WO2002016750A1 - Ventilanordnung mit doppelklappe und wärmebrücke für ein abgasrückführungssystem und verfahren zu deren betrieb - Google Patents

Ventilanordnung mit doppelklappe und wärmebrücke für ein abgasrückführungssystem und verfahren zu deren betrieb Download PDF

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WO2002016750A1
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exhaust gas
gas recirculation
valve
valve arrangement
bearing housing
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PCT/EP2001/009729
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Stefan Goedtner
Marc Rother
Thomas Breit
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02M26/70—Flap valves; Rotary valves; Sliding valves; Resilient valves
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    • F02M26/65—Constructional details of EGR valves
    • F02M26/71—Multi-way valves

Definitions

  • the invention relates to a valve assembly for an exhaust gas recirculation system of a nerbrennmaschine with a flange for flange mounting on a heat sink with a defined temperature range, in particular a water-cooled engine block of the combustion engine according to the preamble of claim 1 or 19, and a method for operating such valve arrangements.
  • Such a double flap is described for example in JP 07-198045.
  • Valve flaps are connected by a common shaft and are driven by a motor.
  • the valve flaps are arranged at right angles to each other so that only one of the two exhaust pipes is closed.
  • an exhaust gas flap system for a multi-flow exhaust system is also known.
  • One exhaust gas flap is provided in each of the two exhaust gas lines, the two exhaust gas flaps having a common pivot axis and the two exhaust gas flaps being arranged rotated by 90 ° relative to one another.
  • the two exhaust lines are thus alternately closed or released by the exhaust flaps.
  • the exhaust flaps described there are mounted on journals by means of positive plug connections.
  • the bearing journals are each pressed completely against the force of a spring into the respective bearing sleeves, cylindrical transverse channels having to be provided between adjacent exhaust lines, in each of which a driver is rotatably mounted.
  • the driver On one side, the driver has a recess designed as a bearing sleeve, into which the bearing journal of the first exhaust flap can be inserted in order to produce a driving connection.
  • the other end of the driver is designed as a journal, which can also be inserted into a recess of the second exhaust flap for establishing a driving connection.
  • This exhaust gas flap system requires a high manufacturing effort due to the form-fitting plug connections, which means that the production of such an exhaust flap system is very expensive.
  • the object of the invention is to provide a valve arrangement for an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine, which is inexpensive to manufacture and has a long service life. Furthermore, a method for operating such a valve arrangement is to be specified.
  • the valve arrangement according to the invention for an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine in particular an internal combustion engine for diesel fuel of a passenger car, has a flange for flange mounting on a heat sink with a defined temperature range.
  • the heat sink is preferably a water-cooled engine block of the internal combustion engine.
  • the exhaust gas recirculation system is designed with a first and a second exhaust gas return line, in each of which a first and a second valve flap is arranged.
  • the valve flaps are rotatably arranged with a common shaft in a bearing device with a bearing housing such that at least one of the exhaust gas recirculation lines can be closed.
  • the invention is characterized in that the bearing housing is connected to the flange via a structural thermal bridge in such a way that the bearing housing has a maximum temperature of less than 400 ° C., in particular less than 300 ° C., during operation of the combustion machine.
  • the bearing housing preferably has a maximum temperature of 250 ° C. especially in the event that the bearing housing consists essentially of an aluminum material.
  • the valve arrangement according to the invention has a common shaft on which both valve flaps are arranged. In this way, the manufacture of such a valve arrangement is very inexpensive.
  • the shaft thus extends through both exhaust gas recirculation lines, as a result of which it is always exposed to a high temperature during operation, because the exhaust gas flowing past or in front of it has a temperature of approximately 800 ° C. to 1000 ° C.
  • the absorbed thermal energy is passed on to the bearing device via the shaft. If there is insufficient heat dissipation from the bearing housing into adjacent components and / or the environment, stresses could arise due to a different thermal expansion behavior of the bearing components, which could impair the functionality of the bearing device.
  • the bearing housing is connected to the flange via a structural thermal bridge in such a way that the bearing housing never exceeds a temperature of 400 ° C., in particular 300 ° C., at any time during operation of the internal combustion engine.
  • a thermal bridge preferably has a high thermal conductivity in order to quickly dissipate the heat introduced via the shaft via the housing. If the flange is connected to a heat sink which has a defined temperature range, the temperature difference between the heat sink and the bearing device causes a heat flow to the heat sink. This effect is all the more effective the greater the temperature difference between the heat sink and the bearing device.
  • the thermal bridge in such a way that the ratio of the thickness of the thermal bridge to the shortest length is at least 0.1.
  • the ratio is preferably at least 0.3, in particular at least 0.5.
  • the shortest length describes the shortest distance between the flange and the bearing housing.
  • the thermal bridge has an average thickness perpendicular to this length.
  • the average thickness is an average of the actual thicknesses of the thermal bridge over the shortest length.
  • This ratio of thickness to length ensures a thermal bridge which has a cross section suitable for the heat transport. This also ensures that the thermal bridge has sufficient thermal capacity. According to this ratio, it is particularly advantageous to arrange the valve arrangement according to the invention close to the heat sink, the thermal bridge being made relatively thick-walled.
  • the flange essentially has a temperature like the heat sink during operation of the internal combustion engine.
  • the heat sink is in particular a water-cooled engine block on the internal combustion engine. This ensures that the temperature difference between the bearing housing and the heat sink essentially corresponds to the temperature difference between the bearing housing and the flange.
  • the connection between the flange and the heat sink is therefore particularly well heat-conducting. Metallic connecting elements and / or seals with metallic components are particularly suitable for this.
  • the thermal bridge and / or the bearing housing has cooling fins.
  • Such cooling fins enlarge the Surface of the thermal bridge and / or the bearing housing, whereby the heat radiation from the thermal bridge or the bearing housing is positively influenced.
  • the cooling fins on the thermal bridge enlarge the cross-section, which additionally improves the heat transport over the thermal bridge.
  • the bearing device is designed with a bushing which is formed from a material with high thermal conductivity, preferably with a bushing made of bronze.
  • a bushing which is formed from a material with high thermal conductivity, preferably with a bushing made of bronze.
  • the bushing should be designed with a large axial length if possible, which increases the contact area with the bearing housing and at the same time improves the heat flow. In this way, thermal stresses in the bearing device are significantly reduced. This results in essentially wear-free storage, the service life of the valve arrangement being increased.
  • a graphite lubrication of this type ensures that the valve flaps can be easily supported without significant friction loss over a wide temperature range.
  • the first and the second valve flap have a common pivot axis through the shaft and are essentially arranged in a first and a second valve flap plane.
  • the valve flap planes enclose an angle, the included angle preferably being 90 °.
  • the angle enclosed between the first and second valve flap level ensures that a different opening cross section can be set in each of the two exhaust gas recirculation lines, through which the desired amount of exhaust gas flows.
  • An angle of 90 ° has the advantage that the valve flaps can be adjusted with a common shaft in such a way that an exhaust gas recirculation is closed, while the valve flap in the other exhaust gas recirculation does not represent a significant impediment to the exhaust gas flowing through.
  • the valve flaps each have a bulge, these bulges at least partially enclosing the shaft and the valve flaps being connected to the shaft in terms of joining technology.
  • the bulges provide, in particular, a contact surface for the shaft, as a result of which the valve flaps can be aligned on the shaft.
  • the bulges ensure a suitable fixation of the valve flaps on the shaft during the formation of the technical connection. It is particularly advantageous to weld the valve flaps to the shaft *.
  • the welded connection ensures a permanent connection between the valve flaps and the shaft, even at high temperatures.
  • the first exhaust gas recirculation line has an exhaust gas cooler.
  • the exhaust gas cooler reduces the temperature of the recirculated exhaust gas, which also brings about a reduction in the temperature in the air / fuel mixture. The consequence of this is that a lower combustion temperature is generated during the combustion of the air / fuel mixture, as a result of which the nitrogen oxide content in the exhaust gas generated is further reduced.
  • the thermal bridge is arranged near the first exhaust gas recirculation line.
  • the first exhaust gas recirculation line with the exhaust gas cooler is used in particular when the internal combustion engine is in an operating state in which very hot exhaust gases are already being generated. Sufficient cooling of the bearing device is required, particularly in this operating phase, in particular in the area of the bearing device via which the shaft is driven. This is ensured by a thermal bridge near the first exhaust gas recirculation line, because of this the heat that is absorbed by the shaft and the exhaust gas; can be dissipated quickly and effectively. This also contributes to increasing the service life due to reduced thermal stresses in the bearing device.
  • the shaft is connected to a drive '. It is particularly advantageous if the drive is in turn connected to a control and / or regulating unit. Due to the very complex relationships between the recirculated exhaust gas and the processes in the combustion chamber, the exhaust gas recirculation system must be operated depending on the operating state of the internal combustion engine. Such a drive with a corresponding control or regulating unit ensures a quantitative and temporally exact admixture of the exhaust gas to the air-fuel mixture.
  • the shaft has a groove and the bearing device has at least one bushing, a disc being arranged in the groove, so that the bushing lies against the disc.
  • the disk has an opening through which the shaft extends. It is especially slotted to be easily installed in the groove.
  • the disc lies against a contact surface of the bearing housing and thus fixes the bush axially to the shaft.
  • Means for sealing so that, for example, no exhaust gas from the exhaust gas recirculation line through the bore, which is used to receive the shaft, or lubricant or the like reaches the outside into the environment.
  • the production of a type of labyrinth seal is preferred, graphite foil being arranged in the bearing housing between the bearing device and a sleeve. This is deformed, for example, into a ring which is arranged around the shaft and further deformed by means of the bearing device and the sleeve.
  • This type of seal is suitable, independently of or in combination with the valve arrangements claimed here with a double flap and a thermal bridge, for sealing through bores which are provided in the housing and which contains exhaust gas, the latter in particular having a very low oxygen content.
  • graphite seals can only be used up to a temperature of approx. 450 ° C, since they react with oxygen at higher temperatures and lose their sealing properties.
  • tests with regard to the suitability of such graphite seals for exhaust gases, such as those produced by mobile internal combustion engines, have surprisingly shown that these graphite seals withstand temperatures of up to approximately 1300 ° C.
  • a temperature suitability of up to approximately 700 ° C or 900 ° C is required.
  • An important factor in this context is the composition of the exhaust gas, which generates a kind of inert gas atmosphere in the area of the seal. Becomes even prevents the oxygen in the ambient air to 'reach the sealing point, such as for example with a pressed-in bore sleeve, as a durable, cost-effective and temperature resistant seal is made.
  • the valve arrangement for an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine has a flange for flange-mounting on the internal combustion engine and a first and a second exhaust gas recirculation line, each with a first and a second valve flap.
  • the valve flaps are rotatably arranged on a common shaft in a bearing device with a bearing housing such that at least one of the exhaust gas recirculation lines can be closed.
  • the first and / or the second exhaust gas recirculation line an exhaust gas cooler, the exhaust gas cooler being a heat sink with a defined temperature range, the bearing housing being connected to the exhaust gas cooler via at least one connecting part such that the bearing housing has a maximum temperature of less than 400 ° C., preferably less than 300 ° C., during operation of the internal combustion engine , In particular in the case of a bearing housing made of an aluminum material, the maximum temperature can also be limited to less than 250 ° C.
  • the at least one connection part like the thermal bridge, has one for rapid and intensive heat removal from the bearing housing
  • Exhaust gas cooler preferably has a water circuit
  • Exhaust gas temperature in particular between 80 ° C and 100 ° C. In this way there is a clear temperature difference, which one
  • the bearing housing it is very particularly advantageous to additionally combine the bearing housing with a thermal bridge to the flange for flange-mounting on a further heat sink, in particular a water-cooled engine block of an internal combustion engine.
  • the valve arrangement thus has a common shaft for both valve flaps, it being very inexpensive to produce, and likewise ensures a high one
  • the at least one connecting part and / or the bearing housing has at least one channel through which a cooling medium can be introduced.
  • the cooling medium can be removed directly from the exhaust gas cooler, or it is, for example, an external cooling medium, such as air (in particular the intake air of an internal combustion engine), which may be cooled by means of the exhaust gas cooler before being introduced into the at least one connecting part has been.
  • the channels are particularly inexpensive to manufacture if they are designed as through holes. The openings that are not required can be sealed, for example, by simply designed closure pieces.
  • the at least one connection part can be designed as an integral part of the bearing housing or can be attached to a channel as an additional component.
  • connection part designed as a separate component is designed in such a way that a suitable heat flow takes place over the connection area.
  • This last embodiment has the advantage that the introduction of the cooling medium into the bearing housing is made variable.
  • the connecting part can thus be arranged such that the shortest distance to the heat sink or to the exhaust gas cooler is achieved.
  • the method according to the invention for operating the valve arrangement for an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine in which the first valve flap closes the first exhaust gas recirculation line, while the second valve flap is arranged in the second exhaust gas recirculation line so that an exhaust gas flows through it, is characterized in that the exhaust gas recirculation lines can be alternately closed or opened depending on the operating state of the internal combustion engine. In this way, the corresponding amount of the exhaust gas which is to be mixed into the air / fuel mixture flows through only one of the two exhaust gas recirculation lines.
  • the first and / or the second exhaust gas recirculation line can be designed such that the exhaust gas after flowing through the exhaust gas recirculation line has the desired properties (e.g.
  • the second exhaust gas recirculation line is a secondary exhaust gas recirculation line which is only opened during a cold start phase of the internal combustion engine and through which the exhaust gas flows.
  • the first exhaust gas recirculation line is a main exhaust gas recirculation line which has an exhaust gas cooler and is closed during the cold start phase. The exhaust gas has a lower temperature during the cold start phase of the internal combustion engine.
  • the main exhaust gas recirculation line has an exhaust gas cooler, with the aid of which the exhaust gas is cooled to a predeterminable temperature after the cold start phase and is then mixed into the air / fuel mixture in this cooled state.
  • FIG. 1 is a schematic representation of an internal combustion engine with an exhaust gas recirculation system
  • FIG. 3 shows a schematic view of a valve arrangement according to the invention on a water-cooled engine block
  • FIG. 4 shows a schematic partial view of a further valve arrangement according to the invention with a connecting part
  • Fig. 5 is a schematic sectional view of the bearing housing in Figure 4.
  • Fig. 6 is a schematic detailed view of a particularly preferred embodiment of a bearing housing with a seal.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of an internal combustion engine 3 with four combustion chambers 26.
  • the internal combustion engine 3 is supplied with air via the intake air line 5, which is then mixed with the fuel.
  • the actual combustion takes place in the combustion chambers 26, the exhaust gas generated subsequently being cleaned in the exhaust line 27 and finally being released into the environment.
  • the exhaust gas recirculation system connects the exhaust line 27 and the intake air line 5, the exhaust gas flowing at least partially through the valve arrangement 1.
  • the valve arrangement 1 is connected to a drive 17 which is activated via a control unit 18.
  • a first 4a and a second exhaust gas recirculation line 4b are connected downstream 7 of the valve arrangement 1.
  • the first exhaust gas recirculation line 4a has an exhaust gas cooler 6.
  • the exhaust gas cooler 6 ensures that the exhaust gas flowing through it has a temperature downstream 7 that is so cool that when the air-fuel mixture is burned, there is only a small nitrogen oxide emission.
  • FIG. 2 schematically shows a top view of the shaft 22 with the first valve flap 8a and the second valve flap 8b. Both valve flaps 8a and 8b have a common pivot axis 15 through the shaft 22.
  • the first valve flap 8a is arranged in a first valve flap level 1 a.
  • the second valve flap 8b is arranged in the second valve flap level 19b.
  • the valve flap levels 19a and 19b enclose an angle 20. In the illustrated embodiment, the valve flap levels 19a and 19b enclose an angle of 90 °.
  • the valve flaps 8a and 8b are welded 24 to the shaft 22.
  • FIG. 3 shows a particularly preferred embodiment of the valve arrangement 1 according to the invention.
  • the valve arrangement 1 has a flange 2 with which it is flanged to a water-cooled engine block 11.
  • the valve arrangement 1 also has a first 4a and a second exhaust gas recirculation line 4b, each with a first 8a and a second valve flap 8b, the
  • Valve flaps 8a and 8b are rotatably arranged with a common shaft 22 in a bearing device 9 with a bearing housing 12 such that at least one of the exhaust gas recirculation lines 4a and 4b is closed.
  • the first 8a and the second valve flap 8b each have a first bulge 16a and a second bulge 16b, which at least partially enclose the common shaft 22.
  • the valve flaps 8a and 8b are welded to the shaft 22.
  • the first valve flap 8a is opposite the second
  • Valve flap 8b arranged offset by 90 °, the valve flaps 8a and 8b having a common pivot axis 15, so that at least one of the
  • Exhaust gas recirculation lines 4a and 4b are closed.
  • the shaft 22 is guided in particular with a bearing device 9.
  • the bearing device 9 is arranged in a bearing housing 12 and has one Bushing 13 made of bronze and a graphite lubrication 14.
  • the bronze bushing 13 ensures rapid removal of the heat introduced into the bearing device 9 by the shaft 22 into the bearing housing 12.
  • the graphite lubrication 14 has the task of ensuring the functionality and smooth running of the bearing over a relatively large temperature range.
  • the hot exhaust gas flows in the flow direction 7 according to the arrangement of the valve flaps 8a and 8b either through the first 4a or the second exhaust gas return line 4b.
  • the exhaust gas also flows around the shaft 22, as a result of which it absorbs heat and, among other things, forwards it into the bearing device 9.
  • the bearing housing 12 is connected to the flange via a structural thermal bridge 10 such that a maximum temperature of less than 400 ° C., in particular less than 300 ° C., is applied to the bearing housing 12 during operation of the internal combustion engine 3 , having.
  • the structural thermal bridge 10 has a shortest length 21 between the flange 2 and the bearing housing 12 and an average thickness 25 oriented perpendicular thereto.
  • the ratio of the average thickness 25 to the shortest length 21 is at least 0.1.
  • the bearing housing 12 and the thermal bridge 10 each have cooling fins 23. In this way, the heat transport can be supported by convection or heat radiation.
  • the shaft (22) has a groove (28), a disc (29) being arranged in the groove (22) so that the bushing (13) rests on the disc (29).
  • the disc (29) rests on a contact surface of the bearing housing (12) and thus fixes the bushing (13) axially (15) to the shaft (22).
  • Such an arrangement has the advantage that the shaft (22) only has to be fixed exactly on the side with the bearing device (9) axially (15), this being done very inexpensively by a corresponding design of the groove (28).
  • Figure 4 shows schematically and in a partial view another according to the invention
  • Embodiment of the valve arrangement 1 has one
  • the valve arrangement 1 has a first 4a and a second exhaust gas recirculation line 4b, each with a first 8a and a second
  • Valve flap 8b (not shown), the valve flaps 8a and 8b rotatable with a common shaft 22 in a bearing device 9 with a
  • the first valve flap 8a is offset from the second valve flap 8b (not shown) by 90 °.
  • Bearing device 9 is arranged in a bearing housing 12 and has one
  • Socket 13 made of bronze.
  • the bronze bush 13 ensures a quick
  • the bearing housing 12 is connected to the flange 2 via a structural thermal bridge 10 in order to be able to dissipate the heat.
  • the illustrated embodiment enables heat to be dissipated to the exhaust gas cooler 6 via the connection piece 30, which is connected to a significantly cooler exhaust gas cooler 6 (not shown).
  • connection piece has in particular the same properties with regard to thermal conductivity and / or thermal capacity as a thermal bridge 10. This ensures that the bearing housing 12 has a maximum temperature of less than 400 ° C. during operation of the internal combustion engine 3.
  • the illustrated embodiment additionally offers the possibility of introducing cooling medium 32 into a channel 31, which also contributes to cooling the bearing housing.
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view (VV) of the bearing housing 12 in FIG. 4.
  • Two connecting pieces 30 are arranged on the bearing housing 12 and are connected to an exhaust gas cooler 6 (not shown).
  • the coolant 32 (indicated by the arrows) of the exhaust gas cooler 6 flows through the channels 31 and in this way cools the bearing housing 12.
  • the individual channels 31 are bores which can also be designed as through bores, the through bores being sealed or closed by means of closure pieces 33 are that there is no leakage.
  • the coolant 32 is then fed back to the exhaust gas cooler 6. Such an arrangement of channels is particularly easy and quick to manufacture.
  • FIG. 6 shows a schematic detailed view of a particularly preferred embodiment of a bearing housing 12 with a seal 36.
  • the bearing housing 12 has means for sealing so that, for example, no exhaust gas from the exhaust gas recirculation line 4a through the bore 37, which serves to receive the shaft 22, or Lubricant 14, not shown, reaches the outside.
  • the production of a type of labyrinth seal 36 is preferred, graphite foil 35 being arranged in the bearing housing 12 between the bearing device 9 and a sleeve 34.
  • the graphite foil 35 as such or in the form of a preformed Grap tringes wound around the shaft 22, placed, or the like and deformed by means of the bearing device 9 and the sleeve 13, so that preferably there are no continuous gaps between the individual foil sections, but always the graphite foil sections at least partially abut each other.
  • This type of seal 36 is suitable for sealing through bores 37 which are provided in the bearing housing 12, which contains exhaust gas, which in particular has a very low oxygen content.
  • the seal 36 shown is particularly suitable for use in mobile exhaust technology due to its temperature suitability up to approximately 700 ° C or 900 ° C. In the embodiment shown, it is also possible, for example, that the Graphite foil 35 at least partially results in graphite lubrication 14 or supports it.
  • valve arrangement according to the invention for an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine is very inexpensive to manufacture and at the same time ensures a long service life, since the thermal stresses in the bearing device during operation of the internal combustion engine have been significantly reduced compared to known valve arrangements.
  • Bearing device 0 thermal bridge 1 engine block 2 bearing housing 3 bushing 4 graphite lubrication 5 swivel axis 6a first bulge 6b second bulge 7 drive 8 control unit a first valve flap level b second valve flap level

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Abstract

Ventilanordnung (1) für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungsmaschine (3) mit einem Flansch (2) zum Anflanschen an eine Wärmesenke mit definiertem Temperaturbereich, insbesondere einem wassergekühlten Motorblock (11) der Verbrennungsmaschine (3), und mit einer ersten (4a) und einer zweiten Abgasrückführungsleitung (4b) mit jeweils einer ersten (8a) und einer zweiten Ventilklappe (8b), wobei die Ventilklappen (8a, 8b) mit einer gemeinsamen Welle (22) drehbar in einer Lagervorrichtung (9) mit einem Lagergehäuse (12) so zueinander angeordnet sind, dass jeweils zumindest eine der Abgasrückführungsleitungen (4a, 4b) verschliessbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (12) über eine strukturelle Wärmebrücke (10) so mit dem Flansch (2) verbunden ist, dass das Lagergehäuse (12) während des Betriebes der Verbrennungsmaschine (3) eine Maximaltemperatur kleiner als 400 °C, insbesondere kleiner 300 °C aufweist. Eine derartige, besonders preiswert herstellbare Ventilanordnung gewährleistet eine lange Lebensdauer auch bei sehr hohen Temperaturen des Abgasstroms.

Description

Ventilanordmung mit Doppelklappe und Wärmebrücke für ein Abgasrückfülirungssyste und Verfahren zu deren Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Nentilanordnung für ein Abgasrücl fuhrungssystem einer Nerbrennungsmaschine mit einem Flansch zum Anflanschen an eine Wärmesenke mit definiertem Temperaturbereich, insbesondere einem wassergekühlten Motorblock der Verbrer ungskrafmiaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 19 sowie ein Verfahren zum Betrieb solcher Nentilanordnungen.
Angetrieben durch immer schärfere Abgasbestimmungen, wurde insbesondere für Personenwagen die Entwicklung von Abgasrückführungssystemen vorangetrieben. Grundsätzlich hat ein derartiges System die Aufgabe, eine bestimmte Menge des in der Nerbrennungsmaschine erzeugten Abgases in das bereitgestellte Luft-Treibstoff-Gemisch einzuleiten, um auf diese Weise eine Reduzierung der Stickoxide zu erreichen. Beim Nerbrennungsprozess werden Kohlenwasserstoffe wie Benzin mit dem Sauerstoff der Luft in Kohlendioxid und Wasser umgewandelt. Dabei reagiert allerdings auch der in der Luft enthaltene Stickstoff mit dem Sauerstoff, wobei Stickoxide entstehen. Dies wiederum führt zu einer geringeren Effizienz und zu Luftverschmutzung. Dabei ist bekannt, dass bei niedrigeren Temperaturen bei der Verbrennung weniger Stickoxide entstehen. Das eingeleitete Abgas enthält einen geringeren Sauerstoffgehalt. Dadurch steigt insgesamt der Inertgasanteil im Nerbrennungsraum und die Verbrennung verlangsamt sich unter Absenkung der Stickoxid-Emission. Mit einer ca. 10%igen Abgasrückführung ist beispielsweise einer Stickoxid- Absenkung von ca. 30 % zu erreichen. Aufgrund unterschiedlicher Bedingungen im Brennraum, die insbesondere von der Betriebstemperatur der Verbrennungsmaschine abhängig sind, ist es bekannt, Abgassysteme mit mehreren Abgassträngen auszuführen. Es ist weiterhin bekannt, derartige mehrsträngige Abgassysteme mit Ventilanordnungen zu versehen, die gekoppelte Abgasklappen aufweisen, um den Abgasstrom durch die Abgasleitungen zu regulieren.
Eine solche Doppelklappe ist beispielsweise in der JP 07-198045 beschrieben.
Dort ist vorgeschlagen, ein Ventil mit zwei Ventilklappen aus Keramik auszustatten, um die Wärmebeständigkeit des Ventils zu verbessern. Die beiden
Ventilklappen sind über eine gemeinsame Welle verbunden und werden mit einem Motor angetrieben. Die Ventilklappen sind rechtwinklig zueinander angeordnet, so dass jeweils nur eine der beiden Abgasleitungen verschlossen ist.
Das unterschiedliche Ausdehnungsverhalten bei veränderten Temperaturen von den keramischen Ventilklappen und den metallischen Abgasleitungen kann jedoch zu einer verminderten Dichtigkeit der Ventilanordnung führen.
Aus der DE 44 26 028 ist ebenfalls ein Abgasklappensystem für eine mehrflutige Abgasanlage bekannt. In den beiden Abgassträngen ist jeweils eine Abgasklappe vorgesehen, wobei beide Abgasklappen eine gemeinsame Schwenkachse aufweisen und wobei die beiden Abgasklappen um 90° gegeneinander verdreht angeordnet sind. Die beiden Abgasstränge werden somit wechselweise durch die Abgasklappen verschlossen beziehungsweise freigegeben. Die dort beschriebenen Abgasklappen sind über Lagerzapfen mittels formschlüssiger Steckverbindungen gelagert. Die Lagerzapfen werden jeweils gegen die Kraft einer Feder vollständig in die jeweiligen Lagerhülsen gedrückt, wobei zwischen benachbarten Abgassträngen zylindrische Querkanäle vorzusehen sind, in denen jeweils ein Mitnehmer drehbar gelagert ist. Auf der einen Seite weist der Mitnehmer eine als Lagerhülse ausgebildete Ausnehmung auf in die der Lagerzapfen der ersten Abgasklappe zur Herstellung einer Mitnahmeverbindung eingesteckt werden kann. Das andere Ende des Mitnehmers ist als Lagerzapfen ausgebildet, welcher ebenfalls zur Herstellung einer Mitnahmeverbindung in einer Ausnehmung der zweiten Abgasklappe eingesteckt werden kann. Dieses Abgasklappensystem erfordert aufgrund der formschlüssigen Steckverbindungen einen hohen Fertigungsaufwand, wodurch die Herstellung eines solchen Abgasklappensystems sehr teuer ist.
Davon ausgehend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, eine Ventilanordnung für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrer ungskraftmaschine zu schaffen, welche preiswert herzustellen ist und eine hohe Lebensdauer aufweist. Weiterhin ist ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Ventilanordnung anzugeben.
Diese Aufgaben werden mit einer Ventilanordnung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. 19 sowie einem Verfahren zu dessen Betrieb entsprechend den Merkmalen des Anspruchs 21 gelöst. Weitere vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der j eweils abhängigen Ansprüche.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungsmaschine, insbesondere einer Verbrennungsmaschine für Diesel- Treibstoff eines Personenkraftwagens, weist einen Flansch zum Anflanschen an eine Wärmesenke mit definiertem Temperaturbereich auf. Die Wärmesenke ist vorzugsweise ein wassergekühlter Motorblock der Verbrennungsmaschine. Weiterhin ist das Abgasrückführungssystem mit einer ersten und einer zweiten Abgasrückfubxungsleitung ausgeführt, in denen jeweils eine erste und ei e zweite Ventilklappe angeordnet ist. Die Ventilklappen sind mit einer gemeinsamen Welle drehbar in einer Lagervorrichtung mit einem Lagergehäuse so zueinander angeordnet, dass jeweils zumindest eine der Abgasrückfuhrungsleitungen verschließbar ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Lagergehäuse über eine strukturelle Wärmebrücke so mit dem Flansch verbunden ist, dass das Lagergehäuse während des Betriebes der Verbrermungsmaschine eine Maximaltemperatur kleiner als 400° C, insbesondere kleiner 300° C, aufweist. Vorzugsweise weist das Lagergehäuse eine Maximaltemperatur von 250°C auf, insbesondere für den Fall, dass das Lagergehäuse im wesentlichen aus einem Aluminium- Werkstoff besteht.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung weist eine gemeinsame Welle auf, an der beide Ventilklappen angeordnet sind. Auf diese Weise ist die Herstellung einer solchen Ventilanordnung sehr preiswert. Die Welle erstreckt sich somit durch beide Abgasrückfuhrungsleitungen, wodurch sie während des Betriebes stets einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, weil das vorbeiströmende beziehungsweise davor gestaute Abgas eine Temperatur von ungefähr 800° C bis 1000° C aufweist. Über die Welle wird die aufgenommene Wärmeenergie in die Lagervorrichtung weitergeleitet. Bei einem nicht ausreichenden WärmeabfTuss vom Lagergehäuse in angrenzende Bauteile und/oder die Umgebung, könnten aufgrund einem unterschiedlichen thermischen Ausdehnungsverhalten der Lagerkomponenten Spannungen auftreten, welche die Funktionalität der Lagereinrichtung beeinträchtigen könnten. Dies wird erfindungsgemäß dadurch verhindert, dass das Lagergehäuse über eine strukturelle Wärmebrücke so mit dem Flansch verbunden ist, dass das Lagergehäuse zu keinem Zeitpunkt des Betriebes der Verbrennungsmaschine eine Temperatur von 400° C, insbesondere 300° C, überschreitet. Eine derartige Wärmebrücke weist vorzugsweise eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, um die über die Welle eingeleitete Wärme über das Gehäuse schnell abzuführen. Ist der Flansch mit einer Wärmesenke verbunden, welche einen definierten Temperaturbereich aufweist, bewirkt der Temperaturunterschied zwischen der Wärmesenke und der Lagervorrichtung einen Wärmestrom zur Wärmesenke hin. Dieser Effekt ist um so wirkungsvoller, je größer der Temperaturunterschied zwischen Wärmesenke und der Lagervorrichtung ist. Demzufolge ist es besonders vorteilhaft, den Flansch mit einem wassergekühlten Motorblock der Verbrennungsmaschine zu verbinden, welcher während des Betriebes der Verbrennungsmaschine eine Temperatur von 80 bis 100° C zumeist nicht überschreitet. Somit ist eine einfach aufgebaute und besonders preiswert herzustellende Ventilanordnung mit einer Welle und zwei Ventilklappen geschaffen, welche aufgrund der strukturellen Wärmebrücke eine hohe Lebensdauer hat.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung wird vorgeschlagen, die Wärmebrücke so zu gestalten, dass das Verhältnis von der Dicke der Wärmebrücke zu der kürzesten Länge mindestens 0,1 beträgt. Vorzugsweise ist das Verhältnis mindestens 0,3, insbesondere mindestens 0,5. Die kürzeste Länge beschreibt dabei die kürzeste Entfernung zwischen dem Flansch und dem Lagergehäuse. Die Wärmebrücke weist senkrecht zu dieser Länge eine mittlere Dicke auf. Die mittlere Dicke ist ein Mittelwert der tatsächlichen Dicken der Wärmebrücke über die kürzeste Länge. Dieses Verhältnis von Dicke zu Länge gewährleistet eine Wärmebrücke, welche einen für den Wärmetransport geeigneten Querschnitt aufweist. Zusätzlich wird derart auch sichergestellt, dass die Wärmebrücke eine ausreichende Wärmekapazität hat. Entsprechend diesem Verhältnis ist es besonders vorteilhaft, die erfindungsgemäße Ventilanordnung nahe der Wärmesenke anzuordnen, wobei die Wärmebrücke relativ dickwandig ausgeführt ist.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist der Flansch während des Betriebes der Verbrennungsmaschine im wesentlichen eine Temperatur wie die Wärmesenke auf. Die Wärmesenke ist dabei insbesondere ein wassergekühlter Motorblock an der Verbrennungsmaschine. Somit ist sichergestellt, dass der Temperaturunterschied zwischen Lagergehäuse und der Wärmesenke im Wesentlichen dem Temperaturunterschied zwischen Lagergehäuse und Flansch entspricht. Die Verbindung zwischen Flansch und Wärmesenke ist demnach besonders gut wärmeleitend ausgeführt. Hierzu eignen sich insbesondere metallische Verbindungselemente und/oder Dichtungen mit metallischen Komponenten.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Wärmebrücke und/oder das Lagergehäuse Kühlrippen auf. Derartige Kühlrippen vergrößern die Oberfläche der Wärmebrücke und/oder des Lagergehäuses, wodurch die Wärmeabstrahlung der Wärmebrücke beziehungsweise des Lagergehäuses positiv beeinflusst wird. Zusätzlich vergrößern die Kühlrippen an der Wärmebrücke den Querschnitt, wodurch zusätzlich der Wärmetransport über die Wärmebrücke verbessert wird.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung ist die Lagervorrichtung mit einer Buchse ausgeführt, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit gebildet ist, vorzugsweise mit einer Buchse aus Bronze. Eine derartige Buchse unterstützt den Abfluss der über die Welle eingeleiteten Wärme in das Lagergehäuse. Dabei ist die Buchse möglichst mit einer großen axialen Länge auszuführen, wodurch die Kontaktfläche mit dem Lagergehäuse vergrößert und gleichzeitig der Wärmeabfluss verbessert wird. Auf diese Weise werden thermische Spannungen in der Lagervorrichtung deutlich reduziert. Dies hat eine im wesentlichen verschleißfreie Lagerung zur Folge, wobei die Lebensdauer der Ventilanordnung erhöht wird.
Besonders vorteilhaft ist es, die Lagervorrichtung mit einer Graphitschrnierung auszuführen. Eine derartige Graphitschmierung gewährleistet eine leichtgängige Lagerung der Ventilklappen ohne bedeutsamen Reibungsverlust über einen großen Temperaturbereich.
Die erste und die zweite Ventilklappe weisen eine gemeinsame Schwenkachse durch die Welle auf und sind im wesentlichen in jeweils einer ersten und einer zweiten Ventilklappenebene angeordnet. Dabei ist es gemäß einer weiteren Ausgestaltung besonders vorteilhaft, wenn die Ventilklappenebenen einen Winkel einschließen, wobei der eingeschlossene Winkel vorzugsweise 90° beträgt. Der zwischen der ersten und zweiten Ventilklappenebene eingeschlossene Winkel gewährleistet, dass in den beiden Abgasrückführungsleitungen jeweils ein anderer Öffhungsquerschnitt eingestellt werden kann, durch welchen die gewünschte Menge Abgas strömt. Ein Winkel von 90° hat den Vorteil, dass die Ventilklappen mit einer gemeinsamen Welle derart einstellbar sind, dass eine Abgasrückführung geschlossen ist, während die Ventilklappe in der anderen Abgasrückführung keine wesentliche Behinderung für das durchströmende Abgas darstellt.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung weisen die Ventilklappen jeweils eine Auswölbung auf, wobei diese Auswölbungen zumindest teilweise die Welle umschließen und die Ventilklappen mit der Welle fügetechnisch verbunden sind. Die Auswölbungen stellen insbesondere eine Anlagefläche für die Welle zur Verfügung, wodurch die Ventilklappen auf der Welle ausgerichtet werden können. Weiterhin gewährleisten die Auswölbungen eine geeignete Fixierung der Ventilklappen an der Welle während der Ausbildung der fügetechnischen Verbindung. Besonders vorteilhaft ist es dabei, die Ventilklappen mit der Welle * zu verschweißen. Die Schweißverbindung stellt auch bei hohen Temperaturen eine dauerhafte Verbindung zwischen Ventilklappen und Welle sicher.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung der Ventilanordnung für ein Abgasrückführungssystem weist die erste Abgasrückfuhrungsleitung einen Abgaskühler auf. Der Abgaskühler reduziert die Temperatur des zurückgeführten Abgases, wodurch ebenfalls eine Reduzierung der Temperatur im Luft-Treibstoff- Gemisch bewirkt wird. Dies hat zur Folge, dass bei der Verbrennung des Luft- Treibstoff-Gemisches eine geringere Verbrennungstemperatur erzeugt wird, wodurch der Stickoxid-Anteil im erzeugten Abgas weiter verringert wird.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass die Wärmebrücke nahe der ersten Abgasrückfuhrungsleitung angeordnet ist. Die erste Abgasrückführungsleitung mit dem Abgaskühler kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Verbrennungsmaschine in einem Betriebszustand ist, in dem bereits sehr heiße Abgase erzeugt werden. Gerade in dieser Betriebsphase ist eine ausreichende Kühlung der Lagervorrichtung erforderlich, insbesondere in dem Bereich der Lagervorrichtung, über welche der Antrieb der Welle erfolgt. Dies wird durch eine Wärmebrücke nahe der ersten Abgasrückfuhrungsleitung sichergestellt, da so die Wärme, welche über die Welle und das Abgas aufgenommen wird; schnell und effektiv abgeführt werden kann. Dies trägt ebenfalls zur Erhöhung der Lebensdauer aufgrund reduzierter thermischer Spannungen in der Lagervorrichtung bei.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung ist die Welle mit einem Antrieb' verbunden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Antrieb seinerseits mit einer Steuer- und/oder Regeleinheit verbunden ist. Aufgrund der sehr komplexen Zusammenhänge zwischen zurückgeführtem Abgas und den Vorgängen im Verbrennungsraum, ist das Abgasrückführungssystem in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Verbrennungsmaschine zu betreiben. Ein derartiger Antrieb mit einer entsprechenden Steuer- oder Regeleinheit gewährleistet eine quantitativ und zeitlich exakte Zumischung des Abgases zum Luft-Treibstoff-Gemisch.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die Welle eine Nut und die Lagervorrichtung mindestens eine Buchse auf, wobei in der Nut eine Scheibe angeordnet ist, so dass die Buchse an der Scheibe anliegt. Die Scheibe weist dazu eine Öffnung auf, durch welche sich die Welle erstreckt. Sie ist insbesondere geschlitzt ausgeführt, um einfach in der Nut montiert werden zu können. Die Scheibe liegt an einer Anlagefläche des Lagergehäuses an und fixiert die Buchse somit axial zu der Welle. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Welle beispielsweise nur auf der Seite mit der antriebsseitigen Lagervorrichtung axial exakt fixiert werden muss, wobei dies sehr preiswert durch eine entsprechende Gestaltung der Nut erfolgt. Eine kostenintensivere Gestaltung entsprechender Aufiialimen der Welle in den Wandungen der Abgasrückf hrungsleitungen mit engen Toleranzen wird derart vermieden:
Gemäß noch einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung hat das Lagergehäuse
Mittel zum Abdichten, so dass beispielsweise kein Abgas von der Abgasrückfuhrungsleitung durch die Bohrung, welche zur Aufnahme der Welle dient, oder Schmiermittel oder dergleichen nach außen in die Umgebung gelangt. Bevorzugt ist hierbei die Herstellung einer Art Labyrinth-Dichtung, wobei in dem Lagergehäuse Graphitfolie zwischen der Lagervorrichtung und einer Hülse angeordnet ist. Diese wird beispielsweise zu einem Ring verformt, der um die Welle angeordnet und mittels der Lagervorrichtung und der Hülse weiter verformt wird. Diese Art der Dichtung eignet sich unabhängig von oder in Kombination mit den hier beanspruchten Ventilanordnungen mit einer Doppelklappe und einer Wärmebrücke zum Abdichten von durchgängigen Bohrungen, die im Gehäuse vorgesehen sind, welches Abgas beinhaltet, wobei dieses insbesondere einen sehr geringen Sauerstoffanteil aufweist. Üblicherweise sind Graphitdichtungen nur bis zu einer Temperatur von ca. 450°C einsetzbar, da sie bei höheren Temperaturen mit Sauerstoff reagieren und dabei ihre dichtenden Eigenschaften verlieren. Versuche hinsichtlich der Eignung solcher Graphit-Dichtungen gegenüber Abgasen, wie sie beispielsweise von mobilen Verbrennungskraftmaschinen erzeugt werden, haben jedoch überraschend gezeigt, dass diese Dichtungen aus Graphit Temperaturen bis etwa 1300°C standhalten. Für den Einsatz in der mobilen Abgastechnik ist hierbei insbesondere eine Temperaturtauglichkeit bis ungefähr 700°C oder 900°C erforderlich. Ein wesentlicher Faktor ist in diesem Zusammenhang in der Zusammensetzung des Abgases zu sehen, die eine Art Inertgas-Atmosphäre im Bereich der Dichtung generiert. Wird nun noch verhindert, dass der Sauerstoff der Umgebungsluft an' die Dichtstelle gelangt, wie beispielsweise mit einer in der Bohrung eingepressten Hülse, so ist eine langlebige, kostengünstige und temperaturfeste Dichtung hergestellt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung weist die Ventilanordnung für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungsmaschine einem Flansch zum Anflanschen an die Verbrennungsmaschine sowie eine erste und eine zweite Abgasrückfunrungsleitung mit jeweils einer ersten und einer zweiten Ventilklappe auf. Dabei sind die Ventilklappen an einer gemeinsamen Welle drehbar in einer Lagervorrichtung mit einem Lagergehäuse so zueinander angeordnet sind, dass jeweils zumindest eine der Abgasrückführungsleitungen verschließbar ist. Erfindungsgemäß hat die erste und/oder die zweite Abgasrückfuhrungsleitung einen Abgaskühler, wobei der Abgaskühler eine Wärmesenke mit definiertem Temperaturbereich ist, wobei das Lagergehäuse über mindestens ein Anschlussteil so mit dem Abgaskühler verbunden ist, dass das Lagergehäuse während des Betriebes der Verbrennungsmaschine eine Maximaltemperatur kleiner als 400°C, vorzugsweise kleiner 300°C, aufweist. Insbesondere bei einem Lagergehäuse aus einem Aluminium-Werkstoff kann die Maximaltemperatur auch auf kleiner 250°C begrenzt werden.
Das mindestens eine Anschlussteil weist, wie die Wärmebrücke, eine für einen schnellen und intensiven Wärmeabtransport von dem Lagergehäuse zur
Wärmesenke hin geeignete Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität auf. Der
Abgaskühler weist vorzugsweise einen Wasserkreislauf auf, wobei der
Abgaskühler stets eine bestimmte Temperatur deutlich unterhalb der
Abgastemperatur aufweist, insbesondere zwischen 80°C und 100°C. Auf diese Weise ist ein deutlicher Temperaturunterschied gegeben, welchen einen
Wärmeabfluss vom Lagergehäuse gewährleistet. Dazu ist es ganz besonders vorteilhaft, das Lagergehäuse zusätzlich mit einer Wärmebrücke zum Flansch zum Anflanschen an eine weitere Wärmesenke, insbesondere einem wassergekühlten Motorblock einer Verbrennungsmaschine, zu kombinieren. Somit weist die Ventilanordnung eine gemeinsame Welle für beide Ventilklappen auf, wobei sie sehr preiswert herstellbar ist, und gewährleistet ebenfalls eine hohe
Lebensdauer, da ein Verschleiß der Lagerung aufgrund thermischer Spannungen deutlich reduziert wird.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Ventilanordnung hat das mindestens eine Anschlussteil und/oder das Lagergehäuse mindestens einen Kanal, durch welches ein Kühlmedium einleitbar ist. Das Kühlmedium kann dabei direkt aus dem Abgaskühler entnommen werden, oder es handelt sich dabei beispielsweise um ein externes Kühlmedium, wie beispielsweise Luft (insbesondere die Ansaugluft einer Verbrennungsmaschine), welches gegebenenfalls mittels dem Abgaskühler vor dem Einleiten in das mindestens eine Anschlussteil gekühlt wurde. Die Kanäle sind besonders preiswert herzustellen, wenn sie als Durchgangsbohrungen ausgeführt sind. Die nicht benötigten Öffnungen können beispielsweise durch einfach gestaltete Verschlussstücke dicht verschlossen sein. Das mindestens eine Anschlussteil kann sowohl als integraler Bestandteil des Lagergehäuses ausgeführt oder als zusätzliches Bauteil an einem Kanal befestigt sein. Ein als separates Bauteil ausgeführtes Anschlussteil ist dabei so gestaltet, dass ein geeigneter Wärmefluss über den Verbindungsbereich erfolgt. Diese letzter Ausführungsform hat den Vorteil, dass die Einleitung des Kühlmediums in das Lagergehäuse variabel gestaltet ist. Somit kann das Anschlussteil so angeordnet werden, dass die kürzeste Entfernung zu der Wärmesenke bzw. zu dem Abgaskühler verwirklicht wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Ventilanordnung für ein Abgasrückfuhrungssystem einer Verbrennungsmaschine, bei dem die erste Ventilklappe die erste Abgasrückführungsleitung verschließt, während die zweite Ventilklappe so in der zweiten Abgasrückführungsleitung angeordnet ist, dass diese von einem Abgas durchströmt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrückführungsleitungen in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Verbrennungsmaschine jeweils abwechselnd geschlossen oder geöffnet werden. Auf diese Weise durchströmt die entsprechende Menge des Abgases, welche dem Luft-Treibstoff-Gemisch zugemischt werden soll, lediglich eine der beiden Abgasrückfuhrungsleitungen. Die erste und/oder die zweite Abgasrückfuhrungsleitung kann dabei so gestaltet sein, dass das Abgas nach Durchströmen der Abgasrückfuhrungsleitung die jeweils gewünschten Eigenschaften (z. B. Temperatur, Strömungsgeschwindigkeit) aufweist, um bei dem entsprechenden Betriebszustand der Verbrennungsmaschine eine möglichst geringe Schadstoffemission und/oder einen möglichst geringen Treibstoffverbrauch sicherstellt. Die Ventilklappen können jedoch auch in jeder anderen Stellung durch einen Antriebsmotor angehalten bzw. arretiert werden. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens ist die zweite Abgasrückfuhrungsleitung eine Nebenabgasrückführungsleitung, welche nur während einer Kaltstartphase der Verbrennungsmaschine geöffnet ist und von dem Abgas durchströmt wird. Dabei ist es besonders vorteilhaft, dass die erste Abgasrückführungsleitung eine Hauptabgasrückführungsleitung ist, welche einen Abgaskühler aufweist und während der Kaltstartphase geschlossen ist. Das Abgas hat während der Kaltstartphase der Verbrennungsmaschine eine geringere Temperatur. Demzufolge ist eine Kühlung des Abgases vor dem Einleiten des zurückgeführten Abgases in das Luft-Treibstoff-Gemisch nicht erforderlich. Vielmehr ist in der Nebenabgasrückführungsleitung gewährleistet, dass das Abgas eine ausreichende thermische Energie beibehält und diese nicht aufgrund übermäßigem Kontakt mit kühleren Oberflächen abgibt. Im Gegensatz dazu, weist die Hauptabgasrückführungsleitung einen Abgaskühler auf, mit Hilfe dessen das Abgas nach der Kaltstartphase auf eine vorgebbare Temperatur gekühlt wird und anschließend in diesem gekühlten Zustand dem Luft-Treibstoff-Gemisch zugemischt wird.
Gemäß noch einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens befindet sich insbesondere nach der Kaltstartphase in der ersten Abgasrückfuhrungsleitung, welche nahe der Lagervorrichtung angeordnet ist, ein heißeres Abgas als in der von der Lagervorrichtung entfernteren zweiten Abgasrückführungsleitung. Da die Kühlwirkung der Wärmebrücke bzw. dem mindestens einen Anschlussstück insbesondere nahe der Lagervorrichtung angeordnet ist, kann an dieser Stelle auch besonders schnell und effektiv durch die Welle aufgenommene Wärmeenergie abgeführt werden. Dies hat eine geringere thermische Belastung der Lagervorrichtung zur Folge, wodurch die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung weiter erhöht wird.
Weitere vorteilhafte und besonders bevorzugte Ausfuhrungsbeispiele werden nun anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Verbrennungsmaschine mit einem Abgasrückführungssystem;
Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Ventilanordnung;
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung an einem wassergekühlten Motorblock;
Fig. 4 eine schematische Teilansicht einer weiteren erfϊndungsgemäßen Ventil- anordnung mit einem Anschlussteil;
I
Fig. 5 eine schematische Schnittansicht des Lagergehäuses in Figur 4 und
Fig. 6 eine schematische Detailansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Lagergehäuses mit einer Dichtung.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Verbrennungsmaschine 3 mit vier Verbrennungsräumen 26. Der Verbrennungsmaschine 3 wird über die Ansaugluftleitung 5 Luft der Umgebung zugeführt, welche anschließend mit dem Treibstoff vermischt wird. In den Verbrennungsräumen 26 findet die eigentliche Verbrennung statt, wobei anschließend das erzeugte Abgas in der Abgasleitung 27 gereinigt und schließlich in die Umgebung abgegeben wird. Das Abgasrückführungssystem verbindet die Abgasleitung 27 und die Ansaugluftleitung 5, wobei das Abgas zumindest teilweise durch die Ventilanordnung 1 strömt 7. Die Ventilanordnung 1 ist mit einem Antrieb 17 verbunden, welcher über eine Steuereinheit 18 aktiviert wird. Stromabwärts 7 der Ventilanordnung 1 schließen sich eine erste 4a und eine zweite Abgasrückfuhrungsleitung 4b an. Die erste Abgasrückfuhrungsleitung 4a weist einen Abgaskühler 6 auf. Der Abgaskühler 6 gewährleistet, dass das ihn durchströmende Abgas stromabwärts 7 eine Temperatur aufweist, die so kühl ist, dass bei der Verbrennung des Luft-Treibstoff-Gemisches nur eine geringe Stickoxid-Emission stattfindet.
Figur 2 zeigt schematisch eine Draufsicht auf die Welle 22 mit der ersten Ventilklappe 8a und der zweiten Ventilklappe 8b. Beide Ventilklappen 8a und 8b haben eine gemeinsame Schwenkachse 15 durch die Welle 22. Die erste Ventilklappe 8a ist in einer ersten Ventilklappenebene 1 a angeordnet. Die zweite Ventilklappe 8b ist in der zweiten Ventilklappenebene 19b angeordnet. Die Ventilklappenebenen 19a und 19b schließen einen Winkel 20 ein. In der dargestellten Ausführungsform schließen die Ventilklappenebenen 19a und 19b einen Winkel von 90° ein. Die Ventilklappen 8a und 8b sind mit der Welle 22 , verschweißt 24.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße und besonders bevorzugte Ausführungsform der Ventilanordnung 1. Die Ventilanordnung 1 hat einen Flansch 2, mit dem sie an einem wassergekühlten Motorblock 11 angeflanscht ist. Die Ventilanordnung 1 weist weiterhin eine erste 4a und eine zweite Abgasrückfuhrungsleitung 4b mit jeweils einer ersten 8a und einer zweiten Ventilklappe 8b auf, wobei die
Ventilklappen 8a und 8b mit einer gemeinsamen Welle 22 drehbar in einer Lagervorrichtung 9 mit einem Lagergehäuse 12 so zueinander angeordnet sind, dass jeweils mindestens eine der Abgasrückführungsleitungen 4a und 4b verschlossen ist. Die erste 8a und die zweite Ventilklappe 8b weisen jeweils eine erste 16a und zweite Auswölbung 16b auf, welche zumindest teilweise die gemeinsame Welle 22 umschließen. Die Ventilklappen 8a und 8b sind mit der Welle 22 verschweißt. Die erste Ventilklappe 8a ist gegenüber der zweiten
Ventilklappe 8b um 90° versetzt angeordnet, wobei die Ventilklappen 8a und 8b eine gemeinsame Schwenkachse 15 aufweisen, so dass zumindest eine der
Abgasrückführungsleitungen 4a und 4b verschlossen ist.
Die Welle 22 wird insbesondere mit einer Lagervorrichtung 9 geführt. Die Lagervorrichtung 9 ist in einem Lagergehäuse 12 angeordnet und weist eine Buchse 13 aus Bronze sowie eine Graphitschmierung 14 auf. Die bronzene Buchse 13 gewährleistet einen raschen Abtransport der durch die Welle 22 in die Lagervorrichtung 9 eingeleiteten Wärme in das Lagergehäuse 12. Die Graphitschmierung 14 hat die Aufgäbe, über einen relativ großen , Temperaturbereich die Funktionstüchtigkeit und Leichtläufigkeit des Lagers zu gewährleisten.
Das heiße Abgas strömt in Strömungsrichtung 7 entsprechend der Anordnung der Ventilklappen 8a und 8b entweder durch die erste 4a oder die zweite Abgasrückfuhrungsleitung 4b. Dabei umströmt das Abgas ebenfalls die Welle 22, wodurch diese Wärme aufnimmt und unter anderem in die Lagervorrichtung 9 weiterleitet. Zur Vermeidung von Lebensdauer begrenzenden thermischen Spannungen in der Lagervorrichtung 9 ist das Lagergehäuse 12 über eine strukturelle Wärmebrücke 10 so mit dem Flansch verbunden, dass an das Lagergehäuse 12 während des Betriebes der Verbrennungsmaschine 3 eine Maximaltemperatur kleiner als 400° C, insbesondere kleiner 300° C, aufweist. Die strukturelle Wärmebrücke 10 hat eine kürzeste Länge 21 zwischen Flansch 2 und Lagergehäuse 12 und eine dazu senkrecht ausgerichtete mittlere Dicke 25. Das Verhältnis von der mittleren Dicke 25 zur kürzesten Länge 21 beträgt mindestens 0,1. Zur verbesserten Abfuhr der Wärmeenergie von der Lagervorrichtung 9 weisen das Lagergehäuse 12 und die Wärmebrücke 10 jeweils Kühlrippen 23 auf. Auf diese Weise kann der Wärmetransport durch Konvektion beziehungsweise Wärmestrahlung unterstützt werden.
Die Welle (22) hat eine Nut (28), wobei in der Nut (22) eine Scheibe (29) angeordnet ist, so dass die Buchse (13) an der Scheibe (29) anliegt. Die Scheibe (29) liegt an einer Anlagefläche des Lagergehäuses (12) an und fixiert die Buchse (13) somit axial (15) zu der Welle (22). Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Welle (22) lediglich auf der Seite mit der Lagervorrichtung (9) axial (15) exakt fixiert werden muss, wobei dies sehr preiswert durch eine entsprechende Gestaltung der Nut (28) erfolgt. Figur 4 zeigt schematisch und in einer Teilansicht eine weitere erfindungsgemäße
Ausführungsform der Ventilanordnung 1. Die Ventilanordnung 1 hat einen
Flansch 2, mit dem sie beispielsweise an einem wassergekühlten Motorblock 11 angeflanscht werden kann. Die Ventilanordnung 1 weist eine erste 4a und eine zweite Abgasrückführungsleitung 4b mit jeweils einer ersten 8a und einer zweiten
Ventilklappe 8b (nicht dargestellt) auf, wobei die Ventilklappen 8a und 8b mit einer gemeinsamen Welle 22 drehbar in einer Lagervorrichtung 9 mit einem
Lagergehäuse 12 angeordnet sind. Die erste Ventilklappe 8a ist gegenüber der zweiten Ventilklappe 8b (nicht dargestellt) um 90° versetzt angeordnet. Die Welle
22 wird auf der Antriebsseite in einer Lagervorrichtung 9 geführt. Die
Lagervorrichtung 9 ist in einem Lagergehäuse 12 angeordnet und weist eine
Buchse 13 aus Bronze auf. Die bronzene Buchse 13 gewährleistet einen raschen
Abtransport der durch die Welle 22 in die Lagervorrichtung 9 eingeleiteten Wärme in das Lagergehäuse 12. Das heiße Abgas strömt entweder durch die erste 4a oder die zweite Abgasrückfuhrungsleitung 4b. Dabei umströmt das Abgas ebenfalls die Welle 22, wodurch diese Wärme aufiiimmt und unter anderem in die Lagervorrichtung 9 weiterleitet. Zur Vermeidung von lebensdauerbegrenzenden thermischen Spannungen in der Lagervorrichtung 9 ist das Lagergehäuse 12 über eine strukturelle Wärmebrücke 10 mit dem Flansch 2 verbunden, um die Wärme abführen zu können. Beispielsweise bei extrem heißen Abgasen bzw. während des Hochleistungsbetriebes einer Verbrennungsmaschine ermöglicht die dargestellte Ausführungsform, dass über das Anschlussstück 30, welches mit einem deutlich kühleren Abgaskühler 6 (nicht dargestellt) verbunden ist, ebenfalls Wärme an den Abgaskühler 6 abgeführt wird. Dazu weist das Anschlussstück insbesondere die gleichen Eigenschaften betreffend Wärmeleitfähigkeit und/oder Wärmekapazität auf wie eine Wärmebrücke 10. Dadurch wird sichergestellt, dass das Lagergehäuse 12 während des Betriebes der Verbrennungsmaschine 3 eine Maximaltemperatur kleiner als 400° C aufweist. Die dargestellt Ausführungsform bietet zusätzlich die Möglichkeit, dass in einen Kanal 31 Kühlmedium 32 eingeleitet wird, welches ebenfalls zur Kühlung des Lagergehäuses beiträgt. Figur 5 zeigt eine schematische Schnittansicht (V-V) des Lagergehäuses 12 in Figur 4. An dem Lagergehäuse 12 sind zwei Anschlussstücke 30 angeordnet, welche mit einem Abgaskühler 6 (nicht dargestellt) verbunden sind. Das Kühlmittel 32 (angedeutet durch die Pfeile) des Abgaskühlers 6 strömt durch die Kanäle 31 und kühlt derart das Lagergehäuse 12. Die einzelnen Kanäle 31 sind Bohrungen, die auch als Durchgangsbohrungen ausgeführt sein können, wobei die Durchgangsbohrungen mittels Verschlussstücke 33 so abgedichtet bzw. verschlossen sind, dass keine Leckage austritt. Das Kuhlmittel 32 wird anschließend wieder dem Abgaskühler 6 zugeführt. Eine solche Anordnung von Kanälen ist besonders einfach und schnell herstellbar.
Fig. 6 zeigt eine schematische Detailansicht einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Lagergehäuses 12 mit einer Dichtung 36. Das Lagergehäuse 12 hat Mittel zum Abdichten, so dass beispielsweise kein Abgas von der Abgasrückführungsleitung 4a durch die Bohrung 37, welche zur Aufnahme der Welle 22 dient, oder Schmiermittel 14 nicht dargestellt nach außen in die Umgebung gelangt. Bevorzugt ist hierbei die Herstellung einer Art Labyrinth-Dichtung 36, wobei in dem Lagergehäuse 12 Graphitfolie 35 zwischen der Lagervorrichtung 9 und einer Hülse 34 angeordnet ist. Die Graphitfolie 35 wird als solches oder in Form eines vorgeformten Grap tringes um die Welle 22 gewickelt, gelegt, oder dergleichen und mittels der Lagervorrichtung 9 und der Hülse 13 verformt, so dass vorzugsweise keine durchgängigen Zwischenräume zwischen den einzelnen Folienabschnitten existieren, sondern die Graphitfolienabschnitte stets zumindest teilweise aneinander anliegen. Diese Art der Dichtung 36 eignet sich zum Abdichten von durchgängigen Bohrungen 37, die im Lagergehäuse 12 vorgesehen sind, welches Abgas beinhaltet, wobei dieses insbesondere einen sehr geringen Sauerstoffanteil aufweist. Die dargestellte Dichtung 36 ist aufgrund ihrer Temperaturtauglichkeit bis ungefähr 700°C oder 900°C für den Einsatz in der mobilen Abgastechnik besonders geeignet. Bei der dargestellten Ausführungsform ist es beispielsweise auch möglich, dass die Graphitfolie 35 zumindest teilweise eine Graphitschmierung 14 zur Folge hat bzw. diese unterstützt. So kann es unter Umständen zu geringen Abkratzungen oder dergleichen hinsichtlich der Graphitfolie 35 kommen, wenn bewegte (insbesondere um die Achse 15 rotierende) Elemente der Lagervorrichtung 9 oder die Welle 22 an der Graphitfolie 35 im Betrieb der Ventilanordnung reiben. Die daraus resultierenden Graphitteilchen dienen dann vorzugsweise der Schmierung der Lagervorrichtung 9. Auch ist die zumindest teilweise Ausführung der an der Lagervorrichtung 9 anliegenden Bereiche des Lagergehäuses 12 aus Graphit möglich.
Die erfindungsgemäße Ventilanordnung für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungskraftmaschine ist sehr preiswert herstellbar und gewährleistet zugleich eine hohe Lebensdauer, da die thermischen Spannungen in der Lagervorrichtung während des Betriebes der Verbrennungsmaschine deutlich gegenüber bekannten Ventilanordnungen verringert wurden.
Bezugszeichenliste
Ventilanordnung
Flansch
Verbrennungsmaschine a erste Abgasrückfuhrungsleitung b zweite Abgasrückfuhrungsleitung
Ansaugluftleitung
Abgaskühler
Strömungsrichtung a erste Ventilklappe b zweite Ventilklappe
Lagervorrichtung 0 Wärmebrücke 1 Motorblock 2 Lagergehäuse 3 Buchse 4 Graphitschmierung 5 Schwenkachse 6a erste Auswölbung 6b zweite Auswölbung 7 Antrieb 8 Steuereinheit a erste Ventilklappenebene b zweite Ventilklappenebene
Winkel
Länge
Welle
Kühlrippe Schweißpunkt
Dicke
Verbrennungsraum
Abgasleitung
Nut
Scheibe
Anschlussteil
Kanal
Kühlmedium
Verschlussstück
Hülse
Graphitfolie
Dichtung
Bohrung

Claims

Patentansprüche
1. Ventilanordnung (1) für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungsmaschine (3) mit einem Flansch (2) zum Anflanschen an eine Wärmesenke mit definiertem Temperaturbereich, insbesondere einem wassergekühlten Motorblock (11) der Verbrennungsmaschine (3), und mit einer ersten (4a) und einer zweiten Abgasrückführungsleitung (4b) mit jeweils einer ersten (8a) und einer zweiten Ventilklappe (8b), wobei die Ventilklappen
(8a, 8b) mit einer gemeinsamen Welle (22) drehbar in einer Lagervorrichtung (9) mit einem Lagergehäuse (12) so zueinander angeordnet sind, dass jeweils zumindest eine der Abgasrückführungsleitungen (4a, 4b) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (12) über eine strukturelle Wärmebrücke (10) so mit dem Flansch (2) verbunden ist, dass das
Lagergehäuse (12) während des Betriebes der Verbrennungsmaschine (3) eine Maximaltemperatur kleiner als 400°C, insbesondere kleiner 300°C, aufweist.
2. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (10) eine kürzeste Länge (21) zwischen Flansch (2) und
Lagergehäuse (12) und eine dazu senkrecht ausgerichtete mittlere Dicke (25) aufweist, wobei das Verhältnis von mittlerer Dicke (25) zu kürzester Länge
(21) mindestens 0,1, vorzugsweise mindestens 0,3, ist.
3. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flansch (2) während des Betriebes der Verbrennungsmaschine (3) im wesentlichen eine Temperatur wie die Wärmesenke, insbesondere wie der Motorblock (11), aufweist.
4. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (10) und/oder das Lagergehäuse (12) Kühlrippen (23) aufweist.
5. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (9) eine Buchse (13) aufweist, die aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Bronze, gebildet ist.
6. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (9) eine Graphitschmierung (14) aufweist.
7. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste (8a) und die zweite Ventilklappe (8b) eine gemeinsame Schwenkachse (15) durch die Welle (22) aufweisen und im wesentlichen in jeweils einer ersten (19a) und einer zweiten Ventilklappenebene (19b) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappenebenen (19a, 19b) einen Winkel (20) einschließen.
8. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der eingeschlossene Winkel (20) 90° beträgt.
9. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappen (8a, 8b) jeweils eine Auswölbung
(16a, 16b) aufweisen, wobei diese Auswölbungen (16a, 16b) zumindest teilweise die Welle (22) umschließen und die Ventilklappen (8a, 8b) mit der Welle (22) fügetechnisch verbunden sind.
10. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilklappen (8a, 8b) mit der Welle (22) verschweißt (24) sind.
11. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasrückführungsleitung (4a) einen Abgaskühler (6) aufweist.
12. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmebrücke (10) nahe der ersten Abgasrückfuhrungsleitung (4a) angeordnet ist.
13. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (9) mit dem Abgaskühler (6) verbunden und durch diesen kühlbar ist.
14. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) mit einem Antrieb (17) verbunden ist.
15. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (17) mit einer Steuer- (18) oder Regeleinheit verbunden ist.
16. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Lagervorrichtung (9) mit einer Buchse (13) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (22) eine Nut (28) aufweist, wobei in der Nut
(28) eine Scheibe (29) angeordnet ist, so dass die Buchse (13) an der Scheibe
(29) anliegt.
17. Ventilanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (12) Mittel zum Abdichten (34, 35,
36) hat, so dass durch eine Bohrung (37) zur Aufnahme der Welle (22) kein
Abgas von der Abgasrückführungsleitung (4a, 4b) nach außen in die Umgebung gelangt.
18. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lagergehäuse (12) Graphitfolie (35) zwischen der Lagervorrichtung (9) und einer Hülse (34) angeordnet ist, wobei die Graphitfolie (35) bevorzugt um die Welle (22) gewickelt und mittels der Lagervorrichtung (9) und der Hülse (34) verformt ist, so dass eine Art Labyrinth-Dichtung (36) gebildet wird.
19. Ventilanordnung (1) für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungsmaschine (3) mit einem Flansch (2) zum Anflanschen an die Verbrennungsmaschine (3), mit einer ersten (4a) und einer zweiten Abgasrückfuhrungsleitung (4b) mit jeweils einer ersten (8a) und einer zweiten
Ventilklappe (8b), wobei die Ventilklappen (8a, 8b) mit einer gemeinsamen Welle (22) drehbar in einer Lagervorrichtung (9) mit einem Lagergehäuse (12) so zueinander angeordnet sind, dass jeweils zumindest eine der Abgasrückführungsleitungen (4a, 4b) verschließbar ist, wobei die erste (4a) und/oder die zweite Abgasrückführungsleitung (4b) einen Abgaskühler (6) aufweist, wobei der Abgaskühler (6) eine Wärmesenke mit definiertem Temperaturbereich ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Lagergehäuse (12) über mindestens ein Anschlussteil (30) so mit dem Abgaskühler (6) verbunden ist, dass das Lagergehäuse (12) während des Betriebes der Verbrennungsmaschine (3) eine Maximaltemperatur kleiner als 400°C, insbesondere kleiner 300°C, aufweist.
20. Ventilanordnung (1) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Anschlussteil (30) und/oder das Lagergehäuse (12) mindestens einen Kanal (31) aufweist, durch welches ein Kühlmedium (32), insbesondere das Kühlmedium (32) des Abgaskühlers (6), einleitbar ist.
21. Verfahren zum Betrieb einer Ventilanordnung (1) für ein Abgasrückführungssystem einer Verbrennungsmaschine (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem die erste Ventilklappe (8a) die erste
Abgasrnckfuhrungsleitung (4a) verschließt, während die zweite Ventilklappe (8b) so in der zweiten Abgasrückfuhrungsleitung (4b) angeordnet ist, dass diese von einem Abgas durchströmt (7) wird, wobei die Abgasrückführungsleitungen (4a, 4b) in Abhängigkeit des Betriebszustandes der Verbrennungsmaschine (3) jeweils abwechselnd geschlossen oder geöffnet werden.
22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die zweite Abgasrückführungsleitungen (4b) eine Nebenabgasrückführungsleitung ist und nur während einer Kaltstartphase der Verbrennungsmaschine (3) geöffnet ist und von dem Abgas durchströmt (7) wird.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die erste Abgasrückfuhrungsleitung (4a) eine Hauptabgasrückführungsleitung ist, welche einen Abgaskühler (6) aufweist und während der Kaltstartphase geschlossen ist.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagervorrichtung (9) durch den Abgaskühler (6) und den Motorblock (11) gekühlt wird.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 24, wobei sich in der ersten Abgasrückfuhrungsleitung (4a) nahe der Lagervorrichtung (9) ein heißeres Abgas befindet als in der von der Lagervorrichtung (9) entfernteren zweiten Abgasrückführungsleitung (4b).
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Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7051997B2 (en) 2002-11-04 2006-05-30 Siemens Ag Valve
WO2007067793A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Borgwarner Inc. Exhaust gas recirculation cooler bypass
EP1801407A1 (de) * 2004-09-28 2007-06-27 T.RAD Co,.Ltd Agr-kühler
WO2008058779A1 (de) * 2006-11-16 2008-05-22 Pierburg Gmbh Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
FR2911638A1 (fr) * 2007-01-19 2008-07-25 Renault Sas Systeme d'orientation d'un flux de gaz de combustion en re-circulation
US7581532B2 (en) 2004-11-26 2009-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Method for recirculating a partial exhaust gas flow to an internal combustion engine of a motor vehicle
EP1857761A3 (de) * 2006-05-20 2011-12-28 Pierburg GmbH Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen
EP3141715A1 (de) * 2015-09-14 2017-03-15 Bosal Emission Control Systems NV Wärmerückgewinnungskomponente für ein abgassystem einer brennkraftmaschine
US20190107034A1 (en) * 2016-04-12 2019-04-11 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Valve Body, Electronic Control Throttle Body, Motor-Driven Throttle Body, and Valve Device
FR3105306A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-25 Valeo Systemes De Controle Moteur Module de recirculation des gaz d’échappement

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2848605B1 (fr) * 2002-12-11 2006-08-04 Renault Sa Dispositif et procede d'alimentation en comburant d'un moteur diesel
WO2005075928A1 (de) * 2004-02-09 2005-08-18 Behr Gmbh & Co. Kg Abgaskühleranordnung für ein kraftfahrzeug
DE102005012644A1 (de) * 2005-03-18 2006-09-21 Siemens Ag Verfahren zur Rückführung eines Teilstromes an Abgas zu einem Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges
DE102011000894A1 (de) 2011-02-23 2012-08-23 Pierburg Gmbh Klappenvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102016107933B4 (de) 2015-05-05 2022-08-18 Borgwarner Ludwigsburg Gmbh Ventil für einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine und Verfahren zum Steuern von zwei Abgasströmen
JP6728109B2 (ja) * 2017-06-28 2020-07-22 愛三工業株式会社 Ｅｇｒクーラバイパスバルブ
CN107882662A (zh) * 2017-12-29 2018-04-06 无锡隆盛科技股份有限公司 双通道egr碟阀

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07198045A (ja) 1994-01-10 1995-08-01 Ngk Insulators Ltd 排気管用バタフライ弁及びこれを用いた排気管構造
DE4426028C1 (de) 1994-07-22 1995-11-30 Gillet Heinrich Gmbh Abgasklappensystem
EP0763655A2 (de) * 1995-09-13 1997-03-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Anordnung zum Halten eines Abgasrückführungsventils einer Brennkraftmaschine
DE19841927A1 (de) * 1998-09-14 2000-03-16 Wahler Gmbh & Co Gustav Einrichtung zur Rückführung eines Abgasstromes zum Saugrohr einer Brennkraftmaschine
EP1030050A1 (de) * 1999-02-16 2000-08-23 Siebe Automotive (Deutschland) GmbH Abgasrückführsystem

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07198045A (ja) 1994-01-10 1995-08-01 Ngk Insulators Ltd 排気管用バタフライ弁及びこれを用いた排気管構造
DE4426028C1 (de) 1994-07-22 1995-11-30 Gillet Heinrich Gmbh Abgasklappensystem
EP0763655A2 (de) * 1995-09-13 1997-03-19 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Anordnung zum Halten eines Abgasrückführungsventils einer Brennkraftmaschine
DE19841927A1 (de) * 1998-09-14 2000-03-16 Wahler Gmbh & Co Gustav Einrichtung zur Rückführung eines Abgasstromes zum Saugrohr einer Brennkraftmaschine
EP1030050A1 (de) * 1999-02-16 2000-08-23 Siebe Automotive (Deutschland) GmbH Abgasrückführsystem

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7051997B2 (en) 2002-11-04 2006-05-30 Siemens Ag Valve
EP1801407A1 (de) * 2004-09-28 2007-06-27 T.RAD Co,.Ltd Agr-kühler
EP1801407A4 (de) * 2004-09-28 2011-04-20 T Rad Co Ltd Agr-kühler
US7581532B2 (en) 2004-11-26 2009-09-01 Siemens Aktiengesellschaft Method for recirculating a partial exhaust gas flow to an internal combustion engine of a motor vehicle
US7469691B2 (en) 2005-12-09 2008-12-30 Borgwarner Inc. Exhaust gas recirculation cooler bypass
WO2007067793A1 (en) * 2005-12-09 2007-06-14 Borgwarner Inc. Exhaust gas recirculation cooler bypass
EP1857761A3 (de) * 2006-05-20 2011-12-28 Pierburg GmbH Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen
WO2008058779A1 (de) * 2006-11-16 2008-05-22 Pierburg Gmbh Regelvorrichtung für eine verbrennungskraftmaschine
WO2008101560A1 (fr) * 2007-01-19 2008-08-28 Renault S.A.S. Systeme d'orientation d'un flux de gaz de combustion en re-circulation
FR2911638A1 (fr) * 2007-01-19 2008-07-25 Renault Sas Systeme d'orientation d'un flux de gaz de combustion en re-circulation
EP3141715A1 (de) * 2015-09-14 2017-03-15 Bosal Emission Control Systems NV Wärmerückgewinnungskomponente für ein abgassystem einer brennkraftmaschine
US10267200B2 (en) 2015-09-14 2019-04-23 Bosal Emission Control Systems Nv Heat recovery component for an exhaust gas system of an internal combustion engine
US20190107034A1 (en) * 2016-04-12 2019-04-11 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Valve Body, Electronic Control Throttle Body, Motor-Driven Throttle Body, and Valve Device
US10767544B2 (en) * 2016-04-12 2020-09-08 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Valve body, electronic control throttle body, motor-driven throttle body, and valve device
FR3105306A1 (fr) * 2019-12-20 2021-06-25 Valeo Systemes De Controle Moteur Module de recirculation des gaz d’échappement

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