WO2014166646A1 - Ventileinrichtung - Google Patents

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WO2014166646A1
WO2014166646A1 PCT/EP2014/051689 EP2014051689W WO2014166646A1 WO 2014166646 A1 WO2014166646 A1 WO 2014166646A1 EP 2014051689 W EP2014051689 W EP 2014051689W WO 2014166646 A1 WO2014166646 A1 WO 2014166646A1
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gas recirculation
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pressure exhaust
valve device
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Swen-Juri Bauer
Liudmilla POTOZKI
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    • F16K11/02—Multiple-way valves, e.g. mixing valves; Pipe fittings incorporating such valves with all movable sealing faces moving as one unit
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    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
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    • F02M26/66—Lift valves, e.g. poppet valves
    • F02M26/69—Lift valves, e.g. poppet valves having two or more valve-closing members

Definitions

  • the present invention relates to a valve device for controlling an exhaust gas recirculation rate according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to a supercharged internal combustion engine having such a valve device.
  • Exhaust gas aftertreatment for example by an SCR catalyst, has proved to be inadequate.
  • a variety of high-pressure exhaust gas recirculation systems are already in use, but reduce, for example, in a supercharged internal combustion engine, the exhaust gas turbocharger available exhaust gas mass flow, which is only able to provide a reduced compressor capacity in the situation.
  • the recirculated exhaust gases in high-pressure exhaust gas recirculation systems are often taken directly from the engine and thus comparatively hot, so that they must be cooled before re-feeding into the engine, which in turn requires an increased energy demand. In so-called
  • the recirculating exhaust gas is removed downstream of an exhaust gas turbocharger or a diesel particulate filter and introduced upstream of the compressor back into the intake. Since here the
  • Temperatures of the recirculated exhaust gases are only about 350 ° C to 500 ° C, can be dispensed with a complex cooling the same.
  • combined exhaust gas recirculation systems are known with which either a high-pressure exhaust gas recirculation or a low-pressure exhaust gas recirculation are possible. In such combined
  • Exhaust gas recirculation systems thus require two valve devices for separately controlling the respective exhaust gas recirculation flows, as a result of which usually also two adjusting devices for respectively adjusting the valve devices are required.
  • Such combined exhaust gas recirculation systems are thus structurally relatively expensive and therefore expensive.
  • the present invention deals with the problem for a
  • Valve device of the generic type to provide an improved embodiment, which offers in particular a cost-effective and space-optimized alternative to the previously used in combined exhaust gas recirculation systems two separate valve devices.
  • the present invention is based on the general idea of a combined exhaust gas recirculation system according to the invention
  • Use valve device having two valve piston and thereby is able to both a high pressure exhaust gas recirculation over a
  • the exhaust gas recirculation can be carried out according to the state of the internal combustion engine either in the high-pressure region or in the low-pressure region.
  • the exhaust gas recirculation preferably takes place in the high pressure region during the cold start phase. As a result, a faster heating of the Internal combustion engine to the required operating temperature.
  • Exhaust gas recirculation into the low-pressure region takes place after the cold start phase, when the internal combustion engine has reached the required operating temperature.
  • the exhaust gas recirculation takes place in the low-pressure range both in partial load operation, as well as in full load operation.
  • Valve device is designed in this case as a so-called two-piston valve and able to replace the previously two separate valve devices. Compared to the previously required two separate valve devices in combined exhaust gas recirculation systems provides the invention
  • Valve device has the great advantages that it builds comparatively compact due to the closely adjacent arrangement of the two valve piston and thereby space-optimized design, and only a single actuator for common adjustment of the two valve piston requires, whereby an actuator can be saved in previously two separate valve devices , This makes it possible to construct the valve device according to the invention in comparison to previous two separate valve devices not only more compact, but also also significantly cheaper. By eliminating the previously required second adjusting device can also be a
  • the adjusting device has an electric servo motor which has an actuator with radially extending slots, for example a control lever, in each of which a control slide coupled to the respective valve piston is suspended.
  • an electric servo motor By energizing the electric servomotor this thus adjusts the adjusting lever, whereupon a valve piston in the one and the other valve piston are simultaneously adjusted in the opposite direction.
  • a common and simultaneously simultaneous adjustment of the two valve piston via only a single common actuating device is possible.
  • the respective valve piston is in the respective associated
  • Exhaust gas recirculation channel i. in the high-pressure exhaust gas recirculation passage or the low-pressure exhaust gas recirculation passage, for closing the same
  • a piston ring is arranged, which guides the respective valve piston, cleans and at the same time an annular gap between the valve piston and the associated
  • a housing of the valve device is formed from undercut-free die-cast parts.
  • the invention is further based on the general idea, in a
  • valve device according to the invention offers a whole series of advantages not previously achievable with two separate valve devices: On the one hand, only one single valve device according to the invention is required which, in comparison to the previously required two, separate
  • Valve devices has a significantly lower space requirement and a significantly lower weight. Due to the omission of the previously required second adjusting device can also realize significant cost advantages.
  • piston rings By arranged in the respective exhaust gas recirculation channel piston rings also a self-cleaning of the valve piston, a guide thereof and a sealing function is realized by only a single component.
  • the valve device according to the invention is also a very precise control or regulation of a high-pressure exhaust gas recirculation rate or a
  • Fig. 1 is a schematic representation of a charged
  • Fig. 2 shows a possible installation location of the invention
  • FIG. 4 shows a representation of an undercut-free die-cast part of FIG.
  • exhaust gas recirculation line 7 now branches off the exhaust gas line 5 downstream of the turbine 3 of the exhaust gas turbocharger 2 and flows upstream of the exhaust gas line Compressor 4 in the intake manifold 6 and is thus a
  • Exhaust gas recirculation line 7 arranged a valve device 8 for controlling / regulating an exhaust gas recirculation rate.
  • a particulate filter 9 is also arranged, wherein in the region of the exhaust gas recirculation line 7 and des
  • Low pressure exhaust gas recirculation channel 12 in addition an exhaust gas recirculation cooler 10 is arranged.
  • the internal combustion engine 1 according to the invention according to FIG. 1 also has a high-pressure exhaust gas recirculation passage 11, which leads directly to the valve device 8 and via this into the intake line 6
  • Internal combustion engine 1 generally two exhaust gas recirculation lines 7,7 ', namely a high pressure exhaust gas recirculation channel 1 1 and a
  • Low pressure exhaust gas recirculation passage 12 an exhaust pressure of about 1, 1 to 1, 5 bar and a temperature of about 350 ° C to 500 ° C prevail.
  • a temperature of up to 900 ° C. in the low-pressure exhaust gas recirculation passage 12 may also prevail for a short time.
  • the high pressure exhaust gas recirculation channel 1 a comparatively high pressure between 2 and 3 bar, and a comparatively high temperature between 500 ° C and 800 ° C before.
  • Exhaust gas recirculation which alternatively allows the return of high-pressure exhaust gas or low-pressure exhaust gas.
  • a charge air cooler 13 may be arranged beyond.
  • valve device 8 As a possible installation location for the valve device 8 according to the invention, an adjacent area to the engine block 14 (see FIG Internal combustion engine 1 on. As a result, in particular short lines between the exhaust gas turbocharger 2, the exhaust line 5 and the intake manifold 6 can be achieved. In addition, a direct attachment of an adjusting device 17 on the engine block 14 is possible, which is required for adjusting the valve device 8.
  • Valve device 8 according to the figures 3a to 3c, it can be seen that the valve device 8 is designed as a two-piston valve, via a first valve piston 15 is a high-pressure exhaust gas recirculation over the
  • Low pressure exhaust gas recirculation channel 12 is controllable.
  • Both valve pistons 15, 16 are connected via an adjusting device 17, such as an electric servomotor, together and simultaneously adjustable simultaneously.
  • the adjusting device 17 has an adjusting member 18, for example an adjusting lever, with radially extending oblong holes 19, in each of which a control slide 20, 21 coupled to the respective valve pistons 15, 16 is suspended.
  • the actuator 18 is rotated by the adjusting device 17, for example, from the starting position shown in FIG. 3a clockwise, the two valve piston 15, 16, which are arranged parallel to each other, in
  • FIG. 3b in which the high pressure exhaust gas recirculation is closed because the valve piston 15 is inserted into the associated high pressure exhaust gas recirculation passage 1 1, whereas the low pressure exhaust gas recirculation passage 12 is opened because the second valve piston 16 is pulled out of this.
  • the actuator 18 in an opposite rotational adjustment of the actuator 18, as shown in FIG. 3c, the high pressure exhaust gas recirculation open, whereas the
  • Piston ring 22 is arranged, which not only leads the respective valve piston 15,16, but at the same time also strikes off when pushing through and thus cleans and at the same time an annular gap between the valve piston 15, 16 and the respective exhaust gas recirculation passage 1 1, 12 seals.
  • a second piston ring 22 'and a bearing 23 may be provided. Between the bearing 23 and the respective valve piston 15, 16 while a Schmutzsammeitopf 24 is arranged, which prevents the passage of dirt, such as soot particles, in the direction of the adjusting device 17 of the bearing 23. Between the respective bearing 23 and a
  • a seal 28 is also arranged, which prevents exhaust gases in the control or in the area of
  • Setting device 17 can penetrate.
  • valve piston 15, 16 may be formed for example of ceramic or metal and thereby have a comparatively long life.
  • the valve device 8 according to the invention is significantly more compact compared to two previously required separate valve devices and thus requires a significantly reduced space requirement compared to previously two separate valve devices, which is particularly in modern engine compartments of great advantage.
  • Low pressure exhaust gas recirculation or high pressure exhaust gas recirculation may be formed, in particular to the prevailing there temperatures.
  • the housing 25 of the valve device 8 according to the invention is formed from undercut-free die-cast parts 26, as shown for example in accordance with FIG. 4.
  • the die-cast part 26 are already corresponding grooves 27 for the
  • Piston rings 22 and 22 'and seals 28 are provided so that they can be easily mounted and at the same time reliably fixed in the housing 25.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung (8) zur Steuerung/Regelung einer Abgasrückführrate. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Ventileinrichtung (8) als Zweikolbenventil ausgebildet ist, wobei über einen ersten Ventilkolben (15) eine Hochdruckabgasrückführung über einen Hochdruckabgasrückführungskanal (11) und über einen zweiten Ventilkolben (16) eine Niederdruckabgasrückführung über einen Niederdruckabgasrückführungskanal (12) steuerbar ist. Hierdurch kann eine bauraum-, gewichts- und kostenoptimierte Ventileinrichtung (8) bereitgestellt werden.

Description

Ventileinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung zur Steuerung/Regelung einer Abgasrückführrate gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer derartigen Ventileinrichtung.
Generell soll in modernen Kraftfahrzeugen eine erhöhte Abgasrückführung erfolgen, um dadurch NOx-Grenzwerte, die beispielsweise der EURO-6-Norm zugrunde liegen, herabsetzen bzw. einhalten zu können. Zugleich kann bei Ottomotoren auch eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs im Teillastbereich erzielt werden. Die Senkung der NOx-Emissionswerte durch eine reine
Abgasnachbehandlung, beispielsweise durch einen SCR-Katalysator, hat sich dabei jedoch als nicht ausreichend herausgestellt. Aus diesem Grund sind bereits vielfältige Hochdruckabgasrückführsysteme im Einsatz, die jedoch beispielsweise bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine einen dem Abgasturbolader zur Verfügung stehenden Abgasmassenstrom reduzieren, wodurch dieser nur zur Erbringung einer reduzierten Verdichterleistung in der Lage ist. Zudem sind die rückgeführten Abgase bei Hochdruckabgasrückführsystemen oftmals direkt der Brennkraftmaschine entnommen und damit vergleichsweise heiß, so dass diese vor einer erneuten Zuführung in die Brennkraftmaschine gekühlt werden müssen, was wiederum einen erhöhten Energiebedarf erfordert. Bei sogenannten
Niederdruckabgasrückführungsystemen wird das rückzuführende Abgas stromab eines Abgasturboladers bzw. eines Dieselpartikelfilters entnommen und stromauf des Verdichters wieder in die Ansaugleitung eingebracht. Da hierbei die
Temperaturen der rückgeführten Abgase lediglich ca. 350°C bis 500°C betragen, kann auf eine aufwendige Kühlung derselben verzichtet werden. Selbstverständlich sind auch kombinierte Abgasrückführsysteme bekannt, mit welchen wahlweise eine Hochdruck-Abgasrückführung oder eine Niederdruck- Abgasrückführung möglich sind. Bei derartigen kombinierten
Abgasrückführsystemen sind somit zwei Ventileinrichtungen zum separaten Steuern der jeweiligen Abgasrückführströme erforderlich, wodurch üblicherweise auch zwei Stelleinrichtungen zum jeweiligen Verstellen der Ventileinrichtungen erforderlich sind. Derartige kombinierte Abgasrückführsysteme sind somit konstruktiv vergleichsweise aufwendig und dadurch auch teuer.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine
Ventileinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere eine kostengünstige und bauraumoptimierte Alternative zu den bisher bei kombinierten Abgasrückführsystemen eingesetzten zwei separaten Ventileinrichtungen bietet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der
unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind
Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem kombinierten Abgasrückführungssystem eine erfindungsgemäße
Ventileinrichtung einzusetzen, die zwei Ventilkolben aufweist und dadurch in der Lage ist, sowohl eine Hochdruckabgasrückführung über einen
Hochdruckabgasrückführungskanal sowie eine Niederdruckabgasrückführung über einen Niederdruckabgasrückführungskanal zu steuern. Somit kann die Abgasrückführung entsprechend dem Zustand der Brennkraftmaschine entweder in den Hochdruck-Bereich oder in den Niederdruck-Bereich erfolgen.
Vorzugsweise erfolgt die Abgasrückführung in den Hochdruckbereich während der Kaltstartphase. Dadurch erfolgt eine schnellere Erwärmung der Brennkraftmaschine auf die erforderliche Betriebstemperatur. Die
Abgasrückführung in den Niederdruck-Bereich erfolgt nach der Kaltstartphase, wenn die Brennkraftmaschine die erforderliche Betriebstemperatur erreicht hat. Hierbei erfolgt die Abgasrückführung in den Niederdruck-Bereich sowohl im Teillastbetrieb, als auch im Volllastbetrieb. Die erfindungsgemäße
Ventileinrichtung ist in diesem Fall als sogenanntes Zweikolbenventil ausgebildet und in der Lage, die bisher zwei separaten Ventileinrichtungen zu ersetzen. Im Vergleich zu den bisher erforderlichen zwei separaten Ventileinrichtungen bei kombinierten Abgasrückführsystemen bietet die erfindungsgemäße
Ventileinrichtung die großen Vorteile, dass diese aufgrund der eng benachbarten Anordnung der beiden Ventilkolben vergleichsweise kompakt baut und dadurch Bauraum-optimiert ausgebildet ist, sowie lediglich eine einzige Stelleinrichtung zur gemeinsamen Verstellung der beiden Ventilkolben erfordert, wodurch eine Stelleinrichtung bei bisher zwei separaten Ventileinrichtungen eingespart werden kann. Dies ermöglicht es, die erfindungsgemäße Ventileinrichtung im Vergleich zu bisherigen zwei separaten Ventileinrichtungen nicht nur kompakter, sondern zudem auch deutlich kostengünstiger zu bauen. Durch den Wegfall der bisher erforderlichen zweiten Stelleinrichtung kann darüber hinaus auch ein
Gewichtsvorteil erzielt werden.
Zweckmäßig weist die Stelleinrichtung einen elektrischen Stellmotor auf, der ein Stellorgan mit radial verlaufenden Langlöchern aufweist, beispielsweise einen Stellhebel, in welchen jeweils ein mit den jeweiligen Ventilkolben gekoppelter Stellschieber eingehängt ist. Durch ein Bestromen des elektrischen Stellmotors verstellt dieser somit den Stellhebel, woraufhin der eine Ventilkolben in die eine und der andere Ventilkolben simultan in die entgegengesetzte Richtung verstellt werden. Hierdurch ist ein gemeinsames und zugleich simultanes Verstellen der beiden Ventilkolben über lediglich eine einzige gemeinsame Stelleinrichtung möglich. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist der jeweilige Ventilkolben in den jeweils zugehörigen
Abgasrückführungskanal, d.h. in den Hochdruckabgasrückführungskanal bzw. den Niederdruckabgasrückführungskanal, zum Verschließen desselben
einschiebbar. In zumindest einem dieser Abgasrückführkanäle ist dabei ein Kolbenring angeordnet, der den jeweiligen Ventilkolben führt, reinigt und zugleich einen Ringspalt zwischen dem Ventilkolben und dem zugehörigen
Abgasrückführungskanal abdichtet. Ein derartiger Kolbenring ermöglicht es somit, mit einem einzigen Bauteil drei Aufgaben gleichzeitig zu erfüllen, nämlich erstens die Abdichtung zwischen Ventilkolben und zugehörigem
Abgasrückführungskanal, wodurch eine unerwünschte Bypassströmung vermieden werden kann, zweitens eine leichtgängige und zudem exakte Führung des Ventilkolbens, wodurch insbesondere ein Verkanten vermieden werden kann, und drittens eine Reinigung des jeweiligen Ventilkolbens, da dieser beim
Durchschieben durch den jeweiligen Kolbenring von diesem abgestreift und an seiner Mantelfläche von beispielsweise sich dort ablagernden Abgasrückständen gereinigt wird.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Gehäuse der Ventileinrichtung aus hinterschnittfreien Druckgussteilen ausgebildet. Für die spezielle, parallele Anordnung der beiden Ventilkolben ist es möglich, das Gehäuse der Ventileinrichtung aus zwei jeweils hinterschnittfreien Druckgussteilen kostengünstig und zugleich äußerst präzise herzustellen.
Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer
aufgeladenen Brenn kraftmasch ine mit einem eine Turbine und einen Verdichter aufweisenden Abgasturbolader, der turbinenseitig in einen Abgasstrang und verdichterseitig in einen Ansaugstrang eingebunden ist und wobei eine stromab der Turbine aus dem Abgasstrang abzweigende und stromauf des Verdichters in den Ansaugstrang mündende Niederdruckabgasrückführungsleitung vorgesehen ist, in letztere eine in den vorherigen Absätzen beschriebene, erfindungsgemäße Ventileinrichtung einzubauen und dadurch eine kostengünstige und zugleich bauraum- und gewichtsoptimierte Steuerung einer Abgasrückführrate in einem kombinierten Abgasrückführsystem zu verwirklichen.
Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung bietet dabei eine ganze Reihe von bisher mit zwei separaten Ventileinrichtungen nicht erreichbaren Vorteilen: Zum einen wird lediglich noch eine einzige erfindungsgemäße Ventileinrichtung benötigt, die im Vergleich zu den bisher zwei erforderlichen, separaten
Ventileinrichtungen einen deutlich geringeren Bauraumbedarf sowie ein deutlich geringeres Gewicht aufweist. Aufgrund des Wegfalls der bisher erforderlichen zweiten Stelleinrichtung lassen sich auch erhebliche Kostenvorteile realisieren. Durch die in dem jeweiligen Abgasrückführungskanal angeordneten Kolbenringe wird zudem eine Selbstreinigung der Ventilkolben, eine Führung derselben sowie eine Dichtfunktion durch lediglich ein einziges Bauteil realisiert. Mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung ist zudem eine äußerst exakte Steuerung bzw. Regelung einer Hochdruckabgasrückführrate bzw. einer
Niederdruckabgasrückführrate möglich.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen
Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aufgeladenen
Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung,
Fig. 2 einen möglichen Einbauort der erfindungsgemäßen
Ventileinrichtung an der aufgeladenen Brennkraftmaschine,
Fig. 3a-c eine Detaildarstelllung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in unterschiedlichen Schaltstellungen,
Fig. 4 eine Darstellung eines hinterschnittfreien Druckgussteils des
Gehäuses der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung.
Entsprechend der Fig. 1 , weist eine erfindungsgemäße aufgeladene
Brennkraftmaschine 1 einen Abgasturbolader 2 mit einer Turbine 3 und einem Verdichter 4 auf. Der Abgasturbolader 2 ist dabei turbinenseitig in einen
Abgasstrang 5 und verdichterseitig in eine Ansaugstrang 6 der
Brennkraftmaschine 1 eingebunden, wobei zusätzlich eine den Abgasstrang 5 und den Ansaugstrang 6 verbindende Abgasrückführleitung 7 vorgesehen ist. Erfindungsgemäß zweigt nun die Abgasrückführleitung 7 stromab der Turbine 3 des Abgasturboladers 2 aus dem Abgasstrang 5 ab und mündet stromauf des Verdichters 4 in den Ansaugstrang 6 ein und ist somit ein
Niederdruckabgasrückführungskanal 12. Zusätzlich ist im Bereich der
Abgasrückführleitung 7 eine Ventileinrichtung 8 zur Steuerung/Regelung einer Abgasrückführrate angeordnet.
Stromab der Turbine 3 ist darüber hinaus ein Partikelfilter 9 angeordnet, wobei im Bereich der Abgasrückführleitung 7 bzw. des
Niederdruckabgasrückführungskanals 12 zusätzlich ein Abgasrückführkühler 10 angeordnet ist. Generell besitzt die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 gemäß der Fig. 1 auch einen Hochdruckabgasrückführungskanal 1 1 , der direkt zur Ventileinrichtung 8 und über diese in den Ansaugstrang 6 der
Brennkraftmaschine 1 führt. Somit besitzt die erfindungsgemäße
Brennkraftmaschine 1 generell zwei Abgasrückführleitungen 7,7', nämlich einen Hochdruckabgasrückführungskanal 1 1 und einen
Niederdruckabgasrückführungskanal 12, wobei in dem
Niederdruckabgasrückführungskanal 12 ein Abgasdruck von ca. 1 ,1 bis 1 ,5 bar und eine Temperatur von ca. 350°C bis 500°C herrschen. Bei einer Regeneration des Dieselpartikelfilters 9 kann kurzzeitig auch eine Temperatur von bis zu 900°C in dem Niederdruckabgasrückführungskanal 12 herrschen. Demgegenüber liegt in dem Hochdruckabgasrückführungskanal 1 1 ein vergleichsweise hoher Druck zwischen 2 und 3 bar, sowie eine vergleichsweise hohe Temperatur zwischen 500°C und 800°C vor. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 8, die in den Figuren 3a bis 3c näher erläutert ist, ermöglicht dabei eine kombinierte
Abgasrückführung, welche alternativ die Rückführung von Hochdruckabgas oder Niederdruckabgas ermöglicht. Im Bereich des Ansaugstrangs 6 kann darüber hinaus ein Ladeluftkühler 13 angeordnet sein.
Als möglicher Einbauort für die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 8 bietet sich insbesondere ein benachbarter Bereich zum Motorblock 14 (vgl. Fig. 2) der Brennkraftmaschine 1 an. Hierdurch können insbesondere kurze Leitungswege zwischen dem Abgasturbolader 2, dem Abgasstrang 5 und dem Ansaugstrang 6 erreicht werden. Zudem ist auch ein direkter Anbau einer Stelleinrichtung 17 am Motorblock 14 möglich, die zur Verstellung der Ventileinrichtung 8 erforderlich ist.
Betrachtet man nun die Detaildarstellungen der erfindungsgemäßen
Ventileinrichtung 8 gemäß den Figuren 3a bis 3c, so kann man erkennen, dass die Ventileinrichtung 8 als Zweikolbenventil ausgebildet ist, wobei über einen ersten Ventilkolben 15 eine Hochdruckabgasrückführung über den
Hochdruckabgasrückführungskanal 1 1 und über einen zweiten Ventilkolben 16 eine Niederdruckabgasrückführung über den
Niederdruckabgasrückführungskanal 12 steuerbar ist. Beide Ventilkolben 15, 16 sind dabei über eine Stelleinrichtung 17, beispielsweise einen elektrischen Stellmotor, gemeinsam und zugleich simultan verstellbar. Die Stelleinrichtung 17 weist hierzu ein Stellorgan 18, beispielsweise einen Stellhebel, mit radial verlaufenden Langlöchern 19 auf, in welchen jeweils ein mit den jeweiligen Ventilkolben 15, 16 gekoppelter Stellschieber 20, 21 eingehängt ist. Wird somit das Stellorgan 18 durch die Stelleinrichtung 17 verdreht, beispielsweise aus der gemäß der Fig. 3a gezeigten Ausgangsstellung im Uhrzeigersinn, so werden die beiden Ventilkolben 15, 16, die parallel zueinander angeordnet sind, in
entgegengesetzten Richtungen zueinander verstellt. Dies ist gemäß der Fig. 3b dargestellt, in welcher die Hochdruckabgasrückführung geschlossen ist, da der Ventilkolben 15 in den zugehörigen Hochdruckabgasrückführungskanal 1 1 eingeschoben ist, wogegen der Niederdruckabgasrückführungskanal 12 geöffnet ist, da der zweite Ventilkolben 16 aus diesem herausgezogen ist. Bei einer entgegengesetzten Drehverstellung des Stellorgans 18, wie dies gemäß der Fig. 3c dargestellt ist, die Hochdruckabgasrückführung geöffnet, wogegen die
Niederdruckabgasrückführung geschlossen ist. Bei der gemäß der Fig. 3a gezeigten Stellung sind sowohl die Hochdruckabgasrückführung als auch die Niederdruckabgasrückführung geschlossen, so dass keine Abgasrückführung erfolgt.
Betrachtet man die Darstellung gemäß den Fig. 3a bis 3c, so kann man erkennen, dass in den jeweiligen Abgasrückführungskanälen 1 1 , 12 ein
Kolbenring 22 angeordnet ist, der den jeweiligen Ventilkolben 15,16 nicht nur führt, sondern zugleich bei einem Durchschieben auch abstreift und damit reinigt und zugleich einen Ringspalt zwischen dem Ventilkolben 15, 16 und dem jeweiligen Abgasrückführungskanal 1 1 , 12 abdichtet. Zur verbesserten Führung kann darüber hinaus jeweils ein zweiter Kolbenring 22' sowie ein Lager 23 vorgesehen sein. Zwischen dem Lager 23 und dem jeweiligen Ventilkolben 15, 16 ist dabei ein Schmutzsammeitopf 24 angeordnet, der ein Übergehen von Schmutz, beispielsweise von Rußpartikeln, in Richtung der Stelleinrichtung 17 des Lagers 23 verhindert. Zwischen dem jeweiligen Lager 23 und einem
Gehäuse 25 der Ventileinrichtung 8 ist zudem eine Dichtung 28 angeordnet, die verhindert, dass Abgase in die Steuerung bzw. in den Bereich der
Stelleinrichtung 17 eindringen können.
Generell lassen sich mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 8
vergleichsweise kurze Stellwege durch einen vergleichsweise sich in
Axialrichtung gering erstreckenden Ventilkolben 15, 16 erzielen, wobei zudem größere Öffnungsquerschnitte bei derartig kurzen Wegen realisiert werden können. Die Ventilkolben 15, 16 können dabei beispielsweise aus Keramik oder aus Metall ausgebildet sein und dadurch eine vergleichsweise hohe Lebensdauer aufweisen. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 8 ist im Vergleich zu zwei bisher erforderlichen separaten Ventileinrichtungen deutlich kompakter und benötigt somit einen im Vergleich zu bisher zwei separaten Ventileinrichtungen einen deutlich verringerten Bauraumbedarf, was insbesondere in modernen Motorräumen von großem Vorteil ist. Zugleich entfällt bei der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 8 eine der beiden bisher erforderlichen Stelleinrichtungen 17, wodurch nicht nur Teile und Bauraum eingespart werden können, sondern auch Kosten und Gewicht, was ebenfalls bei in Kraftfahrzeugen eingebauten
Brennkraftmaschinen 1 von entscheidendem Vorteil ist. Durch die Kolbenringe 22 ist darüber hinaus eine Selbstreinigung der Ventilkolben 15 und 16 und damit eine Selbstreinigung der Ventileinrichtung 8 gegeben. Selbstverständlich können die beiden Ventilkolben 15, 16 auch optimiert auf die jeweilige
Niederdruckabgasrückführung bzw. Hochdruckabgasrückführung ausgebildet sein, insbesondere auf die dort jeweils vorherrschenden Temperaturen.
Von besonderem Vorteil dürfte darüber hinaus sein, dass das Gehäuse 25 der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 8 aus hinterschnittfreien Druckgussteilen 26 ausgebildet ist, wie dies beispielsweise gemäß der Fig. 4 dargestellt ist. In dem Druckgussteil 26 sind dabei bereits entsprechende Nuten 27 für die
Kolbenringe 22 und 22' sowie Dichtungen 28 vorgesehen, so dass diese einfach montiert und zugleich zuverlässig im Gehäuse 25 fixiert werden können.

Claims

Patenansprüche
1 . Ventileinrichtung (8) zur Steuerung/Regelung einer Abgasrückführrate, dadurch gekennzeichnet,
dass die Ventileinrichtung (8) als Zweikolbenventil ausgebildet ist, wobei über einen ersten Ventilkolben (15) eine Hochdruckabgasrückführung über einen Hochdruckabgasrückführungskanal (1 1 ) und über einen zweiten Ventilkolben (16) eine Niederdruckabgasrückführung über einen
Niederdruckabgasrückführungskanal (12) steuerbar ist.
2. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
die beiden Ventilkolben (15,16) über eine gemeinsame Stelleinrichtung (17) gemeinsam und simultan verstellbar sind.
3. Ventileinrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Stelleinrichtung (17) einen elektrischen Stellmotor aufweist, der ein Stellorgan (18) mit radial verlaufenden Langlöchern (19) aufweist, in welchen jeweils ein mit dem jeweiligen Ventilkolben (15,16) gekoppelter Stellschieber (21 ) eingehängt ist.
4. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass - die beiden Ventilkolben (15,16) parallel zueinander angeordnet sind, und/oder
- die beiden Ventilkolben (15,16) ausschließlich entgegengesetzt zueinander verstellbar sind.
5. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ventilkolben (15) in den Hochdruckabgasrückführungskanal (1 1 ) und der Ventilkolben (16) in den Niederdruckabgasrückführungskanal (12) zum Verschließen derselben einschiebbar ist.
6. Ventileinrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der zumindest ein Ventilkolben (15,16) aus Keramik oder aus Metall ausgebildet ist, und/oder
- die Ventileinrichtung (8) zwischen zumindest drei Stellungen verstellbar ist, nämlich
- einer ersten Stellung, in welcher der
Hochdruckabgasrückführungskanal (1 1 ) verschlossen ist, wogegen der Niederdruckabgasrückführungskanal (12) geöffnet ist,
- einer zweiten Stellung, in welcher der
Hochdruckabgasrückführungskanal (1 1 ) geöffnet ist, wogegen der Niederdruckabgasrückführungskanal (12) geschlossen ist, und
- einer dritten Stellung, in welcher sowohl der
Hochdruckabgasrückführungskanal (1 1 ) als auch der
Niederdruckabgasrückführungskanal (12) geschlossen sind.
7. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass im Hochdruckabgasrückführungskanal (1 1 ) und/oder im
Niederdruckabgasrückführungskanal (12) ein Kolbenring (22) angeordnet ist, der den jeweiligen Ventilkolben (15,16) führt, reinigt und zugleich einen Ringspalt zwischen dem Ventilkolben (15,16) und dem
Abgasrückführungskanal (1 1 ,12) abdichtet.
8. Ventileinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Gehäuse (12) der Ventileinrichtung (8) aus hinterschnittfreien
Druckgussteilen (26) ausgebildet ist.
9. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1 ) mit einem eine Turbine (3) und einen Verdichter (4) aufweisenden Abgasturbolader (2), der turbinenseitig in einen Abgasstrang (5) und verdichterseitig in einen Ansaugstrang (6)
eingebunden ist, wobei eine stromab der Turbine (3) aus dem Abgasstrang (5) abzweigende und stromauf des Verdichters (4) in den Ansaugstrang (6) mündende Niederdruckabgasrückführungsleitung (12) vorgesehen ist, in der eine Ventileinrichtung (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung/Regelung einer Abgasrückführrate angeordnet ist.
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