschers angebracht ist, und dass ein Raum, welcher von der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung verbraucht wird / besetzt ist, erhöht ist.
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Sogar im Fall einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator, in welcher der Ventilaktuator in den Wärmetauscher hinein eingesetzt ist, um die zuvor genannten Probleme zu lösen, ist eine Struktur zum Drehen des Umgehungsventils unter Verwendung des Ventilaktuators kompliziert, und folglich sind immer noch dahingehend Probleme vorhanden, dass Produktionskosten und ein Gewicht erhöht sind und Herstellungsverfahren kompliziert sind.
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Die in diesem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung“ offenbarten Informationen dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollen nicht als eine Bestätigung oder irgendeine Form von Vorschlag verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der dem Fachmann schon bekannt ist.
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Exemplarische Betätigungsstrukturen einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung sind jeweils aus
JP 2009 - 209 913 A und
DE 10 2010 039 281 A1 bekannt, mit: einem Umgehungsventil, welches in einer Umgehungspassage, durch welche Hochtemperaturabgas hindurch tritt, installiert ist, sodass das Umgehungsventil um eine Drehwelle herum drehbar ist, um die Umgehungspassage zu öffnen und zu schließen, einem Wärmetauscher, welcher mit der Umgehungspassage in Kommunikation ist, an einem Seitenabschnitt der Umgehungspassage angeordnet ist und Wärme zwischen dem Hochtemperaturabgas und einem Niedertemperaturkühlmittel tauscht, wenn die Umgehungspassage geschlossen ist, einem Ventilaktuator, welcher in den Wärmetauscher hinein eingesetzt ist und einen Kolben hat, der nach oben und nach unten bewegt wird, wenn Wachs, welches im Ventilaktuator eingeschlossen ist, abhängig von einer Temperatur des Kühlmittels expandiert oder kontrahiert, einer Führungseinheit, die eine erste Seite, an welcher ein Ende des Kolbens verschiebbar eingesetzt ist, und eine zweite Seite aufweist, an welcher ein erstes Ende eines Stabs verschiebbar eingesetzt ist, einem Verschiebungsübertragungsmedium, welches in der Führungseinheit aufgenommen ist und zusammen mit der Auf-und-ab-Bewegung des Kolbens bewegt wird, einer Verbindungseinheit, welche drehbar mit der Drehwelle des Umgehungsventils und dem Stab verbunden ist und eine Verschiebebewegung des Stabs in eine Drehbewegung der Drehwelle des Umgehungsventils umwandelt, und einer elastischer Rückstelleinheit, welche auf den Stab oder die Drehwelle des Umgehungsventils eine elastische Rückstellkraft ausübt und den Stab betätigt, sodass der Stab in die Führungseinheit hinein eingesetzt wird, oder das Umgehungsventil betätigt, sodass das Umgehungsventil geschlossen wird.
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Erläuterung der Erfindung
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Betätigungsstruktur einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator bereitzustellen, welche eine Gesamtgröße der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung reduziert, die Betätigungsstruktur der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung vereinfacht und Kosten und Gewicht reduziert.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
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Das heißt, eine Betätigungsstruktur einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator weist auf: ein Umgehungsventil, welches in einer Umgehungspassage, durch welche Hochtemperaturabgas hindurch tritt, installiert ist, sodass das Umgehungsventil um eine Drehwelle herum drehbar ist, um die Umgehungspassage zu öffnen und zu schließen, einen Wärmetauscher (z.B. Abgas-Motorkühlmittel-Wärmetauscher), welcher mit der Umgehungspassage in Kommunikation (z.B. in Fluidkommunikation) steht, mit einem Seitenabschnitt der Umgehungspassage gekuppelt ist und Wärme zwischen dem Hochtemperaturabgas und einem Niedertemperaturkühlmittel (z.B. Niedertemperaturkühlwasser des Motors) tauscht, wenn die Umgehungspassage geschlossen ist, den Ventilaktuator, welcher in den Wärmetauscher hinein eingesetzt ist und einen Kolben haben kann, der nach oben bzw. nach unten bewegt wird, wenn ein Wachs, welches im Ventilaktuator eingeschlossen/eingekapselt ist, abhängig von einer Kühlmitteltemperatur expandiert oder kontrahiert, eine Führungseinheit, welche eine erste Seite, an welcher / in welche ein Ende des Kolbens verschiebbar (z.B. gleitend) eingesetzt ist, und eine zweite Seite aufweisen kann, an welcher / in welche ein erstes Ende eines Stabs verschiebbar (z.B. gleitend) eingesetzt ist, ein Verschiebungsübertragungsmedium, welches in der Führungseinheit aufgenommen ist und zusammen mit der (z.B. durch die) Auf-und-ab-Bewegung des Kolbens bewegt wird, eine Verbindungseinheit, welche drehbar mit der Drehwelle des Umgehungsventils und dem Stab verbunden ist und eine Schiebebewegung/Gleitbewegung (z.B. allgemein: eine Linearbewegung) des Stabs in eine Drehbewegung der Drehwelle des Umgehungsventils umwandelt, und eine elastische Rückstelleinheit, welche auf den Stab oder eine/die Drehwelle des Umgehungsventils eine elastische Rückstellkraft ausübt und den Stab betätigt, sodass der Stab in die Führungseinheit hinein eingesetzt (z.B. eingeschoben) wird, oder das Umgehungsventil betätigt, sodass das Umgehungsventil geschlossen wird. Das Verschiebungsübertragungsmedium ist eine Mehrzahl von sphärischen Kugeln, welche unabhängig (z.B. voneinander) in der Führungseinheit aufgenommen sind.
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Der Stab ist geformt, um (verhältnismäßig) länger als eine Maximalverschiebung der Oben-Unten-Bewegung des Kolbens zu sein, welcher im Ventilaktuator bereitgestellt ist.
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Die Verbindungseinheit kann aufweisen einen ersten Verbindungsabschnitt, welcher mit einem Seitenabschnitt des Stabs gekuppelt ist, abhängig von der Bewegung des Stabs bewegt wird und einen (z.B. hohlen) Schlitz (z.B. eine Führungsnut) haben kann, und einen zweiten Verbindungsabschnitt, welcher ein erstes Ende, das mit der Drehwelle des Umgehungsventils gekuppelt ist, und ein zweites Ende aufweisen kann, das verschiebbar im Schlitz des ersten Verbindungsabschnitts aufgenommen ist.
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Die elastische Rückstelleinheit kann aufweisen ein erstes Gehäuse, welches mit der zweiten Seite der Führungseinheit gekuppelt ist und den Stab und die Drehwelle des Umgehungsventils darin aufnimmt, und eine erste Druckfeder (oder z.B. eine Zugfeder)(z.B. eine Schraubenfeder), welche zwischen einem zweiten Ende des Stabs und einer Innenfläche des ersten Gehäuses angeordnet ist und eine elastische Rückstellkraft auf den Stab ausübt.
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Die elastische Rückstelleinheit kann aufweisen ein zweites Gehäuse, welches mit der zweiten Seite der Führungseinheit gekuppelt ist und den Stab aufnimmt, sodass der Stab durch einen Hohlabschnitt (z.B. eine Durchgangsöffnung) hindurch vorsteht, die an einer Seite des zweiten Gehäuses geformt ist, einen Staberweiterungsabschnitt (z.B. einen Stab-Kragenabschnitt), welcher ausgehend von einer Außenfläche des Stabs vertikal nach außen hin erstreckt ist, und eine zweite Druckfeder (oder z.B. eine Zugfeder)(z.B. eine Schraubenfeder), welche zwischen dem Staberweiterungsabschnitt und einer inneren Fläche des zweiten Gehäuses angeordnet ist und eine elastische Rückstellkraft auf den Stab ausübt.
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Die elastische Rückstelleinheit ist z.B. eine Torsionsfeder (z.B. eine Torsionsdrehfeder), welche mit einer Außenumfangsfläche der Drehwelle des Umgehungsventils gekuppelt ist und ein Torsionsmoment aufbringt, sodass die Drehwelle des Umgehungsventils gedreht wird (z.B. dadurch gedreht werden kann).
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels, welches in einem Niederlastzustand eines Fahrzeugs durch den Wärmetauscher hindurch tritt, niedriger ist als eine Expansionstemperatur des Wachses im Ventilaktuator, strömt das Hochtemperaturabgas in Richtung zum Wärmetauscher hin, wenn ein Zustand, in welchem das Umgehungsventil die Umgehungspassage schließt, mittels der Druckkraft (oder z.B. einer Zugkraft, z.B. allgemein: irgendeiner Kraft in Folge einer elastischen Verformung) der elastischen Rückstelleinheit aufrechterhalten wird.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels, welches durch den Wärmetauscher hindurch tritt, höher ist als eine Expansionstemperatur des Wachses im Ventilaktuator, wenn das Wachs expandiert, wird der Kolben des Ventilaktuators nach oben bewegt, um das Verschiebungsübertragungsmedium zu bewegen, steht der Stab mittels des Verschiebungsübertragungsmediums vor, wobei der Stab die Druckkraft (oder z.B. eine Zugkraft, z.B. allgemein: irgendeine Kraft in Folge einer elastischen Verformung) der elastischen Rückstelleinheit überwindet, und wird das Umgehungsventil mittels der Verbindungseinheit gedreht, um die Umgehungspassage zu öffnen.
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Wenn die Temperatur des Kühlmittels, welches in einem Hochlastzustand des Fahrzeugs durch den Wärmetauscher hindurch tritt, niedriger ist als eine Expansionstemperatur des Wachses im Ventilaktuator, wird ein Druck des Abgases, welches durch die Umgehungspassage hindurch tritt, höher als die Druckkraft (oder z.B. eine Zugkraft, z.B. allgemein: irgendeine Kraft in Folge einer elastischen Verformung) der elastischen Rückstelleinheit und wird das Umgehungsventil unabhängig gedreht, ungeachtet des Ventilaktuators und des Verschiebungsübertragungsmediums, und wird die Umgehungspassage geöffnet.
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Die vorliegende Erfindung, welche die zuvor genannte Konfiguration/Struktur hat, hat dahingehend Effekte/Vorteile, dass ein Peripherieraum der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung groß ist mittels Einsetzens des Ventilaktuators, welcher das Wachs darin eingeschlossen/eingekapselt hat, in den Wärmetauscher, sodass eine Gesamtgröße der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung reduziert ist, und folglich ein Freiheitsgrad (z.B. der Anordnung) einer Gehäusekonfiguration/Baugruppenkonfiguration der Abgasrückgewinnungsvorrichtung erhöht ist.
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Die Drehwelle des Umgehungsventils und der Ventilaktuator sind mittels des Verschiebungsübertragungsmediums und der Verbindungseinheit, welche vergleichsweise einfach eingerichtet sind, miteinander verbunden, wodurch ein Zusammenbauprozess der Abgasrückgewinnungsvorrichtung vereinfacht ist, die Anzahl von Zusammenbauschritten und die notwendige Zeit zum Ausführen der Zusammenbauschritte reduziert sind und Produktionskosten und Gewicht reduziert sind.
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Der Stab ist eingerichtet, und unabhängig vom Verschiebungsübertragungsmedium betätigt zu werden, sodass in einem Hochlastzustand des Fahrzeugs aufgrund z.B. einer temporären plötzlichen Beschleunigung des Fahrzeugs oder dergleichen, die Drehwelle des Umgehungsventils und der Stab mittels eines Gasdrucks bewegt werden können und das Umgehungsventil die Umgehungspassage öffnen kann, wodurch eine Leistungsausgabe des Fahrzeugs sichergestellt ist.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder darin detaillierter ausgeführt werden.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Teilausschnittansicht, welche eine Gestalt einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung in der bezogenen Technik zeigt, bei welcher ein Ventilaktuator außerhalb eines Wärmetauschers angeordnet ist.
- 2 ist eine projizierte perspektivische Ansicht, welche eine Gesamtgestalt einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, welche eine Gestalt einer Verbindungseinheit gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 4A ist eine projizierte Draufsicht, welche einen Betätigungszustand der Verbindungseinheit zeigt, wenn eine Umgehungspassage gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschlossen ist.
- 4B ist eine projizierte Draufsicht, welche einen Betätigungszustand der Verbindungseinheit zeigt, wenn die Umgehungspassage gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geöffnet ist.
- 5A ist eine teilweise Querschnittansicht, welche eine Gestalt einer elastischen Rückstelleinheit in einer Betätigungsstruktur der Abgasrückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5B ist eine teilweise Querschnittansicht, welche eine Gestalt einer elastischen Rückstelleinheit in einer Betätigungsstruktur einer Abgasrückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 5C ist eine teilweise Querschnittansicht, welche eine Gestalt einer elastischen Rückstelleinheit in einer Betätigungsstruktur einer Abgasrückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
- 6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' der 2 (z.B. eine Querschnittansicht mit Bezug auf das Koordinatensystem der 2 entlang der „Oben-Links-Ebene“ durch einen Stab 42), welche einen Betätigungszustand zeigt, wenn ein Kühlmittel in einem Niederlastzustand des Fahrzeugs in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht gewärmt ist.
- 7 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' der 2 (z.B. eine Querschnittansicht mit Bezug auf das Koordinatensystem der 2 entlang der „Oben-Links-Ebene“ durch den Stab 42), welche einen Betätigungszustand zeigt, wenn das Kühlmittel in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewärmt ist.
- 8 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' der 2 (z.B. eine Querschnittansicht mit Bezug auf das Koordinatensystem der 2 entlang der „Oben-Links-Ebene“ durch den Stab 42), welche einen Betätigungszustand zeigt, wenn das Kühlmittel in einem Hochlastzustand des Fahrzeugs in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht gewärmt ist.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Merkmalen darstellen, welche die Grundprinzipien der Erfindung aufzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z.B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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Durchgehend in den zahlreichen Figuren der Zeichnung bezeichnen Bezugszeichen in den Figuren die gleichen oder wesensgleichen Teile der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Die 2 ist eine projizierte perspektivische Ansicht, welche eine Gesamtgestalt einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, ist eine Umgehungspassage 10 in einer Rohrgestalt geformt, sodass ein Hochtemperaturabgas durch das Innere der Umgehungspassage 10 hindurch treten kann, und ist ein Umgehungsventil 12 öffenbar und schließbar in der Umgehungspassage 10 installiert.
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Das Umgehungsventil 12 ist angeordnet, um die Umgehungspassage 10 zu kreuzen (z.B. quer zu einer Strömungsrichtung angeordnet zu sein), und schließt die Umgehungspassage 10, oder das Umgehungsventil 12 wird in einer Art betätigt, in welcher das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10 öffnet, während es in einer Richtung entlang dem Uhrzeigersinn der gezeigten beispielhaften Ausführungsform gedreht wird.
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Insbesondere sind in der gezeigten beispielhaften Ausführungsform ein Einlass der Umgehungspassage 10, in welchen das Abgas hineinströmt, und ein Auslass der Umgehungspassage 10, von welchem das Abgas ausgegeben wird, in einer kreisförmigen Rohrgestalt geformt, ist ein Zwischenabschnitt zwischen dem Einlass und dem Auslass in einer rechteckigen Rohrgestalt geformt und ist das Umgehungsventil 12 in einer rechteckigen Plattengestalt geformt, um zur Gestalt der Umgehungspassage 10 zu korrespondieren.
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Die Umgehungspassage 10 kann unter Berücksichtigung des Fahrzeugtyps, einer auszugeben Abgasmenge, einer Gesamtaußenerscheinung eines Fahrzeugkörpers und dergleichen in zahlreichen Gestalten geformt sein, wie beispielsweise in einer hexagonalen Rohrgestalt oder einer elliptischen Rohrgestalt, und das Umgehungsventil 12 kann ebenfalls in zahlreichen Gestalten geformt sein, um zur Gestalt der Umgehungspassage 10 zu korrespondieren.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, ist ein Wärmetauscher 20, welcher Wärme zwischen dem Hochtemperaturabgas, welches ausgehend von der Umgehungspassage 10 zugeführt wird, wenn die Umgehungspassage 10 geschlossen ist, und einem Niedertemperaturkühlmittel austauscht, welches in einen Kühlmitteleinlass hinein einströmt und von einem Kühlmittelauslass ausgegeben wird, an einem Seitenabschnitt der Umgehungspassage 10 angebracht.
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Das Hochtemperaturabgas und das Niedertemperaturkühlmittel, welche durch das Innere des Wärmetauschers 20 hindurch treten, strömen in entgegengesetzten Richtungen im Wärmetauscher 20, und das Kühlmittel, welches bei diesem Strömungsvorgang geheizt wird, wird vom Kühlmittelauslass ausgegeben und dient, um ein Getriebe und/oder einen Motor (z.B. den Antriebsmotor des Fahrzeugs, d.h., z.B. einen Verbrennungsmotor) zu wärmen.
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In der dargestellten beispielhaften Ausführungsform ist der Wärmetauscher 20 als ein Stapeltyp-Wärmetauscher (z.B. ein Plattenwärmetauscher) geformt, in welchem (z.B. zumindest) eine Kühlmittelpassage und (z.B. zumindest) eine Abgaspassage alternierend gestapelt/angeordnet sind, und steht die Abgaspassage in Kommunikation mit der Umgehungspassage 10.
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Wie es in der 2 gezeigt ist, ist ein Ventilaktuator 30, welcher ein Wachs im Inneren davon eingeschlossen/eingekapselt hat und einen Kolben (Bezugszeichen 32 in der 7) nach oben und unten bewegt, in einer Oben-Unten-Richtung durchdringend in den Wärmetauscher 20 hinein eingesetzt.
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Der Ventilaktuator 30 wird in einer Art betätigt, bei welcher der Ventilaktuator 30 den Kolben 32 nach oben bewegt, wenn eine Expansionstemperatur des eingeschlossenen Wachses höher ist als eine Temperatur des Kühlmittels im Wärmetauscher 20, und bewegt den Kolben 32 nach unten, wenn die Expansionstemperatur des eingeschlossenen Wachses niedriger ist als die Temperatur des Kühlmittels im Wärmetauscher 20.
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Wie es in die 2 gezeigt ist, ist eine Führungseinheit 40, welche eine Seite, an welcher / in welche ein Ende des Kolbens (Bezugszeichen 32 in der 7) verschiebbar eingesetzt ist, und die andere Seite aufweist, an welcher / in welche ein Ende eines Stabs 42 verschiebbar eingesetzt ist, an einem oberen Abschnitt des Ventilaktuators 30 installiert, das heißt, einem oberen Abschnitt des Wärmetauschers 20.
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Die Führungseinheit 40 nimmt ein Verschiebungsübertragungsmedium 50 darin auf und dient, um den Kolben 32, das Verschiebungsübertragungsmedium 50 und den Stab 42 zu führen, sodass der Stab 42 in einer Links-Rechts-Richtung bewegt werden kann, wenn der Kolben 32 des Ventilaktuators 30 nach oben bzw. nach unten bewegt wird.
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Die Führungseinheit 40 ist an/in dem oberen Abschnitt des Wärmetauschers 20 in einer Links-Rechts-Richtung angeordnet, und eine Führungsnut, welche in einer „¬“-Gestalt gekrümmt/gebogen ist (z.B. in einer umgekehrten L-Gestalt, wobei z.B. ein Schenkel der L-Gestalt in der Oben-Unten-Richtung orientiert ist und z.B. der andere Schenkel der L-Gestalt in der Links-Recht-Richtung orientiert ist), ist in der Führungseinheit 40 geformt, um das Verschiebungsübertragungsmedium 50 darin aufzunehmen.
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Das Verschiebungsübertragungsmedium 50, welches in der Führungseinheit 40 aufgenommen ist, ist ein Element (z.B. ein Glied / eine Gliederreihe), welches dient, um die Bewegung des Kolbens 32 zum / auf den Stab 42 zu übertragen, und kann eine Mehrzahl von sphärischen Kugeln sein, welche unabhängig eingerichtet sind (d.h., z.B. als einzelne unabhängige Elemente eingerichtet sind).
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Das Verschiebungsübertragungsmedium 50 kann ausreichend die Verschiebung des Kolbens 20 zum / auf den Stab 42 übertragen, um das Umgehungsventil 12 zu öffnen und zu schließen, sogar wenn das Verschiebungsübertragungsmedium 50 nicht als eine Mehrzahl von sphärischen Kugeln geformt ist.
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Das heißt, das Verschiebungsübertragungsmedium 50 kann ausreichend die Verschiebung des Kolbens 32 übertragen, sogar, wenn das Verschiebungsübertragungsmedium 50 als hochdichtes Öl, als Kabel/Seil (z.B. als Seilzug) oder dergleichen geformt ist, aber in diesem wie unten beschriebenen Fall können der Stab 42 und eine Drehwelle 14 des Umgehungsventils nicht unabhängig von der Bewegung des Verschiebungsübertragungsmediums 50 in einem Hochlastzustand des Fahrzeugs, wie beispielsweise einer temporären plötzlichen Beschleunigung des Fahrzeugs, bewegt werden, und folglich schließt das Umgehungsventil 12 (z.B. weiterhin während des temporären plötzlichen Beschleunigungsfalls) die Umgehungspassage 10 und die Leistungsausgabe des Motors kann nicht sichergestellt sein.
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Das hochdichte Öl oder dergleichen kann einen Betätigungsfehler während eines Übertragungsvorgangs der Bewegung des Kolbens 32 zum / auf den Stab 42 verursachen und kann einen Betätigungsdefekt verursachen, wenn/falls es durch die Umgebung beeinflusst wird (z.B. Temperatur und dergleichen).
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Deshalb kann das Verschiebungsübertragungsmedium 50 als ein steifer Körper geformt sein und kann selektiv mit dem Stab 42 in Kontakt kommen, sodass der Stab 42 und die Drehwelle 14 des Umgehungsventils unabhängig voneinander bewegt werden könnten.
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Wie es in die 2 gezeigt ist, ist ein Ende des Stabs 42 verschiebbar in die Führungseinheit 40 hinein eingesetzt und kann eine Länge des Stabs 42 (verhältnismäßig) länger sein als eine maximale Auf-und-ab-Verschiebung des Kolbens 32.
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Der Zweck dieser Konfiguration ist es zu verhindern, dass der Stab 42 von der Führungseinheit 40 weg bewegt wird (z.B. vollständig aus der Führungseinheit 40 herausbewegt wird), sogar, wenn der Kolben 32 des Ventilaktuators 30 maximal nach oben bewegt ist/wird und der Stab 42 maximal vorsteht.
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Die 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht, welche eine Gestalt einer Verbindungseinheit 60 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, ist die 4A eine projizierte Draufsicht, welche einen Betätigungszustand der Verbindungseinheit 60 zeigt, wenn die Umgehungspassage 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschlossen ist, und ist die 4B eine projizierte Draufsicht, welche einen Betätigungszustand der Verbindungseinheit 60 zeigt, wenn die Umgehungspassage 10 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geöffnet ist.
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Wie es in der 3 gezeigt ist, ist die Verbindungseinheit 60, welche eine Links-Rechts-Verschiebebewegung (z.B. eine Gleitbewegung) des Stabs 42 in eine Drehbewegung des Umgehungsventils 12 umwandelt, mit der Drehwelle 14 des Umgehungsventils und dem Stab 42 verbunden.
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Die Verbindungseinheit 60 kann in zahlreichen Formen geformt sein, wie beispielsweise einem Mitnehmer, z.B. einem Nocken (z.B. allgemein: einer Führungskurveneinheit), welche eine Kreisbewegung in eine hin und her Bewegung oder ein Oszillationsbewegung umwandelt, oder eine hin und her Bewegung oder eine Oszillationsbewegung in eine Kreisbewegung umwandelt, aus mechanischen Elementen, welche ein Ritzel(zahn)rad und eine (Zahn-)Stange verwenden, einer Verbindungsstruktur, welche unter Verwendung einer Mehrzahl von Verbindungselementen eine hin und her Bewegung in eine Drehbewegung umwandelt oder dergleichen.
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Die Verbindungseinheit 60 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: einen ersten Verbindungsabschnitt 62, welcher mit einem Seitenabschnitt des Stabs 42 gekuppelt ist, zusammen mit der Bewegung des Stabs 42 bewegt wird und einen Schlitz 64 (z.B. eine Nut) hat, und einen zweiten Verbindungsabschnitt 66, welcher ein Ende hat, das mit der Drehwelle 14 des Umgehungsventils gekuppelt ist, und das andere Ende verschiebbar im Schlitz 64 des ersten Verbindungsabschnitts 62 aufgenommen hat.
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Wie es in der 4A gezeigt ist, wenn das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10 schließt, ist der erste Verbindungsabschnitt 62 angeordnet, um entlang des Stabs 42 (z.B. in Stablängsrichtung) zum Wärmetauscher 20 benachbart zu sein / anzugrenzen, und das Umgehungsventil 12 formt eine gerade Linie mit den Stab 42.
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Wie es in der 4B gezeigt ist, wenn der Stab 42 in einer Richtung zur Umgehungspassage 10 hin vorsteht, wenn eine Temperatur des Kühlmittels im Wärmetauscher 20 erhöht wird/ist, wird der erste Verbindungsabschnitt 62 ebenfalls entlang des Stabs 42 in einer Richtung zur Umgehungspassage 10 hin bewegt, und folglich dreht der zweite Verbindungsabschnitt 66 die Drehwelle 14 in einer Richtung entlang dem Uhrzeigersinn, während/wobei der zweite Verbindungsabschnitt 66 entlang der Uhrzeigersinnrichtung in der dargestellten beispielhaften Ausführungsform gedreht wird.
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Deshalb öffnet das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10, während es in der Uhrzeigersinnrichtung gedreht wird, und fast das gesamte Hochtemperaturabgas wird zur Außenseite des Fahrzeugs durch die Umgehungspassage 10 hindurch ausgestoßen.
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Die Links-Rechts-Richtung, die Oben-Unten-Richtung, die Uhrzeigersinnrichtung und dergleichen, welche oben verwendet worden sind, sind beliebig zum Verständnis der Beschreibung bezeichnet, und der Fachmann kann verstehen, dass die Anordnungsrichtungen, welche oben verwendet worden sind, abhängig von der Anordnung der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung, einer Position der Umgehungspassage 10, an welcher der Wärmetauscher 20 angeordnet ist, und dergleichen geändert sein kann.
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Die 5A ist eine teilweise Querschnittansicht, welche eine Gestalt einer elastischen Rückstelleinheit 70 in einer Betätigungsstruktur der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, die 5B ist eine teilweise Querschnittansicht, welche eine Gestalt einer elastischen Rückstelleinheit 70 in einer Betätigungsstruktur einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und die 5C ist eine teilweise Querschnittansicht, welche eine Gestalt einer elastischen Rückstelleinheit 70 in einer Betätigungsstruktur einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Wie es in den 5A bis 5C gezeigt ist, dient die elastische Rückstelleinheit 70 zum Aufbringen einer elastischen Rückstellkraft auf den Stab 42 oder die Drehwelle 14 des Umgehungsventils 12 und bewegt den Stab 42 in einer Richtung, in welcher der Stab 42 in die Führungseinheit 40 hinein eingesetzt ist, oder in einer Richtung, in welcher das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10 schließt.
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Wie es insbesondere in der 5A gezeigt ist, weist die elastische Rückstelleinheit 70 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: ein erstes Gehäuse 71, welches oberhalb des oberen Abschnitts (z.B. direkt angrenzend zum oberen Abschnitt) der Umgehungspassage 10 ausgehend von der anderen Seite der Führungseinheit 40 angeordnet ist und eine Gestalt hat, in welcher der Stab 42 vollständig aufgenommen ist, und eine erste Druckfeder 72 (oder z.B. eine erste Zugfeder), welche zwischen dem Ende des Stabs 42 und einer Innenfläche des ersten Gehäuses 71 angeordnet ist und eine elastische Rückstellkraft auf den Stab 42 ausübt.
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Wie oben beschrieben, wenn der Kolben 32 nach oben bewegt wird, wenn die Temperatur des Kühlmittels im Wärmetauscher 20 erhöht wird/ist, sodass sich das Verschiebungsübertragungsmedium 50 bewegt, um dem Stab 42 das Vorstehen zu erlauben, öffnet das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10.
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Danach, wenn der Kolben 32 wieder nach unten bewegt wird, übt die erste Druckfeder 72 (oder z.B. die erste Zugfeder), welche zwischen dem ersten Gehäuse 71 und dem Stab 42 angeordnet ist, eine Druckkraft (oder z.B. eine Zugkraft) auf den Stab 42 aus, und folglich wird der Stab 42 in die Führungseinheit 40 hinein eingesetzt/eingeschoben, sodass das Umgehungsventil 12 gedreht wird, um die Umgehungspassage 10 zu schließen.
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Wie es in der 5B gezeigt ist, weist die elastische Rückstelleinheit 70 gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf: ein zweites Gehäuse 73, welches mit der anderen Seite der Führungseinheit 40 gekuppelt ist und den Stab 42 aufnimmt, sodass der Stab 42 durch einen Hohlabschnitt, welcher an einer Seite des zweiten Gehäuses 73 geformt ist, hindurch vorstehen kann, einen Staberweiterungsabschnitt 44 (z.B. einen Stab-Kragenabschnitt), welcher ausgehend von einer Außenfläche des Stabs 42 vertikal (z.B. bezüglich der Stabachse) nach außen hin erstreckt ist, und eine zweite Druckfeder 74 (oder z.B. eine zweite Zugfeder), welche zwischen dem Staberweiterungsabschnitt 44 und einer Innenfläche des zweiten Gehäuses 73 angeordnet ist und eine elastische Rückstellkraft auf den Stab 42 ausübt.
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Das heißt, ein Betätigungsprinzip der elastischen Rückstelleinheit 70, welche in der 5B gezeigt ist, ist gleich dem der elastischen Rückstelleinheit 70, welche in der 5A gezeigt ist, jedoch ist die elastische Rückstelleinheit 70, welche in der 5B gezeigt ist, von der elastischen Rückstelleinheit 70, welche in der 5 ein gezeigt ist, dahingehend verschieden, dass die Drehwelle 14 des Umgehungsventils 12 außerhalb des zweiten Gehäuses 73 angeordnet ist, der Stab 42, welcher im zweiten Gehäuse 73 angeordnet ist, ebenfalls geformt ist, um durch den Hohlabschnitt hindurch einwärts und auswärts (in das zweite Gehäuse 73) bewegt zu werden, und die zweite Druckfeder 74 zwischen der Innenfläche des zweiten Gehäuses 73 und dem Staberweiterungsabschnitt 44 angeordnet ist.
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Die elastische Rückstelleinheit 70, welche in 5B gezeigt ist, hat dahingehend einen Vorteil, dass der Stab 42 daran gehindert werden kann, zur Außenseite der Führungseinheit 40 hin vollständig (aus der Führungseinheit 40) herausgezogen/herausgeschoben zu werden, aber hat dahingehend einen Nachteil, dass die elastische Rückstelleinheit 70, welche in der 5B gezeigt ist, eine niedrigere (Ver-)Formbarkeit hat (z.B. weniger elastisch ist) als die elastische Rückstelleinheit 70, welche in der 5A gezeigt ist, da der sich erstreckende Stababschnitt 44 am Seitenabschnitt des Stabs 42 geformt sein muss.
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Wie es in der 5C gezeigt ist, ist die elastische Rückstelleinheit 70 gemäß einer noch weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als eine Torsionsfeder 75 geformt, welche mit einer Außenumfangsfläche des Drehstabs 14 des Umgehungsventils 12 gekuppelt ist und ein Torsionsmoment aufbringt, sodass die Drehwelle 14 des Umgehungsventils 12 gedreht werden kann.
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Die elastische Rückstelleinheit 70, welche mir 5C gezeigt ist, ist von den elastischen Rückstelleinheiten 70, welche in der 5A bzw. 5B gezeigt sind, dahingehend verschieden, dass die elastische Rückstellkraft direkt auf die Drehwelle 14 des Umgehungsventils 12 aufgebracht wird.
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Das heißt, die elastische Rückstelleinheit 70, welche in der 5C gezeigt ist, dreht die Drehwelle 14 des Umgehungsventils, sodass das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10 schließen kann und der Stab 42 in die Führungseinheit 40 abhängig von der Drehung der Drehwelle 14 des Umgehungsventils hinein eingesetzt/eingeschoben wird.
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Ein Betätigungsvorgang der Betätigungsstruktur der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend beschrieben.
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Die 6 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' der 2 (z.B. eine Querschnittansicht mit Bezug auf das Koordinatensystem der 2 entlang der „Oben-Links-Ebene“ durch den Stab 42), welche einen Betätigungszustand zeigt, wenn das Kühlmittel in einem Niederlastzustand des Fahrzeugs in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (noch) nicht gewärmt ist.
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Wie es in der 6 gezeigt ist, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, welches in einem Niederlastzustand des Fahrzeugs durch den Wärmetauscher 20 hindurch tritt, niedriger ist als eine Expansionstemperatur des Wachses im Ventilaktuator 30, das heißt, wenn das Kühlmittel (noch) nicht gewärmt ist, wird ein Zustand, in welchem der Stab 42 in die Führungseinheit 40 hinein eingesetzt/eingeschoben ist, mittels der Druckkraft (oder z.B. der Zugkraft) der elastischen Rückstelleinheit 70 aufrechterhalten.
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Wenn der Zustand, in welchem der Stab 42 in die Führungseinheit 40 hinein eingesetzt/eingeschoben ist, aufrechterhalten wird, wird ein Zustand aufrechterhalten, in welchem das Umgehungsventil 12 die Umgehungspassage 10 schließt, und ein Hochtemperaturabgas strömt in Richtung zum Wärmetauscher 20 hin und tauscht Wärme mit einem Niedertemperaturkühlmittel.
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Die 7 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' der 2 (z.B. eine Querschnittansicht mit Bezug auf das Koordinatensystem der 2 entlang der „Oben-Links-Ebene“ durch den Stab 42), welche einen Betätigungszustand zeigt, wenn das Kühlmittel in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gewärmt ist.
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Wie es in der 7 gezeigt ist, wenn das Wachs im Ventilaktuator 30 expandiert, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, welches durch den Wärmetauscher 20 hindurch tritt, höher ist als eine Expansionstemperatur des Wachses im Ventilaktuator 30, das heißt, wenn das Kühlmittel gewärmt ist, wird der Kolben 32 nach oben bewegt.
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Wenn der Kolben 32 nach oben bewegt wird, werden das Verschiebungsübertragungsmedium 50 und der Stab 42 bewegt, wobei die Druckkraft (oder z.B. die Zugkraft) der elastischen Rückstelleinheit 70 überwunden wird, und wenn der Stab 42 bewegt wird, wird das Umgehungsventil 12 durch die Verbindungseinheit 60 gedreht.
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Wenn das Umgehungsventil 12 gedreht wird, wird die Umgehungspassage 10 geöffnet, und folglich umgeht das meiste Abgas den Wärmetauscher 20 durch die Umgehungspassage 10 und ist der Wärmetausch durch den / im Wärmetauscher 20 blockiert.
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Die 8 ist eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A' der 2 (z.B. eine Querschnittansicht mit Bezug auf das Koordinatensystem der 2 entlang der „Oben-Links-Ebene“ durch den Stab 42), welche einen Betätigungszustand zeigt, wenn das Kühlmittel in einem Hochlastzustand des Fahrzeugs in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit dem eingebetteten Ventilaktuator 30 gemäß der beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung nicht (weiter) gewärmt wird.
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Wie es in der 8 gezeigt ist, in einem Hochlastfahrzustand aufgrund einer temporären plötzlichen Beschleunigung des Fahrzeugs oder dergleichen, wenn eine Temperatur des Kühlmittels, welches durch den Wärmetauscher 20 hindurch tritt, niedriger ist als eine Expansionstemperatur des Wachses im Ventilaktuator 30, das heißt, bevor das Kühlmittel gewärmt wird, müssen der Stab 42 und das Umgehungsventil 12 unabhängig vom Ventilaktuator 30 und dem Verschiebungsübertragungsmedium 50 bewegt werden.
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Das heißt, in diesem Fall wird ein Druck des Abgases, welches durch die Umgehungspassage 10 hindurch tritt, höher als die Druckkraft (oder z.B. die Zugkraft) der elastischen Rückstelleinheit 70, und folglich wird das Umgehungsventil 12 unabhängig gedreht, ungeachtet des Ventilaktuators 30 und des Verschiebungsübertragungsmediums 50, und öffnet die Umgehungspassage 10.
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Das Umgehungsventil 12 wird unabhängig mittels des Abgasdrucks geöffnet, sodass der Gesamtgegendruck in der Abwärmerückgewinnungsvorrichtung reduziert sein kann, wodurch die Leistungsausgabe des Motors des Fahrzeugs sichergestellt sein kann.
