DE102016216282A1 - Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor - Google Patents

Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor mit einer Kühlvorrichtung für Abgase, die einen Durchlass für die Abgase aufweist, durch den die Abgase hindurchgeleitet werden können, wobei der Durchlass einen Einlass für Abgase, durch den die Abgase in den Durchlass eintreten können, und einen Auslass für Abgase aufweist, durch den die Abgase aus dem Durchlass austreten können, und wobei die Kühlvorrichtung dazu ausgestaltet ist, die Abgase beim Hindurchleiten zu kühlen, einem Ventil, das dazu ausgestaltet ist, die Zufuhr von Abgasen zu der Kühlvorrichtung durch Verstellen des Ventils zu steuern, einer Steuerungseinrichtung, die mit der Kühlvorrichtung thermisch verbunden ist und die dazu ausgestaltet ist, das Ventil in Abhängigkeit von und angetrieben von einer Temperaturdifferenz zwischen einem einlassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung und einem auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung einzustellen.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor.
  • Technischer Hintergrund und Stand der Technik
  • Abgasrückführsysteme werden oft in Dieselfahrzeugen verwendet, um Stickoxidemissionen zu reduzieren. Hierbei werden Abgase des Verbrennungsmotors zumindest partiell wieder in die Verbrennungskammer zurückgeführt, wodurch die Sauerstoffkonzentration des verbrannten Gemisches absinkt. Dementsprechend wird auch weniger Kraftstoff eingespritzt, wodurch sich der Heizwert des Gemischs und somit auch die Verbrennungstemperatur verringert. Eine verringerte Verbrennungstemperatur führt jedoch zu einem geringeren Stickoxidgehalt, was im Hinblick auf die Umweltfreundlichkeit des Verbrennungsmotors von Vorteil ist. Dies kommt auch dadurch zum Ausdruck, dass in verschiedenen Jurisdiktionen Regelungen in Kraft sind, welche die Emissionen von Stickoxiden von Fahrzeugen begrenzen.
  • Um die Temperatur der rückgeführten Abgase möglichst gering zu halten, werden die Abgase jedoch oftmals vor der Rückleitung zu der Verbrennungskammer gekühlt. Entsprechende Kühlungsvorrichtungen sind z. B. aus der US 2007/0289581 A1 , JP H11-257504 , JP S60-150468 und JP H10-73053 bekannt.
  • Ein solches System wird insbesondere in der JP S60-150468 beschrieben. Hierbei werden Abgase von einem Motor zu einem System zur Kühlung der Abgase weitergeleitet. In diesem System ist eine Klappe vorgesehen, die über eine Feder aus einem Formgedächtnismetall zwischen zwei Zuständen verschwenkt werden kann. In dem einen Zustand werden Abgase, die zu dem Motor zurückgeführt werden sollen, durch eine Kühlungsvorrichtung geleitet, um somit gekühlt zu werden, während sie in dem anderen Zustand direkt, das heißt ohne spezielle Kühlung, zu dem Motor zurückgeführt werden (sogenannter Bypass-Modus).
  • Ein anderes Funktionsprinzip ist in 1 dargestellt. Hierbei weist eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung eine Kühlvorrichtung 10 auf, die einen Einlass 20 und einen Auslass 22 für Abgase aufweist, durch welche Abgase in die Kühlvorrichtung 10 eingeleitet werden können. Vorgeschaltet zu dieser Vorrichtung ist ein (nicht dargestelltes) Ventil, welches den Zufluss von Abgasen zu der Vorrichtung regelt. Zwischen diesem Einlass 20 und dem Auslass 22 ist ein Durchgang 15a, 15b vorgesehen, der den Einlass 20 und den Auslass 22 verbindet. Dieser Durchgang ist in zwei Teile unterteilt, nämlich einen ersten, ungekühlten Durchgang 15a, und einen zweiten, gekühlten Durchgang 15b. Beide Durchgänge 15a, 15b erstrecken sich vom Einlass 20 zum Auslass 22. Um den ersten Durchgang 15a zu kühlen, sind eine Zuleitung 12 für eine Kühlflüssigkeit und ein Auslass 14 für diese Kühlflüssigkeit vorgesehen. Durch diesen Einlass 12 bzw. Auslass 14 kann eine Kühlflüssigkeit ein- bzw. ausgeführt werden, um durch den ersten Durchgang 15a geleitete Abgase zu kühlen.
  • In der Nähe des Einlasses 20 ist eine Klappe 18 vorgesehen, die mit einem Hebel 24 gekoppelt ist, so dass sie verschwenkt werden kann. Dieser Hebel 24 ist wiederum mit einem Vakuumaktuator 16 gekoppelt. Durch diesen Vakuumaktuator 16 kann die Klappe 18 von außen so gesteuert werden, dass Abgase selektiv zu dem ersten Durchgang 15a oder dem zweiten Durchgang 15b geleitet werden. In dem in 1 gezeigten Zustand, in dem die Klappe 18 an dem Anschlag 19 anliegt, werden die Abgase im Wesentlichen vollständig zu dem zweiten Durchgang 15b geleitet und dort gekühlt. Wenn die Klappe 18 zunehmend (in der 1: nach unten) verschwenkt wird, nimmt auch die Menge an Abgasen, die durch den Durchgang 15a hindurchströmen können, zu.
  • Darstellung der Erfindung
  • Im Hinblick auf die Vorrichtung, welche in 1 dargestellt ist, haben die vorliegenden Erfinder jedoch bemerkt, dass eine Vereinfachung der Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung möglich und von Vorteil ist. Die Erfindung zielt daher darauf ab, die Vorrichtung zu vereinfachen.
  • Die Erfindung wird durch Anspruch 1 definiert. Bevorzugte Ausführungsformen werden in den abhängigen Ansprüchen definiert.
  • Nach Anspruch 1 weist eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor eine Kühlvorrichtung für Abgase auf. Diese Kühlvorrichtung weist einen Durchlass für die Abgase auf, durch den die Abgase hindurchgeleitet werden können, wobei die Vorrichtung einen Einlass für Abgase, durch den die Abgase in den Durchlass eintreten können, und einen Auslass für Abgase aufweist, durch den die Abgase aus dem Durchlass austreten können. Ein erster Durchgang und ein zweiter Durchgang verbinden den Einlass und den Auslass miteinander. Die Kühlvorrichtung ist dazu ausgestaltet, die Abgase beim Hindurchleiten durch den zweiten Durchgang zu kühlen, d.h. der erste Durchgang ist nicht oder nur in geringem Maße (z.B. durch Wärmeleitung mit dem zweiten Durchgang) gekühlt. Bei dem ersten und/oder dem zweiten Durchgang kann es sich auch um mehr als einen Durchgang handeln, d.h. beide können z.B. bei Bedarf auch aus mehreren (Rohr)Leitungen bestehen. Bei einer Kühlvorrichtung für Abgase kann es sich auch z. B. um ein Rohr mit einem Einlass und einem Auslass, um das herum eine weitere Leitung für eine Kühlflüssigkeit gelegt ist, über welche die Abgase, die in dem Rohr fließen, gekühlt werden können.
  • Weiterhin weist die Vorrichtung ein Ventil auf, welches dazu ausgestaltet ist, die Zufuhr von Abgasen zu dem ersten Durchgang und dem zweiten Durchgang zu steuern. Anders gesagt ist das Ventil dem Einlass der Kühlvorrichtung vorgelagert vorgesehen und dient dazu, die Zufuhr von Abgasen zu der Kühlvorrichtung selektiv einzustellen, so dass selektiv entweder mehr oder weniger Abgase dem ersten, im Wesentlichen ungekühlten, und dem zweiten, gekühlten Durchgang zugeführt werden. Anders gesagt wird der Anteil der Abgase, die dem ersten und dem zweiten Durchgang zugeführt werden, selektiv eingestellt.
  • Weiterhin ist mit der Kühlvorrichtung eine Steuerungseinrichtung thermisch verbunden. Diese Steuerungseinrichtung ist dazu ausgestaltet, das Ventil angetrieben von und in Abhängigkeit von einer Temperaturdifferenz zwischen einem einlassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung und einem auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung einzustellen. Unter dem Begriff, dass die Kühlvorrichtung und die Steuerungseinrichtung thermisch verbunden sind, wird verstanden, dass eine Wärmeübertragung von der Kühlvorrichtung zu der Steuerungseinrichtung geschehen kann. Anders gesagt, ist die Steuerungseinrichtung in der Lage, eine Temperatur der Kühlvorrichtung wahrzunehmen. Darunter, dass die Steuerungseinrichtung „angetrieben von“ einer Temperaturdifferenz den Öffnungsgrad des Ventils einstellt, wird verstanden, dass die Temperaturdifferenz selbst dieses Verstellen des Ventils antreibt. Anders gesagt ist die Temperaturdifferenz selbst die Energiequelle für dieses Verstellen, d.h. es ist kein separater Antrieb nötig. Unter einem einlassseitigen bzw. auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung wird verstanden, dass die Temperaturdifferenz so gemessen wird, dass sie zwischen zwei Punkten gemessen wird, die entlang der Flussrichtung der Abgase innerhalb der Kühlvorrichtung voneinander verschieden sind, wobei der eine näher am Einlass ist und der andere näher am Auslass ist. Erfindungsgemäß verändert sich der Anteil der Abgase, die dem ersten und dem zweiten Durchgang zugeführt werden, in Abhängigkeit von der bereits erwähnten Temperaturdifferenz.
  • Eine erfindungsgemäße Vorrichtung hat dadurch, dass das Ventil angetrieben von einer Temperaturdifferenz zwischen einem einlassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung und einem auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung eingestellt wird, als Vorteil, dass keine externe Antriebsquelle oder ein externer Betätiger wie z.B. ein Vakuumaktuator oder ein elektrischer Aktuator nötig ist, wie dies z. B. in der Vorrichtung der Fall ist, die in 1 gezeigt ist. Dadurch kann die Vorrichtung vereinfacht werden. Ferner führt das Verwenden einer Temperaturdifferenz im Gegensatz zu einer absoluten Temperatur zu dem Vorteil, dass die Vorrichtung sich genauer an die Betriebsbedingungen anpassen kann. Z. B. hat eine Veränderung in der Außentemperatur der Vorrichtung zwar eine Auswirkung auf den Absolutwert der Temperatur, jedoch keine oder nur eine geringe Auswirkung auf die Temperaturdifferenz. Insofern führt dieses Merkmal dazu, dass die Vorrichtung eine höhere Zuverlässigkeit hat. Ferner ist die Betätigung geräuscharm, da keine Motoren nötig sind, wie dies bei einem elektrischen Betätiger der Fall wäre. Man kann außerdem bei Bedarf einstellen, dass das Ventil automatisch in einen Zustand übergeht, in dem Abgase entweder komplett in den ersten Durchgang oder in den zweiten Durchgang geleitet werden. Dies kann die Sicherheit der Vorrichtung erhöhen. Da man auf einen externen Betätiger verzichten kann, können auch das Gewicht und die Kosten verringert werden. Außerdem ist die elektromagnetische Kompatibilität der Vorrichtung unproblematisch, da keine elektrischen Komponenten benötigt werden.
  • Gemäß der Erfindung weist die Steuerungseinrichtung erste und zweite Steuerungselemente auf. Hierbei ist das erste Steuerungselement mit einem einlassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung thermisch verbunden und das zweite Steuerungselement ist mit einem auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung thermisch verbunden. Eines oder bevorzugt beide Steuerungselemente sind dazu ausgestaltet, dass sie sich bei einer Temperaturveränderung verformen. Das erste und das zweite Steuerungselement sind mit einem Ventilelement des Ventils gekoppelt, so dass eine Verformung von einem oder bevorzugt von beiden Steuerungselementen aufgrund einer Veränderung in der Temperaturdifferenz zu einer Verstellung des Ventils führt.
  • Bei diesen Steuerungselementen kann es sich um beliebige Objekte handeln, die bei einer Temperaturdifferenz eine hinreichend große Verformung aufweisen. Auch wenn später Formgedächtnislegierungen im Detail diskutiert werden, können auch andere Steuerungselemente verwendet werden. Z. B. wäre es auch denkbar, mit einer Flüssigkeit, die einen geringen Siedepunkt hat, gefüllte Kapseln zu nehmen, die sich bei einer entsprechenden Temperaturveränderung aufgrund des Verdampfens der Flüssigkeit ausdehnen.
  • Eine entsprechende Steuerungseinrichtung ist durch das getrennte Vorsehen von ersten und zweiten Steuerungselementen einfach herzustellen, da man nur zwei getrennte Steuerungselemente vorsehen muss. Außerdem kann man dadurch, dass zwei solche separate Steuerungselemente vorgesehen sind, sicherstellen, dass die Steuerungselemente für das Verstellen des Ventilelements gut geeignet sind. Dies liegt daran, dass man aufgrund des getrennten Vorsehens die Steuerungselemente für die gewünschte Anwendung speziell auswählen kann.
  • Es wird bevorzugt, dass das erste und das zweite Steuerungselement über einen Seilzug miteinander verbunden sind. Hierbei ist der Seilzug mit dem Ventilelement gekoppelt, so dass eine Bewegung des Seilzugs zu einer Verstellung des Ventils führt. Eine solche Ausgestaltung mittels eines Seilzugs ist einfach und zuverlässig herzustellen und führt zu einer Vorrichtung, die sehr zuverlässig ist.
  • Weiterhin ist die Vorrichtung bevorzugt dazu ausgestaltet, ein Kühlfluid hindurchzuleiten, das heißt es handelt sich um eine aktive Kühlvorrichtung und nicht um eine passive Kühlvorrichtung, z. B. mit Kühlrippen. Hierbei wird bevorzugt, dass das erste Steuerungselement mit dem Einlass für das Kühlfluid thermisch verbunden ist und dass das zweite Steuerungselement mit dem Auslass für das Kühlfluid thermisch verbunden ist. Eine solche Kopplung der ersten und zweiten Steuerungselemente mit dem Einlass bzw. Auslass führt zu einer hohen Zuverlässigkeit der Steuerung. Dies liegt daran, dass sich die Temperaturdifferenz zwischen dem Kühlfluid am Einlass und dem Kühlfluid am Auslass als ein zuverlässiger Indikator dafür herausgestellt hat, ob und ggf. in welchem Maße das Ventilelement zu verstellen ist.
  • Es wird weiterhin bevorzugt, dass mindestens eines und bevorzugt beide Steuerungselemente eine Komponente aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen. Bei einer solchen Formgedächtnislegierung handelt es sich um eine Legierung, die in zwei unterschiedlichen Kristallstrukturen existieren kann. Diese Legierungen werden oftmals volkstümlich auch als „Memory-Metalle“ bezeichnet, womit zum Ausdruck gebracht werden soll, dass sie sich an eine frühere Formgebung trotz nachfolgender starker Verformung „erinnern“ können. Solche Metalle nehmen eine bestimmte Ausgestaltung bei dem Erhöhen der Temperatur über eine definierte Schwellenwerttemperatur und – bei Zweiweg-Formgedächtnislegierungen – auch beim Unterschreiten einer unteren Schwellenwerttemperatur ein. Demgemäß haben Steuerungselemente, die eine Komponente aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen, zumindest einen und ggf. sogar zwei Übergänge bei einer hohen und ggf. bei einer niedrigen Temperatur, wo sie jeweils eine signifikante Formveränderung haben. Diese Formveränderung kann wiederum zu einem „Umschalten“ des Ventilelements führen, wodurch das Ventil verstellt werden kann. Diese Formveränderung macht sich die vorliegende Vorrichtung zunutze, indem sie zu der Formveränderung des Steuerungselements beiträgt.
  • In diesem Zusammenhang wird bevorzugt, dass die Komponente aus einer Formgedächtnislegierung einen Draht aus einer Formgedächtnislegierung oder eine Feder, insbesondere Spiralfeder, aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen, welche jeweils so ausgestaltet sind, dass sich ihre Länge bei Erwärmung verringert. Ein solches Verkürzen ist eine vergleichsweise „einfache“ Verformung, die sich leicht in ein Verschwenken eines Ventilelements umwandeln kann, was von der Robustheit der Vorrichtung her von Vorteil ist. Hierbei bezeichnet das Verringern der Länge einer Feder bzw. einer Spiralfeder, dass sich der Abstand zwischen den beiden Enden verringert. Die gleiche Definition gilt auch für das Verringern der Länge eines einzelnen, geraden Drahtes aus einer Formgedächtnislegierung.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass beide Steuerungselemente eine Komponente aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen. Hierbei wirken die beiden Steuerungselemente so zusammen, dass eine Verformung des ersten Steuerungselements bei einer Temperaturveränderung der Verformung des zweiten Steuerungselements bei der gleichen Temperaturveränderung entgegenwirkt. Durch eine entsprechende Ausgestaltung kann eine Art „Tauziehen“ des ersten und zweiten Steuerungselements erzielt werden, wodurch man zwischen verschiedenen Zuständen des Ventils zuverlässig hin und her schalten kann.
  • Es wird weiterhin bevorzugt, dass das Ventil in die Kühlvorrichtung integriert vorgesehen sind. Hierunter wird verstanden, dass das Ventil in der gleichen Komponente wie die Kühlvorrichtung vorgesehen ist und insbesondere direkt am Einlass der Kühlvorrichtung ist und nicht z. B. von diesem durch eine Rohrleitung getrennt ist. Hierdurch kann eine kompakte Vorrichtung hergestellt werden, und es kann auch durch das Verringern der Länge, über welche das Ventil gesteuert werden muss, die Steuerung des Ventils zuverlässig durchgeführt werden.
  • Es wird bevorzugt, dass die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, mehr Abgase in den zweiten Durchgang zu leiten, wenn sich die Temperaturdifferenz erhöht. Hierdurch werden gerade dann Abgase durch die Kühlvorrichtung hindurchgeleitet, wenn die Temperaturdifferenz hoch ist, das heißt, wenn die Abgase eine hohe Temperatur haben und somit gekühlt werden müssen.
  • Es kann jedoch auch von Vorteil sein, dass mehr Abgase in den ersten Durchgang geleitet werden, wenn sich die Temperaturdifferenz erhöht. Diese Ausgestaltung kann für andere Anwendungen von Vorteil sein.
  • Das Ventil ist bevorzugt dazu ausgestaltet, dass das Ventil immer (in geringem Maße) Abgase zu dem zweiten Durchgang zuführt. Dies ist deshalb von Vorteil, weil so sichergestellt werden kann, dass die Steuerungseinrichtung in jedem Fall zumindest in gewissem Maße den Abgasen und somit der Abgastemperatur ausgesetzt ist. Dadurch kann die Steuerungseinrichtung auch in einem solchen Fall das Ventil verstellen. Wenn dies nicht der Fall wäre, das heißt wenn ein Zustand möglich wäre, in dem überhaupt keine Abgase zu dem zweiten Durchgang zugeführt würden, könnten Abgase in diesem Zustand nicht auf die Steuerungseinrichtung einwirken.
  • Weiterhin wird bevorzugt, dass ein Hilfsbetätiger vorgesehen ist, um das Ventil unabhängig von der Steuerungseinrichtung verstellen zu können. Hierdurch ist man nicht darauf beschränkt, die Steuerung der Steuerungseinrichtung zu überlassen, sondern kann ggf. manuell oder aber auch durch eine externe Steuerung das Ventil verstellen. Die kann z. B. dann von Vorteil sein, wenn man trotz hoher Abgastemperaturen die Abgase nicht (oder nicht wesentlich) kühlen will.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung, die nicht unter Anspruch 1 fällt.
  • 2 zeigt eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung nach einer ersten Ausführungsform.
  • 3 zeigt eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung nach einer zweiten Ausführungsform.
  • 4 zeigt eine Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung nach einer dritten Ausführungsform.
  • Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
  • Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden.
  • In 2 ist eine Kühlvorrichtung 110 für Abgase gezeigt. Diese Kühlvorrichtung 110 weist einen Einlass 120 und einen Auslass 122 für Abgase auf, die zwei Durchgänge 115a, 115b für Abgase verbinden. Der erste Durchgang 115a ist im Wesentlichen ungekühlt und bildet eine Art „Bypass-Durchgang“, während der zweite Durchgang 115b gekühlt ist. Die Abgase können durch den Einlass 120 eintreten und treten aus dem Auslass 122 aus. Um den zweiten Durchgang 115b herum ist ein nicht dargestellter Kühlkanal vorgesehen, in dem ein Kühlfluid fließen kann. Dieses Kühlfluid wird durch einen Einlass 112 eingelassen und fließt dann durch einen Auslass 114 heraus. Dem Einlass 112 vorgeschaltet ist ein weiteres Ventil (nicht dargestellt), über das gesteuert wird, wie viele Abgase der Kühlvorrichtung 110 zugeleitet werden.
  • An dem Einlass 120 der Kühlvorrichtung 110 ist ein Ventil 121 vorgesehen, bei dem ein Ventilelement 118 durch Anlage an einem Anschlag 119 die Verteilung von Abgasen, die durch den Einlass 120 eingeführt werden, zwischen dem ersten Durchgang 115a und dem zweiten Durchgang 115b verändern kann. In dem in 2 gezeigten Zustand treten im Wesentlichen keine Abgase in den ersten Durchgang 115a ein, während im Wesentlichen alle Abgase, die durch den Einlass 120 eingeführt werden, in den zweiten Durchgang 115b zugeführt werden. Beim Verschwenken des Ventilelements 118 werden graduell mehr Abgase in den ersten Durchgang 115a zugeführt.
  • Das Ventilelement 118 ist an einer Seilscheibe 148 befestigt, die drehbar gelagert ist. An dieser Seilscheibe 148 ist ein Hebel 124 befestigt, der bei Betätigung die Seilscheibe 148 um deren Drehachse verschwenkt und somit das Ventil 121 verstellt.
  • An dem Auslass 114 für Kühlfluid ist ein erstes Steuerungselement 142 vorgesehen, und an dem Einlass 112 für Kühlfluid ist ein zweites Steuerungselement 140 vorgesehen. Das erste Steuerungselement 142 ist über einen Bowdenzug 144 mit dem zweiten Steuerungselement 140 verbunden, wobei dieser Bowdenzug über die Umlenkscheiben 146 und 150 und die Seilscheibe 148 gelenkt wird. Das erste Steuerungselement 142 und das zweite Steuerungselement 140 weisen eine Feder aus einem Formgedächtnismetall auf, welche so ausgestaltet sind, dass das Ventilelement 118 bei einer entsprechend hohen Temperaturdifferenz zwischen dem Einlass 112 und dem Auslass 114 für Kühlfluid so verschwenkt wird, dass mehr Abgase dem zweiten Durchgang 115b zugeführt werden, nämlich dann, wenn das Kühlfluid an dem Auslass 114 eine höhere Temperatur als an dem Einlass 112 hat. Eine solche höhere Temperatur lässt Rückschlüsse darauf ziehen, dass die durch die Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung fließenden Abgase eine hohe Temperatur haben, da sie zu einer starken Temperaturerhöhung in dem Kühlfluid von Einlass 112 zum Auslass 114 geführt haben.
  • Diese Erhöhung bedeutet jedoch, dass eine Kühlung der Abgase vonnöten ist, weshalb ein entsprechendes Verstellen des Ventils 121 sinnvoll ist. Demgemäß ist eine Verschwenkung des Ventilelements 118 hin zu dem in 2 gezeigten Zustand nötig und wird durch die ersten und zweiten Steuerungselemente 142 und 140 erzielt. Vorliegend ist daher die Feder aus Formgedächtnismetall des ersten Steuerungselements 142 so ausgebildet, dass es bei einer entsprechend hohen Temperaturdifferenz, d.h. wenn das Kühlfluid am Auslass 114 hinreichend wärmer ist als das Kühlfluid am Einlass 112, weniger stark an dem Bowdenzug 144 zieht als die Feder aus Formgedächtnismetall des ersten Steuerungselements 140, so dass das Ventilelement 118 hin zu der in 2 gezeigten Stellung verschwenkt wird, um somit mehr Abgase dem zweiten Durchgang 115b zuzuführen.
  • Durch eine solche Ausgestaltung der Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung können Abgase zuverlässig und mit einer einfachen und somit kostengünstigen Vorrichtung gekühlt werden.
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 3 beschrieben werden. Hierbei werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie bei der Beschreibung der ersten Ausführungsform, und es werden lediglich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Ein Unterschied zur ersten Ausführungsform besteht in dem Vorsehen der Feder 123, die zwischen der Wand des Ventils 121 und dem Ventilelement 118 vorgesehen ist. Diese Feder, die man auch als eine „Fail-safe-Feder“ verstehen kann, dient dazu, dass das Ventilelement 118 eine gewisse Vorspannung hin zu dem Zustand hat, der in 2 und 3 gezeigt ist. Demgemäß wird sichergestellt, dass auch in einem Zustand, in dem im Wesentlichen alle Abgase durch den ersten Durchgang 115a geleitet werden, zumindest ein Teil der Abgase durch den zweiten Durchgang 115b geleitet und somit gekühlt werden.
  • Wie bereits früher erwähnt, ist dies dahingehend von Vorteil, dass somit die Steuerungseinrichtung nicht vollständig von der Beeinflussung durch die Abgase abgekoppelt ist, was für die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung von Vorteil ist. Anders gesagt würde die Vorrichtung ansonsten selbst bei sehr heißen Abgasen nicht oder sehr spät das Ventilelement 118 verschwenken, da die Abgase keine Möglichkeit hätten, auf die Steuerungseinrichtung einzuwirken.
  • Eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Auch hierzu wird, was die Beschreibung der Ausführungsform angeht, lediglich auf die vorherigen Darlegungen verwiesen. Es werden die gleichen Bezugszeichen verwendet, und nur die Unterschiede zur ersten Ausführungsform werden beschrieben.
  • Hierbei ist ein Unterschied zur ersten Ausführungsform, dass mit der Seilscheibe 148 ein separater Betätiger 122 versehen gekoppelt ist. Dieser Betätiger 122 kann z. B. ein Vakuumbetätiger, aber auch eine Elektromotor sein und dient zur externen Steuerung des Ventils 121. Durch das Vorsehen eines solchen externen Betätigers 125 kann das Ventilelement 118 bei Bedarf verschwenkt werden, ohne dass dies von der Steuerungseinrichtung autonom veranlasst wird. Dies ist im Hinblick auf die Flexibilität in der Benutzung von Vorteil. Die Vorrichtung der dritten Ausführungsform kann ferner auch noch die fail-safe-Feder der zweiten Ausführungsform aufweisen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 2007/0289581 A1 [0003]
    • JP 11-257504 [0003]
    • JP 60-150468 [0003, 0004]
    • JP 10-73053 [0003]

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur gekühlten Abgasrückführung in einem Verbrennungsmotor mit: einer Kühlvorrichtung (110) für Abgase, die einen Durchlass für die Abgase aufweist, durch den die Abgase hindurchgeleitet werden können, wobei der Durchlass einen Einlass (120) für Abgase, durch den die Abgase in den Durchlass eintreten können, und einen Auslass (122) für Abgase aufweist, durch den die Abgase aus dem Durchlass austreten können, wobei ein erster Durchgang (115a) und ein zweiter Durchgang (115b) den Einlass (120) und den Auslass (122) verbinden, wobei die Kühlvorrichtung dazu ausgestaltet ist, die Abgase, die durch den zweiten Durchgang (115b) hindurchtreten, beim Hindurchleiten zu kühlen, einem Ventil (121), das dazu ausgestaltet ist, die relative Zufuhr von Abgasen zu dem ersten Durchgang (115a) und dem zweiten zweiten Durchgang (115b) zu steuern, so dass selektiv der Anteil der Abgase, der dem ersten oder dem zweiten Durchgang (115a, 115b) zugeführt wird, gesteuert wird, einer Steuerungseinrichtung, die mit der Kühlvorrichtung thermisch verbunden ist und die dazu ausgestaltet ist, das Ventil angetrieben von einer Temperaturdifferenz zwischen einem einlassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung und einem auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung so einzustellen, dass in Abhängigkeit von der Temperaturdifferenz der Anteil an Abgasen, der dem ersten und dem zweiten Durchgang (115a, 115b) zugeführt wird, verändert wird, wobei die Steuerungseinrichtung erste und zweite Steuerungselemente aufweist, wobei das erste Steuerungselement (142) mit einem einlassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung thermisch verbunden ist und das zweite Steuerungselement (140) mit einem auslassseitigen Bereich der Kühlvorrichtung thermisch verbunden ist, wobei eines und bevorzugt beide Steuerungselemente dazu ausgestaltet sind, dass sie sich bei einer Temperaturveränderung verformen, und wobei das erste und das zweite Steuerungselement mit einem Ventilelement (118) des Ventils gekoppelt sind, so dass eine Verformung von einem oder bevorzugt beiden Steuerungselementen aufgrund einer Veränderung in der Temperaturdifferenz zu einer Veränderung des Anteils an Abgasen, der dem ersten und dem zweiten Durchgang (115a, 115b) zugeführt wird, führt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das erste und das zweite Steuerungselement über einen Seilzug (144) miteinander verbunden sind, wobei der Seilzug mit dem Ventilelement (118) gekoppelt ist, so dass eine Bewegung des Seilzugs zu einer Verstellung des Ventilelements führt.
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kühlvorrichtung dazu ausgestaltet ist, ein Kühlfluid hindurchzuleiten, um die Abgase zu kühlen und wobei das erste Steuerungselement bevorzugt mit dem Einlass (112) für das Kühlfluid thermisch verbunden ist und das zweite Steuerungselement bevorzugt mit dem Auslass (114) für das Kühlfluid thermisch verbunden ist.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem mindestens eines und bevorzugt beide Steuerungselemente eine Komponente aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen, die dazu beiträgt, dass sich das eine und bevorzugt beide Steuerungselemente bei einer Temperaturveränderung verformen.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, bei der die Komponente aus einer Formgedächtnislegierung einen Draht aus einer Formgedächtnislegierung oder eine Feder aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen, die bevorzugt jeweils so ausgestaltet sind, dass sich ihre Länge bei Erwärmung verringert.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei beide Steuerungselemente eine Komponente aus einer Formgedächtnislegierung aufweisen, wobei die ersten und zweiten Steuerungselemente so gekoppelt sind, dass die Verformung des ersten Steuerungselements bei einer Temperaturveränderung der Verformung des zweiten Steuerungselements bei der gleichen Temperaturveränderung entgegenwirkt.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Ventil und die Kühlvorrichtung integriert vorgesehen sind.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, mehr Abgase zu dem zweiten Durchgang (115b) zuzuführen, wenn sich die Temperaturdifferenz erhöht.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1–7, wobei die Vorrichtung dazu ausgestaltet ist, mehr Abgase zu dem ersten Durchgang (115a) zuzuführen, wenn sich die Temperaturdifferenz erhöht.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ventil dazu ausgestaltet ist, dass das Ventil immer Abgase zu dem zweiten Durchgang (115b) zuführt.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusätzlich mit einem Hilfsbetätiger, um das Ventil unabhängig von der Steuerungseinrichtung steuern zu können.
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