WO2015078759A1 - Ventilvorrichtung - Google Patents

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Peter Welteroth
Rolf Anschicks
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Continental Automotive Gmbh
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention is an object of the invention is a valve device for a motor vehicle having a housing, a flow channel located in the housing, a valve arranged in the flow channel for closing the
  • the shaft is mounted in the housing and an electric motor to drive the shaft.
  • valve devices find for example as
  • Throttle body or EGR valves use and have long been known.
  • the rotatably mounted flap By the rotatably mounted flap, it is possible to completely close the flow channel or to open such that a desired mass flow rate occurs.
  • turbulence forms at the edge and the back of the flap, so that the previously laminar flow downstream of the flap turns into a turbulent flow.
  • the disadvantage here is that turbulences lead to a pressure drop and that a turbulent flow makes it difficult to handle the gas flow.
  • arranged in the gas flow sensors for controlling the gas flow can not determine accurate values, which also has a negative effect on the control of the gas flow.
  • the invention is therefore based on the object to provide a valve ⁇ device, are minimized by the turbulence through the flap, the valve device should be produced with little effort.
  • the object is achieved in that a fixed guide element is arranged in the flow channel downstream of the flap.
  • the turbulences leading to the turbulent flow are disturbed by the arrangement of a fixed guide element, so that the turbulent flow reverts to a laminar flow in a significantly shorter time.
  • the guide element is formed integrally with the wall of the flow channel.
  • the guide element can be well integrated in the valve device in this way.
  • cast metal housings can be cast in this way, the guide element together with the housing, so that a subsequent mounting of the guide element can be omitted in the housing.
  • the ends of the guide element are rounded in accordance with another advantageous embodiment.
  • the guide element is arranged in this region of the flow channel and adapted to the curved course of the flow channel.
  • a curved flow channel causes the two sub-channels have a different length.
  • the cross-section of the guide element in such a way that the partial flows in both sub-channels pass through the guide element in the same time, so that they meet again at the end of the guide element at the same time. This avoids the emergence of new turbulences.
  • One possible embodiment of the cross section is that the surface of the guide element facing the radially outer subchannel is arched into the subchannel, while the surface of the guide element facing the radially inner subchannel is arched away from the subchannel.
  • FIG. 2 shows a further section of the valve device according to FIG.
  • valve device 3 shows a second embodiment of the valve device
  • FIG. 4 shows a section of the valve device according to FIG. 3, FIG.
  • Fig. 5 a perspective view of a third
  • FIG. 6 shows a section through the guide element according to FIG. 5.
  • the valve device in FIGS. 1 and 2 is an exhaust gas recirculation valve in a motor vehicle, the section according to FIG. 2 being rotated through 90 ° to the section according to FIG. It consists of a cast housing 1 made of metal with a flow channel 2. In the flow channel 2, a flap 3 is arranged for closing the flow channel 2, wherein the flap 3 on a shaft 4 is attached.
  • the shaft 4 is mounted in the housing 1 and is arranged in a lower chamber 5 of the housing
  • the flow channel 2 is rectilinear and has downstream of the flap 3, a guide element 6.
  • the guide element 6 is cast with the housing 1 and thus integrally connected to the housing 1. When fully open flap 3, the guide element 6 has the same orientation as the flap 3. Due to the one-piece design with the housing 1, the guide element 6 divides the flow channel 2 into two identical sub-channels 7, eighth
  • the valve device according to Figures 3 and 4 has, in contrast to the valve apparatus of Figure 1 a downstream of the flap 3 curved flow channel 2.
  • flap 3 and guide element 6 are divided the flow channel 2 in two spat ⁇ geltrucklich again the same orientation and the guide member 6, the same Partial channels 7, 8.
  • the guide element 6 is formed integrally with the housing 1.
  • the valve device according to FIG. 5 likewise has a curved flow channel 2.
  • flap 3 and guide element 6 are offset by 90 ° relative to the curvature of the flap
  • Flow channel 2 is arranged so that the guide element 6 divides the flow channel 2 into a radially inner sub-channel 7 and a radially outer sub-channel 8.
  • the radially outer sub-channel 8 has a greater average length than the radially inner sub-channel eighth
  • Figure 6 shows a further embodiment of the guide element 6, which has a cross section in the manner of a wing.
  • the surface of the guide element 6 facing the radially outer subchannel 8 is curved into the subchannel 8, while the surface of the guide element 6 facing the radially inner subchannel 7 is arched away from the subchannel 7.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse 1, einem in dem Gehäuse befindlichen Strömungskanal 2, einer in dem Strömungskanal 2 angeordneten Klappe 3 zum Verschließen des Strömungskanals 2, wobei die Klappe 3 an einer Welle 4 befestigt ist und die Welle 4 im Gehäuse 1 gelagert ist und einem Elektromotor zum Antrieb 10 der Welle 4. In dem Strömungskanal 2 ist stromabwärts der Klappe 3 ein feststehendes Leitelement 6 angeordnet.

Description

Beschreibung
Ventil orrichtung
Gegenstand der Erfindung ist ein Gegenstand der Erfindung ist eine Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse befindlichen Strömungskanal, einer in dem Strömungskanal angeordneten Klappe zum Verschließen des
Strömungskanals, wobei die Klappe an einer Welle befestigt ist du die Welle im Gehäuse gelagert ist und einem Elektromotor zum Antrieb der Welle.
Derartige Ventilvorrichtungen finden beispielsweise als
Drosselklappenstutzen oder Abgasrückführventilen Verwendung und sind seit langem bekannt. Durch die drehbar gelagerte Klappe ist es möglich, den Strömungskanal vollständig zu verschließen oder derart zu öffnen, dass ein gewünschter Massendurchsatz erfolgt. Wird die geöffnete Klappe von einem Gasstrom umströmt, bilden sich an der Kante und der Rückseite der Klappe Verwirbelungen, so dass die vormals laminare Strömung stromabwärts der Klappe in eine turbulente Strömung übergeht. Nachteilig dabei ist, dass Verwirbelungen zu einem Druckabfall führen und dass eine turbulente Strömung das Handling des Gasstroms erschwert. Zudem können in dem Gasstrom angeordnete Sensoren zur Regelung des Gasstroms keine genauen Werte ermitteln, was sich ebenfalls negativ auf die Regelung des Gasstroms auswirkt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventil¬ vorrichtung zu schaffen, mit der Verwirbelungen durch die Klappe minimiert werden, wobei die Ventilvorrichtung mit geringem Aufwand herstellbar sein soll.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Strömungskanal stromabwärts der Klappe ein feststehendes Leitelement angeordnet ist. Die zu der turbulenten Strömung führenden Verwirbelungen werden durch die Anordnung eines feststehenden Leitelements gestört, so dass die turbulente Strömung in deutlich kürzerer Zeit wieder in eine laminare Strömung übergeht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Leitelement einteilig mit der Wandung des Strömungskanals ausgebildet. Zum einen ist so eine sichere Befestigung des Leitelements im Strömungskanal gegeben. Andererseits lässt sich das Leitelement auf diese Weise gut in die Ventilvorrichtung integrieren. Insbesondere bei gegossenen Metallgehäusen lässt sich auf diese Weise das Leitelement zusammen mit dem Gehäuse gießen, so dass eine nachträgliche Montage des Leitelements in das Gehäuse entfallen kann.
Eine zu große Verringerung des wirksamen Strömungsquerschnitts bei gleichzeitig gute Beeinflussung der turbulenten Strömung ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung gegeben, wenn das Leitelement stegähnlich ausgebildet ist und den Strömungskanal in zwei Teilkanäle unterteilt.
Die beste Beeinflussung der turbulenten Strömung ist gegeben, wenn das Leitelement die gleiche Ausrichtung wie die vollständig geöffnete Klappe besitzt.
Damit das Leitelement selbst möglichst keine Verwirbelungen erzeugt, sind gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung die Enden des Leitelements abgerundet ausgebildet.
Aus Gründen des zur Verfügung stehenden Bauraums kann es vorteilhaft sein, den Strömungskanal stromabwärts der Klappe gebogen auszubilden. In diesem Fall ist das Leitelement in diesem Bereich des Strömungskanals angeordnet und an den gebogenen Verlauf des Strömungskanals angepasst.
Ein gebogener Strömungskanal führt dazu, dass die beiden Teilkanäle eine unterschiedliche Länge besitzen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, in diesen Fällen den Querschnitt des Leitelements derart auszubilden, dass die Teilströmungen in beiden Teilkanälen das Leitelement in derselben Zeit passieren, so dass sie am Ende des Leitelements zur gleichen Zeit wieder aufeinandertreffen. Dadurch wird das Entstehen neuer Verwir- belungen vermieden. Eine mögliche Ausbildung des Querschnitts besteht darin, dass die dem radial äußeren Teilkanal zugewandte Oberfläche des Leitelements in den Teilkanal hinein gewölbt ist, während die dem radial inneren Teilkanal zugewandte Oberfläche des Leitelements vom Teilkanal weg gewölbt ist . Mit dieser Ausgestaltung wird in dem radial äußeren Teilkanal der Quer¬ schnitt verringert, was zu einem Anstieg der Strömungsge¬ schwindigkeit führt. Im radial inneren Teilkanal wird dagegen der Querschnitt vergrößert, wodurch sich die Strömungsgeschwin¬ digkeit verringert. Auf diese Weise lassen sich die unter¬ schiedlichen Längen der Teilkanäle strömungstechnisch anein¬ ander anpassen.
An mehreren Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Ventil¬ vorrichtung,
Fig. 2 : einen weiteren Schnitt der Ventilvorrichtung nach Fig.
1,
Fig. 3: eine zweite Ausführungsform der Ventilvorrichtung,
Fig. 4 : einen Schnitt der Ventilvorrichtung nach Fig. 3,
Fig. 5 : eine perspektivische Darstellung einer dritten
Ausführungsform und
Fig. 6: einen Schnitt durch das Leitelement nach Fig. 5.
Die Ventilvorrichtung in den Figuren lund 2 ist ein Abgas- rückführventil in einem Kraftfahrzeug, wobei der Schnitt nach Figur 2 um 90° zu dem Schnitt nach Figur 1 gedreht ist. Es besteht aus einem Gussgehäuse 1 aus Metall mit einem Strömungskanal 2. In dem Strömungskanal 2 ist eine Klappe 3 zum Verschließen des Strömungskanals 2 angeordnet, wobei die Klappe 3 an einer Welle 4 befestigt ist. Die Welle 4 ist im Gehäuse 1 gelagert und wird über einen in einer Kammer 5 des Gehäuses langeordneten
Elektromotor angetrieben. Der Strömungskanal 2 ist geradlinig ausgebildet und besitzt stromabwärts der Klappe 3 ein Leitelement 6. Das Leitelement 6 ist mit dem Gehäuse 1 gegossen und somit einteilig mit dem Gehäuse 1 verbunden. Bei vollständig geöffneter Klappe 3 besitzt das Leitelement 6 die gleiche Ausrichtung wie die Klappe 3. Aufgrund der einteiligen Ausbildung mit dem Gehäuse 1 unterteilt das Leitelement 6 den Strömungskanal 2 in zwei identische Teilkanäle 7, 8.
Die Ventilvorrichtung gemäß den Figuren 3 und 4 besitzt im Unterschied zu der Ventilvorrichtung nach Figur 1 einen stromabwärts der Klappe 3 gebogenen Strömungskanal 2. Klappe 3 und Leitelement 6 besitzen wieder die gleiche Ausrichtung und das Leitelement 6 unterteilt den Strömungskanal 2 in zwei spie¬ gelbildlich gleiche Teilkanäle7, 8. Das Leitelement 6 ist einteilig mit dem Gehäuse 1 ausgebildet. Die Ventilvorrichtung nach Figur 5 besitzt ebenfalls einen gebogenen Strömungskanal 2. Klappe 3 und Leitelement 6 sind im Unterschied zu Figur 4 um 90° versetzt zur Krümmung des
Strömungskanals 2 angeordnet, so dass das Leitelement 6 den Strömungskanal 2 in einen radial inneren Teilkanal 7 und einen radial äußeren Teilkanal 8 unterteilt. Damit besitzt der radial äußere Teilkanal 8 eine größere mittlere Länge als der radial innere Teilkanal 8.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Leitelements 6, welches einen Querschnitt nach Art eines Flügels aufweist. Die dem radial äußeren Teilkanal 8 zugewandte Oberfläche des Leitelements 6 ist in den Teilkanal 8 hinein gewölbt, während die dem radial inneren Teilkanal 7 zugewandte Oberfläche des Leitelements 6 vom Teilkanal 7 weg gewölbt ist. Mit dieser Ausgestaltung wird in dem radial äußeren Teilkanal 8 der
Querschnitt verringert, was zu einem Anstieg der Strömungs¬ geschwindigkeit führt. Im radial inneren Teilkanal 7 wird dagegen der Querschnitt vergrößert, wodurch sich die Strömungsge¬ schwindigkeit verringert. Am Ende des Leitelements 6 treffen beide Teilströmungen zeitgleich und somit verwirbelungsarm aufeinander .

Claims

Ventilvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse befindlichen Strömungskanal, einer in dem Strömungskanal angeordneten Klappe zum Verschließen des Strömungskanals, wobei die Klappe an einer Welle befestigt ist und die Welle im Gehäuse gelagert ist und einem Elektromotor zum Antrieb der Welle, d a d u r c h
g e k e n n z e i c h n e t , dass in dem Strömungskanal (2) stromabwärts der Klappe (3) ein feststehendes Leitelement (6) angeordnet ist.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass das Leitelement (6) einteilig mit der Wandung (1) des Strömungskanals (2) ausgebildet ist .
Ventilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Leitelement (6) stegähnlich ausgebildet ist und den Strömungskanal (2) in zwei Teilkanäle (7, 8) unterteilt.
Ventilvorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass das Leitelement (6) die gleiche Ausrichtung wie die vollständig geöffnete Klappe (3) besitzt.
Ventilvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Enden des Leitelements (6) abgerundet ausgebildet sind.
Ventilvorrichtung nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Strömungskanal (2) stromabwärts der Klappe (3) gebogen ist, dass das Leitelement (6) in diesem Bereich des Strömungskanals (2) angeordnet und an den gebogenen Verlauf des Strömungskanals (2) angepasst ist.
7. Ventilvorrichtung nach Anspruch 6, d a d u r c h g e ¬ k e n n z e i c h n e t , dass das Leitelement (6) den Strömungskanal (2) in einen radial inneren Teilkanal (7) und einen radial äußeren Teilkanal (8) teilt und dass der Querschnitt des Leitelements (6) derart ausgebildet ist, dass die dem radial äußeren Teilkanal (8) zugewandte Oberfläche des Leitelements (6) in den Teilkanal (8) hinein gewölbt ist, während die dem radial inneren Teilkanal (7) zugewandte Oberfläche des Leitelements (6) vom Teilkanal (7) weg gewölbt ist.
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