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Title:
EXHAUST-GAS CONTROL DEVICE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2013/113790
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an exhaust-gas control device (2) for an internal combustion engine (1), comprising a common valve body (15) for controlling a flow in an exhaust-gas channel (5) and for controlling a flow in a bypass channel (6). The valve body (15) is rotatably arranged in a housing (19) and controls outlet openings (13, 14) of the exhaust-gas channel (5) and of the bypass channel (6). In one rotational position, the valve body (15) closes an inlet channel (11) by means of a base (22) and thus interrupts the flow. At the same time, the exhaust-gas channel (5) and the bypass channel (6) are separated from each other.

Inventors:
MURESAN DANIEL (RO)
Application Number:
PCT/EP2013/051858
Publication Date:
August 08, 2013
Filing Date:
January 31, 2013
Export Citation:
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Assignee:
CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH (DE)
International Classes:
F16K11/052; F02M25/07; F16K11/085; F16K31/04
Domestic Patent References:
WO2008115773A22008-09-25
Foreign References:
GB1434078A1976-04-28
US20110061625A12011-03-17
EP2236805A22010-10-06
DE10222919A12003-12-24
US20100116256A12010-05-13
FR2879712A12006-06-23
EP1426604A22004-06-09
Other References:
None
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Claims:
Abgas Steuerungseinrichtung (2) für eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgasventil (9) zur Steuerung einer Strömung in einem Abgaskanal (5) und mit einem Bypass- ventil (10) zur Steuerung einer Strömung in einem By- passkanal (6), mit einem ansteuerbaren Aktor (8) zum Ansteuern des Abgasventils (9) und des Bypassventils (10), d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Abgasventil (9) und das Bypassventil (10) einen gemeinsamen Ventilkörper (15) und einen gemeinsamen Abgaseinlasskanal (11) aufweisen.

Abgas Steuerungseinrichtung 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 ein Gehäuse (19) zur Aufnahme des Ventilkörpers (15) eine Einlassöffnung (12) des gemeinsamen Abgaseinlasskanals (11), eine Auslassöffnung (13) des Abgaskanals (5) des Abgasventils (9) und eine Auslassöffnung (14) des Bypasska- nals (6) des Bypassventils (10) aufweist.

Abgas Steuerungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der gemeinsame Abgaseinlasskanal (11) bis zu dem gemeinsamen Ventilkörper (15) geführt ist.

Abgas Steuerungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der gemeinsame Ventilkörper (15) in einer Stellung die Einlassöffnung (12) verschließt.

Abgas Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der gemeinsame Ventilkörper (15) in der die Einlassöffnung (12) verschließenden Stellung die beiden Auslassöffnungen (13, 14) voneinander trennt. Abgas Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Ventilkörper (15) drehbar in dem Gehäuse (19) angeordnet ist und zwei zur Drehachse geneigte Abgasführungsflächen (20, 21) aufweist, so dass in einer ersten Drehstellung die Einlassöffnung (12) über die eine Abgasführungsfläche (20) mit der einen Auslassöffnung (13) und in der zweiten Drehstellung die Einlassöffnung (12) über die andere Abgasführungsfläche (21) mit der anderen Auslassöffnung (14) verbunden ist.

Abgas Steuerungseinrichtung 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 der Ventilkörper (15) einen auf einem Teilbereich einer der Abgasführungsflächen (20, 21) angeordneten Sockel (22) hat und dass in einer dritten Drehstellung der Sockel (22) die Einlassöffnung (12) verschließt.

Abgas Steuerungseinrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Sockel (22) ausschließlich auf einer der Abgasführungsflächen (20, 21) des Ventilkörpers (15) angeordnet ist.

Abgas Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der Aktor (8) ein Stellmotor zur Einstellung der Drehstellung des Ventilkörpers (15) ist.

Abgas Steuerungseinrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine Drehachse des Stellmotors parallel zu der Drehachse des Ventilkörpers (15) angeordnet ist und dass ein Getriebe (16) zwischen Stellmotor und Ventilkörper (15) eben gestaltet ist.

Abgas Steuerungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Gehäuse (19) rohrformig mit einer Mantelfläche gestaltet ist und dass die Einlassöffnung (12) auf einer Seite einer Mantelfläche und die Auslassöffnungen (13, 14) auf der der Einlassöffnung (12) gegenüberliegenden Seite der Mantelfläche angeordnet sind.

Description:
Beschreibung

Abgassteuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine Abgas Steuerungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasventil zur Steuerung einer Strömung in einem Abgaskanal und mit einem Bypassventil zur Steuerung einer Strömung in einem Bypasskanal, mit einem ansteuerbaren Aktor zum Ansteuern des Abgasventils und des Bypassventils .

Solche Abgassteuerungseinrichtungen werden bei heutigen Kraftfahrzeugen häufig eingesetzt und sind aus der Praxis bekannt. Bei der aus der Praxis bekannten Abgassteuerungsein- richtung ist jeweils eine Drosselklappe in dem Bypasskanal und dem Abgaskanal angeordnet. Die im Abgaskanal angeordnete Drosselklappe wird über einen Stellmotor als Aktor angesteuert, während die im Bypasskanal angeordnete Drosselklappe über eine Unterdruckdose verstellt wird. Hierdurch erfordert die Abgassteuerungseinrichtung einen sehr großen baulichen Aufwand .

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Abgassteuerungseinrichtung der eingangs genannten Art so weiterzubil- den, dass sie besonders einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen ist.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Abgasventil und das Bypassventil einen gemeinsamen Ventilkör- per und einen gemeinsamen Abgaseinlasskanal aufweisen.

Durch diese Gestaltung weist die Abgas Steuerungseinrichtung durch den einzigen Ventilkörper eine besonders geringe Anzahl an Bauteilen auf. Zudem lässt sich der gemeinsame Ventilkör- per mit einem einzigen Aktor besonders einfach ansteuern, so dass die Abgassteuerungseinrichtung besonders einfach aufgebaut und kostengünstig zu fertigen ist. Weiterhin hat die er- findungsgemäße Abgassteuerungseinrichtung durch den einzigen Ventilkörper eine besonders geringe Anzahl an Dichtstellen. Die geringe Anzahl an Dichtstellen und die besonders einfache Steuerung der Strömung in dem Abgaskanal und dem Bypasskanal führt zudem zu einer besonders geringen Anzahl an Fehlermöglichkeiten .

Die Erzeugung des Bypas sventils und des Abgasventils mit einem einzelnen Ventilkörper gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn ein Gehäuse zur Aufnahme des Ventilkörpers eine Einlassöffnung des gemeinsamen Abgaseinlasskanals, eine Auslassöffnung des Abgaskanals des Abgasventils und eine Auslassöffnung des Bypasskanals des Bypassventils aufweist.

Eine Trennung der Strömungen lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn der gemeinsame Abgaseinlasskanal bis zu dem gemeinsamen Ventilkörper geführt ist . Hierdurch vermag der Ventilkörper die Strömung im Abgaseinlasskanal in Abhängigkeit von der Ansteu- erung des Aktors unmittelbar dem jeweiligen Abgaskanal zuzuleiten .

Die Abgassteuerungseinrichtung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders vielfältig einsetzen, wenn der gemeinsame Ventilkörper in einer Stellung die Einlassöffnung verschließt.

Ein unerwünschtes Überströmen von Abgas zwischen dem Abgaskanal und dem Bypasskanal lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vermeiden, wenn der gemeinsame Ventilkörper in der den gemeinsamen Abgaseinlasskanal verschließenden Stellung die beiden Auslassöffnungen voneinander trennt .

Der Ventilkörper gestaltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders ein- fach, wenn der Ventilkörper drehbar in dem Gehäuse angeordnet ist und zwei zur Drehachse geneigte Abgasführungsflächen aufweist, so dass in einer ersten Drehstellung die Einlassöffnung über die eine Abgasführungsfläche mit der einen Auslass- Öffnung und in der zweiten Drehstellung die Einlassöffnung über die andere Abgasführungsfläche mit der anderen Auslassöffnung verbunden ist. Ein weiterer Vorteil dieser Gestaltung besteht darin, dass der Aktor als einfacher Drehsteller des Ventilkörpers ausgebildet sein kann. Die Abgassteuerungsein- richtung lässt sich hierdurch besonders kostengünstig fertigen .

Der bauliche Aufwand zum Verschluss der Einlassöffnung lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Er- findung besonders gering halten, wenn der Ventilkörper einen auf einem Teilbereich einer der Abgasführungsflächen angeordneten Sockel hat und wenn in einer dritten Drehstellung der Sockel die Einlassöffnung verschließt. Die Störung der Abgasströmung durch eine Drosselung des Sockels lässt sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn der Sockel ausschließlich auf einer der Abgasführungsflächen des Ventilkörpers angeordnet ist. Wenn der Bypasskanal einen geringeren Abgasstrom benötigt als der Abgaskanal, ist der Sockel damit vorzugsweise auf der zu der Auslassöffnung des Bypasskanals führenden Abgasführungsfläche angeordnet.

Die Ansteuerung des Abgasventils und des Bypassventils ges- taltet sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung konstruktiv besonders einfach, wenn der Aktor ein Stellmotor zur Einstellung der Drehstellung des Ventilkörpers ist. Die erfindungsgemäße Abgassteuerungseinrichtung gestaltet sich besonders kompakt, wenn eine Drehachse des Stellmotors parallel zu der Drehachse des Ventilkörpers angeordnet ist und wenn ein Getriebe zwischen Stellmotor und Ventilkörper eben gestaltet ist. Weiterhin wird hierdurch eine thermische Belastung des Stellmotors besonders gering gehalten.

Strömungsverluste lassen sich gemäß einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung besonders gering halten, wenn das Gehäuse rohrformig mit einer Mantelfläche gestaltet ist und wenn die Einlassöffnung auf einer Seite einer Mantelfläche und die Auslassöffnungen auf der der Einlassöffnung gegenüberliegenden Seite der Mantelfläche angeordnet sind.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 schematisch eine Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Abgassteuerungseinrichtung,

Fig. 2 die erfindungsgemäße Abgas steuerungseinrich- tung aus Figur 1,

Fig. 3 - 5 Schnittdarstellungen durch einen Teilbereich der erfindungsgemäßen Abgassteuerungseinrichtung in verschiedenen Stellungen,

Fig. 5 perspektivisch einen Ventilkörper der erfindungsgemäßen Abgassteuerungseinrichtung .

Figur 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgassteuerungseinrichtung 2. Die Brennkraftmaschine 1 hat einen Ansaugkanal 3, über den Frischluft aus der Umwelt angesaugt wird, und ein zu der Abgassteuerungseinrichtung 2 führendes Abgasrohr 4. Die Abgassteuerungseinrichtung 2 steuert eine Strömung in einem über nicht dargestellte Schalldämpfer, Filter oder Katalysatoren in die Umwelt führenden Abgaskanal 5 und in einem Bypasskanal 6, der zu einem in dem Ansaugkanal 3 angeordneten Mischer 7 führt. Die Abgassteuerungseinrichtung 2 lässt sich über einen Aktor 8 steuern und hat ein Abgasventil 9 zur Steuerung der Strömung in dem Abgaskanal 5 und ein Bypassventil 10 zur Steuerung der Strömung in dem Bypasskanal 6. Das Abgasrohr 4 der Brennkraftmaschine 1 führt in einen Abgaseinlasskanal 11 der Abgassteuerungseinrichtung 2.

Figur 2 zeigt die Abgas Steuerungseinrichtung 2 aus Figur 1 in einer perspektivischen Darstellung. Die Abgassteuerungsein- richtung 2 hat ein rohrförmiges Gehäuse 19 mit einer Einlassöffnung 12 des Abgaseinlasskanals 11 und einer Auslassöffnung 13 des Abgaskanals 5 des Abgasventils 9 und einer Auslassöffnung 14 des Bypasskanals 6 des Bypassventils 10. Die Auslassöffnungen 13, 14 sind der Einlassöffnung 12 gegenüberliegend in einer Mantelfläche des rohrförmigen Gehäuses 19 angeordnet. Ein einziger Ventilkörper 15 ist drehbar in dem rohrförmigen Gehäuse 19 angeordnet. Der Aktor 8 ist als Stellmotor mit einer parallel zur Drehachse des Ventilkörpers 15 angeordneten Achse ausgebildet und über ein ebenes Getriebe 16 mit dem Ventilkörper 15 verbunden. Zur Vereinfachung sind von dem Getriebe 15 und dem Aktor 8 nur Gehäuseteile 17, 18 dargestellt .

Figur 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Gehäuse 19 mit dem Ventilkörper 15 in einer ersten Drehstellung, in der eine Strömung zu der Auslassöffnung 13 des Abgaskanals 5 freigegeben ist. Der Ventilkörper 15 hat hierzu eine erste Abgasführungsfläche 20 zur Führung der Strömung. Die Auslassöffnung 14 des Bypasskanals 6 ist von der Strömung getrennt.

Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung durch das Gehäuse 19 mit dem Ventilkörper 15 in einer zweiten Drehstellung, in der die Strömung durch die Auslassöffnung 14 des Bypasskanals 6 freigegeben ist. Hierfür hat der Ventilkörper 15 eine zweite Abgasführungsfläche 21. Die Auslassöffnung 13 des Abgaskanals 5 ist von der Strömung getrennt. Zur Verdeutlichung sind in den Figuren 1, 3 und 4 die Strömungen mit Pfeilen gekennzeichnet.

Figur 5 zeigt das Gehäuse 19 mit dem Ventilkörper 15 in einer dritten Drehstellung, in der die Einlassöffnung 12 des Abgaseinlasskanals 11 durch einen Sockel 22 des Ventilkörpers 15 verschlossen ist. Gleichzeitig sind die Auslassöffnungen 13, 14 voneinander getrennt. Figur 6 zeigt zur Verdeutlichung den Ventilkörper 15 in einer perspektivischen Darstellung. Hierbei ist zu erkennen, dass der Sockel 22 einen Teilbereich einer der Abgasführungsflächen 20 verdeckt. Die andere der Abgasführungsflächen 21 ist frei und ermöglicht eine ungehinderte Strömung des Abgases .