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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine AGR(Abgasrückführ)-Kühler-Anordnung mit selektiv tätigem Bypassventil sowie ein mit einer derartigen AGR-Kühler-Anordnung ausgestattetes Abgasrückführsystem.
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Stand der Technik
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Abgasrückführsysteme dienen der Reduzierung des Schadstoffausstoßes und der Verbesserung der Effizienz von Verbrennungsmotoren. Hierbei kann beispielsweise bei aufgeladenen Dieselmotoren die Stickoxyderzeugung durch Rückführung des Abgases reduziert werden. In einem Abgasrückführsystem lenkt ein Abgasrückführventil einen Teil des Abgases aus dem Abgaskrümmer zurück zum Ansaugtrakt des Motors, wo es sich mit Frischluft vermischt. Nachteilig ist dabei, dass aufgrund der heißen rückgeführten Abgasluft die Ansaugluft des Motors insgesamt erwärmt wird, was zur Verringerung der Motorleistung führen kann. Aus diesem Grund wurden Motoren entwickelt, welche über einen oder mehrere AGR-Kühler verfügen, welche in Reihe geschaltet sind und mit Hilfe separater Bypassventile (jeweils einem Bypassventil pro Kühler) selektiv geschaltet werden können, um unterschiedliche Kühlleistungen für unterschiedliche Motorzustände bereitzustellen. Eine derartige Lösung mit zwei AGR-Kühlern ist beispielsweise in der
DE 10 2008 035 747 A1 (
US 2009/0101122 A1 ) beschrieben.
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Nachteilig bei dieser Lösung ist die hohe Komplexität des Systems, da bei den zwei AGR-Kühlern zwei separate Bypassventile für die selektive Schaltung benötigt werden und dementsprechend zwei Kabelstränge zur Stromversorgung verlegt werden müssen. Die beiden separaten Ventilantriebe erfordern darüber hinaus zusätzlichen Bauraum.
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Aus der
US 2009/0013978 A1 ist darüber hinaus ein AGR-System mit zwei AGR-Kühlern und zwei Bypassventilen bekannt, bei dem die Bypassventile durch einen einzigen Aktuator auf dieselbe Weise gesteuert werden, also synchron öffnen und schließen. Hierbei ist aber keine selektive, individuelle Schaltung der einzelnen AGR-Kühler möglich.
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Weiterhin verlangen die Automobilhersteller von den Zulieferern (OEMs) einerseits stetig effizientere AGR-Kühlsysteme, aufgrund länderspezifischer Anpassungen (Abgasnormen, Leistung) andererseits aber auch höhere Flexibilität bei der geleisteten AGR-Wärmeabführung, die bisher durch mehrere AGR-Designs für einen Motor bereitgestellt wurde.
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Darstellung der Erfindung
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Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine AGR(Abgasrückführ)-Kühler-Anordnung mit selektiv tätigem Bypassventil bereitzustellen, welcher die oben genannten Probleme löst und einen einfacheren, kompakteren, aber gleichzeitig den Raumerfordernissen flexibel anpassbaren Aufbau besitzt und dabei variable Kühlleistungen liefern kann. Es ist ebenso Aufgabe der Erfindung, ein entsprechendes Abgasrückführsystem mit einer derartigen AGR-Kühler-Anordnung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine AGR-Kühler-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Abgasrückführsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen definiert.
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Erfindungsgemäß wird eine AGR(Abgasrückführ)-Kühler-Anordnung bereitgestellt, umfassend: ein Bypassventil und mindestens einen AGR-Kühler, wobei das Bypassventil ein Ventilgehäuse mit einer Ventilstange, welche eine axiale Richtung definiert, umfasst, und das Ventilgehäuse einen ersten, zweiten und dritten Gasraum definiert, die jeweils eine Öffnung zum Einführen und Ausführen von Abgas aufweisen, der erste Gasraum über eine erste Ventilöffnung mit dem zweiten Gasraum verbunden ist und der zweite Gasraum über eine zweite Ventilöffnung mit dem dritten Gasraum verbunden ist, und der AGR-Kühler a) eingangsseitig an den ersten Gasraum und ausgangsseitig an den zweiten Gasraum angeschlossen ist, oder b) eingangsseitig an den zweiten Gasraum und ausgangsseitig an den dritten Gasraum angeschlossen ist, wobei das Bypassventil geeignet ist die erste und zweite Ventilöffnung selektiv zu öffnen und zu schließen.
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Das Ventilgehäuse, in welchem die Öffnungen zum Einführen bzw. Ausführen von Abgas gebildet sind, umgibt den ersten, zweiten und dritten Gasraum. Die Gasräume sind untereinander mit Bypass-Öffnungen verbunden, welche von dem Bypassventil verschlossen werden können.
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Aufgrund der Ausgestaltung der AGR-Kühler-Anordnung mit drei miteinander verbundenen Gasräumen, die über das Bypassventil selektiv in Verbindung gesetzt werden können, wird ein äußerst einfacher Aufbau einer Bypass-Ventilanordnung für die AGR-Kühler erreicht. Durch Integration der selektiven Schaltung beider Kühler in einem einzigen Ventilgehäuse sowie der Anordnung der Gasräume, Einlass- und Auslassöffnungen ist es möglich, den Abgasstrom vollständig zu steuern.
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Weiterhin wird lediglich ein Ventilantrieb benötigt, um den einen oder mehrere AGR-Kühler selektiv zu betätigen. Dabei wird deutlich an Bauraum gespart, da nur ein integriertes Ventil(gehäuse) für den mindestens einen AGR-Kühler zum Einsatz kommt. Das neue System ist somit günstiger und aufgrund seiner geringeren Komplexität langlebiger bzw. wartungsfreundlicher als die im Stand der Technik verwendeten Systeme.
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Vor allen Dingen ist es aber möglich, die erfindungsgemäße AGR-Kühler-Anordnung in Ihrem Layout flexibel an die Erfordernisse des Fahrzeugherstellers anzupassen. So kann der hier beschriebene AGR-Kühler ohne komplexe zusätzliche Montageabläufe und ohne extra Komponenten bei einem Motor eigesetzt werden, welcher in unterschiedlichen Märkten unterschiedlichen Abgasnormen und somit unterschiedlichen Wärmeabführungsbedingungen unterliegt. So können leichtere Fahrzeuge mit nur einem AGR-Kühler ausgestattet werden, während schwerere Fahrzeuge, die einen höheren Leistungs- und damit AGR-Kühlbedarf haben, mit zwei AGR-Kühlern ausgestattet werden können. Dabei bleibt aber der Rest der Anordnung, das Bypassventil, gleich – eine erhebliche Montage – und damit Kostenersparnis. Auch ist es möglich, einen AGR-Kühler je nach Platzverhältnissen im Motorraum an verschiedenen Stellen des Ventilgehäuses an die Gasräume anzuschließen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der erste Gasraum eine Abgaseinlassöffnung für rückgeführtes Abgas sowie eine erste Kühlereinlassöffnung zum Einführen des Abgases in einen ersten AGR-Kühler auf, der zweite Gasraum weist eine erste Kühlerauslassöffnung aus dem ersten AGR-Kühler sowie eine zweite Kühlereinlassöffnung zum Einführen des Abgases in einen zweiten AGR-Kühler auf, und der dritte Gasraum weist eine zweite Kühlerauslassöffnung aus dem zweiten AGR-Kühler sowie eine Abgasauslassöffnung für das zum Motor rückgeführte Abgas auf.
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Soll nur ein AGR-Kühler zum Einsatz kommen, umfasst die AGR-Kühler-Anordnung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ferner eine Blende, die entweder die erste Kühlereinlassöffnung und die erste Kühlerauslassöffnung, oder die zweite Kühlereinlassöffnung und die zweite Kühlerauslassöffnung im Wesentlichen gasdicht abdeckt. Dadurch ist es möglich, nur einen AGR-Kühler zu beschicken (bei geschlossenem Bypassventil) bzw. zu umgehen (bei offenem Bypassventil).
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Für hohe Kühlleistungen ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform vorteilhaft, dass der mindestens eine AGR-Kühler einen ersten und zweiten AGR-Kühler umfasst, wobei der erste AGR-Kühler eingangsseitig an den ersten Gasraum und ausgangsseitig an den zweiten Gasraum angeschlossen ist, und der zweite AGR-Kühler eingangsseitig an den zweiten Gasraum und ausgangsseitig an den dritten Gasraum angeschlossen ist.
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Besonders bevorzugt ist dabei der erste AGR-Kühler mit einem ersten Kühlkreislauf verbunden und der zweite AGR-Kühler mit einem zweiten, separaten Kühlkreislauf verbunden. Dadurch ist es möglich, unterschiedliche Kühlmittel und somit unterschiedliche Kühlleistungen (Kühltemperaturen) für den jeweiligen AGR-Kühler bereitzustellen. Insbesondere bei Spitzenbelastungen des Motors kann somit ein größerer Kühleffekt bereitgestellt werden, da die erforderliche Kühlleistung pro AGR-Kühler gesenkt wird und somit der Wärmeaustausch effizienter wird.
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In einer besonderen Ausführungsform sind die Kühlereinlassöffnungen und Kühlerauslassöffnungen zu den bzw. aus den ersten und zweiten AGR-Kühlern auf einer Seite des Ventilgehäuses angeordnet. Diese Anordnung auf derselben Seite des Ventilgehäuses ist besonders vorteilhaft, wenn die AGR-Kühler nebeneinander im Motorraum angeordnet werden müssen (in einer sog. „vertikalen“ Anordnung), da es deren Bauraum nur unwesentlich verlängert. Gleichzeitig bleibt der Platzbedarf in axialer Richtung minimal, da er nur von den Abmessungen der AGR-Kühler, aber nicht jenen des Bypassventils bestimmt wird.
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In der vorliegenden Erfindung ist unter der Anordnung von Öffnungen „auf einer Seite“ bzw. „derselben Seite“ des Ventilgehäuses zu verstehen, dass die durch die Öffnungen definierten Normalrichtungen, in einer zur axialen Richtung senkrechten Ebene, im Wesentlichen zusammenfallen bzw. um nicht mehr als 45° voneinander abweichen. Die Normalrichtungen von auf „gegenüberliegenden Seiten“ angeordneten Öffnungen unterscheiden sich in der genannten Ebene somit um zumindest 90°, sind aber bevorzugt um im Wesentlichen 180° zueinander angeordnet.
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Dabei ist es zusätzlich bevorzugt, dass die Abgaseinlassöffnung und die Abgasauslassöffnung auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses angeordnet sind. Mit anderen Worten befinden sich die Kühlereinlassöffnungen und Kühlerauslassöffnungen, wie für die nebeneinander liegenden AGR-Kühler („vertikale“ Architektur) vorteilhaft, auf einer Seite, während die Abgaseinlassöffnung und die Abgasauslassöffnung auf der gegenüberliegenden Seite eine krümmungsfreie Strömungsführung bei geschlossenem Bypassventil ermöglichen, welche zu geringeren Turbulenzen und damit zu geringerem Fouling (Belagbildung im Kühler aufgrund von Überkühlen und Kondensation) führt, welche insbesondere bei hohen Kühlleistungen von Bedeutung sind.
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Gemäß einer alternativen Ausführungsform ist die erste Kühlereinlassöffnung und die erste Kühlerauslassöffnung auf einer Seite des Ventilgehäuses angeordnet und die zweite Kühlereinlassöffnung und die zweite Kühlerauslassöffnung auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses angeordnet. Dadurch wird ermöglicht, dass die beiden AGR-Kühler auf gegenüberliegenden Seiten der Ventilanordnung angeschlossen werden können (in einer sog. „horizontalen“ Anordnung), sofern dies der Bauraum im Motorraum erfordert. Diese Auslegung erfordert nur etwa halb so wenig Bauraum in der axialen Richtung wie die „vertikale Anordnung“, baut jedoch etwa doppelt so breit.
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Dabei kann die Abgaseinlassöffnung auf einer in axialer Richtung gewandten Seite des Ventilgehäuses und die Abgasauslassöffnung auf einer hierzu gegenüberliegenden Seite angeordnet werden, wobei diese Anordnung von Abgaseinlassöffnung und Abgasauslassöffnung auch auf die zuvor beschriebene erste Ausführungsform mit nebeneinander („vertikal“) liegenden AGR-Kühlern Anwendung finden kann.
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Im Falle der alternativen Ausführungsform ist es besonders vorteilhaft, dass die erste Ventilöffnung in einer Wandung zwischen dem ersten und zweiten Gasraum gebildet ist, die sich von einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen der ersten Kühlereinlassöffnung und der ersten Kühlerauslassöffnung zu einem Bereich zwischen der Abgaseinlassöffnung und der zweiten Kühlereinlassöffnung erstreckt, und die zweite Ventilöffnung in einer Wandung zwischen dem zweiten und dritten Gasraum gebildet ist, die sich von einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen der zweiten Kühlereinlassöffnung und der zweiten Kühlerauslassöffnung zu einem Bereich zwischen der Abgasauslassöffnung und der ersten Kühlerauslassöffnung erstreckt.
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Anders ausgedrückt sind die Gasräume in Bezug auf die axiale Richtung, die durch die Ventilstange vorgegeben wird, schräg ausgebildet, insbesondere verbindet der zweite (mittlere) Gasraum die Kühlerausslassöffnung vom ersten AGR-Kühler mit der Kühlereinlassöffnung zum zweiten AGR-Kühler, die dabei auf derselben Bauhöhe in axialer Richtung angeordnet werden können.
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Vorteilhafterweise ist auf der Ventilstange ein erster und zweiter Ventilteller angebracht sind, welche jeweils die erste und die zweite Ventilöffnung verschließen können, und ein Ventilteller auf der Ventilstange verschiebbar angebracht und in Schließrichtung vorgespannt ist, bevorzugt durch ein elastisches Element. Diese Lösung für das selektive Öffnen bzw. Schließen der ersten und zweiten Ventilöffnung ist besonders einfach und wartungsarm und erlaubt vielfältige Schaltkombinationen der AGR-Kühler. Das elastische Element kann dabei bevorzugt eine Feder sein, beispielsweise eine Schraubenfeder.
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Die Ventilstange, an der der Ventilteller durch ein elastisches Element auf der Ventilstange verschiebbar angebracht und in Schließrichtung vorgespannt ist, durchdringt dabei alle drei Gasräume. Der andere Ventilteller ist im vorliegenden, die Erfindung aber nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel, fest, also unverschieblich, an der Ventilstange angebracht. Ebenso wäre es aber denkbar, beide Ventilteller durch jeweilige elastische Elemente an der Ventilstange verschiebbar zu befestigen, wobei die jeweiligen elastischen Elemente unterschiedliche Vorspannungen bewirken, so dass bei Bewegung der Ventilstange der Moment des Abhebens von der zugeordneten Ventilöffnung für jeden Ventilteller unterschiedlich ist.
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Bevorzugt sind bei der alternativen Ausführungsform („horizontale“ Anordnung der AGR-Kühler) die Ventilteller unter einem nicht orthogonalen Winkel, bevorzugt unter 45° zur axialen Richtung auf der Ventilstange angebracht. Die schräge Anordnung der Ventilteller kooperiert in axialer Richtung mit der eine schrägen Anordnung der Ventilöffnungen zwischen den Gasräumen, was es wiederum ermöglicht, die erste Kühlereinlassöffnung und die zweite Kühlereinlassöffnung einerseits sowie die erste Kühlerauslassöffnung und die zweite Kühlerauslassöffnung andererseits im Wesentlichen auf derselben axialen Position entlang des Ventilgehäuses anzuordnen, was in axialer Richtung eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht.
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Gemäß einer Weiterbildung der oben beschriebenen Erfindung sind an der Ventilstange ein erster Anschlag, der die Verschiebung des mit dem elastischen Element versehenen Ventiltellers auf der Ventilstange begrenzt, und ein zweiter Anschlag, an dem das elastische Element befestigt ist, angeordnet. Diese Anschläge ermöglichen es, eine der Vorspannung des elastischen Elements entsprechende minimale und maximale Verschiebung des mit dem elastischen Element versehenen Ventiltellers vorzusehen, zwischen welchen der Ventilteller die zugeordnete Ventilöffnung sicher verschließt. Erst bei Erreichen der maximalen Stellung, bei der der Ventilteller am ersten Anschlag anliegt, wird bei weiterer Bewegung der Ventilstange die zugeordnete Ventilöffnung geöffnet.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasrückführsystem bereitgestellt, welches eine AGR-Kühler-Anordnung nach einer der oben beschriebenen Ausführungsformen umfasst.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung, in welcher zwei AGR-Kühler in „vertikaler“ Anordnung nebeneinander an derselben Seite des Ventilgehäuses angeschlossen sind,
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der Erfindung, in welcher zwei AGR-Kühler in „horizontaler“ Anordnung an gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses angeschlossen sind,
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3 zeigt verschiedene Montagevarianten der AGR-Kühler der Ausführungsform der 1,
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4 zeigt verschiedene Montagevarianten der AGR-Kühler der Ausführungsform der 2, und
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5 zeigt verschiedene Schließ- und Öffnungszustände der beiden Ventilöffnungen zwischen den Gasräumen und damit die selektive Schaltung der beiden AGR-Kühler der Ausführungsform der 1 (hier nicht dargestellt.
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In 1 ist eine erste Variante der ersten Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Diese zeigt schematisch eine AGR-Kühler-Anordnung mit einem selektiven Bypassventil 14. Dieses Bypassventil 14 umfasst ein Ventilgehäuse 16, welches einen ersten Gasraum 9, einen zweiten Gasraum 10 und einen dritten Gasraum 11 umschließt. Eine Ventilstange 15 mit einem ersten Ventilteller 8 und einem zweiten Ventilteller 7 ist im Ventilgehäuse angeordnet und definiert eine axiale Richtung. Am von den Ventiltellern entfernten Ende der Ventilstange ist diese mit einem hier nicht dargestellten Antrieb versehen, welcher die Ventilstange in axialer Richtung bewegt. Zwischen dem ersten und dem zweiten Gasraum 9, 10 ist eine Ventilöffnung 18 in Form eines Ventilsitzes vorgesehen, die vom ersten Ventilteller 8 verschlossen werden kann.
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Zwischen dem zweiten und dem dritten Gasraum ist entsprechend eine zweite Ventilöffnung 17 in Form eines Ventilsitzes vorgesehen, die vom zweiten Ventil 7 verschlossen werden kann. Vorliegend verbinden die Ventilöffnungen 18, 17 die Gasräume in axialer Richtung.
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Auf einer Seite des Gehäuses 16, in der 1 links, ist eine Kühlereinlassöffnung 3 gebildet, an die der Kühlereinlass eines ersten AGR-Kühlers 12 angeschlossen ist. Auf derselben Seite des Ventilgehäuses 16 wie die erste Kühlereinlassöffnung 3 ist eine erste Kühlerauslassöffnung 4 ausgebildet, an die der Kühlerauslass des ersten AGR-Kühlers 12 angeschlossen ist. Schließlich ist auf der den Kühlereinlass- bzw. -auslassöffnungen 3, 4 gegenüberliegenden Seite eine Abgaseinlassöffnung gebildet, durch die Abgas vom Abgaskrümmer des Motors in den ersten Gasraum 9 einströmt.
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Im zum zweiten Gasraum 10 gehörenden Abschnitt des Ventilgehäuses 16 ist, auf derselben Seite wie die Kühlereinlass- bzw. -auslassöffnungen 3, 4, eine zweite Kühlereinlassöffnung 5 ausgebildet, an welche der Kühlereinlass des zweiten AGR-Kühlers 13 angeschlossen ist. Im dritten Gasraum 11 schließlich ist auf derselben Seite wie die Ein- und Auslassöffnungen 3, 4, 5 eine zweite Kühlerauslassöffnung 6, an die der Kühlerauslass des zweiten AGR-Kühlers 13 angeschlossen ist. Auf der hierzu gegenüberliegenden Seite, an der auch die Abgaseinlassöffnung liegt, ist hingegen die Abgasauslassöffnung 2 angeordnet, aus der das behandelte (und ggf. gekühlte) Abgas zum Ansaugtrakt des Motors, beispielsweise einem Turbolader, zurückgeführt wird.
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Die beiden AGR-Kühler sind somit nebeneinander, in der sog. „vertikalen“ Anordnung, am Ventilgehäuse 16 des Bypassventils 14 angeschlossen. In dieser Konfiguration wird die maximale Kühlleistung ermöglicht, da das Abgas nacheinander durch die beiden AGR-Kühler 12, 13 strömen kann. Gleichwohl ist es möglich, sofern es der Motorzustand erfordert, einen oder beide AGR-Kühler selektiv zu umgehen, indem die Ventilstange 16 des Bypassventils axial bewegt wird und einer oder beide Ventilteller 8, 7 von ihren Ventilsitzen 18, 17 abgehoben werden.
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Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in 2 dargestellt. Hierbei ist der Bauraum in axialer Richtung im Vergleich zur ersten Ausführungsform deutlich verkürzt, was u.a. dadurch erreicht wird, dass die erste Kühlereinlassöffnung 3 und die erste Kühlerauslassöffnung 4 auf einer (derselben) Seite des Ventilgehäuses 16 angeordnet sind, während die zweite Kühlereinlassöffnung 5 und die zweite Kühlerauslassöffnung 6 auf der gegenüberliegenden Seite des Ventilgehäuses 16 angeordnet sind. Dies ermöglicht es, die beiden AGR-Kühler 12 und 13 auf gegenüberliegenden Seiten des Ventilgehäuses 16 des Bypassventils 14, in der sog. „horizontalen“ Anordnung, anzuschließen.
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Gleichzeitig sind die Abgaseinlassöffnung 1 auf der in axialer Richtung gewandten Seite des ersten Gasraums 9 des Ventilgehäuses 16 angeordnet (in 2 unten), und die Abgasauslassöffnung 2 auf der hierzu gegenüberliegenden, axial gewandten Seite des dritten Gasraums 11 des Ventilgehäuses 16 angeordnet (in 2 oben). Dadurch sind die drei Gasräume nicht mehr wie in der ersten Ausführungsform im Wesentlichen quer zur axialen Richtung der Ventilstange 15 angeordnet, sondern sind nun hierzu schräg angeordnet. Dabei ist von Vorteil, dass auch die erste Ventilöffnung 18 zwischen dem ersten und dem zweiten Gasraum 9, 10 und die zweite Ventilöffnung 17 zwischen dem zweiten und dem dritten Gasraum 10, 11 schräg angeordnet sind, so dass die Ventilteller unter dem hierzu entsprechenden nicht orthogonalen Winkel zur axialen Richtung auf der Ventilstange angebracht sind. Dieser Winkel beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 45° zur axialen Richtung. Die Wandungen, in denen die Ventilöffnungen 18, 17 gebildet sind, verlaufen ebenfalls schräg zur axialen Richtung, und zwar einerseits von einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen der ersten Kühlereinlassöffnung 3 und der ersten Kühlerauslassöffnung 4 zu einem Bereich zwischen der Abgaseinlassöffnung 1 und der zweiten Kühlereinlassöffnung 5, und andererseits von einem Bereich des Ventilgehäuses zwischen der zweiten Kühlereinlassöffnung 5 und der zweiten Kühlerauslassöffnung 6 zu einem Bereich zwischen der Abgasauslassöffnung 2 und der ersten Kühlerauslassöffnung 4.
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In 3 sind verschiedene Montagevarianten der AGR-Kühler der Ausführungsform der 1 gezeigt. 3a zeigt erneut die AGR-Kühler-Anordnung der 1, während die 3b und 3c die erfindungsgemäße Anordnung mit nur jeweils einem AGR-Kühler 12 oder 13 in zwei verschiedenen Positionen zeigen. Die Kühlereinlassöffnung und die Kühlerauslassöffnung des nicht vorhandenen AGR-Kühlers sind mit einer Blende 19 als Abdeckung gasdicht verschlossen. Dieser Aufbau eignet sich, wie eingangs bereits erwähnt, für Motoren, die beispielsweise Abgasnormen-bedingt geringere AGR-Kühlerfordernisse (geringere Wärmeabführung) aufweisen.
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4 zeigt verschiedene Montagevarianten der AGR-Kühler der Ausführungsform der 2. Auch hier sind die Kühlereinlassöffnung und die Kühlerauslassöffnung des nicht vorhandenen AGR-Kühlers mit einer Blende 19 als Abdeckung gasdicht verschlossen.
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In 5 ist die Befestigung der Ventilteller 8, 7 dargestellt. Der zweite, obere Ventilteller 7 ist an einem Ende einer Feder 20 befestigt, während das andere Ende der Feder über einen Anschlag 21 fest mit der Ventilstange 15 verbunden ist. Der Ventilteller 7 ist so auf der Ventilstange 15 verschiebbar, wird aber in seiner Auslenkung auf der Ventilstange 15 von einem zweiten Anschlag 22 begrenzt, welcher die maximale Stellung in Ventilschließrichtung festlegt. Der erste, untere Ventilteller 8 hingegen ist starr mit der Ventilstange 15 verbunden.
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In 5 ist schließlich auch die Bypass-Schaltung des Bypassventils 14 veranschaulicht. In 5a sind der erste Ventilteller 8 und der zweite Ventilteller 7 geschlossen. Das gesamte Abgas von der Gaseinlassöffnung 1 in den ersten Gasraum 9 fließt zur ersten Kühlereinlassöffnung 3 in den ersten AGR-Kühler 12 und aus diesem durch die erste Kühlerauslassöffnung 4 in den zweiten Gasraum 10. Danach fließt es weiter durch die zweite Kühlereinlassöffnung 5 in den zweiten AGR-Kühler 13 und schließlich aus diesem durch die zweiten Kühlerauslassöffnung 6 in den dritten Gasraum 11 und schließlich aus der AGR-Kühleranordnung hinaus durch die Gasauslassöffnung 2, von wo das Abgas zum Ansaugtrakt des Motors geführt wird.
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In 5b wird die Ventilstange 15 durch einen hier nicht gezeigten Aktuator angehoben, wobei der erste Ventilteller 8 vom Ventilsitz 18 abhebt und somit einen variablen Bypass des ersten AGR-Kühlers 12 bereitstellt. Der zweite Ventilteller 7 wird aufgrund der Vorspannung der Ventilfeder 20 noch auf seinem Ventilsitz 17 geschlossen gehalten. Der Grad der Öffnung des ersten Ventiltellers 8 hängt von dem Bedarf des Ventilmanagements und des Motors ab. Gas strömt von der Abgaseinlassöffnung 1 in den ersten Gasraum 9 und dann teilweise durch den geöffneten ersten Ventilteller 8 in den zweiten Gasraum 10 und teilweise durch die erste Kühlereinlassöffnung 3, den AGR-Kühler 12 und die erste Kühlerauslassöffnung 4 in den zweiten Gasraum 10, wo sich die Abgasströme wieder vereinen. Der gesamte Abgasstrom strömt dann vollständig durch die zweite Kühlereinlassöffnung 5, also durch den zweiten AGR-Kühler 13, und aus der zweiten Kühlerauslassöffnung 6 in den dritten Gasraum 11 und schließlich zur Gasauslassöffnung 2.
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In 5c ist der Zustand dargestellt, bei dem der erste Ventilteller 8 vollständig von seinem Ventilsitz 18 abgehoben ist und somit der erste AGR-Kühler 12 vollständig vom Abgas umgangen wird. Der zweite Ventilteller 8 ist aufgrund der Federvorspannung weiterhin geschlossen, so dass der zweite AGR-Kühler 13 zu 100% durchströmt wird.
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In 5d wird die Ventilstange 15 weiter angehoben, so dass der erste Ventilteller 8 weiterhin zu 100% die Ventilöffnung 18 offen hält und somit das Abgas den ersten AGR-Kühler 12 vollständig umgeht, während nun auch der zweite Ventilteller 7 von seinem Ventilsitz 17 abhebt, da er auf der Ventilstange
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15 den zweiten Anschlag 22 erreicht hat. Dieser bewirkt nun die Bewegung des zweiten Ventiltellers 7 zusammen mit der Ventilstange 15. Somit wird in diesem Stadium der erste AGR-Kühler 12 vollständig umgangen, während der zweite AGR-Kühler 13 entsprechend dem Öffnungsgrad des zweiten Ventiltellers 7 teilweise umgangen wird.
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In 5e schließlich wird die Ventilstange 15 in ihre maximale Auslenkung nach oben verschoben, so dass nun beide Ventilteller 8 und 7 vollständig von ihren jeweiligen Ventilsitzen 18, 17 abheben und somit beide AGR-Kühler 12, 13 vollständig umgangen werden.
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Der mit dem elastischen Element 20 (Feder) versehene Ventilteller 7 hat für seine Verschiebbarkeit selbstverständlich ein Loch für die Ventilstange 15, durch welches sich die Ventilstange 15 bewegen kann. Die Feder ist geeignet in ihrer Vorspannung ausgewählt, um insbesondere die in 5d und 5e gezeigten Zustände bereit zu stellen. Ebenso sind die Anschläge 21 und 22 entsprechend angeordnet. Die Anschläge stellen somit sicher, dass die Feder 20 für jeden der Zustände der 5a bis 5e die entsprechende Kraft bereitstellt, während in den Zuständen der 5d und 5e sich der Ventilteller 7 nicht weiter auf der Ventilstange 15 bewegen kann, sondern mit ihr mitbewegt wird. Die obige Beschreibung gilt entsprechend für die in den 2 und 4 dargestellten Varianten, wobei der Fachmann die Funktionalitäten entsprechend anpasst.
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In beiden Ausführungsbeispielen der 1 und 2 ist die Feder an einem Ende an einem Anschlag 21 ortsfest an der Ventilstange 15 festgelegt. Am anderen Ende der Feder 20 ist der Ventilteller 7 befestigt, und wird in seiner Auslenkung auf der Ventilstange 15 von einem zweiten Anschlag 22 begrenzt, welcher die maximale Stellung in Ventilschließrichtung festlegt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008035747 A1 [0002]
- US 2009/0101122 A1 [0002]
- US 2009/0013978 A1 [0004]
