DE4227739C2 - Zumischventil, insbesondere Abgasrückführ-Ventil einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Zumischventil, insbesondere Abgasrückführ-Ventil einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Zumischventil, mit dem ein heißer Fluidstrom einem
kalten Fluidstrom beimengbar ist, insbesondere ein Abgasrückführ-Ventil
einer Brennkraftmaschine, mit einem Kunststoffgehäuse zur Führung des
kalten Fluidstromes und einer von diesem beaufschlagten den heißen
Fluidstrom steuernden Ventilschließeinheit.
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 Tempe
raturen von beispielsweise -20°C bis +140°C annehmen kann. Diesem kal
ten Fluidstrom soll im insbesondere beabsichtigten Anwendungsfall ein mehr
oder minder großer Abgasstrom der Brennkraftmaschine zugemischt wer
den, der bei üblichen Brennkraftmaschinen in diesem Bereich Temperaturen
von bis zu 500°C besitzen kann. Ein derartiges Abgasrückführ-Ventil, bei
dem die Ventilschließeinheit die Menge des zugemischten Abgases, d. h. des
heißen Fluidstromes steuert und dabei auch vom kalten Fluidstrom, d. h. dem
Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine beaufschlagt wird, zeigt die DE 34
44 877 A1.
Beispielsweise zur Gewichtsreduzierung oder Kostenreduzierung ist es er
wünscht, ein Zumischventil bzw. Abgasrückführ-Ventil zumindest teilweise in
Kunststoff auszubilden. 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 Kunststoffgehäuses gering
gehalten wird, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß die das Kunststoffgehäuse
durchdringende Ventilschließeinheit mit zumindest einer in den kalten
Fluidstrom hineinragenden und sich im wesentlichen in Strömungsrichtung
erstreckenden Wärmeabfuhr-Rippe versehen ist. Vorteilhafte Aus- und
Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Erfindungsgemäß wird die im Zumischventil vorgesehene und den heißen
Fluidstrom steuernde und somit auch von diesem beaufschlagte Ventil
schließeinheit durch den kalten Fluidstrom intensivst gekühlt, indem diese
Ventilschließeinheit eine in den kalten Fluidstrom hineinragende Rippe auf
weist. Diese Rippe bildet dabei für den kalten Fluidstrom einen relativ gerin
gen Strömungswiderstand und ermöglicht gleichzeitig einen relativ hohen
Wärmeübergang, wenn sie sich im wesentlich in Strömungsrichtung des
kalten Fluidstromes erstreckt. Die Ventilschließeinheit, das in seiner Ge
samtheit 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. Dabei soll aus
drücklich darauf hingewiesen werden, daß ein Abgasrückführ-Ventil einer
Brennkraftmaschine lediglich einen bevorzugten Anwendungsfall für die vor
liegende Erfindung darstellt; daneben ist dieser Gedanke jedoch auch an
anderen Zumischventilen, in denen ein heißer Fluidstrom einem kalten
Fluidstrom beigemengt werden kann, anwendbar.
Bei der Ventilschließeinheit kann es sich um einen einfachen Ventilteller
handeln, besonders wirkungsvoll ist der Schutz des den kalten Fluidstrom
führenden Kunststoffgehäuses bzw. Kunststoffkanales jedoch dann, wenn
diese Ventilschließeinheit auch den heißen Fluidstrom führt, da dann die
vom heißen Fluidstrom antransportierte Wärmemenge optimal über die
Wärmeabfuhr-Rippe an den kalten Fluidstrom weitergegeben werden kann.
Hierzu kann somit die Ventilschließeinheit eine den heißen Fluidstrom füh
rende Rohreinheit sein. Insbesondere kann diese Rohreinheit aus konzen
trisch angeordneten Rohren bestehen, wobei ein Innenrohr den heißen
Fluidstrom führt, während ein von diesem beabstandetes Außenrohr im
Kunststoffgehäuse gelagert ist und zweckmäßigerweise die Wärmeabfuhr-
Rippe trägt. Wegen der möglicherweise hohen Temperaturen des heißen
Fluidstromes kann es empfehlenswert sein, die Rohreinheit metallisch aus
zuführen - dies ergibt 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 Gegenflansch des Zuführrohres das
Innenrohr, welches beispielsweise in Stahl ausgeführt sein kann, fixiert. Im
Sinne einer optimierten Bauraumaufteilung kann ein den Ventilteller tragen
der Ventilschaft inklusive einer Betätigungsvorrichtung für den Ventilschaft
bzw. für das Ventil gegenüberliegend der Rohreinheit auf der Außenseite
des Kunststoffgehäuse angeordnet sein, wobei dieses Kunststoffgehäuse
zugleich mit einer Aufnahme für die Betätigungsvorrichtung versehen sein
kann. Dies sowie weitere Vorteile werden auch aus der folgenden Be
schreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung er
sichtlich, das in Fig. 1 in einem ebenen Längsschnitt sowie in Fig. 2 per
spektivisch aufgeschnitten dargestellt ist.
Bei dem gezeigten Zumischventil handelt es sich um Abgasrückführ-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 eine in ihrer Gesamtheit mit 4 be
zeichnete Ventilschließeinheit.
Im einzelnen besteht diese Ventilschließeinheit 4 aus einer ihrerseits den
heißen Fluidstrom 3 führenden Rohreinheit 5, sowie einem das offene Ende
dieser Rohreinheit 5 abschließenden Ventilteller 6. Die Rohreinheit 5 wie
derum besitzt ein Innenrohr 5a sowie ein konzentrisch zu diesem angeord
netes Außenrohr 5b. Wie ersichtlich durchdringt diese Rohreinheit 5 das
Kunststoffgehäuse 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 ge
formte Rippen bzw. Nuten 7 fixieren dabei die Rohreinheit 5 bezüglich des
Kunststoffgehäuses 2.
Zwischen dem in Stahl ausgeführten und die Führung des heißen Fluidstro
mes 3 übernehmenden Innenrohr 5a sowie dem Außenrohr 5b ist zumindest
im Bereich des Kunststoffgehäuses 2 ein Luftspalt vorgesehen, um in die
sem Bereich den Wärmeübergang vom Innenrohr 5a auf das Außenrohr 5b
möglichst gering zu halten. Wärme, die vom heißen Fluidstrom 3 auf das
Innenrohr 5a übertragen wird, gelangt lediglich im Bereich eines Flansches
5d, der Bestandteil des Außenrohres 5b ist, zum Außenrohr 5b, da sich in
diesem Bereich das Innenrohr 5a am Außenrohr 5b abstützt. Ein Teil dieser
übertragenen Wärmemenge wird bereits über den Flansch 5d in die Umge
bung abgestrahlt. Um zu verhindern, 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 Strö
mungsrichtung. Auf diese Weise kann somit die vom heißen Fluidstrom 3
antransportierte und über das Innenrohr 5a in das Außenrohr 5b gelangende
Wärmemenge optimal abgeführt werden, ohne dabei das Kunststoffgehäuse
2 in unzulässiger Weise zu erwärmen. Genutzt wird somit der kalte Fluid
strom 1 zur Kühlung der gesamten Rohreinheit 5 bzw. der gesamten Ventil
schließeinheit 4.
Vervollständigt wird die Ventilschließeinheit 4 durch den bereits besagten
Ventilteller 6, der auf dem offenen Ende des Innenrohres 5a aufliegen kann
und somit eine Beimengung des heißen Fluidstromes 3 verhindert bzw. vom
offenen Ende abheben kann und somit eine mehr oder minder starke Bei
mengung des heißen Fluidstromes 3 zum kalten Fluidstrom 1 ermöglicht.
Betätigt wird der Ventilteller 6 durch einen Ventilschaft 6a, an dem seiner
seits eine in ihrer Gesamtheit mit 8 bezeichnete und beispielsweise durch
Unterdruck bewegte Betätigungsvorrichtung angreift. Diese Betätigungsvor
richtung 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 ersichtlich wird durch
diesen Gegenflansch 10a in Zusammenwirken mit dem Flansch 5d zugleich
das Innenrohr 5a bezüglich des Außenrohres 5b fixiert. Dies sowie weitere
konstruktive Details können jedoch durchaus abweichend vom gezeigten
Ausführungsbeispiel gestaltet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu
verlassen.
Claims (6)
1. Zumischventil, mit dem ein heißer Fluidstrom (3) einem kalten
Fluidstrom (1) beimengbar ist, insbesondere Abgasrückführ-Ventil
einer Brennkraft-maschine, mit einem Kunststoffgehäuse (2) zur Füh
rung des kalten Fluidstromes (1) und einer von diesem beaufschlag
ten, den heißen Fluidstrom (3) steuernden Ventilschließeinheit (4),
dadurch gekennzeichnet, daß die das Kunststoffgehäuse (2) durch
dringende Ventilschließeinheit (4) mit zumindest einer in den kalten
Fluidstrom (1) hineinragenden und sich im wesentlichen in Strö
mungsrichtung erstreckenden Wärmeabfuhr-Rippe (5c) versehen ist.
2. Zumischventil nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine den heißen Fluidstrom (3) führen
de Rohreinheit (5) Bestandteil der mit der Wärmeabfuhr-Rippe (5c)
versehenen Ventilschließeinheit (4) ist.
3. Zumischventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein das offene Ende der Rohreinheit (5)
abschließender Ventilteller (6) Bestandteil der Ventilschließeinheit
(4) ist und 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 Außen
rohr (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 Zu
führrohres (10b) aufweist, der gleichzeitig das Innenrohr (5a) fixiert.
6. Zumischventil nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß ein den Ventilteller (6) tragender Ven
tilschaft (6a) die der Rohreinheit (5) gegenüberliegende Seite des
Kunststoffgehäuses (2) durchdringt, das auf seiner Außenseite eine
Betätigungsvorrichtung (8) für den Ventilschaft (6a) trägt.
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