DE4227739A1 - Zumischventil, insbesondere Abgasrückführ-Ventil einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zumischventil, mit dem ein heißer Fluidstrom einem kalten Fluidstrom beimengbar ist, insbesondere ein Abgasrückführ-Ventil einer Brennkraftma­ schine, mit einem Kunststoffgehäuse zur Führung des kal­ ten Fluidstromes und einem von diesem beaufschlagten den heißen Fluidstrom steuernden Ventilschließglied.

Die beiden im Zumischventil geführten Fluidströme können dabei gasförmig oder flüssig sein; die Begriffe kalt bzw. heiß sind relativ zu werten. Im Falle des insbesondere vorgesehenen Einsatzgebietes als Abgasrückführ-Ventil einer Brennkraftmaschine handelt es sich bei dem kalten Fluidstrom um die Ansaugluft der Brennkraftmaschine, so daß dieser kalte Fluidstrom Temperaturen von beispiels­ weise -20°C bis + 140°C annehmen kann. Diesem kalten Fluidstrom soll im insbesondere beabsichtigten Anwen­ dungsfall ein mehr oder minder großer Abgasstrom der Brennkraftmaschine zugemischt werden, der bei üblichen Brennkraftmaschinen in diesem Bereich Temperaturen von bis zu 500°C besitzen kann.

Ein derartiges Abgasrück­ führ-Ventil, bei dem das Ventilschließglied die Menge des zugemischten Abgases, d. h. des heißen Fluidstromes steu­ ert und dabei auch vom kalten Fluidstrom, d. h. dem An­ saugluftstrom der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird, zeigt die DE 34 44 877 A1.

Beispielsweise zur Gewichtsreduzierung oder Kostenredu­ zierung ist es erwünscht, ein Zumischventil bzw. Abgas­ rückführ-Ventil zumindest teilweise in Kunststoff auszu­ bilden. Insbesondere bietet sich hierfür der Kanal bzw. das Gehäuse zur Führung des kalten Fluidstromes an, da der Kunststoff durch diesen kalten Fluidstrom nicht in unzulässiger Weise thermisch belastet wird. Maßnahmen aufzuzeigen, mit Hilfe derer die durch den heißen Fluid­ strom hervorgerufene thermische Belastung des Kunststoff­ gehäuses gering gehalten wird, ist Aufgabe der vorliegen­ den Erfindung.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das das Kunststoffgehäuse durchdringende Ventilschließglied mit zumindest einer in den kalten Fluidstrom hineinragenden und sich im wesentlichen in Strömungsrichtung erstrecken­ den Wärmeabfuhr-Rippe versehen ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß wird das im Zumischventil vorgesehene und den heißen Fluidstrom steuernde und somit auch von diesem beaufschlagte Ventilschließglied durch den kalten Fluid­ strom intensiv gekühlt, indem dieses Ventilschließglied eine in den kalten Fluidstrom hineinragende Rippe auf­ weist. Diese Rippe bildet dabei für den kalten Fluidstrom einen relativ geringen Strömungswiderstand und ermöglicht gleichzeitig einen relativ hohen Wärmeübergang, wenn sie sich im wesentlichen in Strömungsrichtung des kalten Fluid­ stromes erstreckt. Das Ventilschließglied, das in seiner Gesamtheit betrachtet das Kunststoffgehäuse durchdringt, um den heißen Fluidstrom dem kalten Fluidstrom beimengen zu können, gibt somit einen Großteil der über den heißen Fluidstrom zugeführten Wärmemenge über die Wärmeabfuhr- Rippe direkt an den kalten Fluidstrom ab, ohne dabei das Kunststoffgehäuse in unzulässiger Weise zu erwärmen. Da­ bei soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß ein Abgasrückführ-Ventil einer Brennkraftmaschine lediglich einen bevorzugten Anwendungsfall für die vorliegende Er­ findung darstellt; daneben ist dieser Gedanke jedoch auch an anderen Zumischventilen, in denen ein heißer Fluid­ strom einem kalten Fluidstrom beigemengt werden kann, an­ wendbar.

Bei dem Ventilschließglied kann es sich um einen einfa­ chen Ventilteller handeln, besonders wirkungsvoll ist der Schutz des den kalten Fluidstrom führenden Kunst­ stoffgehäuses bzw. Kunststoffkanales jedoch dann, wenn dieses Ventilschließglied auch den heißen Fluidstrom führt, da dann die vom heißen Fluidstrom antransportierte Wärmemenge optimal über die Wärmeabfuhr-Rippe an den kal­ ten Fluidstrom weitergegeben werden kann. Hierzu kann so­ mit das Ventilschließglied eine den heißen Fluidstrom führende Rohreinheit sein. Insbesondere kann diese Rohreinheit aus konzentrisch angeordneten Rohren beste­ hen, wobei ein Innenrohr den heißen Fluidstrom führt, während ein von diesem beabstandetes Außenrohr im Kunst­ stoffgehäuse gelagert ist und zweckmäßigerweise die Wär­ meabfuhr-Rippe trägt. Wegen der möglicherweise hohen Tem­ peraturen des heißen Fluidstromes kann es empfehlenswert sein, die Rohreinheit metallisch auszuführen - dies er­ gibt auch eine gute Wärmeleitung - und aus Gewichtsgrün­ den insbesondere eine Leichtmetallegierung zu verwenden. Insbesondere bietet sich dies für das Außenrohr an, wenn dieses zusätzlich einen das Bauvolumen und somit auch das Gewicht erhöhenden Flansch trägt, an den beispielsweise ein Zuführrohr für den heißen Fluidstrom angeschlossen werden kann. Dieser Flansch kann dabei vorteilhafterweise derart gestaltet werden, daß er gemeinsam mit einem Ge­ genflansch des Zuführrohres das Innenrohr, welches bei­ spielsweise in Stahl ausgeführt sein kann, fixiert. Im Sinne einer optimierten Bauraumaufteilung kann ein den Ventilteller tragender Ventilschaft inklusive einer Betä­ tigungsvorrichtung für den Ventilschaft bzw. für das Ven­ til gegenüberliegend der Rohreinheit auf der Außenseite des Kunststoffgehäuse angeordnet sein, wobei dieses Kunststoffgehäuse zugleich mit einer Aufnahme für die Be­ tätigungsvorrichtung versehen sein kann.

Dies sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung er­ sichtlich, das in Fig. 1 in einem ebenen Längsschnitt sowie in Fig. 2 perspektivisch aufgeschnitten darge­ stellt ist.

Bei dem gezeigten Zumischventil handelt es sich um ein Abgas­ rückführ-Ventil einer Brennkraftmaschine. Ein kalter Fluidstrom wird gemäß Pfeilrichtung 1 als Ansaugluftstrom durch ein kanalförmiges Kunststoffgehäuse 2 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine zugeführt. Diesem kalten Fluidstrom 1 soll in dem gezeigten, im wesentlichen aus dem Kunststoffgehäuse 2 bestehenden Zumischventil ein heißer Fluidstrom gemäß Pfeilrichtung 3 in Form eines rückgeführten Abgasstromes dosiert beigemengt werden. Die Dosierung des heißen Fluidstromes 3 erfolgt dabei über ein in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichnetes Ventil­ schließglied.

Im einzelnen besteht dieses Ventilschließglied 4 aus einer ihrerseits den heißen Fluidstrom 3 führenden Rohreinheit 5, sowie einem das offene Ende dieser Rohreinheit 5 abschließenden Ventilteller 6. Die Rohrein­ heit 5 wiederum besitzt ein Innenrohr 5a sowie ein kon­ zentrisch zu diesem angeordnetes Außenrohr 5b. Wie er­ sichtlich durchdringt diese Rohreinheit 5 das Kunststoff­ gehäuse 2 und ist dabei mit dem Außenrohr 5b im Kunst­ stoffgehäuse 2 gelagert, d. h. das Kunststoffgehäuse 2 selbst ist um das in Leichtmetall ausgeführte Außenrohr 5b herumgeformt. Entsprechend geformte Rippen bzw. Nuten 7 fixieren dabei die Rohreinheit 5 bezüglich des Kunst­ stoffgehäuses 2.

Zwischen dem in Stahl ausgeführten und die Führung des heißen Fluidstromes 3 übernehmenden Innenrohr 5a sowie dem Außenrohr 5b ist zumindest im Bereich des Kunststoff­ gehäuses 2 ein Luftspalt vorgesehen, um in diesem Bereich den Wärmeübergang vom Innenrohr 5a auf das Außenrohr 5b möglichst gering zu halten. Wärme, die vom heißen Fluid­ strom 3 auf das Innenrohr 5a übertragen wird, gelangt le­ diglich im Bereich eines Flansches 5d, der Bestandteil des Außenrohres 5b ist, zum Außenrohr 5b, da sich in die­ sem Bereich das Innenrohr 5a am Außenrohr 5b abstützt. Ein Teil dieser übertragenen Wärmemenge wird bereits über den Flansch 5d in die Umgebung abgestrahlt. Um zu verhin­ dern, daß über dieses Außenrohr 5b eine unzulässig hohe Wärmemenge in das Kunststoffgehäuse 2 gelangen kann, was schließlich zu dessen Zerstörung führen würde, ist das Außenrohr 5b zusätzlich mit einer Wärmeabfuhr-Rippe 5c versehen. Diese Wärmeabfuhr-Rippe 5c liegt im kalten Fluidstrom 1 und erstreckt sich längs dessen Strömungs­ richtung. Auf diese Weise kann somit die vom heißen Fluidstrom 3 antransportierte und über das Innenrohr 5a in das Außenrohr 5b gelangende Wärmemenge optimal abge­ führt werden, ohne dabei das Kunststoffgehäuse 2 in unzu­ lässiger Weise zu erwärmen. Genutzt wird somit der kalte Fluidstrom 1 zur Kühlung der gesamten Rohreinheit 5 bzw. des gesamten Ventilschließgliedes 4.

Vervollständigt wird das Ventilschließglied durch den be­ reits besagten Ventilteller 6, der auf dem offenen Ende des Innenrohres 5a aufliegen kann und somit eine Beimen­ gung des heißen Fluidstromes 3 verhindert bzw. vom offe­ nen Ende abheben kann und somit eine mehr oder minder starke Beimengung des heißen Fluidstromes 3 zum kalten Fluidstrom 1 ermöglicht. Betätigt wird der Ventilteller 6 durch einen Ventilschaft 6a, an dem seinerseits eine in ihrer Gesamtheit mit 8 bezeichnete und beispielsweise durch Unterdruck bewegte Betätigungsvorrichtung angreift. Diese Betätigungsvorrichtung 8 ist wie ersichtlich auf der der Rohreinheit 5 gegenüberliegenden Außenseite des Kunststoffgehäuses 2 befestigt, wozu an das Kunststoffge­ häuse 2 entsprechende Absätze 9a angeformt sind. Ebenso angeformt ist eine Führung 9b für den Ventilschaft 6a.

Wie bereits erläutert, ist an das Außenrohr 5b der Rohreinheit 5 ein Flansch 5d angeformt. An diesem Flansch 5d kann ein Gegenflansch 10a eines den Abgasstrom bzw. den heißen Fluidstrom 3 zum gezeigten Zumischventil füh­ renden Zuführrohres 10b angeschraubt werden. Wie ersicht­ lich wird durch diesen Gegenflansch 10a in Zusammenwirken mit dem Flansch 5d zugleich das Innenrohr 5a bezüglich des Außenrohres 5b fixiert. Dies sowie weitere konstruk­ tive Details können jedoch durchaus abweichend vom ge­ zeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den In­ halt der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (6)

1. Zumischventil, mit dem ein heißer Fluidstrom (3) einem kalten Fluidstrom (1) beimengbar ist, insbe­ sondere Abgasrückführ-Ventil einer Brennkraft­ maschine, mit einem Kunststoffgehäuse (2) zur Führung des kalten Fluidstromes (1) und einem von diesem beaufschlagten, den heißen Fluidstrom (3) steuernden Ventilschließglied (4), dadurch gekennzeichnet, daß das das Kunststoffge­ häuse (2) durchdringende Ventilschließglied (4) mit zumindest einer in den kalten Fluidstrom (1) hin­ einragenden und sich im wesentlichen in Strömungs­ richtung erstreckenden Wärmeabfuhr-Rippe (5c) ver­ sehen ist.

2. Zumischventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mit der Wärmeab­ fuhr-Rippe (5c) versehene Ventilschließglied (4) eine den heißen Fluidstrom (3) führende Rohreinheit (5) ist.

3. Zumischventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein das offene Ende der Rohreinheit (5) abschließender Ventilteller (6) auf einem Innenrohr (5a) aufliegt, das zumindest im Be­ reich des Kunststoffgehäuses (2) von einem in diesem gelagerten Außenrohr (5b) beabstandet ist.

4. Zumischventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das in Leichtmetall ausgeführte Außenrohr (5b) die Wärmeabfuhr-Rippe (5d) trägt.

5. Zumischventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (5b) außerhalb des Kunststoffgehäuse (2) einen Flansch (5d) zur Aufnahme eines Zuführrohres (10b) auf­ weist, der gleichzeitig das Innenrohr (5a) fixiert.

6. Zumischventil nach einem der vorangegangenen An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ventilteller (6) tragender Ventilschaft (6a) die der Rohreinheit (5) gegenüberliegende Seite des Kunststoffgehäuses (2) durchdringt, das auf seiner Außenseite eine Be­ tätigungsvorrichtung (8) für den Ventilschaft (6a) trägt.