-
Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Steuerung von Gasströmen aus einer oder zu einer Brennkraftmaschine mit einem rotatorisch ausgebildeten Ventilkörper.
-
Derartige Ventileinrichtungen sind insbesondere bei der Steuerung eines Gasstroms aus einer Brennkraftmaschine heraus bekannt. So beschreibt beispielsweise die
US 9,593,690 B2 einen Ventilkörper, welcher rotatorisch ausgebildet ist und in einem entsprechend ausgebildeten Ventilsitz angeordnet ist. Durch eine Rotation des Ventilkörpers lässt sich ein Bypass um einen Abgasturbolader öffnen, sodass die Funktionalität eines sogenannten Waste-Gate-Ventils hierdurch erfüllt wird.
-
Zum weiteren Stand der Technik kann außerdem auf die
JP 2017-025825 A hingewiesen werden. Diese beschreibt einen elektrisch angetriebenen Verdichter für eine Brennkraftmaschine, welcher innerhalb des Gehäuses des Verdichters eine Bypassleitung mit einer Ventileinrichtung aufweist, um die Niederdruckseite bei Bedarf mit der Hochdruckseite verbinden zu können.
-
Neben solchen Bypassfunktionen, welche letzten Endes zur Steuerung der Turbine eines Abgasturboladers einerseits und eines Verdichters, um zu vermeiden, dass dieser seine Pumpgrenze überschreitet, anderseits dient, ist es aus dem allgemeinen Stand der Technik außerdem bekannt, bei Brennkraftmaschinen, zumindest in bestimmten Betriebssituationen, Abgas aus der Brennkraftmaschine in den Ansaugbereich derselben zurückzuführen. Diese sogenannte Abgasrückführung erfordert eine oder mehrere weitere Ventileinrichtungen. Die gesamte Zufuhr und Abfuhr von Gasströmen von und zu einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Hubkolbenmaschine, ist dementsprechend aufwändig und komplex. Die einzelnen Ventileinrichtungen müssen hergestellt, positioniert und entsprechend angesteuert werden. Dies macht den Aufbau sowohl in der Montage als auch in der Wartung und der funktionalen Ansteuerung aufwändig.
-
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung besteht nun darin, eine verbesserte Ventileinrichtung zur Steuerung von Gasströmen aus einer oder zu einer Brennkraftmaschine anzugeben, welche das Prinzip des rotatorisch ausgebildeten Ventilkörpers in vorteilhafter Weise weiterbildet.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ventileinrichtung mit den Merkmalen im Anspruch 1, und hier insbesondere im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den hiervon abhängigen Unteransprüchen.
-
Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung sieht es vor, dass der rotatorisch ausgebildete Ventilkörper mit mehreren untereinander verbundenen umfangsseitigen Durchgangsöffnungen in einem korrespondierenden Ventilsitz angeordnet ist, welcher über den Umfang verteilt mehrere Fenster aufweist, wobei jeweils wenigstens ein Fenster mit der Niederdruckseite eines Verdichters, mit der Hochdruckseite des Verdichters und mit einer Abgasseite der Brennkraftmaschine verbunden ist, und wobei der Ventilkörper so ausgebildet ist, dass er je nach Winkelstellung zumindest einige der Fenster mit steuerbarem Durchlassquerschnitt miteinander verbindet oder voneinander trennt.
-
Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ist somit in der Lage, sowohl die Niederdruckseite, die Hochdruckseite des Verdichters als auch die Abgasseite der Brennkraftmaschine mit einzubeziehen. Anstelle einer Vielzahl von einzelnen Ventileinrichtungen lässt sich durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung und die Ausgestaltung der Fenster und der Durchgangsöffnungen des Ventilkörpers eine Ventileinrichtung erzielen, welche alle anfallenden Aufgaben bei der Zufuhr von Frischluft und/oder rückgeführtem Abgas zu der Brennkraftmaschine in einem einzigen Bauteil realisieren kann.
-
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dabei vorgesehen, dass die Dimensionierung der Fenster des Ventilsitzes und der Öffnungsquerschnitte des Ventilkörpers so gewählt ist, dass zumindest folgende Verbindungen der Fenster möglich sind:
- - Verbindung aller drei Fenster;
- - Verbindung der Fenster der Abgasseite und der Niederdruckseite bei abgesperrtem Fenster der Hochdruckseite; und
- - Absperrung aller drei Fenster.
-
Dabei kann es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Idee erlaubt und vorgesehen sein, dass beim Zustand mit Absperrung aller drei Fenster bei einem der Fenster, und dies kann beispielsweise das mit der Niederdruckseite verbundene Fenster sein, dies über den Ventilkörper mit sich selbst verbunden ist. Das Fenster ist also nicht gänzlich geschlossen. Dass im Bereich des Fensters anströmende Gas wird jedoch nur in den Ventilkörper selbst eingeleitet und gelangt von dort entweder nicht weiter oder allenfalls wieder zurück auf die Niederdruckseite.
-
Mit diesem Aufbau mit oder ohne die zuletzt beschriebene Ausgestaltung ist es damit möglich, die notwendigen Betriebsmodi entsprechend einzustellen. So lassen sich alle drei Fenster verbinden, um eine Abgasrückführung unter Umgehung des Verdichters zu gewährleisten. Außerdem lässt sich eine Verbindung zwischen der Abgasseite und der Niederdruckseite des Verdichters herstellen, sodass das Abgas unter erneuter Verdichtung zurückgeführt wird. Sind alle drei Fenster abgesperrt, wird auf die Abgasrückführung und den Bypass um den Verdichter verzichtet und die angesaugte Frischluft strömt über den Verdichter zur Brennkraftmaschine. Ferner ist auch noch eine weitere optionale Schaltoption denkbar, nämlich die eines Bypasses um den Verdichter ohne rückgeführtes Abgas, sodass der Motor in dieser Situation frei ansaugt.
-
Mit dem beschriebenen Aufbau ist man nun also in der Lage, mit einer einzigen Ventileinrichtung sämtliche Steuerungsaufgaben bei der Zuführung von Frischluft und/oder rückgeführtem Abgas zu der Brennkraftmaschine einfach und hoch effizient zu bewerkstelligen.
-
Gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Idee ist es dabei so, dass das Fenster in Verbindung mit der Niederdruckseite sich in einem größeren Winkelbereich im Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse öffnet, als jedes der anderen Fenster alleine, vorzugsweise als alle anderen Fenster zusammen. Das Fenster der Niederdruckseite nimmt also den größten Teil des offenen Querschnitts des Ventilsitzes ein. Dadurch ist eine gute Steuerbarkeit der verschiedenen Funktionalitäten möglich, ohne dass eine nennenswerte Verringerung des Querschnitts des Fensters zur Niederdruckseite verursacht wird, auch wenn der durchströmbare Querschnitt zwischen den Durchgangsöffnungen des Ventilkörpers und den Fenstern des Ventilsitzes bei den anderen Fenstern entsprechend variiert wird, beispielsweise um durch eine Veränderung der Größe des Querschnitts die Rückführrate des Abgases entsprechend zu verändern, was durch die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ebenfalls möglich ist.
-
Gemäß einer weiteren sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Idee ist es ferner vorgesehen, dass das Fenster in Verbindung mit der Abgasseite der Brennkraftmaschine in zwei in Umfangsrichtung in dem Ventilsitz beabstandete Teilfenster aufgeteilt ist. Diese Ausgestaltung, bei welcher die Teilfenster außerhalb des Ventilsitzes miteinander verbunden sind, ermöglicht eine feinere Ansteuerung der Abgasrückführung. Insbesondere erlaubt es je nach Situation bei einem einfach aufgebauten Ventilkörper mit lediglich drei Durchgangsöffnungen, welche im Inneren des Ventilkörpers miteinander verbunden sind, eine einfache und effiziente Steuerung des durchströmbaren Querschnitts des Fensters beziehungsweise Teilfensters der Abgasrückführung, um so die Rate an rückgeführtem Abgas zuverlässig über einen großen Regelbereich einstellen zu können. Die beiden Teilfenster sind dabei vorzugsweise mit dem gleichen durchströmbaren Querschnitt ausgebildet, welcher jeweils in etwa dem Öffnungsquerschnitt des Fensters der Hochdruckseite entspricht oder geringfügig kleiner als der Öffnungsquerschnitt des Fensters der Hochdruckseite ist.
-
Eine weitere sehr vorteilhafte Ausgestaltung der Idee sieht es ferner vor, dass die Durchgangsöffnungen des Ventilkörpers unterschiedliche Größen aufweisen, sodass insbesondere alle drei jeweils einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen oder zumindest eine der Durchgangsöffnungen des Ventilkörpers größer als die jeweils anderen beiden ist. Auch dies dient einer verbesserten Steuerbarkeit der Gasströme durch die Ventileinrichtung.
-
Die Ventileinrichtung kann dabei so ausgebildet sein, dass der Ventilkörper im Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse einen im Wesentlichen Y-förmigen oder T-förmigen Freiraum, welcher die Durchgangsöffnungen verbindet, aufweist. Dies ermöglicht einen relativ einfachen und gleichzeitig stabilen Aufbau des Ventilkörpers, sodass dieser problemlos an verschiedenen Stellen der Zulufteinrichtung, insbesondere auch an Stellen mit hoher thermischer Belastung, problemlos eingesetzt werden kann.
-
Eine Alternative und insbesondere in der Herstellung relativ einfache Ausgestaltungsvariante der Ventileinrichtung kann es jedoch auch vorsehen, dass der Ventilkörper im Querschnitt senkrecht zur Rotationsachse als Hohlzylinder mit drei um den Umfang verteilt angeordneten Durchgangsöffnungen ausgebildet ist. Dieser Aufbau lässt sich beispielsweise aus einem rohrförmigen Bauteil relativ einfach realisieren. Er ist dabei jedoch weniger kompakt und stabil als der zuvor beschriebene Aufbau.
-
Die Ventileinrichtung selbst kann dabei vorzugsweise einen elektromotorischen Aktuator aufweisen, über welchen der Ventilkörper beispielsweise in der Art eines Schrittmotors schrittweise oder kontinuierlich gedreht werden kann. Insbesondere ist der elektromotorische Aktuator so ausgestaltet, dass er sich mit seiner Drehachse fluchtend zum Ventilkörper erstreckt, sodass ohne weiteres Getriebe oder dergleichen eine außerordentlich einfache, kompakte und effiziente Ansteuerung des Ventilkörpers möglich wird.
-
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung und Weiterbildung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist es ferner vorgesehen, dass diese in das Gehäuse eines Verdichters, insbesondere eines elektrisch angetriebenen Verdichters, integriert ist. Dieser Verdichter, welcher prinzipiell jede Art von Verdichter sein kann, insbesondere auch der eines Turboladers, soll jedoch gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung ein ausschließlich elektrisch angetriebener Verdichter sein. Dieser Aufbau ist besonders einfach, effizient und lässt sich platzsparend und kompakt realisieren. Insbesondere bei einem solchen Verdichter ist es von entscheidendem Vorteil, wenn dann die Ventileinrichtung in dessen Gehäuse integriert wird, um so mit dem Gesamtbauteil des Verdichters nicht nur die verdichtete Luft zur Verfügung stellen zu können, sondern auch die Steuerung und Regelung der Abgasrückführung und des Verdichterbypass realisieren zu können.
-
Das Gehäuse dieses Verdichters kann dabei gemäß einer sehr vorteilhaften Weiterbildung als Guss-, Druckguss- oder Spritzguss-Bauteil hergestellt sein. Es kann beispielsweise aus entsprechend leichten Materialien wie Aluminium oder insbesondere auch aus Kunststoff, vorzugsweise faserverstärktem Kunststoff, hergestellt werden, um einen einfachen, kostengünstigen und sehr leichten Aufbau des Verdichters mit integrierter Ventileinrichtung zu erhalten.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Idee ergeben sich auch aus den Ausführungsbeispielen, welche nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher beschrieben sind.
-
Figurenliste
-
- 1 einen Querschnitt durch einen Verdichter mit einer beispielhaften Ventileinrichtung gemäß der Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung der Luftversorgung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bei der in 1 gezeigten Stellung des Ventilkörpers;
- 3 eine schematische Darstellung der Luftversorgung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bei der in 4 gezeigten Stellung des Ventilkörpers;
- 4 einen Ausschnitt aus der Darstellung der 1 mit zwei beispielhaften Stellungen des Ventilkörpers zur Realisierung der Gasverteilung gemäß 3;
- 5 eine schematische Darstellung der Luftversorgung einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung bei der in 6 gezeigten Stellung des Ventilkörpers
- 6 einen Ausschnitt aus der Darstellung der 1 mit zwei beispielhaften Stellungen des Ventilkörpers zur Realisierung der Gasverteilung gemäß 5;
- 7 eine alternative Ausführungsform des Ventilkörpers hier am Beispiel seiner Stellung gemäß 1; und
- 8 zwei dreidimensionale Ansichten einer realisierten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventilkörpers und seines Antriebs.
-
In der Darstellung der 1 ist ein elektrisch angetriebener Verdichter 1 dargestellt, welcher im Wesentlichen aus einem Gehäuse 2, einem darin rotatorisch angetriebenen Verdichterrad 3 sowie einem dieses antreibenden Elektromotors 4 besteht. Zu verdichtende Luft wird, wie es durch den mit 6 bezeichneten Pfeil angedeutet ist, über eine Zuluftleitung 5 angesaugt und strömt idealerweise entlang des elektrischen Motors 4, um diesen entsprechend zu kühlen, zu dem Verdichterrad 3. Die verdichtete Luft gelangt dann über einen Diffusor 7 auf der Hochdruckseite des Verdichterrads 3 in eine als Druckleitung 8 bezeichnete Leitung. Über einen Pfeil 9 ist das Abströmen der verdichteten Luft auf der Hochdruckseite dargestellt. Der Aufbau verfügt im Bereich des Gehäuses 2 außerdem über eine in ihrer Gesamtheit mit 10 bezeichnete Ventileinrichtung, bestehend aus einem rotationssymmetrischen hohlkegelförmigen Ventilsitz 11 und einem entsprechenden Ventilkörper 12, welcher sich in diesen Ventilsitz 11 um eine zentrale Achse senkrecht zur Darstellungsebene der 1 drehen kann. Der Ventilsitz 11 weist in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ein umfangsseitiges Fenster 13 auf, welches mit der Niederdruckseite des Verdichterrads 3 und damit letztlich mit der Ansaugluft 6 verbunden ist. Im Uhrzeigersinn weitergehend folgt am Ventilsitz 11 ein mit 14 bezeichnetes Fenster, welches mit der Hochdruckseite des Verdichterrads 3 und damit letztlich direkt oder mittelbar mit der Druckleitung 8 verbunden ist.
-
In der Darstellung der 1 ist dabei noch eine weitere Ventileinrichtung zwischen der Verbindung mit diesem Fenster 14 und der Druckleitung 8 gezeigt. Dieses kann als Abgasrückführventil und/oder Rückschlagventil dienen, falls die Ventileinrichtung 10 nicht eingesetzt wird, was prinzipiell auf Auslieferungswunsch des Kunden hin möglich ist. In diesem Fall wird der Ventilkörper 12 einfach durch ein fixes Bauteil ersetzt, welches die vom Kunden gewünschte Konstellation ohne die Möglichkeit der Einstellbarkeit gewährleistet. Für die hier vorliegende Beschreibung ist diese zusätzliche Ventileinrichtung jedoch von untergeordneter Bedeutung, sodass sie nicht weiter beschrieben und in der Darstellung der Figur auch nicht mit einem Bezugszeichen bezeichnet ist.
-
Geht man nun wiederum im Uhrzeigersinn von dem Fenster 14 entlang des Umfangs des Ventilsitzes 11 weiter, so findet man ein Fenster 15, welches mit der Abgasseite einer Brennkraftmaschine 22 verbunden ist, und welches in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel in zwei Teilfenster 15.1, 15.2 aufgeteilt ist. Diese Teilfenster 15.1, 15.2 sind außerhalb des Ventilsitzes 11 über eine Verbindungsleitung 16 miteinander und mit einer Abgasrückführleitung 17 verbunden, durch welche mit dem Pfeil 18 angedeutetes rückgeführtes Abgas in den Bereich der Ventileinrichtung 10 gelangt. Die Ventileinrichtung 10 weist im Bereich des Ventilkörpers 12 drei Durchgangsöffnungen 19 auf, welche zur besseren Unterscheidung mit 19.1, 19.2 und 19.3 bezeichnet sind. Sie sind innerhalb des Ventilkörpers 12 miteinander verbunden, hier durch eine im Wesentlichen Y- oder T-förmige Öffnung. Je nach rotatorischer Drehung des Ventilkörpers 12 ergeben sich nun verschiedene Schaltzustände, in dem die Durchgangsöffnungen 19 und die Fenster 13, 14, 15 sich ganz oder teilweise überlappen. Die wichtigsten Schaltzustände sind nachfolgend anhand der Diagramme und der entsprechend eingezeichneten Stellung der Ventilkörper 12 dargestellt und beschrieben.
-
In der Darstellung der 2 ist der elektrische Verdichter 1 nochmals in seiner Einbindung in ein Gesamtsystem gezeigt. Ansaugluft 6 gelangt über einen Luftfilter 20 und eine Eingangsdrossel 21 in das System. Sie kann dann in dem elektrischen Verdichter 1 verdichtet und einer Brennkraftmaschine 22 zugeführt werden. Abgas aus der Brennkraftmaschine 22 gelangt beispielsweise über eine Abgasnachbehandlung 23, welche unter anderem Katalysatoren, Filter oder dergleichen aufweisen kann, und eine Abgasdrossel 24 wieder in die Umgebung. Dieser Strömungsweg ist in der Darstellung der 2 mit fetter Linie eingezeichnet und entspricht dem Strömungsweg, welcher sich bei der Ventilstellung des Ventilkörpers 12 in der Darstellung der 1 entsprechend einstellt. Der Ventilkörper 12 ist dabei so gestellt, dass die Fenster 14 und 15 zur Hochdruckseite und zur Abgasseite entsprechend verschlossen sind, und Luft, welche durch das Fenster 13 der Niederdruckseite in den Ventilkörper 12 einströmen kann, aus diesem direkt wieder auf die Niederdruckseite zurückströmt. Alle drei Fenster 13,14,15 sind damit faktisch abgesperrt. Hierdurch wird die gesamte Luft über den Verdichter 1 entsprechend verdichtet der Brennkraftmaschine 22, welche insbesondere als einzylindrige Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann, wie es hier angedeutet ist, zugeleitet.
-
In der Darstellung der 2 sind nun außerdem mit dünner Linie bei der Konstellation gemäß 1 und 2 nicht durchströmte Gasleitungen angedeutet. Dies ist einmal eine Abgasrückführung 25 mit einem Abgaskühler 26, welche sich dann in einen Hochdruckzweig 27 und einen Niederdruckzweig 28 aufteilt. Der Hochdruckzweig mündet nach dem Verdichter 1 in die aus dem Verdichter kommende Druckleitung 8, der Niederdruckzweig 28 mündet vor dem Verdichter 1 im Wesentlichen in dessen Niederdruckbereich. Sowohl der Hochdruckzweig als auch der Niederdruckzweig weisen dabei jeweils eine Ventileinrichtung auf, welche hier mit 10 bezeichnet ist, da ihre Funktionalität in der in das Gehäuse 2 des Verdichters 1 integrierten Ventileinheit 10 zusammengefasst wird. Vergleichbares gilt für eine ebenfalls mit 10 bezeichnete Ventileinrichtung im Bereich einer Bypassleitung 29 um den Verdichter 1.
-
Der in den 1 und 2 beschriebene Betrieb wird dabei mit der entsprechenden Schaltstellung der Ventileinrichtung 10 typischerweise so eingesetzt, dass letzten Endes in der Wirkung alle der Fenster 13, 14, 15 verschlossen sind, wenn die Brennkraftmaschine 22 im Bereich ihrer Nennleistung betrieben wird.
-
Mit steigender Leistung wird nun eine zunehmende Menge an Abgas aus der Brennkraftmaschine 22 in diese zurückgeführt, und zwar typischerweise in dieser Situation über den Niederdruckzweig 28. Dies ist in der Darstellung der 3 gezeigt. Dabei wurde hinsichtlich der Bezugszeichen und der Symbolik das Schema mit den fett dargestellten gasführenden Linien und den nicht fett dargestellten nicht gasführenden Linien beibehalten. Die Konstellation, bei welcher nun Abgas aus dem Bereich nach der Brennkraftmaschine 22 in den Niederdruckbereich vor dem Verdichter 1 zurückgeführt wird, setzt eine Veränderung der Stellung des Ventilkörpers 12 der Ventileinrichtung 10 voraus. In der Darstellung der 4 ist dies an zwei Beispielen zu erkennen. In der Darstellung der 4a verbinden nun die Durchgangsöffnungen das Fenster 13 und das Teilfenster 15.1 des Fensters 15, sodass zurückgeführtes Abgas in den Niederdruckbereich vor dem Verdichterrad 3 einströmen und zusammen mit der frischen Ansaugluft 6 verdichtet und der Brennkraftmaschine 22 erneut zugeführt werden kann. Durch eine Variation der Winkelstellung des Ventilkörpers 12 gegenüber dem Ventilsitz 11, wie sie alternativ zur Winkelstellung in 4a in 4b dargestellt ist, lässt sich die Rate an rückgeführtem Abgas entsprechend variieren, da der durchströmbare Querschnitt für das rückgeführte Abgas sich entsprechend verringern oder vergrößern lässt. Dabei sind verschiedene Zwischenstellungen, nicht nur die in den 4a und 4b beispielhaft herausgegriffenen Stellungen, des Ventilkörpers 12 möglich. Bei einem Szenario mit zunehmender Last der Brennkraftmaschine 22 bis hin zur Volllast liegen die zurückgeführten Raten an Abgas typischerweise bei 0-10%.
-
In den Darstellungen der 5 und 6 wiederholt sich dies im Wesentlichen, wobei hier ein Teillast- oder Leerlaufbetreib zu erkennen ist, bei dem die Abgasrückführung über den Hochdruckzweig 27 verläuft und gleichzeitig der elektrische Verdichter 1 beziehungsweise sein Verdichterrad 3 über die Bypassleitung 29 umgangen wird. Der Verdichter selbst muss dabei nicht betrieben werden. Aufgrund der typischerweise vorhandenen Trägheit eines schnell laufenden Strömungsverdichters, macht jedoch ein Weiterbetrieb bei ggf. reduzierter Drehzahl durchaus Sinn, um schnell wieder verdichtete Luft zur Verfügung stellen zu können, wenn es notwendig ist. Das Luftschema ohne Verdichter 1 ist in der 5 analog zum Schema in den 2 und 3 dargestellt. Die 6 zeigt am Beispiel der 6a und der 6b wieder zwei unterschiedliche Winkelstellungen des Ventilkörpers 12 im Ventilsitz 11, bei welchem unterschiedlich große Mengen an unter Druck stehendem Abgas, was durch eine entsprechend geschlossene Abgasdrossel 24 erzielt wird, zurückgeführt werden. Im Teillastbereich liegt die Abgasrückführrate bei typischerweise 10% bis hin zu maximal 70%, im Leerlaufbetrieb bei ca. 50-70%, was sich wiederum durch die Variation des Querschnitts, wie sie durch zwei explizit herausgegriffene beispielhafte Stellungen in den 6a und 6b gezeigt ist, variieren lässt. Über die Ventileinrichtung 10 kann also die Funktion der drei in den 2, 3 und 5 explizit dargestellten Einzelventile in der Bypassleitung 29 in dem Hochdruckzweig 27 und dem Niederdruckzweig 28 in sich vereint werden.
-
Um die Ansteuerung in der nun beschriebenen Art realisieren zu können, ist es so, dass die beiden Teilfenster 15.1, 15.2 des Fensters 15 und das Fenster 14, welches mit der Hochdruckseite des Verdichters 1 verbunden ist, den in etwa gleichen Öffnungsquerschnitt und damit umfangsseitig den in etwa gleichen Öffnungswinkel aufweisen. Das Fenster 13, welches mit der Niederdruckseite verbunden ist, weist einen sehr viel größeren Querschnitt in Umfangsrichtung auf, sodass dieses sehr viel leichter mit dem einen oder dem anderen der Fenster 14, 15 verbunden werden kann. Insbesondere ist die Öffnungsgröße des Fensters 13 in Umfangsrichtung in etwa so groß oder bevorzugt etwas größer, als die der anderen Fenster 14, 15 zusammen. Für die Durchgangsöffnungen 19 gilt dabei etwas ähnliches. Insbesondere ist die Durchgangsöffnung 19.1, welche in den üblichen Konstellationen bei Öffnung des Fensters 14 typischerweise mit diesem korrespondiert etwas größer als die beiden anderen Durchgangsöffnungen 19.2 und 19.3, wobei auch diese sich nochmals unterscheiden können, wobei die Durchgangsöffnung 19.2, welche in Umfangsrichtung zwischen den beiden anderen liegt, die kleinste und damit die Durchgangsöffnung 19.3 die größte derselben ist. Hierdurch lässt sich eine Ansteuerung und Verteilung der Gasströme in der oben beschriebenen Art und Weise sehr gut und insbesondere mit einer größtmöglichen Variation der durchströmbaren Querschnitte, um beispielsweise die Abgasrückführrate einstellen zu können, realisieren.
-
Die beiden Teilfenster 15.1, 15.2 und insbesondere der zwischen diesen Teilfenstern verbleibende Abschnitt erlauben eine weitere Einstellmöglichkeit, nämlich die, dass die Durchgangsöffnung 19.2 zwischen den beiden Teilfenstern 15.1, 15.2 zu liegen kommt. Die Teilfenster 19.1 und 19.3 verbinden dann die Zuluftleitung 5 mit der Druckleitung 8 und umgehen so den Verdichter 1. In dieser Situation saugt die Brennkraftmaschine 22 Luft aus der Umgebung selbst und ohne den Verdichter 1 an. Gleichzeitig wird in dieser Situation kein Abgas rückgeführt, weil beide Teilfenster 15.1, 15.2 verschlossen sind.
-
In der Darstellung der 7 ist nun eine weitere bauliche Ausführungsform des Ventilkörpers 12 zu erkennen. Der Ventilkörper 12 ist hier nicht mehr aus einem Vollmaterial, beispielsweise durch Fräsen oder insbesondere durch Gießen, hergestellt, sondern aus einem rohrförmigen Material, welches anstelle der T- oder Y-förmigen Verbindung zwischen den Durchgangsöffnungen 19 lediglich drei der Durchgangsöffnungen 19 am Umfang eines topfförmigen Bauteils zeigt. Weitere Bauformen sind selbstverständlich ebenso denkbar und möglich, beispielsweise auch eine Kombination der beiden beschriebenen Bauformen, sodass also zwei der Durchgangsöffnungen gemäß der Ausführungsvariante nach 7 und der Anschluss an die dritte Ausgangsöffnung gemäß der Ausführungsvariante der vorherigen Figuren ausgeführt sein könnten.
-
In der 8 ist abschließend wiederum in der Bauform gemäß den 1, 4 und 6 ein Aufbau der Ventileinrichtung beziehungsweise des Ventilkörpers 12 dargestellt. Dabei sind je nach Blickrichtung eine oder zwei der Durchgangsöffnungen 19.1, 19.2, 19.3 zu erkennen. Der gesamte Ventilkörper 12 ist über umlaufende Dichtungselemente 30 so ausgeführt, dass er sich in dem entsprechenden hohlzylinderförmigen Ventilsitz 11 drehen kann und dementsprechend die Fenster 13, 14, 15 in dem Ventilsitz entsprechend abdichten und absperren oder miteinander verbinden kann, ohne Luft in axialer Richtung zu verlieren. Minimale Leckagen zwischen den drei Fenstern 13, 14, 15 lassen sich dabei im Hinblick auf einen möglichst kostengünstigen Aufbau und eine leichte Bewegbarkeit des Ventilkörpers 12 im Ventilsitz 11 tolerieren.
-
Zur Bewegung des Ventilkörpers ist ein elektromotorischer Aktuator 31 vorgesehen. Dieser kann mit seiner rotierenden Achse insbesondere direkt mit dem Ventilkörper 12 verbunden sein. Das Gehäuse des elektromotorischen Aktuators 31 kann insbesondere so ausgebildet sein, dass es mit dem Gehäuse 2 des Verdichters 1 verschraubt werden kann, sodass die Ventileinrichtung durch den in dem Gehäuse 2 des Verdichters 1 vorgesehenen Ventilsitz 11 nach dem Einschieben und Festschrauben des Ventilkörpers 12 mit angebrachtem elektromotorischem Aktuator 31 komplettiert werden kann. Es ließe sich stattdessen ein starrer Umlenkkörper einsetzen, um so beispielsweise eine Konstellation des Aufbaus ohne die Ventileinrichtung 10 zu realisieren, falls dies der Kundenwunsch ist, ohne dass hierfür der Verdichter 1 oder sein Gehäuse 2 verändert werden müsste.
-
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 9593690 B2 [0002]
- JP 2017025825 A [0003]
