EP2212539B1 - Ventileinrichtung für eine abgasrückführungseinrichtung - Google Patents

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EP2212539B1
EP2212539B1 EP08871472A EP08871472A EP2212539B1 EP 2212539 B1 EP2212539 B1 EP 2212539B1 EP 08871472 A EP08871472 A EP 08871472A EP 08871472 A EP08871472 A EP 08871472A EP 2212539 B1 EP2212539 B1 EP 2212539B1
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EP
European Patent Office
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actuator
valve
control element
valve device
inlet
Prior art date
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EP08871472A
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English (en)
French (fr)
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EP2212539A1 (de
Inventor
Gernot Tschaler
Andreas Nabecker
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
    • F02M26/67—Pintles; Spindles; Springs; Bearings; Sealings; Connections to actuators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
    • F02M26/26—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses characterised by details of the bypass valve
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
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    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05—High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor

Definitions

  • the invention relates to a valve device for an exhaust gas recirculation device of an internal combustion engine comprising at least one inlet and at least one outlet with an inlet, an engine inlet side outlet, and a plurality of, at least partially, parallel flow paths extending between inlet and outlet.
  • EGR Exhaust gas recirculation
  • a partial exhaust stream is controlled via a flow channel by means of an exhaust gas recirculation valve / regulated the internal combustion engine intake side mixed again.
  • the addition to the fresh gas can be done before or in the combustion chamber.
  • the resulting mixture of fresh and exhaust gas has a lower calorific value relative to the volume and therefore no longer reaches the temperature required for NOx formation in the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation usually takes place in the partial load range.
  • An improved NOx reduction can be achieved if the exhaust gas is cooled before being added to the fresh gas. This cooling is found especially in more powerful engines, with an exhaust gas recirculation cooler is used. Further advantages arise when not only the total recirculated exhaust gas flow, but also its cooling is regulated / controlled.
  • an exhaust gas recirculation arrangement that includes an engine exhaust side inlet, an engine inlet side outlet, and two parallel flow paths extending between inlet and outlet.
  • One flow path includes an exhaust gas recirculation cooler, while the other flow path forms a bypass for bypassing the exhaust gas recirculation cooler.
  • an exhaust gas recirculation valve is provided, a regulation / control of the division of the recirculated exhaust gas flow between the two flow paths and thus the cooling by means of a cooling valve.
  • a disadvantage is that in addition to the two valve actuators and the corresponding peripherals comprising in particular actuators, additional outputs to an engine control unit, harness taps, are required.
  • an exhaust gas recirculation device for an internal combustion engine comprising: an intake air passage; an intake air control valve associated with the intake air passage; and an exhaust gas recirculation valve for returning a controlled amount of engine exhaust into the intake air passage, an actuator; a first motion transmission mechanism that is closed between the actuator and the exhaust gas recirculation valve; a second motion transmission mechanism connected between the actuator and the intake air control valve; and a moving direction reversing mechanism included in the first and second motion transmitting mechanisms, respectively, for reversing the direction of movement of the exhaust gas recirculation valve and the intake air control valve, respectively.
  • the EP 1 378 655 A2 discloses a gas valve metering valve in a vehicle, comprising: a valve housing, the valve housing configured to conduct exhaust gas from an inlet port to an outlet port; a valve assembly positioned within the valve housing for selectively venting gas from the inlet channel to the outlet channel, the valve assembly having a first valve seat acting as an opening between the inlet channel and the outlet channel, and a first valve member connected to the first valve seat cooperates and functions as a movable barrier between the input channel and the output channel; a valve stem connected to the first valve member and actuated to move the first valve member It may be actuated in response to rotation of the valve stem and an actuator operable to rotate the valve stem to effect corresponding axial movement of the first valve member.
  • the US 2003/0000497 A1 relates to an intake manifold assembly for an internal combustion engine, comprising: a) an intake manifold having an air inlet, and b) an intake valve assembly having a valve body formed in the intake manifold to regulate the flow of air into the manifold.
  • the US 2005/0241702 A1 shows and describes a valve device comprising: a valve housing having a first flow passage and a second flow passage, a first damper shaft rotatable relative to the valve housing, a first damper disposed in the first flow passage and secured to the first damper shaft, a second damper shaft which is rotatable relative to the valve housing, a second damper disposed in the second flow passage and fixed to the second damper shaft, and a control arrangement for controlling the rotational position of the damper shafts and thereby the rotational position of the dampers, the control arrangement an actuator and a control member rotatable relative to the valve housing and arranged to be rotated by the actuator, the control assembly further comprising: a first motion transmission member that rotates relative to the control member and relative to the first damper shaft and a second motion transmitting member that is rotatable relative to the control member and relative to the second damper shaft and is arranged such that there is a rotational movement of the control element transmits in a rotational movement of
  • the object of the invention is therefore to provide a valve device mentioned above, in which in particular a further actuator, additional outputs can be omitted on an engine control unit, harness taps that claimed only a small space and characterized by good tightness of the actuators in the closed state and high throughputs characterized by maximum open actuators.
  • valve device having the features of claim 1, wherein according to the invention in the actuator starting position, the first actuator and the second actuator are closed, upon actuation starting from the actuator starting position in the direction of the first actuator end position only the first actuator and upon actuation in the direction of the second actuator end position, the first actuator and the second actuator are actuated sequentially and / or simultaneously.
  • the first actuator and / or the second actuator are spring-loaded in the closing direction, so that with the actuator a .Betuschist in the opening direction and in the closing direction first and / or the second actuator follows the actuator spring force.
  • first and / or the second actuator follows the actuator spring force.
  • the first actuator and / or the second actuator are forcibly guided in the opening and in the closing direction.
  • the closing force does not depend on the force of a spring, is also applied by the actuator, the corresponding actuator follows the actuator not only force but positive fit.
  • the invention is between the actuator and the first actuator, a first transmission device and between the actuator and the second.
  • Actuator provided a second transmission device.
  • the transmission devices are used to convert the actuator movement in a movement of the actuators and allow each of the requirements specially adapted translation profiles.
  • the first transmission device and / or the second transmission device is adapted to convert a rotary into a linear movement.
  • first transmission device and / or the second transmission device comprises at least one link and at least one interacting with it.
  • "Backing” in this context is understood to mean a driver-engaging element, even if no or at least no substantial relative movement takes place between the driver and this element.
  • first transmission device and / or the second transmission device has a toothing with drive and driven toothing.
  • the second actuator is bistable in the direction of an open or a closed position spring force.
  • the second actuator is thus subjected to a force in the direction of the open or closed position, wherein, for example, an actuation against the (decreasing effective) spring force takes place when actuated, then a neutral dead center is reached in which the spring force is not effective in opening - Is or closing direction, and then spring force due to a "snap over" takes place in the direction of the closed position.
  • the bistable actuator acts accordingly.
  • the second actuator is by means of the actuator and the second transmission device Tot Vietnamese Republiceller obtainedd between the open or a closed position displaced.
  • the second transmission device comprises play-related transmission elements with actuation direction-dependent changing adhesion, so that a hysteresis is achieved.
  • an actuation of the second actuator results independently of an actuator movement. It results in an opening movement, another movement relationship between the actuator and actuator, as in a closing movement.
  • FIG. 1 shows a motor vehicle internal combustion engine 152 with fresh gas inlet, exhaust outlet and exhaust gas recirculation device 140 with exhaust gas recirculation cooler 150 and bypass 142.
  • the internal combustion engine 152 is presently exemplified a six-cylinder in-line internal combustion engine.
  • a fresh gas inlet line 154 opens into a fresh gas collector 158, starting from which the cylinders of the internal combustion engine are supplied with fresh gas.
  • the engine exhaust gases are supplied to an exhaust manifold 156 via an intake manifold 160.
  • An exhaust gas turbocharger 162 is used to increase performance and includes an exhaust-driven turbine 164 and a power-connected with this fresh gas pump 166 for charged filling the cylinder of the engine with fresh gas.
  • a charge air cooler 168 is provided.
  • Exhaust gas recirculation device 140 includes an engine exhaust side inlet 146, an engine inlet side outlet 148, and two parallel flow paths 142, 144 extending between inlet 146 and outlet 148.
  • an exhaust gas recirculation cooler 150 for recirculated cooling recirculated exhaust gas is arranged in the flow path 144.
  • the parallel flow path 142 bypasses the flow path 144 and bypasses the exhaust gas recirculation cooler 150.
  • the valve device 100 is preferably arranged in the branching region of the flow paths 142, 144. In the present case, the valve device 100 is arranged in the inlet-side branching region, but it may also be expedient to arrange the valve device 100 in the outlet-side branching region.
  • FIG. 2a 10 shows a valve device 200 having an actuator 202, a lift valve 212, and a flapper valve 224 at an actuator position where the lift valve 212 is closed and the flapper valve 224 is open.
  • An actuator position where the lift valve 212 is opened and the flapper valve 224 is open is in FIG FIG. 2b and an actuator position where the lift valve 212 is opened and the flapper valve 224 is closed is in FIG Figure 2c shown.
  • the lift valve 212 serves as an exhaust gas recirculation valve and allows control of the entire exhaust gas flow flowing between the inlet 214 and the outlet.
  • the flap valve 224 serves as a cooling valve and allows control of the distribution of the recirculated exhaust gas flow between the cooling path and the bypass 226 (FIG. Fig. 1 : 142, 144) and thus the cooling.
  • the actuator 202 is an electric rotary drive, but if necessary, a hydraulic or pneumatic drive can also be used.
  • the actuator 202 is rotatably connected to a fork-like transmission element 204.
  • the transmission element 204 has longitudinal guides 206 extending in the direction of stroke valve axis.
  • right angle pin 208 are guided to Hubventilachscardi, the ends of which are guided in the valve housing side spiral-shaped scenes 207, 209.
  • the pins 208 are provided with a rotatable shaft 210 the lift valve 212 firmly connected.
  • a spring 216 By means of a spring 216, the lifting valve 212 is subjected to a force in the closing direction.
  • the transmission element 204 is rotated accordingly and takes by means of the longitudinal guides 206, the pin 208 with.
  • the pins 208 are moved along the scenes 207, 209 and the lifting valve 212 opens against the force of the spring 216 by lifting it from the valve housing side valve seat 213.
  • the course of movement of the lift valve 212 as a function of the rotational movement of the actuator 202 is shown in the diagram 700 in FIG. 7 shown.
  • the actuator angle from -80 ° to + 80 ° is plotted on the X-axis.
  • At 0 ° there is an actuator starting position between an actuator end position with a positive actuator angle and an actuator end position with a negative actuator angle.
  • a dashed line 702 shows the course of movement of the lift valve 212 depending on the rotational movement of the actuator 202.
  • the lift valve 212 In the actuator output position at an actuator angle of 0 °, the lift valve 212 is closed.
  • the opening function is based on the actuator output position in the direction of positive and negative actuator angle symmetrical and has an overall approximately parabolic shape.
  • the actuator 202 is also rotatably connected to a further transmission element 218, which has a toothing, in this case a toothed segment 219. With this toothing corresponds to a gear element 220, which in turn cooperates with a connected to a shaft of the flap valve 224 transmission element 222.
  • the flap valve 224 is urged by a spring 228 in the closing direction.
  • a Spring 230 serves for the corresponding loading of the gear element 220.
  • a line 704 shows the course of movement of the flap valve 224 depending on the rotational movement of the actuator 202.
  • the flapper valve 224 In the actuator starting position at an actuator angle of 0 °, the flapper valve 224 is closed. Upon actuation of the actuator in the direction of negative actuator angle opens the flapper valve 224.
  • the opening function initially corresponds to an at least approximately steadily increasing straight line, wherein at an actuator angle of about 20 °, a maximum opening of the flap valve 224 is reached.
  • the flap valve 224 Upon further actuation of the actuator 202, the flap valve 224 does not open further, the further rotation of the gear member 220 takes place against the spring 230 without the transfer element 222 is taken. Upon actuation of the actuator in the direction of positive actuator angle, the flapper valve 224 remains closed. In this operating direction, no entrainment of the transmission element 222 takes place.
  • both the lifting valve 212 and the flap valve 224 are opened in the direction of a negative actuator angle so that the recirculated exhaust gas flow is guided past the bypass 226 via the bypass recirculation cooler.
  • the lift valve 212 is opened, so that the recirculated exhaust gas flow through the flow path with exhaust gas recirculation cooler ( Fig. 1 : 144, 150).
  • FIG. 3 1 shows a valve device 300 with an actuator 302 and two poppet valves 312, 324.
  • the poppet valve 312 is the flow path with exhaust gas recirculation cooler (FIG. Fig. 1 : 144, 150) and the poppet valve 324 is the bypass ( Fig. 1 : 142).
  • Each poppet valve 312, 324 allows control of the respective flow path (FIG. Fig. 1 : 142, 144) flowing exhaust gas flow.
  • the actuator 302 is an electric rotary drive, but if necessary, a hydraulic or pneumatic drive can also be used.
  • the actuator 302 is rotatably connected to a fork-like transmission element 304.
  • the two ends 303, 305 of the transmission element 304 serve as a "link" for entrainment of drivers 308 or 320.
  • the driver 308 is associated with the poppet valve 312, the driver 320 is associated with the poppet valve 324. Both poppet valves 312, 324 are force-urged in the closing direction by means of a spring 316, wherein the spring 316 on the driver 308 on the one hand and on the driver 320 on the other hand is supported and acts on both drivers
  • the course of movement of the poppet valves 312, 324 as a function of the rotational movement of the actuator 302 is shown in the diagram 800 in FIG. 8 shown.
  • the actuator angle from -80 ° to + 80 ° is plotted on the X-axis. At 0 °, there is an actuator starting position between an actuator end position with a positive actuator angle and an actuator end position with a negative actuator angle.
  • a dashed line 802 shows the course of movement of the poppet valve 312 depending on the rotational movement of the actuator 302.
  • the poppet valve 312 In the actuator home position at an actuator angle of 0 °, the poppet valve 312 is closed.
  • the poppet valve 324 Upon actuation of the actuator in the direction of positive actuator angle opens the poppet valve 312, while the poppet valve 324 remains closed by the two ends 303, 305 of the transmission element 304 take the driver 308.
  • the poppet valve 312 is opened in the direction of a positive actuator angle, while the poppet valve 324 remains closed, so that only the flow path with exhaust gas recirculation cooler (FIG. Fig. 1 : 144, 150) is opened.
  • a line 804 shows the course of movement of the poppet valve 324 depending on the rotational movement of the actuator 302.
  • the poppet valve 324 In the actuator starting position at an actuator angle of 0 °, the poppet valve 324 is closed. Upon actuation of the actuator in the direction of negative actuator angle opens the poppet valve 324, while the poppet valve 312 remains closed by the two ends 303, 305 of the transmission element 304 take the driver 320. Starting from the actuator starting position at 0 °, the poppet valve 324 is opened in the direction of a negative actuator angle, while the poppet valve 312 remains closed, so that only the bypass ( Fig. 1 : 142) is opened.
  • the branch of the opening curve 802 in the direction of positive actuator angle and the branch of the opening curve 804 in the direction of negative actuator angle together have an approximately parabolic shape with respect to the actuator starting position.
  • FIG. 4a 1 shows a valve device 400 with an actuator 402 and two turntable valves 412, 424.
  • An actuator position in which the turntable valve 412 is closed and the turntable valve 424 is opened is shown in FIG FIG. 4b and an actuator position where the turntable valve 412 is opened and the turntable valve 424 is closed is in FIG Figure 4c shown.
  • the turntable valve 412 is connected to the flow path 414 with an exhaust gas recirculation cooler (FIG. Fig. 1 : 144, 150) and the turntable valve 424 is the bypass 426 ( Fig. 1 : 142).
  • Each turntable valve 412, 424 allows control of the respective flow path (FIG. Fig. 1 : 142, 144) flowing exhaust gas flow.
  • the actuator 402 is an electric rotary drive, but if necessary, a hydraulic or pneumatic drive can also be used.
  • the actuator 402 is rotatably connected to a fork-like transmission element 404.
  • the two ends 403, 405 of the transmission element 404 serve as a "backdrop" for entrainment of drivers 408 or 420.
  • the driver 408 is associated with the turntable valve 412, the driver 420 is assigned to the turntable valve 424. Both turntable valves 412, 424 are subjected to a force in the closing direction by means of a spring 416, wherein the spring 416 on the driver 408 on the one hand and on the driver 420 on the other hand, and thus acts on both drivers.
  • the course of movement of the turntable valves 412, 424 as a function of the rotational movement of the actuator 402 is shown in the diagram 800 in FIG. 8 and corresponds to that of the valve device 300, wherein the curve 802 shows the opening curve of the turntable valve 412 and de curve 804 shows the opening curve of the turntable valve 424.
  • FIG. 5 1 shows a valve device 500 with an actuator 502 and two lift valves 512, 524.
  • the lift valve 512 is connected to the flow path with an exhaust gas recirculation cooler (FIG. Fig. 1 : 144, 150) and the lift valve 524 is the bypass ( Fig. 1 : 142).
  • Each lift valve 512, 524 allows control of the respective flow path (FIG. Fig. 1 : 142, 144) flowing exhaust gas flow.
  • the actuator 502 is an electric rotary drive, but if necessary, a hydraulic or pneumatic drive can also be used.
  • the actuator 502 is rotatably connected to a fork-like transmission element 504.
  • the two ends 503, 505 of the transmission element 504 serve as a "backdrop" for driving to Hubventilachscardi right-angled peg-shaped drivers 508 or 520, the ends of which are guided in the valve housing side spiral-shaped scenes (not shown).
  • the drivers 508, 520 are fixedly connected to the rotatable shafts 511, 523 of the lift valves 512, 524.
  • a spring 516 By means of a spring 516, the lift valves 512, 524 are subjected to a force in the closing direction.
  • the transmission element 504 Upon rotation of the actuator 502, the transmission element 504 is rotated accordingly and takes depending on the direction of rotation by means of the ends 503, 505 either the driver 508 or the driver 520 with.
  • the driver 508 or 520 along the valve housing side scenes are moved and the respective lift valve 512 or 524 opens against the force of the spring 516 by lifting it from a valve seat side valve seat.
  • the course of movement of the lift valves 512, 524 as a function of the rotational movement of the actuator 502 is shown in the diagram 800 in FIG. 8 and corresponds to that of the valve devices 300 and 400, wherein the curve 802 shows the opening profile of the lift valve 512 and the curve 804 shows the opening curve of the lift valve 524.
  • FIG. 6a shows a valve device 600 with an actuator 602, a lift valve 612 a bistable flap valve 624.
  • the flapper valve 624 in the closed position is in FIG. 6b
  • the flapper valve 624 when actuated in the direction of opening position before dead center is in FIG. 6c
  • the flap valve 624 in the open position after dead center is in FIG. 6d shown.
  • the lift valve 612 serves as an exhaust gas recirculation valve and allows control of the entire between inlet and outlet (FIG. Fig. 1 : 146, 148) flowing exhaust gas flow.
  • the flap valve 624 serves as a cooling valve and enables a regulation / control of the distribution of the recirculated exhaust gas flow between the cooling path and the bypass 626 (FIG. Fig. 1 : 142, 144) and thus the cooling.
  • the actuator 602 is an electric rotary drive, but if necessary, a hydraulic or pneumatic drive can also be used.
  • the actuator 602 is rotatably connected to a transmission element 604, which has an arcuate, in particular arcuate, backdrop 606.
  • the link 606 is spaced from the actuator axis, has in its center a minimum distance to the actuator axis and in the direction of their ends an increasing distance to the actuator axis.
  • a driver 608 is guided, which is connected to the shaft 610 of the lift valve 612.
  • the driver 608 is in the present case a roller which is rotatably mounted on the shaft 610 of the lift valve 612. This role is performed in the gate 606 comprises two sides and rolls on actuation of the actuator on the backdrop side surface of the transmission element 604 from.
  • the actuator axis is at least approximately at right angles to the axis of the lift valve 612.
  • the course of movement of the lift valve 612 as a function of the rotational movement of the actuator 602 is shown in the diagram 900 in FIG. 9 shown.
  • the actuator angle from -80 ° to + 80 ° is plotted on the X-axis.
  • At 0 ° lies between an actuator end position with positive actuator angle and a Actuator end position with negative actuator angle an actuator home position.
  • a dashed line 902 shows the course of movement of the lift valve 612 depending on the rotational movement of the actuator 602.
  • the lift valve 612 In the actuator starting position at an actuator angle of 0 °, the lift valve 612 is closed.
  • the opening function is based on the actuator-starting position in the direction of positive and negative actuator angle symmetrical and has an overall approximately parabolic shape.
  • the transmission element 622 has two mutually angled arms, which include a recess in which the driver 620 is received.
  • the driver 618 is accommodated play in the recess transmission element 622.
  • a third arm of the transmission element 622 serves to receive a spring 628, which on the other hand is supported on the valve housing.
  • the transmission element 622 is pivotable between two end positions which correspond to an open and a closed position of the flap valve 624.
  • the axis of the shaft 630 is maximally remote from the axis of the spring 628, whereby the spring 628 exerts a maximum tensile component on the transmission element 622 in the direction of rotation of the respective end position.
  • the axis of the shaft 630 coincides with the axis of the spring 628, no spring force component acts on the transmission element 622 in the direction of rotation towards the end position. This position is called "dead center".
  • a line 904 shows the course of movement of the flap valve 624 depending on the rotational movement of the actuator 602.
  • the flapper valve 624 In the actuator starting position at an actuator angle of 0 °, the flapper valve 624 is closed. Upon actuation of the actuator in the direction of negative actuator angle opens the flapper valve 624.
  • the opening function corresponds in a range 906 initially a steep, rising parabolic branch. In this operating range up to an actuator angle of about 15 °, the transmission element 622 is pivoted in the flap valve opening direction by means of the driver 620.
  • this section 907 corresponds to the opening function at least approximately a straight line, wherein at an actuator angle of 10-30 °, in particular at about 18 °, a maximum opening of the flap valve 624 is reached. Further actuation of the actuator in the opening direction no longer affects the flapper valve 624, it remains maximally open.
  • the flapper valve 624 is closed.
  • the closing function corresponds to a steeply falling parabolic branch in a region 908.
  • the transmission element 622 is pivoted in the flap valve closing direction by means of the driver 620.
  • the dead center is exceeded, a further pivoting of the transmission element 622 occurs due to the force of the spring 628, wherein the transmission element 622 over the dead center "snaps" and the contact between the transmission element 622 and driver 620 is temporarily released.
  • the closing function corresponds at least approximately to a straight line.
  • both the lift valve 612 and the flapper valve 624 are opened in the direction of negative actuator angle, so that the recirculated exhaust gas flow through the Bypass 626 is guided past the exhaust gas recirculation cooler.
  • the lift valve 612 is opened, so that the recirculated exhaust gas flow through the flow path with exhaust gas recirculation cooler ( Fig. 1 : 144, 150).

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung für eine Abgasrückführungseinrichtung einer wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass umfassenden Brennkraftmaschine mit einem brennkraftmaschinenauslassseitigen Einlass, einem brennkraftmaschineneinlassseitigen Auslass und mehreren, insbesondere zwei, sich zwischen Einlass und Auslass erstreckenden, zumindest bereichsweise parallelen Strömungswegen, wobei die Ventileinrichtung zur Regelung/Steuerung des zwischen Einlass und Auslass strömenden Fluidstroms und zur Regelung/Steuerung der Aufteilung dieses Fluidstroms zwischen den mehren Strömungswegen ein erstes Stellglied und ein zweites Stellglied sowie einen gemeinsamen Aktuator zur Betätigung sowohl des ersten Stellglieds als auch des zweiten Stellglieds aufweist und wobei eine erste Aktuator-Endposition, eine zweite Aktuator-Endposition und eine zwischen erster und zweiter Aktuator-Endposition liegende Aktuator-Ausgangsposition vorgesehen sind, wobei eine Betätigung in Richtung der ersten Aktuator-Endposition und in Richtung der zweiten Aktuator-Endposition ermöglicht ist. Die Abgasrückführung (AGR) ist eine Maßnahme zur Verringerung von Stickstoffoxiden (NOx) insbesondere bei Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen und ist vor allem bei mager betriebenen Brennkraftmaschinen von Bedeutung. Ein Abgasteilstrom wird dabei über einen Strömungskanal mittels eines Abgasrückführungsventils gesteuert/geregelt der Brennkraftmaschine ansaugseitig wieder zugemischt. Die Zumischung zum Frischgas kann vor dem oder in den Brennraum erfolgen. Das entstehende Gemisch aus Frisch- und Abgas besitzt einen bezogen auf das Volumen niedrigeren Brennwert und erreicht daher nicht mehr die für die NOx-Bildung erforderliche Temperatur im Brennraum der Brennkraftmaschine. Die Abgasrückführung findet üblicherweise im Teillastbereich statt.
  • Eine verbesserte NOx-Reduktion kann erreicht werden, wenn das Abgas vor der Zumischung zum Frischgas gekühlt wird. Diese Kühlung findet sich insbesondere bei leistungsstärkeren Motoren, wobei ein Abgasrückführungskühler verwendet wird. Weitere Vorteile ergeben sich, wenn nicht nur der rückgeführte Abgasstrom insgesamt, sondern auch dessen Kühlung regel-/steuerbar ist.
  • Aus der DE 10 2006 000 348 A1 ist eine Anordnung zur Abgasrückführung bekannt, die einen brennkraftmaschinenauslassseitigen Einlass, einen brennkraftmaschineneinlassseitigen Auslass und zwei sich zwischen Einlass und Auslass erstreckende, parallele Strömungswege aufweist. Ein Strömungsweg umfasst einen Abgasrückführungskühler, währen der andere Strömungsweg einen Bypass zur Umgehung des Abgäsrückführungskühler bildet. Zur Regelung/Steuerung des zwischen Einlass und Auslass strömenden gesamten Abgasstroms ist ein Abgasrückführungsventil vorgesehen, eine Regelung/Steuerung der Aufteilung des rückgeführten Abgasstroms zwischen den beiden Strömungswegen und damit der Kühlung erfolgt mittels eines Kühlungsventils.
  • Nachteilig ist dabei, dass neben den beiden Ventilstellgliedern auch die entsprechende Peripherie umfassend insbesondere Aktuatoren, zusätzliche Ausgänge an einem Brennkraftmaschinensteuergerät, Kabelbaumabgriffe, erforderlich sind.
  • Aus der EP 1 103 715 A1 geht eine Abgasrückführungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine hervor, aufweisend: einen Ansaugluftkanal; ein Ansaugluftsteuerventil, das dem Ansaugluftkanal zugeordnet ist; und ein Abgasrückführungsventil zum Rückführen einer gesteuerten Menge an Motorabgasen in den Ansaugluftkanal, ein Stellglied; einen ersten Bewegungsübertragungsmechanismus, der zwischen dem Stellglied und dem Abgasrückführungsventil abgeschlossen ist; einen zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus, der zwischen dem Stellglied und dem Ansaugluftsteuerventil angeschlossen ist sowie einen Bewegungsrichtung-Umkehrmechanismus, der in dem ersten bzw. zweiten Bewegungsübertragungsmechanismus enthalten ist, zum Umkehren der Bewegungsrichtung des Abgasrückführungsventils bzw. des Ansaugluftsteuerventils.
  • Die EP 1 378 655 A2 offenbart ein Dosierventil für ein gäsförmiges Fluid in einem Fahrzeug, umfassend: ein Ventilgehäuse, wobei das Ventilgehäuse zum Leiten von Abgas von einem Eingangskanal zu einem Ausgangskanal ausgeführt ist; eine Ventilanordnung, die in dem Ventilgehäuse zum gezielten Abführen von Gas aus dem Eingangskanal zu dem Ausgangskanal positioniert ist, wobei die Ventilanordnung einen ersten Ventilsitz, der als eine Öffnung zwischen dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal wirkt, und ein erstes Ventilglied, das mit dem ersten Ventilsitz zusammenwirkt und als eine bewegliche Sperre zwischen dem Eingangskanal und dem Ausgangskanal fungiert, enthält; einen Ventilschaft, der mit dem ersten Ventilglied verbunden ist und zum Bewegen des ersten Ventilglieds betätigt werde kann als Reaktion auf Drehung des Ventilschafts und einen Aktuator, der zum Drehen des Ventilschafts zum Bewirken einer korrespondierenden Axialbewegung des ersten Ventilglieds betätigt werden kann.
  • Die US 2003/0000497 A1 betrifft eine Einlasskrümmeranordnüng für eine Brennkraftmaschine, umfassend: a) einen Einlasskrümmer mit einem Lufteinlass und b) eine Einlassventilanordnung mit einem Ventilkörper, die in dem Einlasskrümmer gebildet ist, um die Strömung von Luft in den Krümmer zu regeln.
  • Die US 2005/0241702 A1 zeigt und beschreibt eine Ventilvorrichtung, umfassend: ein Ventilgehäuse mit einem ersten Strömungskanal und einem zweiten Strömungskanal, eine erste Dämpferwelle, die relativ zu dem Ventilgehäuse drehbar ist, einen ersten Dämpfer, der in dem ersten Strömungskanal angeordnet ist und an der ersten Dämpferwelle befestigt ist, eine zweite Dämpferwelle, die relativ zu dem Ventilgehäuse drehbar ist, einen zweiten Dämpfer, der in dem zweiten Strömungskanal angeordnet ist und an der zweiten Dämpferwelle befestigt ist, und eine Regelanordnung zum Regeln der Drehposition der Dämpferwellen und dadurch der Drehposition der Dämpfer, wobei die Regelanordnung einen Stellantrieb und ein Regelelement umfasst, das relativ zu dem Ventilgehäuse drehbar ist und das derart angeordnet ist, dass es durch den Stellantrieb gedreht wird, wobei die Regelanordnung ferner umfasst: ein erstes Bewegungsübertragungselement, das relativ zu dem Regelelement und relativ zu der ersten Dämpferwelle drehbar ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements in eine Drehbewegung der ersten Dämpferwelle überträgt, und ein zweites Bewegungsübertragungselement, das relativ zu dem Regelelement und relativ zu der zweiten Dämpferwelle drehbar ist und derart angeordnet ist, dass es eine Drehbewegung des Regelelements in eine Drehbewegung der zweiten Dämpferwelle überträgt, wobei das entsprechende Bewegungsübertragungselement mit einer Führung des Regelelements in Eingriff steht, so dass die Drehposition des Bewegungsübertragungselements und dadurch die Drehposition der zugehörigen Dämpferwelle durch die Drehposition des Regelelements über diese Führung gesteuert ist.
  • Aus der EP 0 900 930 A2 ist ein Abgasrückführungsventil zum Einbau zwischen einem Lufteinlass und einer Auspuffanlage eines Motors bekannt, umfassend ein Gehäuse mit einer ersten Bohrung zur Verbindung mit dem Lufteinlass und einer zweiten Bohrung zur Aufnahme von Abgas von der Auspuffanlage, wobei die zweite Bohrung in einem Winkel zu der ersten Bohrung angeordnet ist und sich in die erste Bohrung hinein öffnet; einen Ventilschaft, der sich von der ersten Bohrung in die zweite Bohrung hinein erstreckt; einen Ventilsitz in der zweiten Bohrung an der Öffnung der zweiten Bohrung in die erste Bohrung hinein; einen Ventilteller an dem Ventilschaft innerhalb der zweiten Bohrung und normalerweise in Eingriff mit dem Ventilsitz; ein Exzenterantriebsmittel, das drehbar in der ersten Bohrung befestigt und mit den Ventilschaft verbunden ist; ein Betätigungsmittel, das an dem Gehäuse befestigt und mit dem Exzenterantriebsmittel verbunden ist, welches bei Betätigung das Exzenterantriebsmittel dreht, um den Ventilschaft so zu bewegen, dass der Ventilteller außer Eingriff mit dem Ventilsitz gebracht wird.
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine eingangs genannte Ventileinrichtung bereitzustellen, bei der insbesondere ein weiterer Aktuator, zusätzliche Ausgänge an einem Brennkraftmaschinensteuergerät, Kabelbaumabgriffe entfallen können, das einen nur geringen Bauraum beansprucht und das sich durch gute Dichtheit der Stellglieder in geschlossenem Zustand und hohe Durchsätze bei maximal geöffneten Stellgliedern auszeichnet.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einer Ventileinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei erfindungsgemäß in der Aktuator-Ausgangsposition das erste Stellglied und das zweite Stellglied geschlossen sind, bei einer Betätigung ausgehend von der Aktuator-Ausgangsposition in Richtung der ersten Aktuator-Endposition nur das erste Stellglied und bei einer Betätigung in Richtung der zweiten Aktuator-Endposition das erste Stellglied und das zweite Stellglied nacheinander und/oder gleichzeitig betätigt werden.
  • Besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Zweckmäßigerweise sind das erste Stellglied und/oder das zweite Stellglied in Schließrichtung federkraftbeaufschlagt, sodass mit dem Aktuator eine .Betätigung in Öffnungsrichtung erfolgt und in Schließrichtung erste und/oder das zweite Stellglied den Aktuator federkraftbeaufschlagt folgt. Mit dieser Anordnung ist auch eine Fail-Safe-Funktion gewährleistet. Ebenso wird es als zweckmäßig angesehen, wenn das erste Stellglied und/oder das zweite Stellglied in Öffnungs- und in Schließrichtung zwangsgeführt sind. In diesem Fall hängt die Schließkraft nicht von der Kraft einer Feder ab, wird ebenfalls vom Aktuator aufgebracht, das entsprechende Stellglied folgt dem Aktuator nicht nur kraft- sondern formschlüssig.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung ist zwischen Aktuator und erstem Stellglied eine erste Getriebeeinrichtung und zwischen Aktuator und zweiten. Stellglied eine zweite Getriebeeinrichtung vorgesehen. Die Getriebeeinrichtungen dienen zur Wandlung der Aktuatorbewegung in eine Bewegung der Stellglieder und ermöglichen jeweils den Erfordernissen besonders angepasste Übersetzungsprofile.
  • Bei einer Ventileinrichtung, bei der der Aktuator ein Rotationsantrieb ist, ist vorzugsweise die erste Getriebeeinrichtung und/oder die zweite Getriebeeinrichtung geeignet, eine rotatorische in eine lineare Bewegung zu wandeln.
  • Sehr vorteilhaft ist es, wenn die erste Getriebeeinrichtung und/oder die zweite Getriebeeinrichtung wenigstens eine Kulisse und wenigstens einen mit dieser zusammenwirkenden umfasst. Unter "Kulisse" wird in diesem Zusammenhang auch ein einen Mitnehmer mitnehmendes Element verstanden, auch wenn keine oder zumindest keine wesentliche Relativbewegung zwischen Mitnehmer und diesem Element statt findet.
  • Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, wenn mit der zweiten Getriebeeinrichtung eine diskontinuierliche Bewegungsübertragung zwischen Aktuator und zweitem Stellglied erreicht ist, sodass das zweite Stellglied nicht immer betätigt wird, wenn der Aktuator betätigt wird.
  • Vorteilhaft ist es ferner, wenn die erste Getriebeeinrichtung und/oder die zweite Getriebeeinrichtung eine Verzahnung mit Antriebs- und Abtriebsverzahnung aufweist.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung Ventileinrichtung ist das zweite Stellglied bistabil in Richtung einer Öffnungs- oder einer Schließstellung federkraftbeaufschlagt. Das zweite Stellglied wird so in Richtung der Öffnungs- oder Schließstellung kraftbeaufschlagt, wobei beispielsweise bei einer Betätigung ausgehend von der Öffnungsstellung zunächst eine Betätigung gegen die (abnehmend wirksame) Federkraft erfolgt, dann ein neutraler Totpunkt erreicht wird, in dem die Federkraft nicht wirksam in Öffnungs- oder Schließrichtung ist, und dann federkraftbedingt ein "überschnappen" in Richtung der Schließstellung erfolgt. In umgekehrter Richtung wirkt das bistabile Stellglied entsprechend.
  • Zweckmäßigerweise ist das zweite Stellglied mittels des Aktuators und der zweiten Getriebeeinrichtung totpunktübergehend zwischen der Öffnungs- oder einer Schließstellung verlagerbar.
  • Vorzugsweise umfasst die zweite Getriebeeinrichtung spielbehaftete Übertragungselemente mit betätigungsrichtungsabhängig wechselndem Kraftschluss, sodass eine Hysterese erzielt ist. Beim Überschreiten des Totpunkts ergibt sich so unter Durchlaufen des Spiels federkraftbedingt eine Betätigung des zweiten Stellglieds unabhängig von einer Aktuatorbewegung. Es ergibt sich bei einer Öffnungsbewegung ein anderer Bewegungszusammenhang zwischen Aktuator und Stellelement, als bei einer Schließbewegung.
  • Nachfolgend sind unter Bezugnahme auf Figuren besonders zu bevorzugende Ausführungen und Weiterbildungen der Erfindung näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
    • Figur 1
    eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine mit Frischgaseinlass, Abgasauslass und Abgasrückführungseinrichtung mit Abgasrückführungskühler und Bypass,
    Figur 2a
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem Klappenventil, Hubventil geschlossen und Klappenventil geöffnet,
    Figur 2b
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem Klappenventil, Hubventil geöffnet und Klappenventil geöffnet,
    Figur 2c
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem Klappenventil, Hubventil geöffnet und Klappenventil geschlossen,
    Figur 3
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator und zwei Tellerventilen,
    Figur 4a
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator und zwei Drehtellerventilen,
    Figur 4b
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator und zwei Drehtellerventilen, erstes Drehtellerventil geschlossen, zweites Drehtellerventil geöffnet,
    Figur 4c
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator und zwei Drehtellerventilen, erstes Drehtellerventil geöffnet, zweites Drehtellerventil geschlossen,
    Figur 5
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator und zwei Hubventiten,
    Figur 6a
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem bistabilen Klappenventil,
    Figur 6b
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem bistabilen Klappenventil, Klappenventil in Schließstellung,
    Figur 6c
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem bistabilen Klappenventil, Klappenventil bei Betätigung in Richtung Öffnungsstellung vor Totpunkt,
    Figur 6d
    eine Ventileinrichtung mit einem Aktuator, einem Hubventil und einem bistabilen Klappenventil, Klappenventil in Öffnungsstellung nach Totpunkt,
    Figur 7
    ein Diagramm zur Stellung der Stellglieder in Bezug auf die Aktuatorstellung bei einer Ventileinrichtung gemäß Figur 2a-2c,
    Figur 8
    ein Diagramm zur Stellung der Stellglieder in Bezug auf die Aktuatorstellung bei Ventileinrichtungen gemäß Figur 3-5 und
    Figur 9
    ein Diagramm zur Stellung der Stellglieder in Bezug auf die Aktuatorstellung bei einer Ventileinrichtung gemäß Figur 6a-6d.
  • Figur 1 zeigt eine Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine 152 mit Frischgaseinlass, Abgasauslass und Abgasrückführungseinrichtung 140 mit Abgasrückführungskühler 150 und Bypass 142. Als Brennkraftmaschine 152 ist vorliegend beispielhaft eine Sechs-Zylinder-Reihen-Brennkraftmaschine dargestellt. Eine Frischgaseinlassleitung 154 mündet in einen Frischgassammler 158, von dem ausgehend die Zylinder der Brennkraftmaschine mit Frischgas versorgt werden. Die Brennkraftmaschinenabgase werden über einen Angaskrümmer 160 einer Abgasauslassleitung 156 zugeleitet. Ein Abgasturbolader 162 dient zur Leistungssteigerung und umfasst eine abgasgetriebene Turbine 164 und eine mit dieser kraftverbundene Frischgaspumpe 166 zur aufgeladenen Befüllung der Zylinder der Brennkraftmaschine mit Frischgas. Zur weiteren Leistungssteigerung ist ein Ladeluftkühler 168 vorgesehen.
  • Abgasrückführungseinrichtung 140 weist einen brennkraftmaschinenauslassseitigen Einlass 146, einem brennkraftmaschineneinlassseitigen Auslass 148 und zwei, sich zwischen Einlass 146 und Auslass 148 erstreckende parallele Strömungswegen 142, 144 auf. In dem Strömungsweg 144 ist ein Abgasrückführungskühler 150 zur leistungssteigernden Kühlung rückgeführte Abgases angeordnet. Der zu diesem parallele Strömungsweg 142 bildet einen Bypass zum Strömungsweg 144 und dient zur Umgehung des Abgasrückführungskühlers 150. Mittels einer Ventileinrichtung 100 ist sowohl der zwischen Einlass 146 und Auslass 148 strömende gesamte rückgeführte Abgasstrom als auch dessen Aufteilung zwischen den beiden Strömungswegen 142, 144 und damit dessen Kühlung regel-/steuerbar. Die Ventileinrichtung 100 ist vorzugsweise im Verzweigungsbereich der Strömungswege 142, 144 angeordnet. Vorliegend ist die Ventileinrichtung 100 im einlassseitigen Verzweigungsbereich angeordnet, ebenso kann es jedoch zweckmäßig sein, die Ventileinrichtung 100 im auslassseitigen Verzweigungsbereich anzuordnen.
  • Figur 2a zeigt eine Ventileinrichtung 200 mit einem Aktuator 202, einem Hubventil 212 und einem Klappenventil 224 bei einer Aktuatorposition, bei der das Hubventil 212 geschlossen und das Klappenventil 224 geöffnet ist. Eine Aktuatorposition, bei der das Hubventil 212 geöffnet und das Klappenventil 224 geöffnet ist, ist in Figur 2b und eine Aktuatorposition, bei der das Hubventil 212 geöffnet und das Klappenventil 224 geschlossen ist, ist in Figur 2c dargestellt.
  • Das Hubventil 212 dient als Abgasrückführungsventil und ermöglicht eine Regelung/Steuerung des gesamten zwischen Einlass 214 und Auslass strömenden Abgasstroms. Das Klappenventil 224 dient als Kühlungsventil und ermöglicht eine Regelung/Steuerung der Aufteilung des rückgeführten Abgasstroms zwischen Kühlpfad und Bypass 226 (Fig. 1: 142, 144) und damit der Kühlung.
  • Der Aktuator 202 ist ein elektrischer Rotationsantrieb, gegebenenfalls kann jedoch auch ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb verwendet werden. Der Aktuator 202 ist mit einem gabelartigen Übertragungselement 204 drehfest verbunden. Das Übertragungselement 204 weist sich in Hubventilachsrichtung erstreckende Längsführungen 206 auf. In den Längsführungen 206 sind zur Hubventilachsrichtung rechtswinklige Zapfen 208 geführt, deren Enden in ventilgehäuseseitigen spiralförmigen Kulissen 207, 209 geführt sind. Die Zapfen 208 sind mit einem drehbaren Schaft 210 des Hubventils 212 fest verbunden. Mittels einer Feder 216 ist das Hubventil 212 in Schließrichtung kraftbeaufschlagt.
  • Bei einer Drehung des Aktuators 202 in Hubventilöffnungsrichtung wird das Übertragungselement 204 entsprechend gedreht und nimmt mittels der Längsführungen 206 die Zapfen 208 mit. Dabei werden die Zapfen 208 entlang der Kulissen 207, 209 bewegt und das Hubventil 212 öffnet entgegen der Kraft der Feder 216, indem es vom ventilgehäuseseitigen Ventilsitz 213 abhebt.
  • Der Bewegungsverlauf des Hubventils 212 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 202 ist im Diagramm 700 in Figur 7 dargestellt. Darin ist auf der X-Achse die Aktuatorwinkel von -80° bis +80° aufgetragen. Bei 0° liegt zwischen einer Aktuator-Endposition bei positivem Aktuatorwinkel und einer Aktuator-Endposition bei negativem Aktuatorwinkel eine Aktuator-Ausgangsposition. Eine gestrichelte Linie 702 zeigt den Bewegungsverlauf des Hubventils 212 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 202. In der Aktuator-Ausgangsposition bei einem Aktuatorwinkel von 0° ist das Hubventil 212 geschlossen. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung positiver oder negativer Aktuatorwinkel öffnet das Hubventil 212. Die Öffnungsfunktion ist dabei bezogen auf die Aktuator-Ausgangsposition in Richtung positiver und negativer Aktuatorwinkel symmetrisch und weist insgesamt eine in etwa parabelartige Form auf.
  • Der Aktuator 202 ist außerdem mit einem weiteren Übertragungselement 218 drehfest verbunden, das eine Verzahnung, vorliegend ein Zahnsegment 219, aufweist. Mit dieser Verzahnung korrespondiert ein Zahnradelement 220, das seinerseits mit einem mit einer Welle des Klappenventils 224 verbundenen Übertragungselement 222 zusammenwirkt. Das Klappenventil 224 ist mittels einer Feder 228 in Schließrichtung kraftbeaufschlagt. Eine Feder 230 dient zur entsprechenden Beaufschlagung des Zahnradelements 220.
  • Bei einer Drehung des Aktuators 202 in Richtung negativer Aktuatorwinkel (Fig. 7) dreht das Zahnsegment 219 mit und treibt das korrespondierende Zahnradelement 220 an. Das Zahnradelement 220 nimmt das mit der Welle des Klappenventils 224 verbundenen Übertragungselement 222 mit und das Klappenventil 224 öffnet entgegen der Kraft der Feder 228.
  • Der Bewegungsverlauf des Klappenventils 224 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 202 ist ebenfalls im Diagramm in Figur 7 dargestellt. Eine Linie 704 zeigt den Bewegungsverlauf des Klappenventils 224 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 202. In der Aktuator-Ausgangsposition bei einem Aktuatorwinkel von 0° ist das Klappenventil 224 geschlossen. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung negativer Aktuatorwinkel öffnet das Klappenventil 224. Die Öffnungsfunktion entspricht dabei zunächst einer zumindest annähernd stetig ansteigenden Geraden, wobei bei einem Aktuatorwinkel von ca. 20° eine maximale Öffnung des Klappenventils 224 erreicht ist. Bei weiterer Betätigung des Aktuators 202 öffnet das Klappenventil 224 nicht weiter, die weitere Drehung des Zahnradelement 220 erfolget gegen die Feder 230 ohne dass das Übertragungselement 222 mitgenommen wird. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung positiver Aktuatorwinkel bleibt das Klappenventil 224 geschlossen. In dieser Betätigungsrichtung erfolgt keine Mitnahme des Übertragungselements 222.
  • Ausgehend von der Aktuator-Ausgangsposition bei 0° werden so in Richtung negativer Aktuatorwinkel sowohl das Hubventil 212 als auch das Klappenventil 224 geöffnet, sodass der rückgeführte Abgasstrom durch den Bypass 226 am Abgasrückführungskühler vorbei geführt wird. In Richtung positiver Aktuatorwinkel wird nur das Hubventil 212 geöffnet, sodass der rückgeführte Abgasstrom durch den Strömungsweg mit Abgasrückführungskühler (Fig. 1: 144, 150) geführt wird.
  • Figur 3 zeigt eine Ventileinrichtung 300 mit einem Aktuator 302 und zwei Tellerventilen 312, 324. Vorliegend ist das Tellerventil 312 dem Strömungsweg mit Abgasrückführungskühler (Fig. 1: 144, 150) zugeordnet und das Tellerventil 324 ist dem Bypass (Fig. 1: 142) zugeordnet. Jedes Tellerventile 312, 324 ermöglich eine Regelung/Steuerung des durch den jeweiligen Strömungsweg (Fig. 1: 142, 144) strömenden Abgasstroms.
  • Der Aktuator 302 ist ein elektrischer Rotationsantrieb, gegebenenfalls kann jedoch auch ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb verwendet werden. Der Aktuator 302 ist mit einem gabelartigen Übertragungselement 304 drehfest verbunden. Die beiden Enden 303, 305 des Übertragungselements 304 dienen als "Kulisse" zur Mitnahme von Mitnehmern 308 oder 320. Der Mitnehmer 308 ist dem Tellerventil 312 zugeordnet, der Mitnehmer 320 ist dem Tellerventil 324 zugeordnet. Beide Tellerventile 312, 324 sind in Schließrichtung mittels einer Feder 316 kraftbeaufschlagt, wobei sich die Feder 316 am Mitnehmer 308 einerseits und am Mitnehmer 320 andererseits anstützt und so auf beide Mitnehmer wirkt
  • Der Bewegungsverlauf der Tellerventile 312, 324 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 302 ist im Diagramm 800 in Figur 8 dargestellt. Darin ist auf der X-Achse die Aktuatorwinkel von -80° bis +80° aufgetragen. Bei 0° liegt zwischen einer Aktuator-Endposition bei positivem Aktuatorwinkel und einer Aktuator-Endposition bei negativem Aktuatorwinkel eine Aktuator-Ausgangsposition.
  • Eine gestrichelte Linie 802 zeigt den Bewegungsverlauf des Tellerventils 312 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 302. In der Aktuator-Ausgangsposition bei einem Aktuatorwinkel von 0° ist das Tellerventil 312 geschlossen. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung positiver Aktuatorwinkel öffnet das Tellerventil 312, während das Tellerventil 324 geschlossen bleibt, indem die beiden Enden 303, 305 des Übertragungselements 304 den Mitnehmer 308 mitnehmen. Ausgehend von der Aktuator-Ausgangsposition bei 0° wird so in Richtung positiver Aktuatorwinkel das Tellerventil 312 geöffnet, während das Tellerventil 324 geschlossen bleibt, sodass nur der Strömungsweg mit Abgasrückführungskühler (Fig. 1: 144, 150) geöffnet wird.
  • Eine Linie 804 zeigt den Bewegungsverlauf des Tellerventils 324 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 302. In der Aktuator-Ausgangsposition bei einem Aktuatorwinkel von 0° ist das Tellerventil 324 geschlossen. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung negativer Aktuatorwinkel öffnet das Tellerventil 324, während das Tellerventil 312 geschlossen bleibt, indem die beiden Enden 303, 305 des Übertragungselements 304 den Mitnehmer 320 mitnehmen. Ausgehend von der Aktuator-Ausgangsposition bei 0° wird so in Richtung negativer Aktuatorwinkel das Tellerventil 324 geöffnet, während das Tellerventil 312 geschlossen bleibt, sodass nur der Bypass (Fig. 1: 142) geöffnet wird.
  • Der Ast der Öffnungskurve 802 in Richtung positiver Aktuatorwinkel und der Ast der Öffnungskurve 804 in Richtung negativer Aktuatorwinkel weisen zusammen bezogen auf die Aktuator-Ausgangsposition eine in etwa parabelartige Form auf.
  • Figur 4a zeigt eine Ventileinrichtung 400 mit einem Aktuator 402 und zwei Drehtellerventilen 412, 424. Eine Aktuatorposition, bei der das Drehtellerventil 412 geschlossen und das Drehtellerventil 424 geöffnet ist, ist in Figur 4b und eine Aktuatorposition, bei der das Drehtellerventil 412 geöffnet und das Drehtellerventil 424 geschlossen ist, ist in Figur 4c dargestellt. Vorliegend ist das Drehtellerventil 412 dem Strömungsweg 414 mit Abgasrückführungskühler (Fig. 1: 144, 150) zugeordnet und das Drehtellerventil 424 ist dem Bypass 426 (Fig. 1: 142) zugeordnet. Jedes Drehtellerventil 412, 424 ermöglich eine Regelung/Steuerung des durch den jeweiligen Strömungsweg (Fig. 1: 142, 144) strömenden Abgasstroms.
  • Der Aktuator 402 ist ein elektrischer Rotationsantrieb, gegebenenfalls kann jedoch auch ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb verwendet werden. Der Aktuator 402 ist mit einem gabelartigen Übertragungselement 404 drehfest verbunden. Die beiden Enden 403, 405 des Übertragungselements 404 dienen als "Kulisse" zur Mitnahme von Mitnehmern 408 oder 420. Der Mitnehmer 408 ist dem Drehtellerventil 412 zugeordnet, der Mitnehmer 420 ist dem Drehtellerventil 424 zugeordnet. Beide Drehtellerventile 412, 424 sind in Schließrichtung mittels einer Feder 416 kraftbeaufschlagt, wobei sich die Feder 416 am Mitnehmer 408 einerseits und am Mitnehmer 420 andererseits anstützt und so auf beide Mitnehmer wirkt.
  • Der Bewegungsverlauf der Drehtellerventile 412, 424 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 402 ist im Diagramm 800 in Figur 8 dargestellt und entspricht dem der Ventileinrichtung 300, wobei die Kurve 802 den Öffnungsverlauf des Drehtellerventils 412 und de Kurve 804 den Öffnungsverlauf des Drehtellerventils 424 zeigt.
  • Figur 5 zeigt eine Ventileinrichtung 500 mit einem Aktuator 502 und zwei Hubventilen 512, 524. Vorliegend ist das Hubventil 512 dem Strömungsweg mit Abgasrückführungskühler (Fig. 1: 144, 150) zugeordnet und das Hubventil 524 ist dem Bypass (Fig. 1: 142) zugeordnet. Jedes Hubventil 512, 524 ermöglich eine Regelung/Steuerung des durch den jeweiligen Strömungsweg (Fig. 1: 142, 144) strömenden Abgasstroms.
  • Der Aktuator 502 ist ein elektrischer Rotationsantrieb, gegebenenfalls kann jedoch auch ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb verwendet werden. Der Aktuator 502 ist mit einem gabelartigen Übertragungselement 504 drehfest verbunden. Die beiden Enden 503, 505 des Übertragungselements 504 dienen als "Kulisse" zur Mitnahme von zur Hubventilachsrichtung rechtswinkligen zapfenförmigen Mitnehmern 508 oder 520, deren Enden in ventilgehäuseseitigen spiralförmigen Kulissen (nicht gezeigt) geführt sind. Die Mitnehmer 508, 520 sind mit den drehbaren Schaften 511, 523 der Hubventile 512, 524 fest verbunden. Mittels einer Feder 516 sind die Hubventile 512, 524 in Schließrichtung kraftbeaufschlagt.
  • Bei einer Drehung des Aktuators 502 wird das Übertragungselement 504 entsprechend gedreht und nimmt drehrichtungsabhängig mittels der Enden 503, 505 entweder den Mitnehmer 508 oder den Mitnehmer 520 mit. Dabei werden die Mitnehmer 508 oder 520 entlang der ventilgehäuseseitigen Kulissen bewegt und das jeweilige Hubventil 512 oder 524 öffnet entgegen der Kraft der Feder 516, indem es von einem ventilgehäuseseitigen Ventilsitz abhebt.
  • Der Bewegungsverlauf der Hubventile 512, 524 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 502 ist im Diagramm 800 in Figur 8 dargestellt und entspricht dem der Ventileinrichtungen 300 und 400, wobei die Kurve 802 den öffnungsverlauf des Hubventils 512 und de Kurve 804 den Öffnungsverlauf des Hubventils 524 zeigt.
  • Figur 6a zeigt eine Ventileinrichtung 600 mit einem Aktuator 602, einem Hubventil 612 einem bistabilen Klappenventil 624. Das Klappenventil 624 in Schließstellung ist in Figur 6b, das Klappenventil 624 bei Betätigung in Richtung Öffnungsstellung vor Totpunkt ist in Figur 6c und das Klappenventil 624 in Öffnungsstellung nach Totpunkt ist in Figur 6d dargestellt.
  • Das Hubventil 612 dient als Abgasrückführungsventil und ermöglicht eine Regelung/Steuerung des gesamten zwischen Einlass und Auslass (Fig. 1: 146, 148) strömenden Abgasstroms. Das Klappenventil 624 dient als Kühlventil und ermöglicht eine Regelung/Steuerung der Aufteilung des rückgeführten Abgasstroms zwischen Kühlpfad und Bypass 626 (Fig. 1: 142, 144) und damit der Kühlung.
  • Der Aktuator 602 ist ein elektrischer Rotationsantrieb, gegebenenfalls kann jedoch auch ein hydraulischer oder pneumatischer Antrieb verwendet werden. Der Aktuator 602 ist mit einem Übertragungselement 604, das eine bogenförmige, insbesondere kreisbogenförmige, Kulisse 606 aufweist, drehfest verbunden. Die Kulisse 606 ist von der Aktuatorachse beabstandet, weist in ihrer Mitte einen minimalen Abstand zur Aktuatorachse und in Richtung ihrer Enden einen größer werdenden Abstand zur Aktuatorachse auf. In der Kulisse 606 ist ein Mitnehmer 608 geführt, der mit dem Schaft 610 des Hubventils 612 verbunden ist. Der Mitnehmer 608 ist vorliegend eine Rolle, die am Schaft 610 des Hubventils 612 drehbar gelagert ist. Diese Rolle ist in der Kulisse 606 zweiseitig umfasst geführt und rollt bei Betätigung des Aktuators an der kulissenseitigen Fläche des Übertragungselements 604 ab. Die Aktuatorachse liegt zumindest annähernd rechtwinklig zur Achse des Hubventils 612.
  • Bei einer Drehung des Aktuators 502 in Hubventilöffnungsrichtung wird das Übertragungselement 504 entsprechend gedreht und nimmt mittels der bogenförmigen Kulisse den Mitnehmer 608 mit. Dabei wird das Hubventil 612 entgegen der Kraft einer Schließfeder geöffnet.
  • Der Bewegungsverlauf des Hubventils 612 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 602 ist im Diagramm 900 in Figur 9 dargestellt. Darin ist auf der X-Achse die Aktuatorwinkel von -80° bis +80° aufgetragen. Bei 0° liegt zwischen einer Aktuator-Endposition bei positivem Aktuatorwinkel und einer Aktuator-Endposition bei negativem Aktuatorwinkel eine Aktuator-Ausgangsposition. Eine gestrichelte Linie 902 zeigt den Bewegungsverlauf des Hubventils 612 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 602. In der Aktuator-Ausgangsposition bei einem Aktuatorwinkel von 0° ist das Hubventil 612 geschlossen. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung positiver oder negativer Aktuatorwinkel öffnet das Hubventil 612. Die Öffnungsfunktion ist dabei bezogen auf die Aktuator-Ausgangsposition in Richtung positiver und negativer Aktuatorwinkel symmetrisch und weist insgesamt eine in etwa parabelartige Form auf.
  • Der Aktuator 602 ist außerdem mit einem weiteren, zeigerartigen, Übertragungselement 618 drehfest verbunden. Das aktuatorseitige Ende dieses Übertragungselements 618 ist mit der Aktuatorachse verbunden, das andere Ende weist einen Mitnehmer 620 auf. Dieser Mitnehmer 620 korrespondiert mit einem Übertragungsetement 622, das um eine zum Schaft 610 des Hubventils 612 zumindest annähemd parallele und zur Aktuatorachse zumindest annähernd rechtwinklige Achse verschwenkbar ist. Die Verschwenkachse des Übertragungselements 622 bildet zugleich eine Welle 630 des Klappenventils 624, mit der das Übertragungselement 622 drehfest verbunden ist.
  • Das Übertragungselement 622 weist zwei zueinander winklige Arme auf, die eine Ausnehmung einschließen, in der der Mitnehmer 620 aufgenommen ist. Der Mitnehmer 618 ist in der Ausnehmung Übertragungselement 622 spielbehaftet aufgenommen. Ein dritter Arm des Übertragungselements 622 dient zur Aufnahme einer Feder 628, die sich andererseits am Ventilgehäuse abstützt. Das Übertragungselement 622 ist zwischen zwei Endlagen verschwenkbar, die einer offenen und einer geschlossenen Stellung des Klappenventils 624 entsprechen.
  • In diesen beiden Endstellungen, dargestellt in den Figuren 6b und 6d, liegt die Achse der Welle 630 maximal von der Achse der Feder 628 entfernt, wodurch die Feder 628 eine maximale Zugkraftkomponente auf das Übertragungselement 622 in Drehrichtung in Richtung der jeweiligen Endlage ausübt. Je näher bei einer Betätigung die Achse der Welle 630 der Achse der Feder 628 kommt, desto geringer wird die auf das Übertragungselement 622 in Drehrichtung Richtung Endlage wirkende Federkraftkomponente. Wenn die Achse der Welle 630 mit der Achse der Feder 628 zusammenfällt, wirkt keine Federkraftkomponente auf das Übertragungselement 622 in Drehrichtung Richtung Endlage. Diese Position wird als "Totpunkt" bezeichnet.
  • Bei einer Betätigung des Aktuators 602 verschwenkt das Übertragungselement 618 und damit der Mitnehmer 620. Der Mitnehmer 620 betätigt das Übertragungselement 622 und damit das Klappenventil 624.
  • Der Bewegungsverlauf des Klappenventils 624 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 602 ist ebenfalls im Diagramm 900 in Figur 9 dargestellt. Eine Linie 904 zeigt den Bewegungsverlauf des Klappenventils 624 abhängig von der Drehbewegung des Aktuators 602. In der Aktuator-Ausgangsposition bei einem Aktuatorwinkel von 0° ist das Klappenventil 624 geschlossen. Bei Betätigung des Aktuators in Richtung negativer Aktuatorwinkel öffnet das Klappenventil 624. Die Öffnungsfunktion entspricht dabei in einem Bereich 906 zunächst einem steil, ansteigenden Parabelast. In diesem Betätigungsbereich bis zu einem Aktuatorwinkel von ca. 15° wird das Übertragungselement 622 in Klappenventilöffnungsrichtung mittels des Mitnehmers 620 verschwenkt. Bei Überschreiten des Totpunkts erfolgt ein weiteres Verschwenken des Übertragungselements 622 bedingt durch die Kraft der Feder 628, wobei das Übertragungselement 622 über den Totpunkt "überschnappt" und der Kontakt zwischen Übertragungselement 622 und Mitnehmer 620 vorübergehend gelöst wird. In diesem Abschnitt 907 entspricht die Öffnungsfunktion zumindest annähernd einer Geraden, wobei bei einem Aktuatorwinkel von 10-30°, insbesondere bei ca. 18°, eine maximale Öffnung des Klappenventils 624 erreicht ist. Eine weitere Betätigung des Aktuators in Öffnungsrichtung beeinflusst das Klappenventil 624 nicht mehr, es bleibt maximal geöffnet.
  • Ebenso wird bei einer Betätigung des Aktuators ausgehend von der Aktuator-Endposition bei negativem Aktuatorwinkel in Richtung der Aktuator-Ausgangsposition das Klappenventil 624 geschlossen. Die Schließfunktion entspricht dabei in einem Bereich 908 zunächst einem steil fallenden Parabelast. In diesem Betätigungsbereich bis zu einem Aktuatorwinkel von ca. 5° wird das Übertragungselement 622 in Klappenventilschließrichtung mittels des Mitnehmers 620 verschwenkt. Bei Überschreiten des Totpunkts erfolgt ein weiteres Verschwenken des Übertragungselements 622 bedingt durch die Kraft der Feder 628, wobei das Übertragungselement 622 über den Totpunkt "überschnappt" und der Kontakt zwischen Übertragungselement 622 und Mitnehmer 620 vorübergehend gelöst wird. In diesem Abschnitt 909 entspricht die Schließfunktion zumindest annähernd einer Geraden. Bedingt durch die spielbehaftete Aufnahme des Mitnehmers 620 in der Ausnehmung des Übertragungselements 622 ergibt sich bei einer Öffnungsbewegung des Klappenventils 624 ein anderer Zusammenhang zwischen Aktuatorwinkel und Stellung des Klappenventils 624, als bei einer Schließbewegung, es ergibt sich eine Hysterese.
  • Bei Betätigung des Aktuators in Richtung positiver Aktuatorwinkel bleibt das Klappenventil 624 geschlossen, In dieser Betätigungsrichtung erfolgt keine Mitnahme des Übertragungselements 622.
  • Ausgehend von der Aktuator-Ausgangsposition bei 0° werden so in Richtung negativer Aktuatorwinkel sowohl das Hubventil 612 als auch das Klappenventil 624 geöffnet, sodass der rückgeführte Abgasstrom durch den Bypass 626 am Abgasrückführungskühler vorbei geführt wird. In Richtung positiver Aktuatorwinkel wird nur das Hubventil 612 geöffnet, sodass der rückgeführte Abgasstrom durch den Strömungsweg mit Abgasrückführungskühler (Fig. 1: 144, 150) geführt wird.

Claims (11)

  1. Ventileinrichtung (100, 200, 600) für eine Abgasrückführungseinrichtung (140) einer wenigstens einen Einlass (154, 158) und wenigstens einen Auslass (156, 160) umfassenden Brennkraftmaschine (152) mit einem brennkraftmaschinenauslassseitigen Einlass (146), einem brennkraftmaschineneinlassseitigen Auslass (148) und mehreren, insbesondere zwei, sich zwischen Einlass (146) und Auslass (148) erstreckenden, zumindest bereichsweise parallelen Strömungswegen (142, 144), wobei die Ventileinrichtung (100, 200, 600) zur Regelung/Steuerung des zwischen Einlass (146) und Auslass (148) strömenden Fluidstroms und zur Regelung/Steuerung der Aufteilung dieses Fluidstroms zwischen den mehren Strömungswegen (142, 144) ein erstes Stellglied (212, 612) und ein zweites Stellglied (224, 624) sowie einen gemeinsamen Aktuator (202, 602) zur Betätigung sowohl des ersten Stellglieds (212, 612) als auch des zweiten Stellglieds (224, 624) aufweist und wobei eine erste Aktuator-Endposition, eine zweite Aktuator-Endposition und eine zwischen erster und zweiter Aktuator-Endposition liegende Aktüator-Ausgangsposition vorgesehen sind, wobei eine Betätigung in Richtung der ersten Aktuator-Endposition und in Richtung der zweiten Aktuator-Endposition ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Aktuator-Ausgangsposition das erste Stellglied (212, 612) und das zweite Stellglied (224, 624) geschlossen sind, bei einer Betätigung ausgehend von der Aktuator-Ausgangsposition in Richtung der ersten Aktuator-Endposition nur das erste Stellglied (212, 612) und bei einer Betätigung in Richtung der zweiten Aktuator-Endposition das erste Stellglied (212, 612) und das zweite Stellglied (224, 624) nacheinander und/oder gleichzeitig betätigt werden.
  2. Ventileinrichtung (100, 200) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stellglied (212) und/oder das zweite Stellglied (224) in Schließrichtung federkraftbeaufschlagt (216, 228) sind.
  3. Ventileinrichtung (100, 600) nach einem der Ansprüche 1-2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Stellglied (612) und/oder das zweite Stellglied (624) in Offnungs- und in Schließrichtung zwangsgeführt (606, 608, 620, 622) sind.
  4. Ventileinrichtung (100, 200, 600) nach einem der Ansprüche 1-3, gekennzeichnet durch eine erste Getriebeeinrichtung (204, 206, 207, 208, 209, 604, 606, 608) zwischen Aktuator (202, 602) und erstem Stellglied (212, 612) und eine zweite Getriebeeinrichtung (218, 220, 618, 620, 622) zwischen Aktuator (202, 602) und zweitem Stellglied (212, 624).
  5. Ventileinrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Aktuator (202) ein Rotationsantrieb ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeinrichtung (204, 206, 207, 208, 209) und/oder die zweite Getriebeeinrichtung geeignet ist, eine rotatorische in eine lineare Bewegung zu wandeln.
  6. Ventileinrichtung (100, 200, 600) nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeinrichtung (204, 206, 207, 208, 209, 604, 606, 608) und/oder die zweite Getriebeeinrichtung (218, 220, 618, 620, 622) wenigstens eine Kulisse (206, 207, 209, 604, 606, 622) und wenigstens einen mit dieser zusammenwirkenden Mitnehmer (208, 608, 620) umfasst.
  7. Ventileinrichtung (100, 200, 600) nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass mit der zweiten Getriebeeinrichtung (218, 220, 618, 620, 622) eine diskontinuierliche Bewegungsübertragung zwischen Aktuator (202, 602) und zweitem Stellglied (224, 624) erreicht ist.
  8. Ventileinrichtung (100, 200) nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Getriebeeinrichtung und/oder die zweite Getriebeeinrichtung (218, 220) eine Verzahnung (219, 220) umfasst.
  9. Ventileinrichtung (100, 600) nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stellglied (624) bistabil in Richtung einer Öffnungs- oder einer Schließstellung federkraftbeaufschlagt ist (622, 628).
  10. Ventileinrichtung (100, 600) nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Stellglied (624) mittels des Aktuators (602) und der zweiten Getriebeeinrichtung (618, 620, 622) totpunktübergehend zwischen der Öffnungs- oder einer Schließstellung verlagerbar ist.
  11. Ventileinrichtung (100, 600) nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das die zweite Getriebeeinrichtung (618, 620, 622) spielbehaftete Übertragungselemente (620, 622) mit betätigungsrichtungsabhängig wechselndem Kraftschluss umfasst, sodass eine Hysterese (906, 908) erzielt ist.
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