EP2839139A1 - Abgasklappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Abgasklappenvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine

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EP2839139A1
EP2839139A1 EP13711009.4A EP13711009A EP2839139A1 EP 2839139 A1 EP2839139 A1 EP 2839139A1 EP 13711009 A EP13711009 A EP 13711009A EP 2839139 A1 EP2839139 A1 EP 2839139A1
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EP
European Patent Office
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housing
flap
coolant
exhaust
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13711009.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Ulrich Kühnel
Peter Corbach
Elina Sovva
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Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Filing date
Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an exhaust valve device for an internal combustion engine having a valve housing in which a flow-through exhaust gas channel is formed, an exhaust valve, which is rotatably disposed in the exhaust passage and mounted in the valve body, an actuator with an actuator housing and an electric motor, via which the exhaust valve driven is and a coolant channel, which is formed in the valve body and the exhaust valve at least partially surrounds.
  • Such exhaust valve devices can be used in the field of exhaust gas recirculation, heat recovery or as exhaust brakes for differential pressure increase. Due to the high temperatures occurring special demands are placed on these exhaust valve devices in order to ensure a functional safety. In this case, both the valve body itself or its storage for this thermal load interpreted as well as the actuator for driving the flap. For this reason, either temperature insensitive actuator such as vacuum plate are often used to drive such flaps or the actuator is arranged at a sufficient distance from the hot exhaust gas. In addition, thermally highly resilient bearings, such as meadow ceramic bearings used to support the valve shaft.
  • Valve housing is cooled and the actuator is thermally separated from the valve body.
  • DE 602 08 832 T2 describes an exhaust gas recirculation device in which a flap body is arranged in front of a heat exchanger for controlling the exhaust gas flow.
  • a coolant jacket is arranged, which is in fluid communication with the coolant jacket of the heat exchanger via a coolant pipe.
  • the actuator of the flap is attached to the outside of the housing and thermally separated by the coolant jacket from the exhaust passage.
  • EP 1 420 158 A2 discloses an exhaust gas recirculation device in which an electric motor and a flap driven by the electric motor are arranged in a common housing.
  • the flap is surrounded by a coolant channel, wherein one of the coolant channels is arranged between the flap and the electric motor.
  • an exhaust valve device with the features of the main claim. Characterized in that the coolant channel has a direct fluidic connection to a coolant channel in the actuator housing in the valve body, a closed circuit of the coolant is produced, whereby not only the flaps, or bearings in the valve body, but also directly the electric motor or the control unit of the actuator are cooled. This is due to the immediate connection without additional piping, so that the assembly cost is minimized.
  • a coolant inlet of the actuator housing are connected to a first coolant outlet of the valve housing and a first coolant inlet of the valve housing to a coolant outlet of the actuator housing. Accordingly, a flow from the valve body in the actuator housing and back to the valve body. Accordingly, no connecting lines or inlet and outlet nozzles are to be fastened to the actuator housing.
  • the actuator housing is fastened to the flap housing via a flange connection, so that not only the mechanical attachment of the actuator to the exhaust flap housing is performed by the flange mounting, but at the same time the fluidic connection of the two coolant channels is made.
  • a partition wall of the valve body between the first coolant inlet of the flap housing and the first coolant outlet formed a partition wall of the valve body.
  • the partition will extend either in the axial direction or in the circumferential direction. A flow into the actuator housing is ensured in this way, since a short-circuit flow is prevented from the inlet to the outlet of the valve body.
  • the coolant channel in the valve housing on power guide walls for positive guidance of the coolant.
  • These walls are arranged so that as far as possible a channel with uniform flow resistance is formed, which surrounds the entire flap and must be flowed through completely from the inlet in the flap housing to the outlet and via the actuator housing.
  • the current-carrying walls are correspondingly arranged in the axial direction of the valve housing to each other such that the coolant flow is forcibly guided in an alternating direction parallel to the channel axis along the circumference of the valve housing.
  • This can be realized, for example, in that, along the axial length of the flap housing, the axially extending partitions, viewed circumferentially, are alternately made shorter on the opposite sides, so that an overflow of the coolant into the adjacent channel becomes possible at these positions.
  • the solid partitions are closed by an attached housing part.
  • the coolant channel runs in the actuator housing along a rear wall of the electronic control unit and surrounds the electric motor at least partially, whereby a sufficient active cooling of both the windings and the power transistors of the drive circuit is ensured. An overload of these components is correspondingly largely excluded.
  • the coolant channel extends in a spiral manner in the valve housing, since this produces an approximately uniform cooling of the housing over the circumference.
  • the coolant channel in the valve body on a direct fluidic connection to a coolant channel, which is formed in a heat exchanger housing, so that a structural unit of heat exchanger, flap and actuator is formed, which is constructed without additional connecting pipes and a common coolant circuit having. Accordingly, a single coolant inlet port and a single coolant outlet port suffice for producing a coolant flow through all three aggregates.
  • a second coolant inlet of the flap housing is connected to a coolant outlet of the heat exchanger housing and a coolant inlet of the heat exchanger housing is connected to a second coolant outlet of the flap housing. Accordingly, a flow of coolant from the heat exchanger via the valve body to the actuator housing and back, without the need for external piping may arise.
  • a partition wall is formed for safe prevention of a short-circuit flow between the second coolant inlet of the flap housing and the second coolant outlet of the flap housing. Accordingly, a sufficient flow through the valve body is ensured.
  • an exhaust valve apparatus which has a long service life, since a continuous withdrawal of heat by ensuring a flow of coolant in the valve body and in the actuator housing is made possible.
  • the necessary assembly costs are kept very low, so that additional costs are avoided.
  • significantly less expensive materials can be used, as a sufficient cooling is ensured without additional interfaces.
  • Figure 1 shows a front view of an exhaust valve device according to the invention in a sectional view.
  • FIG. 2 shows a detail of a side view of the exhaust valve device according to the invention from FIG. 1 in a sectional representation.
  • FIG. 3 shows a side view of the exhaust valve device according to the invention from FIG. 1 in plan view.
  • the exhaust flap device shown in the figures consists of a flap housing 10 through which an exhaust gas flowed through channel 12 is radially limited, in which an exhaust valve 14 is disposed, the exhaust flap 14 consists of a valve body 16 and a shaft 18 on which the flap body 16th is attached.
  • the shaft 18 is rotatably supported by two on opposite sides of the exhaust passage 12 in the valve housing 10. o
  • the shaft 18 protrudes from the flap housing 10 on one side.
  • an eccentric 22 is fixed to the end of the shaft 18, on the second axis 20, a lever 24 is rotatably mounted, whose opposite end is rotatably mounted on a second eccentric 26, whose axis of rotation by a drive shaft 27 of an actuator
  • the actuator 28 has an electric motor 32 arranged in an actuator housing 30, which is controlled via an electronic control unit 34, which is arranged in a space 36 in the actuator housing 30, which is closed by a cover 38.
  • the flap body 16 can be rotated by means of the mechanical coupling via the eccentric 22, 26 and the lever 24 and the shaft 18 with appropriate control of the electric motor 32 in order to regulate the flow cross-section and thus the exhaust gas flow in the exhaust passage 12 ,
  • the electric motor 32 or the transmission linkage 22, 24, 26 is biased in the opening direction of the exhaust valve 14 return spring 40 wound around the shaft 18, so that in case of failure of one of the units Exhaust flap 14 is rotated by the spring force in your cross-section releasing Notlaufposition.
  • coolant channels 42 are formed in the flap housing 10 and coolant channels 44 are formed in the actuator housing 30, which are fluidically connected directly, in the present exemplary embodiment, via a flange connection 46.
  • the coolant channel 44 in the actuator housing 30 also has a dividing wall 64 between the coolant inlet 56 and the coolant outlet 60.
  • the partition 64 is formed in the actuator housing 30, but it is a positively driven flow ensured by the coolant passage 44 in the actuator housing 30 at least a first channel portion 66, in which the coolant flows from the coolant inlet 56 and which the electric motor 32 at least partially surrounds and a second channel portion 68, in which the coolant from the first channel portion 66 and from which subsequently the coolant flows to the coolant outlet 60.
  • This channel section 68 leads along a rear wall 70 of the control unit 34, so that these too are actively cooled.
  • the coolant channel 42 in the valve housing 10 is formed so that dead water areas are prevented by a positive guidance means flow guide walls 72.
  • flow guide walls 72 extend parallel to the channel axis and are distributed over the circumference of the exhaust passage 12, advantageously so that there is an approximately constant flow resistance and thus pressure loss.
  • the flow guide walls 72 each extend in the circumferential direction alternately to the end or ends spaced from the axial end of the valve housing 10. It follows that when fastening the valve body 10 on further tubular housings via flanges of the coolant channel 42 axially closed becomes. In this case, a deflection of the coolant flow in the adjacent coolant part channel is possible in each case where the flow guide wall 72 ends axially in front of the end of the valve housing 10. This creates a flow with alternating axial flow direction, which progresses over the circumference.
  • a flap housing 10 is connected directly to a heat exchanger housing 76 of a heat exchanger 78 used as an exhaust gas cooler.
  • This attachment is also designed as a flange connection 80, by means of which a fluidic connection of a coolant channel 82 of the heat exchanger 78 to the coolant channel 42 of the flap housing 10 is produced.
  • the flap housing 10 has a second coolant inlet 84 which is connected to a coolant outlet 86 of the heat exchanger housing 76 and a second coolant outlet 88, which is connected to a coolant inlet 90 of the heat exchanger housing 76.
  • these exhaust valve devices according to the invention are continuously active both in the area in which the thermal stress arises as well as in the areas to be protected from thermal overload, ie at the bearings, the electric motor and the electronics cooled.
  • This active cooling takes place via the cooling system of the internal combustion engine, so that it is possible to dispense with additional connecting lines and pipe connections. Due to the existing positive guidance of the coolant over all aggregates thermal spikes are avoided by dead water areas. The heat is dissipated so continuously, so that the life is increased.
  • the scope of the present main claim is not limited to the described embodiments.
  • the coupling between the actuator and the flap done in other ways, for example by a transmission.
  • the coolant inlet and outlet can be arranged differently to each other, for example, be offset radially to each other instead of axially. In this case, the partitions would extend differently in the coolant channel to avoid a short circuit flow. Another forced flow guidance is certainly conceivable.

Abstract

Es sind Abgasklappenvorrichtungen für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Klappengehäuse (10), in dem ein von Abgas durchstromter Kanal (12) ausgebildet ist, einer Abgasklappe (14), die drehbar im Abgaskanal (12) angeordnet und im Klappengehäuse (10) gelagert ist, einem Aktor (28) mit einem Aktorgehäuse (30) und einem Elektromotor (32), über den die Abgasklappe (14) antreibbar ist und einem Kühlmittelkanal (42), der im Klappengehäuse (10) ausgebildet ist und die Abgasklappe (14) zumindest teilweise umgibt, bekannt. Um ohne weitere Schnittstellen eine ausreichende Kühlung eines Aktors sicherzustellen, über den die Abgasklappe (14) angetrieben wird, wird vorgeschlagen, dass der Kühlmittelkanal (42) im Klappengehäuse (10) eine unmittelbare fluidische Verbindung zu einem Kühlmittelkanal (44) im Aktorgehäuse (30) aufweist.

Description

B E S C H R E I B U N G
Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Klappengehäuse, in dem ein von Abgas durchströmter Kanal ausgebildet ist, einer Abgasklappe, die drehbar im Abgaskanal angeordnet und im Klappengehäuse gelagert ist, einem Aktor mit einem Aktorgehäuse und einem Elektromotor, über den die Abgasklappe antreibbar ist und einem Kühlmittelkanal, der im Klappengehäuse ausgebildet ist und die Abgasklappe zumindest teilweise umgibt.
Derartige Abgasklappenvorrichtungen können im Bereich der Abgasrückführung, der Wärmerückgewinnung oder als Abgasbremsen zu Differenzdruckerhöhung benutzt werden. Durch die hohen auftretenden Temperaturen werden besondere Ansprüche an diese Abgasklappenvorrichtungen gestellt, um eine Funktionssicherheit zu gewährleisten. Dabei ist sowohl der Klappenkörper selbst beziehungsweise seine Lagerung für diese thermische Belastung auszulegen als auch der Aktor zum Antrieb der Klappe. Aus diesem Grund werden häufig entweder temperaturunempfindliche Steller wie Vakuumsteller zum Antrieb derartiger Klappen verwendet oder der Aktor in ausreichender Entfernung zum heißen Abgas angeordnet. Zusätzlich werden thermisch hoch belastbare Lager, wie beispielswiese Keramiklager zur Lagerung der Klappenwelle verwendet.
Die Verwendung kostengünstigerer Materialien und elektromotorisch angetriebener Aktoren wird dadurch ermöglicht, dass das Klappengehäuse gekühlt wird und der Aktor thermisch vom Klappengehäuse getrennt wird.
So wird in der DE 602 08 832 T2 eine Abgasrückführvorrichtung beschrieben, bei der vor einem Wärmetauscher ein Klappenkörper zur Regelung des Abgasstroms angeordnet ist. Im Gehäuse der Abgasklappe ist ein Kühlmittelmantel angeordnet, der mit dem Kühlmittelmantel des Wärmetauschers über ein Kühlmittelrohr in fluidischer Verbindung steht. Der Aktor der Klappe ist außen am Gehäuse befestigt und durch den Kühlmittelmantel vom Abgaskanal thermisch getrennt.
Des Weiteren ist aus der DE 10 2006 054 041 B3 eine Abgasrückführvorrichtung mit einer Doppelklappe bekannt, welche über einen Elektromotor angetrieben wird, der von einem spiralförmigen Kühlmittelkanal umgeben ist. Eine Kühlung der Klappen ist nicht vorgesehen.
Zusätzlich wird in der EP 1 420 158 A2 eine Abgasrückführvorrichtung offenbart, bei dem in einem gemeinsamen Gehäuse ein Elektromotor und eine vom Elektromotor angetriebene Klappe angeordnet sind. Die Klappe ist von einem Kühlmittelkanal umgeben, wobei einer der Kühlmittelkanäle zwischen der Klappe und dem Elektromotor angeordnet ist.
Die Kühlung dieser bekannten Vorrichtungen ist jedoch häufig unzureichend, so dass eine thermische Überlastung der Lager, des Elektromotors oder der Elektronik des Elektromotors weiterhin zu befürchten ist. Auch werden Totwassergebiete mit unzureichender Strömung nicht vermieden, wodurch die Kühlwirkung ebenfalls verringert wird. Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Abgasklappen Vorrichtung zu schaffen, mit der eine gute Kühlung der Klappe, der Lager und des Aktors sicher gestellt wird. Dabei soil der Montageaufwand möglichst gering sein, insbesondere sollen zusätzliche Rohrleitungen vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasklappen Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch, dass der Kühlmittelkanal im Klappengehäuse eine unmittelbare fluidische Verbindung zu einem Kühlmittelkanal im Aktorgehäuse aufweist, wird ein geschlossener Kreislauf des Kühlmittels hergestellt, wodurch nicht nur die Klappen, beziehungsweise Lager im Klappengehäuse, sondern auch direkt der Elektromotor beziehungsweise die Steuereinheit des Aktors gekühlt werden. Dies erfolgt aufgrund der unmittelbaren Verbindung ohne zusätzliche Rohrleitungen, so dass der Montageaufwand minimiert ist.
Vorzugsweise sind ein Kühlmitteleinlass des Aktorgehäuses mit einem ersten Kühlmittelauslass des Klappengehäuses und ein erster Kühlmitteleinlass des Klappengehäuses mit einem Kühlmittelauslass des Aktorgehäuses verbunden. Entsprechend entsteht eine Strömung aus dem Klappengehäuse in das Aktorgehäuse und wieder zurück zum Klappengehäuse. Entsprechend sind keine Verbindungsleitungen oder Ein- und Auslassstutzen am Aktorgehäuse zu befestigen.
In einer hierzu weiterführenden Ausführung ist das Aktorgehäuse am Klappengehäuse über eine Flanschverbindung befestigt, so dass durch die Flanschbefestigung nicht nur die mechanische Befestigung des Aktors am Abgasklappengehäuse durchgeführt wird, sondern gleichzeitig die fluidische Verbindung der beiden Kühlmittelkanäle hergestellt wird.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist zwischen dem ersten Kühlmitteleinlass des Klappengehäuses und dem ersten Kühlmittelauslass des Klappengehäuses eine Trennwand ausgebildet. Je nach Anordnungen der Kühlmittelein- oder -auslasse also je nachdem ob der Kühlmitteleinlass des Klappengehäuses zum Kühlmittelauslass axial oder entlang des Umfang zueinander versetzt angeordnet sind, wird die Trennwand sich entweder in axialer Richtung oder in Umfangsrichtung erstrecken. Eine Strömung ins Aktorgehäuse wird auf diese Weise sichergestellt, da eine Kurzschlussströmung vom Einlass zum Auslass des Klappengehäuses unterbunden wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kühlmittelkanal im Klappengehäuse Stromführungswände zur Zwangsführung des Kühlmittels auf. Diese Wände sind so angeordnet, dass möglichst ein Kanal mit gleichmäßigem Strömungswiderstand gebildet wird, der die gesamte Klappe umgibt und vollständig vom Einlass in das Klappengehäuse zum Auslass und über das Aktorgehäuse durchströmt werden muss.
In einer weiterführenden Ausführungsform sind entsprechend die Stromführungswände in axialer Richtung des Klappengehäuses derart zueinander angeordnet, dass der Kühlmittelstrom in wechselnder Richtung parallel zur Kanalachse entlang des Umfangs des Klappengehäuses zwangsgeführt wird. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem entlang der axialen Länge des Klappengehäuses jeweils die axial verlaufenden Trennwände über den Umfang betrachtet an den entgegengesetzten Seiten abwechselnd kürzer ausgeführt werden, so dass an diesen Positionen ein Überströmen des Kühlmittels in den danebenliegenden Kanal möglich wird. Die durchgezogenen Trennwände werden durch ein angesetztes Gehäuseteil geschlossen. So wird auf einfache Weise eine vollständige zwangsgeführte Strömung verwirklicht. Vorzugsweise verläuft der Kühlmittelkanal im Aktorgehäuse entlang einer Rückwand der elektronischen Steuereinheit und umgibt den Elektromotor zumindest teilweise, wodurch eine ausreichende aktive Kühlung sowohl der Wicklungen als auch der Leistungstransistoren der Ansteuerschaltung sichergestellt wird. Eine Überlastung dieser Bauteile wird entsprechend weitestgehend ausgeschlossen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn sich der Kühlmittelkanal spiralförmig im Klappengehäuse erstreckt, da dies eine über den Umfang etwa gleichmäßige Kühlung des Gehäuses erzeugt.
In einer weiterführenden Ausführung der Erfindung weist der Kühlmittelkanal im Klappengehäuse eine unmittelbare fluidische Verbindung zu einem Kühlmittelkanal auf, der in einem Wärmetauschergehäuse ausgebildet ist, so dass eine Baueinheit von Wärmetauscher, Klappe und Aktor gebildet wird, welche ohne zusätzliche Verbindungsrohrleitungen aufgebaut ist und einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf aufweist. Entsprechend reichen ein einzelner Kühlmitteleinlassstutzen und ein einzelner Kühlmittelauslassstutzen zur Herstellung eines Kühlmittelstroms durch alie drei Aggregate aus.
Entsprechend sind ein zweiter Kühlmitteleinlass des Klappengehäuses mit einem Kühlmittelauslass des Wärmetauschergehäuses und ein Kühlmitteleinlass des Wärmetauschergehäuses mit einem zweiten Kühlmittelauslass des Klappengehäuses verbunden. Entsprechend entsteht ein Kühlmittelstrom vom Wärmetauscher über das Klappengehäuse zum Aktorgehäuse und wieder zurück, ohne dass außenliegende Rohrleitungen verwendet werden müssten.
Eine besonders einfache Montage ergibt sich demnach, wenn das Klappengehäuse am Wärmetauschergehäuse über eine Flanschverbindung befestigt ist, so dass die Herstellung der mechanischen Verbindung der Gehäuse auch zur fluidischen Verbindung der Kanäle dient.
Auch hier wird zur sicheren Verhinderung einer Kurzschlussströmung zwischen dem zweiten Kühlmitteleinlass des Klappengehäuses und dem zweiten Kühlmittelauslass des Klappengehäuses eine Trennwand ausgebildet. Entsprechend wird eine ausreichende Durchströmung des Klappengehäuses sichergestellt.
Es wird somit eine Abgasklappenvorrichtung geschaffen, welche eine lange Lebensdauer aufweist, da ein kontinuierlicher Wärmeentzug durch Sicherstellung eines Kühlmittelstroms im Klappengehäuse und im Aktorgehäuse ermöglicht wird. Dabei wird der notwendige Montageaufwand sehr gering gehalten, so dass zusätzliche Kosten vermieden werden. Alternativ können deutlich kostengünstigere Materialien verwendet werden, da eine ausreichende Kühlung ohne zusätzliche Schnittstellen sichergestellt wird.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen
Abgasklappen Vorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
Figur 1 zeigt eine Frontansicht einer erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtung in geschnittener Darstellung.
Figur 2 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht der erfindungsgemäßen Abgasklappen Vorrichtung aus Figur 1 in geschnittener Darstellung. Figur 3 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Abgasklappen Vorrichtung aus Figur 1 in Draufsicht. Die in den Figuren dargestellte Abgasklappenvorrichtung besteht aus einem Klappengehäuse 10, durch welches ein Abgas durchströmter Kanal 12 radial begrenzt wird, in welchem eine Abgasklappe 14 angeordnet ist, 5 Die Abgasklappe 14 besteht aus einem Klappenkörper 16 sowie einer Welle 18, auf der der Klappenkörper 16 befestigt ist. Die Welle 18 wird über zwei an gegenüberliegenden Seiten des Abgaskanals 12 im Klappengehäuse 10 drehbar gelagert. o Die Welle 18 ragt an einer Seite aus dem Klappengehäuse 10 heraus. Hier ist am Ende der Welle 18 ein Exzenter 22 befestigt, an dessen zweiter Achse 20 ein Hebel 24 drehbeweglich befestigt ist, dessen gegenüberliegendes Ende drehbeweglich an einem zweiten Exzenter 26 befestigt ist, dessen Drehachse durch eine Antriebswelle 27 eines Aktors
5 28 gebildet ist.
Der Aktor 28 weist einen in einem Aktorgehäuse 30 angeordneten Elektromotor 32 auf, der über eine elektronische Steuereinheit 34 angesteuert wird, die in einem Raum 36 im Aktorgehäuse 30 angeordnet ist, der durch einen Deckel 38 verschlossen ist.
Entsprechend kann der Klappenkörper 16 bei entsprechender Ansteuerung des Elektromotors 32 über die Steuereinheit 34 mittels der mechanischen Kopplung über die Exzenter 22, 26 und den Hebel 24 sowie die Welle 18 in Drehung versetzt werden, um den Durchströmungsquerschnitt und somit den Abgasstrom im Abgaskanal 12 zu regeln. Für den Fall eines Ausfalls der Steuereinheit 34, des Elektromotors 32 oder des Übertragungsgestänges 22, 24, 26 ist eine in Öffnungsrichtung der Abgasklappe 14 vorgespannte Rückstellfeder 40 um die Welle 18 gewunden, so dass bei Ausfall einer der Aggregate die Abgasklappe 14 durch die Federkraft in Ihre den Querschnitt freigebende Notlaufposition gedreht wird.
Um ein Überhitzen der Lager, des Elektromotors 32 und der Steuereinheit 34 zuverlässig zu verhindern, sind erfindungsgemäß im Klappengehäuse 10 Kühlmittelkanäle 42 und im Aktorgehäuse 30 Kühlmittelkanäle 44 ausgebildet, welche fluidisch unmittelbar, im vorliegenden Ausführungsbeispiel über eine Flanschverbindung 46 miteinander verbunden sind.
Durch Verbinden einer Flanschplatte 48 des Aktorgehäuses 30 mittels Schrauben 50 an entsprechend am Klappengehäuse 10 ausgebildeten Domen 52 mit Innengewinde, wird gleichzeitig ein erster Kühlmittelauslass 54 des Kühlmittelkanals 42 des Klappengehäuses 10 mit einem Kühimitteleinlass 56 des Kühlmittelkanals 44 des Aktorgehäuses 30 und ein erster Kühimitteleinlass 58 des Kühlmittelkanals 42 des Klappengehäuses 10 mit einem Kühlmittelauslass 60 des Kühlmittelkanals 44 des Aktorgehäuses 30 fluidisch verbunden, so dass das im Kühlmittelkanal 42 strömende Kühlmittel über den Kühimitteleinlass 56 in den Kühlmittelkanal 44 strömt und von dort über den ersten Kühimitteleinlass 58 wieder zurück in den Kühlmittelkanal 42 strömt. Diese Flanschverbindung 46 findet insbesondere unter Zwischenlage von entsprechend ausgeführten nicht dargestellten Dichtungen statt, die die Kühlmittelein- und -auslässe 54, 58 umgeben.
Diese Strömung des Kühlmittels wird dadurch sichergestellt, dass zwischen dem ersten Kühimitteleinlass 58 und dem ersten Kühlmittelauslass 54 des Kühlmittelkanals 42 im Klappengehäuse 10 eine Trennwand 62 angeordnet ist, die eine Kurzschlussströmung vom Kühlmittelauslass 54 direkt zum Kühimitteleinlass 58 verhindert. Entsprechend weist auch der Kühlmittelkanal 44 im Aktorgehäuse 30 eine Trennwand 64 zwischen dem Kühlmitteleinlass 56 und dem Kühlmittelauslass 60 auf. Ergänzend ist nicht nur die Trennwand 64 im Aktorgehäuse 30 ausgebildet, sondern es wird insgesamt eine zwangsgeführte Strömung sichergestellt , indem der Kühlmittelkanal 44 im Aktorgehäuse 30 zumindest aus einem ersten Kanalabschnitt 66 besteht, in den das Kühlmittel vom Kühlmitteleinlass 56 einströmt und welcher den Elektromotor 32 zumindest abschnittsweise umgibt und einem zweiten Kanalabschnitt 68 besteht, in den das Kühlmittel aus dem ersten Kanalabschnitt 66 und aus dem anschließend das Kühlmittel zum Kühlmittelauslass 60 strömt. Dieser Kanalabschnitt 68 führt an einer Rückwand 70 der Steuereinheit 34 entlang, so dass auch diese aktiv gekühlt wird. Auch der Kühlmittelkanal 42 im Klappengehäuse 10 ist so ausgebildet, dass Totwassergebiete durch eine Zwangsführung mittels Strömungsführungswänden 72 verhindert werden. Diese Strömungsführungswände 72 erstrecken sich parallel zur Kanalachse und sind über den Umfang des Abgaskanals 12 verteilt, vorteilhafterweise so, dass ein etwa konstanter Strömungswiderstand und somit Druckverlust besteht. Um einen geschlossenen Kühlmittelkanal 42 zu erzeugen, erstrecken sich die Strömungsführungswände 72 jeweils in Umfangrichtung gesehen abwechselnd bis zum Ende oder enden beabstandet zum axialen Ende des Klappengehäuses 10. Daraus folgt, dass bei Befestigung des Klappengehäuses 10 an weiterführenden Rohrgehäusen über Flansche der Kühlmittelkanal 42 axial verschlossen wird. Dabei ist eine Umlenkung des Kühlmittelstroms in den benachbarten Kühlmittelteilkanal jeweils dort möglich, wo die Strömungsführungswand 72 axial vor dem Ende des Klappengehäuses 10 endet. Somit entsteht eine Strömung mit wechselnder axialer Strömungsrichtung, die über den Umfang fortschreitet. In Figur 3 ist ersichtlich, dass ein derartiges Klappengehäuse 10 direkt mit einem Wärmetauschergehäuse 76 eines als Abgaskühler verwendeten Wärmetauschers 78 verbunden ist. Auch diese Befestigung ist als Flanschverbindung 80 ausgeführt, durch die eine fluidische Verbindung eines Kühlmittelkanals 82 des Wärmetauschers 78 mit dem Kühlmittelkanal 42 des Klappengehäuses 10 hergestellt wird. Hierzu weist das Klappengehäuse 10 einen zweiten Kühlmitteleinlass 84 auf, der mit einem Kühimittelauslass 86 des Wärmetauschergehäuses 76 verbunden ist und einen zweiten Kühimittelauslass 88 auf, der mit einem Kühlmitteleinlass 90 des Wärmetauschergehäuses 76 verbunden ist. Selbstverständlich sind auch hier, falls erforderlich, nicht dargestellte Dichtungen zwischen dem Wärmetauschergehäuse 76 und dem Klappengehäuse 10 angeordnet, die die Kühlmittelein- und -auslässe 84, 88 umgeben. Bei dieser Ausführung ist ebenfalls zwischen dem Kühlmittleinlass 84 und dem Kühimittelauslass 88 eine Trennwand 92 ausgebildet, wie aus Figur 1 ersichtlich.
Diese erfindungsgemäßen Abgasklappenvorrichtungen werden entsprechend kontinuierlich aktiv sowohl in dem Bereich, in dem die thermische Belastung entsteht als auch in den zu vor thermischer Überlastung zu schützenden Bereichen, also an den Lagern, am Elektromotor und an der Elektronik, gekühlt. Diese aktive Kühlung erfolgt über das Kühlsystem des Verbrennungsmotors, so dass auf zusätzliche Verbindungsleitungen und Rohranschlüsse verzichtet werden kann. Durch die vorhandene Zwangsführung des Kühlmittels über alle Aggregate werden thermische Spitzen durch Totwassergebiete vermieden. Die Hitze wird so kontinuierlich abgeführt, so dass die Lebensdauer erhöht wird.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des vorliegenden Hauptanspruchs nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt ist. Insbesondere kann beispielsweise die Kopplung zwischen dem Aktor und der Klappe auf andere Weise, beispielsweise durch ein Getriebe erfolgen. Auch können die Kühlmittelein- und -auslasse anders zueinander angeordnet werden, beispielsweise radial zueinander versetzt werden statt axial. In diesem Fall würden sich auch die Trennwände anders im Kühlmittelkanal erstrecken, um eine Kurzschlussströmung zu vermeiden. Auch eine andere Zwangsströmungsführung ist sicherlich denkbar.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E 1. Abgasklappen Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Klappengehäuse (10), in dem ein von Abgas durchströmter Kanal ( 12) ausgebildet ist,
einer Abgasklappe ( 14), die drehbar im Abgaskanal (12) angeordnet und im Klappengehäuse ( 10) gelagert ist,
einem Aktor (28) mit einem Aktorgehäuse (30) und einem
Elektromotor (32), über den die Abgasklappe ( 14) antreibbar ist und einem Kühlmittelkanal (42), der im Klappengehäuse ( 10) ausgebildet ist und die Abgasklappe (14) zumindest teilweise umgibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelkanal (42) im Klappengehäuse (10) eine unmittelbare fluidische Verbindung zu einem Kühlmittelkanal (44) im
Aktorgehäuse (30) aufweist.
2. Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Kühlmitteleinlass (56) des Aktorgehäuses (30) mit einem ersten Kühlmittelauslass (54) des Klappengehäuses ( 10) und ein erster Kühlmitteleinlass (58) des Klappengehäuses ( 10) mit einem Kühlmittelauslass (60) des Aktorgehäuses (30) verbunden sind.
3. Abgaskiappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Aktorgehäuse (30) am Klappengehäuse ( 10) über eine Flanschverbindung (46) befestigt ist.
Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem ersten Kühlmitteieinlass (58) des Klappengehäuses (10) und dem ersten Kühlmittelauslass (54) des Klappengehäuses (10) eine Trennwand (62) ausgebildet ist.
Abgasklappen Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelkanal (42) im Klappengehäuse (10) Stromführungswände (72) zur Zwangsführung des Kühlmittels aufweist.
Abgasklappen Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stromführungswände (72) in axialer Richtung des Klappengehäuses (10) derart zueinander angeordnet sind, dass der Kühlmittelstrom in wechselnder Richtung parallel zur Abgaskanalachse entlang des Umfangs des Klappengehäuses (10) zwangsgeführt wird.
Abgasklappen Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelkanal (44) im Aktorgehäuse (30) entlang einer Rückwand (70) einer elektronischen Steuereinheit (34) verläuft und den Elektromotor (32) zumindest teilweise umgibt.
8. Abgasklappen Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
sich der Kühlmittelkanal (42) spiralförmig im Klappengehäuse (10) erstreckt.
9. Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlmittelkanal (42) im Klappengehäuse (10) eine unmittelbare fluidische Verbindung zu einem Kühlmittelkanal (82) aufweist, der in einem Wärmetauschergehäuse (76) ausgebildet ist.
10. Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein zweiter Kühlmitteleinlass (84) des Klappengehäuses ( 10) mit einem Kühlmittelauslass (86) des Wärmetauschergehäuses (76) und ein Kühlmitteleinlass (90) des Wärmetauschergehäuses (76) mit einem zweiten Kühlmittelauslass (88) des Klappengehäuses (10) verbunden sind.
11. Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Klappengehäuse (10) am Wärmetauschergehäuse (76) über eine Flanschverbindung (80) befestigt ist.
12. Abgasklappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zweiten Kühlmitteleinlass (84) des Klappengehäuses (10) und dem zweiten Kühlmittelaustass (88) des Klappengehäuses (10) eine Trennwand (92) ausgebildet ist.
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