EP2997249B1 - Abgasventilvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Abgasventilvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine Download PDF

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EP2997249B1
EP2997249B1 EP14705118.9A EP14705118A EP2997249B1 EP 2997249 B1 EP2997249 B1 EP 2997249B1 EP 14705118 A EP14705118 A EP 14705118A EP 2997249 B1 EP2997249 B1 EP 2997249B1
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EP
European Patent Office
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housing
exhaust gas
actor
coolant
combustion engine
Prior art date
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Active
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EP14705118.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2997249A1 (de
Inventor
Guido Barabasch
Holger Paffrath
Osman Sari
Norbert Simons
Rafael SOGLOWEK
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Pierburg GmbH
Original Assignee
Pierburg GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M26/52—Systems for actuating EGR valves
    • F02M26/53—Systems for actuating EGR valves using electric actuators, e.g. solenoids
    • F02M26/54—Rotary actuators, e.g. step motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • 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
    • F02M26/72—Housings
    • F02M26/73—Housings with means for heating or cooling the EGR valve

Definitions

  • the invention relates to an exhaust valve device for an internal combustion engine with an actuator, an actuator housing in which the actuator is arranged, and a valve housing connected to the actuator housing, an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet, a valve with a movement transmission member and a control body via which a flow cross section between the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet can be regulated and a coolant channel with a coolant inlet connector and a coolant outlet connector.
  • Valves used in the exhaust gas area and in particular exhaust gas recirculation valves serve to reduce exhaust emissions.
  • exhaust gas quantities adapted to the respective operating state of the internal combustion engine are returned to the cylinders of the internal combustion engine in order to reduce the environmentally harmful components, in particular nitrogen oxides.
  • the exhaust gas recirculation valves usually consist of an actuator, which is mostly electromotive today, which is usually in operative connection with a valve rod via a transmission, which is guided via a guide bushing in a housing of the valve and at its end opposite the actuator has at least one control body which is connected to corresponds to a corresponding valve seat between an exhaust gas inlet and an exhaust gas outlet.
  • exhaust gas recirculation valves are designed in such a way that the valve rod as well as the gearbox and the actuator are in the closed state of the valve is arranged in the fresh air containing area and separated from the exhaust side by the control body.
  • the valve When the valve is opened, i.e. when the regulating body is lifted off the valve seat, hot exhaust gas flows in the direction of the intake manifold, so that the hot exhaust gas is connected to the gearbox housing.
  • exhaust valve devices have become known in which the housing through which there is a flow is thermally separated from the actuator by means of a coolant channel through which the heat is removed from the exhaust gas.
  • Such a valve is for example from DE 103 44 218 A1 known.
  • the valve described herein has a valve rod which can be actuated via an actuator and has a valve disk which controls a flow cross section.
  • a coolant channel is formed radially around the valve rod in the flow housing, which is open towards the actuator housing and is closed by placing the actuator housing on. The connecting pieces are pressed into corresponding receptacles in the flow housing.
  • JP 07-233762 A discloses an exhaust gas recirculation valve which can be actuated via a stepping motor and in which the electric motor is surrounded by a coolant duct in the actuator housing.
  • connecting pieces for the coolant supply are screwed or pressed into appropriately shaped holes.
  • an exhaust gas recirculation valve which is driven by an actuator arranged in an actuator housing.
  • the valve is located in a valve housing with an inlet and an outlet.
  • a heat dissipation housing is arranged between the valve housing and the actuator housing, in which a Coolant channel is formed with an inlet nozzle and an outlet nozzle.
  • the object is therefore to avoid excessive thermal loading of the actuator, thermal shielding of the actuator and reliable heat dissipation from the actuator housing being ensured without this resulting in increased assembly costs.
  • valve housing has a flow housing part in which the exhaust gas inlet and the exhaust gas outlet are formed and a transmission housing part in which a transmission connected to the actuator is arranged, the coolant inlet connector and the coolant outlet connector being arranged on the actuator housing and fluidically connected to one another via the coolant channel , which extends partly in the actuator housing and partly in the transmission housing part, it is ensured that on the one hand heat is extracted from the exhaust gas before it reaches the actuator and on the other hand heat can also be dissipated directly from the actuator housing. There are no additional Connections required.
  • the coolant inlet connector and the coolant outlet connector are preferably designed in one piece with the actuator housing. This eliminates the need to assemble the connecting pieces, which are screwed in or pressed in in known designs and often additionally have to be coated with a sealing material.
  • the actuator housing with the coolant inlet connector and the coolant outlet connector is a plastic injection-molded part. Due to the good thermal shielding and heat dissipation, the actuator housing can be manufactured inexpensively from plastic.
  • the actuator housing is attached to the gear housing part, so that direct contact between the actuator housing and the flow housing that is most thermally stressed is avoided.
  • the coolant channel advantageously extends from the actuator housing into the transmission housing part and from the transmission housing part to the actuator housing.
  • the heat is thus dissipated from both the gearbox and the actuator.
  • the most heat-sensitive actuator housing is thus over shields the coolant duct in the gearbox housing and can still dissipate the heat that enters the actuator housing or the heat generated there. This leads to a long service life for the actuator, which is reliably protected against overheating.
  • gear housing part and the flow housing part are designed as a one-piece cast part.
  • the cast design results in a high thermal load capacity of the valve housing.
  • the valve housing preferably has a flange surface to which the actuator housing is fastened with its flange surface with a seal interposed. This simplifies assembly and creates a sealed interior that is closed to the outside so that dirt is prevented from penetrating from the outside.
  • seal radially surrounds an actuator and gear chamber on the flange surfaces and radially surrounds the coolant duct on one of the flange surfaces.
  • additional seals for the transition of the coolant channel from one housing part to the other can be dispensed with. This facilitates assembly and lowers manufacturing costs.
  • This seal is particularly easy to assemble if it is arranged in an axial groove on the flange surface of the actuator housing.
  • two pipe sections are formed in one piece with the actuator housing, which pipe pieces extend the coolant channel in the actuator housing and protrude into the coolant channel in the transmission housing part.
  • the actuator housing can be pre-fixed in its position on the gearbox housing before it is fastened, with a correct position of the coolant channels in the actuator housing and in the gear housing part is ensured to one another.
  • the two pipe sections are each surrounded by a sealing ring which is each arranged in a radial groove formed in the coolant channel of the transmission housing part. A reliable seal of the coolant channel is thus produced in a simple manner.
  • An actuator designed as an electric motor is particularly preferred, since it ensures a high level of positioning accuracy.
  • an exhaust valve device is thus created in which the actuator is significantly better protected from thermal overload compared to known designs and thus an electrical actuator can be used even in very high temperature ranges without fear of overheating. Accordingly, the actuator housing can be made of plastic. The assembly of such a valve device is particularly simple.
  • the exhaust valve devices according to the invention shown in the figures have an actuator 12, arranged in an actuator housing 10, in the form of an electric motor, which has an in Figure 3 partially visible gear 14 drives.
  • This gear 14 is in operative connection with a valve 15, which has a movement transmission element 16 in the form of a valve rod and a control body 18 in the form of a valve disk.
  • the rotary movement of the electric motor 12 is converted in a known manner into a translational movement of the valve rod 16 via the gear mechanism 14, for example via an eccentric link connection.
  • valve plate 18 At the end of the valve rod 16 opposite the transmission 14, the valve plate 18 is attached, which cooperates with a valve seat 20 which surrounds a flow cross-section between an exhaust gas inlet 22 and an exhaust gas outlet 24, so that, depending on the position of the valve plate 18, a different amount of exhaust gas from the exhaust gas inlet 22 can reach the exhaust gas outlet 24 via the flow cross section.
  • the exhaust gas inlet 22 and the exhaust gas outlet 24 as well as the valve seat 20 are formed in a section of a valve housing 28 serving as a flow housing part 26.
  • the valve rod 16 protrudes from the transmission housing part 30 into the flow housing part 26.
  • the transmission housing part 30 has a flange surface 32 which rests against a flange surface 34 of the actuator housing 10 and via which the actuator housing 10 is fastened to the transmission housing part 30 by means of screws 36.
  • an actuator and transmission space 38 is correspondingly formed, which is closed off from the outside.
  • a connector housing part 40 is attached to the actuator housing 10 in both variants shown, which is previously pushed into a corresponding opening 43 in the actuator housing 10 from the inside with a connector seal 41 in between. In the first variant, this is attached to the end of the actuator housing 10 opposite to the flow housing part 26, and in the second variant according to FIG Figures 3 and 4 arranged laterally to the electric motor 12.
  • the connector housing part 40 can be positioned in a correspondingly variable manner.
  • the actuator housing 10 designed as a plastic injection-molded part has two connecting pieces which are designed as coolant inlet stubs 42 and coolant outlet stubs 44. These are formed in one piece with the actuator housing 10 and extend from the actuator housing 10 in the opposite direction to the gear housing part 30 and are arranged in the area facing the flow housing 26, arranged on both sides of the actuator 12.
  • the coolant inlet connector 42 and the coolant outlet connector 44 are fluidically connected to one another via a coolant channel 46 which extends partly in the actuator housing 10 and partly in the transmission housing part 30.
  • the coolant channel 46 initially extends as an extension of the coolant inlet connector 42 through the actuator housing 10 into a second channel section 50 in the transmission housing part 30 that again just extends this first channel section 48.
  • the coolant channel 46 experiences a vertical deflection, which is in a third channel section 52 opens.
  • This third channel section 52 extends essentially along the width of the gear housing part 30 and is designed as a bore that is closed by a plug 55 at the insertion end of the drill.
  • the third channel section 52 undergoes another 90 ° deflection at its other end, behind which a fourth, concealed channel section follows, which runs parallel to the second channel section 50, but is formed on the opposite side of the transmission housing part 30.
  • This fourth channel section in turn opens straight into a fifth channel section 53, which is correspondingly formed parallel to the first channel section 48 in the actuator housing 10 and the end of which is formed by the coolant outlet connector 44.
  • a coolant channel 46 running on three sides is formed in the actuator housing 10 and in the transmission housing part 30, which accordingly surrounds the movement transmission member 16 on three sides. This positioning of the coolant channel ensures that the actuator 12 is thermally separated from the hot flow housing, so that heat is dissipated via the coolant before it can reach the actuator.
  • the arrangement of the first and fifth coolant channel sections 48, 53 in the actuator housing 10 also allows heat generated by the electric motor 12 to be dissipated.
  • the one-piece design of the two coolant connection pieces 42, 44 significantly reduces the otherwise necessary assembly steps, since no additional connection pieces have to be built in, that is to say pressed in or screwed on.
  • a pipe section 54 extending from the flange surface 34 of the actuator housing 10 in the direction of the gearbox housing part 30 is formed as an extension of the first coolant duct section 48 on the actuator housing 10. This protrudes into the second channel section 50 of the coolant channel 46 formed in the transmission housing part 30, the inner diameter of this channel section 50 in this area essentially corresponding to the outer diameter of the pipe section 54.
  • an annular radial groove 56 is formed, in which a sealing ring 58 is arranged which radially surrounds the pipe section 54.
  • the connection between the fourth and fifth duct sections is established and sealed in the same way.
  • the axial groove 60 and the seal 62 are shaped in such a way that on the one hand the electric motor 12 with its control board and the pinion driven by the electric motor, which engages in the following gear 14, are radially surrounded by the seal 62 in the area of the flange surface 34 and on the other hand the two ends of the first and fifth channel sections 48, 53 facing the transmission housing part 30 are surrounded by the seal 62, so that here too a seal of the Coolant channel 46 and a seal of the transmission and actuator space 38 is made with only one seal 62.
  • the area surrounding the coolant channel ends could also be sealed by a separate seal.
  • the screws 36 for connecting the actuator housing 10 to the transmission housing part 30, like the two coolant duct sections 48, 53, are located radially outside of the seal 62, so that there is also no risk of leakage via the screw connections.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Aktor, einem Aktorgehäuse, in dem der Aktor angeordnet ist, und einem mit dem Aktorgehäuse verbundenen Ventilgehäuse, einem Abgaseinlass und einem Abgasauslass, einem Ventil mit einem Bewegungsübertragungsglied und einem Regelkörper, über den ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Abgaseinlass und dem Abgasauslass regelbar ist und einem Kühlmittelkanal mit einem Kühlmitteleinlassstutzen und einem Kühlmittelauslassstutzen.
  • Im Abgasbereich eingesetzte Ventile und insbesondere Abgasrückführventile dienen der Reduktion von Abgasemissionen. Dabei werden von an den jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasste Abgasmengen zur Reduzierung der umweltschädlichen Anteile, insbesondere von Stickoxiden, in die Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zurückgeführt. Die Abgasrückführventile bestehen üblicherweise aus einem in heutiger Zeit zumeist elektromotorischen Aktor, der zumeist über ein Getriebe in Wirkverbindung mit einer Ventilstange steht, die über eine Führungsbuchse in einem Gehäuse des Ventils geführt wird und an ihrem dem Aktuator entgegengesetzten Ende zumindest einen Regelkörper aufweist, der mit einem entsprechendem Ventilsitz zwischen einem Abgaseinlass und einem Abgasauslass korrespondiert. Die meisten Abgasrückführventile sind dabei so ausgeführt, dass die Ventilstange sowie das Getriebe und der Aktor im geschlossenen Zustand des Ventils in dem Frischluft enthaltenden Bereich angeordnet ist und von der Abgasseite durch den Regelkörper getrennt sind. Beim Öffnen des Ventils also einem Abheben des Regelkörpers vom Ventilsitz strömt heißes Abgas in Richtung des Saugrohres, so dass eine Verbindung des heißen Abgases zum Getriebegehäuse entsteht. Hierdurch steigt die thermische Belastung des Aktors, weswegen Abgasventilvorrichtungen bekannt geworden sind, bei denen eine thermische Trennung des durchströmten Gehäuses vom Aktor mittels eines Kühlmittelkanals vorgenommen wird, über den die Wärme aus dem Abgas abgeführt wird.
  • Ein derartiges Ventil ist beispielsweise aus der DE 103 44 218 A1 bekannt. Das hierin beschriebene Ventil weist eine über einen Aktor betätigbare Ventilstange mit einem Ventilteller auf, der einen Durchströmungsquerschnitt beherrscht. Radial um die Ventilstange ist im Strömungsgehäuse ein Kühlmittelkanal ausgebildet, der zum Aktorgehäuse hin offen ist und durch Aufsetzen des Aktorgehäuse verschlossen wird. Die Anschlussstutzen sind in entsprechende Aufnahmen des Strömungsgehäuses eingepresst.
  • Des Weiteren wird in der JP 07-233762 A ein über einen Schrittmotor betätigbares Abgasrückführventil offenbart, bei dem der Elektromotor von einem Kühlmittelkanal im Aktorgehäuse umgeben Ist. Auch hier werden in entsprechend ausgeformte Löcher Anschlussstutzen zur Kühlmittelversorgung eingeschraubt oder eingepresst.
  • Zusätzlich ist aus der EP 2 357 350 A1 ein Abgasrückführventil bekannt, welches über einen in einem Aktorgehäuse angeordneten Aktor angetrieben wird. Das Ventil befindet sich in einem Ventilgehäuse mit einem Einlass und einem Auslass. Zwischen dem Ventilgehäuse und dem Aktorgehäuse ist ein Wärmeabführgehäuse angeordnet, in dem ein Kühlmittelkanal mit einem Einlassstutzen und einem Auslassstutzen ausgebildet ist.
  • Bei diesen bekannten Abgasrückführventilen besteht üblicherweise entweder eine Wärmeabfuhr vom Aktor, jedoch ohne dass ein Eindringen der Wärme in das Aktorgehäuse eingeschränkt würde oder es besteht lediglich eine thermische Trennung durch den Kühlmittelkanal, so dass einmal im Aktor vorhandene Wärme nicht mehr in ausreichendem Maß abgeführt werden kann. Des Weiteren besteht ein erhöhter Montageaufwand, da die Verbindung zum Kühlmittelkreislauf des Verbrennungsmotors über separat zu montierende Anschlussstutzen erfolgen muss, da diese in den bekannten Gussgehäusen nicht darstellbar sind.
  • Es stellt sich daher die Aufgabe, eine zu hohe thermische Belastung des Aktors zu vermeiden, wobei eine thermische Abschirmung des Aktors und eine zuverlässige Wärmeabführung aus dem Aktorgehäuse sichergestellt werden sollen, ohne dass hieraus ein erhöhter Montageaufwand folgt.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Abgasventilvorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. Dadurch, dass das Ventilgehäuse ein Strömungsgehäuseteil, in dem der Abgaseinlass und der Abgasauslass ausgebildet sind und ein Getriebegehäuseteil aufweist, in welchem ein an den Aktor angeschlossenes Getriebe angeordnet ist, wobei der Kühlmitteleinlassstutzen und der Kühlmittelauslassstutzen am Aktorgehäuse angeordnet sind und fluidisch über den Kühlmittelkanal miteinander verbunden sind, der sich teilweise im Aktorgehäuse und teilweise im Getriebegehäuseteil erstreckt, wird sichergestellt, dass einerseits Wärme aus dem Abgas bereits entnommen wird, bevor diese zum Aktor gelangt und andererseits auch Wärme direkt aus dem Aktorgehäuse abgeführt werden kann. Hierfür werden keine zusätzlichen Anschlüsse benötigt. Es besteht eine direkte fluidische Verbindung des Kühlmittelkanalteils im Aktorgehäuse mit dem im Ventilgehäuse, wodurch zusätzliche zu montierende Leitungen nicht benötigt werden. Durch die Verwendung des Getriebes wird eine sehr genaue Verstellung des Abgasventils gewährleistet. Die Aufteilung des Gehäuses ermöglicht eine gute Abdichtung und Abschirmung der unterschiedlich thermisch belastbaren und verschmutzungsempfindlichen Bauteile zueinander.
  • Vorzugsweise sind der Kühlmitteleinlassstutzen und der Kühlmittelauslassstutzen einstückig mit dem Aktorgehäuse ausgebildet. So entfällt die Montage der Anschlussstutzen, die in bekannten Ausführungen eingeschraubt oder eingepresst werden und häufig zusätzlich zunächst mit einem dichtenden Material beschichtet werden müssen.
  • In einer hierzu weiterführenden Ausführung ist das Aktorgehäuse mit dem Kühlmitteleinlassstutzen und dem Kühlmittelauslassstutzen ein Kunststoffspritzgussteil. Durch die gute thermische Abschirmung und Wärmeabführung kann das Aktorgehäuse kostengünstig aus Kunststoff hergestellt werden.
  • In einer Weiterführung der Erfindung ist das Aktorgehäuse am Getriebegehäuseteil befestigt, so dass ein direkter Kontakt des Aktorgehäuses zum am stärksten thermisch belasteten Strömungsgehäuse vermieden wird.
  • Der Kühlmittelkanal erstreckt sich vorteilhafterweise vom Aktorgehäuse in das Getriebegehäuseteil und vom Getriebegehäuseteil zum Aktorgehäuse. Die Wärme wird somit sowohl aus dem Getriebe als auch vom Aktor abgeführt. Bei entsprechender Anordnung dieses Kühlmittelkanals wird das wärmeempfindlichste Aktorgehäuse somit über den Kühlmittelkanal im Getriebegehäuse abgeschirmt und kann dennoch in das Aktorgehäuse gelangende oder die dort entstehende Wärme abführen. Dies führt zu einer hohen Lebensdauer des Aktors, der zuverlässig vor Überhitzung geschützt wird.
  • Eine besonders einfache Montage und Herstellung wird erreicht, indem das Getriebegehäuseteil und das Strömungsgehäuseteil als einstückiges Gussteil ausgebildet sind. Durch die Ausführung in Guss entsteht eine hohe thermische Belastbarkeit des Ventilgehäuses.
  • Vorzugsweise weist das Ventilgehäuse eine Flanschfläche auf, an der das Aktorgehäuse mit seiner Flanschfläche unter Zwischenlage einer Dichtung befestigt ist. Dies vereinfacht die Montage und erzeugt einen nach außen geschlossenen dichten Innenraum, so dass ein Eindringen von Schmutz von außen verhindert wird.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Dichtung einen Aktor- und Getrieberaum an den Flanschflächen radial umgibt und den Kühlmittelkanal an einer der Flanschflächen radial umgibt. Bei einer derartigen Ausführung kann auf zusätzliche Dichtungen für den Übergang des Kühlmittelkanals von einem Gehäuseteil zum anderen verzichtet werden. Dies erleichtert die Montage und senkt die Herstellkosten.
  • Besonders einfach Ist diese Dichtung zu montieren, wenn sie in einer Axialnut an der Flanschfläche des Aktorgehäuses angeordnet ist.
  • In einer vorteilhaften alternativen Ausbildung der Erfindung sind einstückig mit dem Aktorgehäuse zwei Rohrstücke ausgebildet, die den Kühlmittelkanal im Aktorgehäuse verlängern und in den Kühlmittelkanal im Getriebegehäuseteil ragen. So kann das Aktorgehäuse vor dem Befestigen in seiner Lage am Getriebegehäuse vorfixiert werden, wobei eine korrekte Lage der Kühlmittelkanäle Im Aktorgehäuse und im Getriebegehäuseteil zueinander sichergestellt wird.
  • In einer hierzu weiterführenden Ausbildung der Erfindung sind die beiden Rohrstücke jeweils von einem Dichtring umgeben, der jeweils in einer im Kühlmittelkanal des Getriebegehäusetells ausgebildeten Radialnut angeordnet ist. So wird auf einfache Weise eine zuverlässige Abdichtung des Kühlmittelkanals hergestellt.
  • Besonders bevorzugt ist ein als Elektromotor ausgeführter Aktor, da dieser eine hohe Stellgenauigkeit sicherstellt.
  • Es wird somit eine Abgasventilvorrichtung geschaffen, bei der der Aktor im Vergleich zu bekannten Ausführungen deutlich besser vor thermischer Überlastung geschützt ist und somit auch in sehr hohen Temperaturbereichen ein elektrischer Aktor eingesetzt werden kann, ohne dass eine Überhitzung zu befürchten ist. Entsprechend kann das Aktorgehäuse aus Kunststoff hergestellt werden. Die Montage einer derartigen Ventilvorrichtung ist besonders einfach.
  • Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Abgasventilvorrichtung ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.
    • Figur 1 zeigt eine Seitenansicht einer ersten erfindungsgemäßen Abgasventilvorrichtung in perspektivischer Darstellung.
    • Figur 2 zeigt eine Seitenansicht eines vergrößerten Ausschnitts der Abgasventilvorrichtung aus Figur 1 in geschnittener Darstellung.
    • Figur 3 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten erfindungsgemäßen Abgasventilvorrichtung in geschnittener Darstellung.
    • Figur 4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf ein Aktorgehäuse der in Figur 3 dargestellten Abgasventilvorrichtung.
  • Die in den Figuren dargestellten erfindungsgemäßen Abgasventilvorrichtungen weisen einen in einem Aktorgehäuse 10 angeordneten Aktor 12 in Form eines Elektromotors auf, der ein in Figur 3 teilweise sichtbares Getriebe 14 antreibt. Dieses Getriebe 14 steht mit einem Ventil 15 in Wirkverbindung, welches ein Bewegungsübertragungsglied 16 in Form einer Ventilstange und einen Regelkörper 18 in Form eines Ventiltellers aufweist. Die rotatorische Bewegung des Elektromotors 12 wird über das Getriebe 14 beispielswiese über eine Exzenter-Kulissenverbindung in bekannter Weise in eine translatorische Bewegung der Ventilstange 16 umgewandelt wird. Am zum Getriebe 14 entgegengesetzten Ende der Ventilstange 16 ist der Ventilteller 18 befestigt, der mit einem Ventilsitz 20 zusammenwirkt, der einen Durchströmungsquerschnitt zwischen einem Abgaseinlass 22 und einem Abgasauslass 24 umgibt, so dass in Abhängigkeit der Stellung des Ventiltellers 18 eine unterschiedliche Abgasmenge vom Abgaseinlass 22 über den Durchströmungsquerschnitt zum Abgasauslass 24 gelangen kann.
  • Der Abgaseinlass 22 und der Abgasauslass 24 sowie der Ventilsitz 20 sind in einem als Strömungsgehäuseteil 26 dienenden Abschnitt eines Ventilgehäuses 28 ausgebildet. Das Ventilgehäuse 28, welches in vorliegender Ausführungsform als einstückiges Leichtmetalldruckgussteil hergestellt ist, weist zusätzlich ein das Getriebe 14 aufnehmendes Getriebegehäuseteil 30 auf. Vom Getriebegehäuseteil 30 ragt die Ventilstange 16 in das Strömungsgehäuseteil 26.
  • Das Getriebegehäuseteil 30 weist eine Flanschfläche 32 auf, die gegen eine Flanschfläche 34 des Aktorgehäuses 10 anliegt und über die das Aktorgehäuse 10 mittels Schrauben 36 am Getriebegehäuseteil 30 befestigt ist. Im Innern des Aktorgehäuses 10 und des Getriebegehäuseteils 30 wird entsprechend ein Aktor- und Getrieberaum 38 gebildet, der nach außen abgeschlossen ist.
  • Zum Antrieb und zur Steuerung des Aktors 12 ist am Aktorgehäuse 10 bei beiden dargestellten Varianten ein Steckergehäuseteil 40 angebracht, welches zur Montage zuvor unter Zwischenlage einer Steckerdichtung 41 von innen in eine entsprechende Öffnung 43 im Aktorgehäuse 10 geschoben wird. Dieses ist bei der ersten Variante am zum Strömungsgehäuseteil 26 entgegengesetzten Ende des Aktorgehäuses 10 befestigt und in der zweiten Variante gemäß der Figuren 3 und 4 seitlich zum Elektromotor 12 angeordnet. Je nach Raum zum Einbau der Abgasventilvorrichtung kann das Steckergehäuseteil 40 entsprechend variabel positioniert werden.
  • Erfindungsgemäß weist das als Kunststoffspritzgussteil ausgeführte Aktorgehäuse 10 zwei Anschlussstutzen auf, die als Kühlmitteleinlassstutzen 42 und Kühlmittelauslassstutzen 44 ausgebildet sind. Diese sind einstückig mit dem Aktorgehäuse 10 ausgebildet und erstrecken sich in zum Getriebegehäuseteil 30 entgegengesetzter Richtung vom Aktorgehäuse 10 und sind im zum Strömungsgehäuse 26 weisenden Bereich angeordnet, beidseits des Aktors 12 angeordnet. Der Kühlmitteleinlassstutzen 42 und der Kühlmittelauslassstutzen 44 sind fluidisch über einen Kühlmittelkanal 46 miteinander verbunden, der sich teilweise im Aktorgehäuse 10 und teilweise im Getriebegehäuseteil 30 erstreckt.
  • Der Kühlmittelkanal 46 erstreckt sich dabei zunächst in Verlängerung des Kühlmitteleinlassstutzens 42 durch das Aktorgehäuse 10 in einen diesen ersten Kanalabschnitt 48 erneut gerade verlängernden zweiten Kanalabschnitt 50 im Getriebegehäuseteil 30. Im zum Aktorgehäuse 10 weg weisenden Bereich erfährt der Kühlmittelkanal 46 eine senkrechte Umlenkung, die in einen dritten Kanalabschnitt 52 mündet. Dieser dritte Kanalabschnitt 52 erstreckt sich im Wesentlichen entlang der Breite des Getriebegehäuseteils 30 und ist als Bohrung ausgeführt, die am Einschubende des Bohrers durch einen Stopfen 55 verschlossen wird. Der dritte Kanalabschnitt 52 erfährt an seinem anderen Ende erneut eine 90°Umlenkung, hinter der ein vierter, verdeckter Kanalabschnitt folgt, der parallel zum zweiten Kanalabschnitt 50 verläuft, jedoch an der gegenüberliegenden Seite des Getriebegehäuseteils 30 ausgebildet ist. Dieser vierte Kanalabschnitt mündet wiederum gerade in einen fünften Kanalabschnitt 53, der entsprechend parallel zum ersten Kanalabschnitt 48 im Aktorgehäuse 10 ausgebildet ist und dessen Ende durch den Kühlmittelauslassstutzen 44 gebildet wird. Entsprechend wird unmittelbar oberhalb des Strömungsgehäuseteils 26 ein an drei Seiten verlaufender Kühlmittelkanal 46 im Aktorgehäuse 10 und im Getriebegehäuseteil 30 gebildet, der das Bewegungsübertragungsglied 16 entsprechend an drei Seiten umgibt. Diese Positionierung des Kühlmittelkanals sorgt dafür, dass der Aktor 12 thermisch gegenüber dem heißen Strömungsgehäuse getrennt ist, so dass Wärme, bevor sie zum Aktor gelangen kann über das Kühlmittel abgeführt wird. Gleichzeitig kann durch die Anordnung des ersten und fünften Kühlmittelkanalabschnitts 48, 53 im Aktorgehäuse 10 auch durch den Elektromotor 12 erzeugte Wärme abgeführt werden.
  • Die einstückige Ausbildung der beiden Kühlmittelanschlussstutzen 42, 44 vermindert die sonst notwendigen Montageschritte deutlich, da keine zusätzlichen Stutzen verbaut, also eingepresst oder verschraubt werden müssen.
  • Um nicht nur einen solchen einfachen Anschluss an den Kühlmittelkreislauf herstellen zu können, sondern diesen auch abdichten zu können, ist bei der Ausführung gemäß der Figuren 1 und 2 ein sich von der Flanschfläche 34 des Aktorgehäuses 10 in Richtung zum Getriebegehäuseteil 30 erstreckendes Rohrstück 54 als Verlängerung des ersten Kühlmittelkanalabschnitts 48 am Aktorgehäuse 10 ausgebildet. Dieses ragt in den im Getriebegehäuseteil 30 ausgebildeten zweiten Kanalabschnitt 50 des Kühlmittelkanals 46, wobei der Innendurchmesser dieses Kanalabschnitts 50 in diesem Bereich im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Rohrstücks 54 entspricht. Im zweiten Kanalabschnitt 50 ist eine ringförmige Radialnut 56 ausgebildet, in der ein Dichtring 58 angeordnet ist, der das Rohrstück 54 radial umgibt. Entsprechend besteht ein dichter Anschluss zwischen dem ersten Kühlmittelkanalabschnitt 48 im Aktorgehäuse 10 und dem zweiten Kühlmittelkanalabschnitt 50 im Getriebegehäuseteil 30. Die Verbindung zwischen dem vierten und fünften Kanalabschnitt wird in gleicher Weise hergestellt und abgedichtet.
  • In der in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsvariante ist der Verlauf des Kühlmittelkanals 46 im Wesentlichen der Gleiche, jedoch wird die Abdichtung anders hergestellt. Die Rohrstücke 54 entfallen hier, so dass eine im Wesentlichen glatte Flanschfläche 34 besteht. Diese weist lediglich eine Axialnut 60 auf, in der eine Dichtung 62 angeordnet ist. Die Axialnut 60 und die Dichtung 62 sind, derart ausgeformt, dass einerseits der Elektromotor 12 mit seiner Ansteuerplatine sowie das durch den Elektromotor angetriebene Ritzel, welches in das folgende Getriebe 14 greift, von der Dichtung 62 im Bereich der Flanschfläche 34 radial umgeben werden und andererseits die beiden zum Getriebegehäuseteil 30 weisenden Enden des ersten und fünften Kanalabschnitts 48, 53 von der Dichtung 62 umgeben sind, so dass auch hier eine Abdichtung des Kühlmittelkanals 46 und eine Abdichtung des Getriebe- und Aktorraums 38 mit nur einer Dichtung 62 hergestellt wird. Selbstverständlich könnte der die Kühlmittelkanalenden umgebende Bereich auch durch eine separate Dichtung abgedichtet werden.
  • Die Schrauben 36 zur Verbindung des Aktorgehäuses 10 mit dem Getriebegehäuseteil 30 liegen ebenso wie die beiden Kühlmittelkanalabschnitte 48, 53 radial außerhalb der Dichtung 62, so dass eine Undichtigkeit über die Schraubverbindungen ebenfalls nicht zu befürchten ist.
  • Entsprechend wird bei beiden Ausführungen eine exzellente Wärmeabfuhr über den Kühlmittelkanal sowohl aus dem Aktorgehäuse als auch aus dem Getriebegehäuseteil sichergestellt. Durch die Positionierung des Kühlmittelkanals wird zusätzlich eine thermische Abschirmung des Aktorgehäuses vom Strömungsgehäuseteil hergestellt. Der Montageaufwand insbesondere auch zur Herstellung des Anschlusses an den Kühlmittelkreis ist im Vergleich zu anderen Ausführungen sehr gering, da die Anschlussstutzen mit dem Aktorgehäuse in einem Schritt hergestellt werden können.
  • Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele begrenzt ist. So kann insbesondere die Lage und Positionierung des Kühlmittelkanals geändert werden. Denkbar ist beispielsweise auch eine Ausführung mit vollständig geschlossenem Umlauf des Kühlmittelkanals. Auch eignet sich die erfindungsgemäße Ausführung für Abgasventilvorrichtungen, die als Regelkörper eine Klappe aufweisen. Selbstverständlich sind weitere konstruktive Änderungen im Schutzbereich des Hauptanspruchs für den Fachmann ersichtlich.

Claims (12)

  1. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Aktor (12),
    einem Aktorgehäuse (10), in dem der Aktor (12) angeordnet ist, und einem mit dem Aktorgehäuse (10) verbundenen Ventilgehäuse (28), einem Abgaseinlass (22) und einem Abgasauslass (24),
    einem Ventil (15) mit einem Bewegungsübertragungsglied (16) und einem Regelkörper (18), über den ein Durchströmungsquerschnitt zwischen dem Abgaseinlass (22) und dem Abgasauslass (24) regelbar ist und
    einem Kühlmittelkanal (46) mit einem Kühlmitteleinlassstutzen (42) und einem Kühlmittelauslassstutzen (44),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ventilgehäuse (28) ein Strömungsgehäuseteil (26), in dem der Abgaseinlass (22) und der Abgasauslass (24) ausgebildet sind und ein Getriebegehäuseteil (30) aufweist, in welchem ein an den Aktor (12) angeschlossenes Getriebe (14) angeordnet ist, wobei der Kühlmitteleinlassstutzen (42) und der Kühlmittelauslassstutzen (44) am Aktorgehäuse (10) angeordnet sind und fluidisch über den Kühlmittelkanal (46) miteinander verbunden sind, der sich teilweise im Aktorgehäuse (10) und teilweise im Getriebegehäuseteil (30) erstreckt.
  2. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kühlmitteleinlassstutzen (42) und der Kühlmittelauslassstutzen (44) einstückig mit dem Aktorgehäuse (10) ausgebildet sind.
  3. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Aktorgehäuse (10) mit dem Kühlmitteleinlassstutzen (42) und dem Kühlmittelauslassstutzen (44) ein Kunststoffspritzgussteil ist.
  4. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Aktorgehäuse (10) am Getriebegehäuseteil (30) befestigt ist.
  5. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    sich der Kühlmittelkanal (46) vom Aktorgehäuse (10) in das Getriebegehäuseteil (30) und vom Getriebegehäuseteil (30) zum Aktorgehäuse (10) erstreckt.
  6. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Getriebegehäuseteil (30) und das Strömungsgehäuseteil (26) als einstückiges Gusstell ausgebildet sind.
  7. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Ventilgehäuse (28) eine Flanschfläche (32) aufweist, an der das Aktorgehäuse (10) mit seiner Flanschfläche (34) unter Zwischenlage einer Dichtung (62) befestigt ist.
  8. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dichtung (62) einen Aktor- und Getrieberaum (38) an den Flanschflächen (32, 34) radial umgibt und den Kühlmittelkanal (46) an einer der Flanschflächen (32, 34) radial umgibt,
  9. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die Dichtung (62) in einer Axialnut (60) an der Flanschfläche (34) des Aktorgehäuses (10) angeordnet ist.
  10. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    einstückig mit dem Aktorgehäuse (10) zwei Rohrstücke (54) ausgebildet sind, die den Kühlmittelkanal (46) im Aktorgehäuse (10) verlängern und in den Kühlmittelkanal (46) im Getriebegehäuseteil (30) ragen.
  11. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    die beiden Rohrstücke (54) jeweils von einem Dichtring (58) umgeben sind, der jeweils in einer im Kühlmittelkanal (46) des Getriebegehäuseteils (30) ausgebildeten Radialnut (56) angeordnet ist.
  12. Abgasventilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Aktor (12) ein Elektromotor ist.
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