Title:
Gasventil für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs und Herstellungsverfahren für ein Gasventil
Kind Code:
A1


Abstract:

Die Erfindung betrifft ein Gasventil für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs mit einem in einem Ventilgehäuse (10) zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar angeordneten Ventilkörper (12), mindestens einer Feder (14), deren Federkraft (Fspring) einer Verstellbewegung des Ventilkörpers (12) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung entgegenwirkt, und mindestens einer Magnetspule (16), mittels deren Bestromung ein Magnetfeld (B1) in dem Ventilgehäuse (10) so erzeugbar ist, dass mittels des erzeugten Magnetfelds (B1) eine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) auf den Ventilkörper (12) bewirkbar ist, wobei das Gasventil mindestens einen Permanentmagneten (20) aufweist, welcher unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet ist und eine zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) auf den Ventilkörper (12) bewirkt. Ebenso betrifft die Erfindung eine Expansionsmaschine, einen Wärmekreislauf und ein Abgaswärmenutzungssystem (jeweils) für ein Fahrzeug und ein Herstellungsverfahren für ein Gasventil, eine Expansionsmaschine, einen Wärmekreislauf und ein Herstellungsverfahren oder ein Abgaswärmenutzungssystem. embedded image




Inventors:
Schweizer, Benjamin (72160, Horb, DE)
Schwaderer, Peter (71083, Herrenberg, DE)
Scholz, Frank (70469, Stuttgart, DE)
Application Number:
DE102017201056A
Publication Date:
07/26/2018
Filing Date:
01/24/2017
Assignee:
Robert Bosch GmbH, 70469 (DE)
International Classes:
Domestic Patent References:
DE102007030405B3N/A2008-10-09
DE29707905U1N/A1998-10-08



Foreign References:
EP19236442008-05-21
EP25276352012-11-28
Claims:
Gasventil (38) für einen Wärmekreislauf (32) eines Fahrzeugs mit:
einem Ventilgehäuse (10);
einem in dem Ventilgehäuse (10) zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar angeordneten Ventilkörper (12);
mindestens einer Feder (14), welche in dem Ventilgehäuse (10) derart angeordnet ist, dass eine Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) einer Verstellbewegung des Ventilkörpers (12) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung entgegenwirkt; und
mindestens einer Magnetspule (16), welche unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet ist und mittels deren Bestromung ein Magnetfeld (B1) in dem Ventilgehäuse (10) so erzeugbar ist, dass mittels des erzeugten Magnetfelds (B1) eine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) auf den Ventilkörper (12) bewirkbar ist;
wobei das Gasventil (38) so ausgebildet ist, dass der Ventilkörper (12) mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung oder aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist;
gekennzeichnet durch
mindestens einen Permanentmagneten (20), welcher unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet ist und eine zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) auf den Ventilkörper (12) bewirkt.

Gasventil (38) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Magnetspule (16) und der mindestens eine Permanentmagnet (20) derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet sind, dass der Ventilkörper (12) bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) und der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) entgegen der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) entgegen der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellbar ist.

Gasventil (38) nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Magnetspule (16) und der mindestens eine Permanentmagnet (20) derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet sind, dass der Ventilkörper (12) bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) und der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) entgegen der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellbar ist und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) entgegen der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist.

Gasventil (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Ventilgehäuse (10) eine erste Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung, eine zweite Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung und eine dritte Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung ausgebildet sind, und wobei mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers (12) ein von der ersten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung durch das Ventilgehäuse (10) zu der zweiten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung verlaufender erster Verbindungsweg freigeschaltet und ein von der ersten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung durch das Ventilgehäuse (10) zu der dritten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung verlaufender zweiter Verbindungsweg gasdicht unterbrochen sind, während mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers (12) der erste Verbindungsweg gasdicht unterbrochen und der zweite Verbindungsweg freigeschalten sind.

Gasventil (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gasventil (38) ein Bypassventil und/oder ein Abgaswärmebypassventil ist.

Expansionsmaschine (30) für einen Wärmekreislauf (32) eines Fahrzeugs mit:
einem Gasventil (38) nach einem der vorhergehenden Ansprüche;
einer Turbine (36); und
einer Bypassleitung (40);
wobei ein durch die Expansionsmaschine (30) strömendes Gas mittels des Gasventils (38) wahlweise zu der Turbine (36) leitbar ist oder durch die Bypassleitung (40) leitbar ist, und wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung (40) strömenden Gases zu der Turbine (36) unterbunden ist.

Expansionsmaschine (30) nach Anspruch 6 mit dem Gasventil (38) nach Anspruch 2, wobei das durch die Expansionsmaschine (30) strömende Gas mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers (12) zu der Turbine leitbar (36) ist und mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers (12) durch die Bypassleitung (40) leitbar ist.

Expansionsmaschine (30) nach Anspruch 6 mit dem Gasventil (38) nach Anspruch 3, wobei das durch die Expansionsmaschine (30) strömende Gas mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers (12) zu der Turbine (36) leitbar ist und mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers (12) durch die Bypassleitung (40) leitbar ist.

Wärmekreislauf (32) für ein Fahrzeug mit:
einem Gasventil (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
einer Expansionsmaschine (30) mit einer Turbine (36); und
einer Bypassleitung (40);
wobei ein durch den Wärmekreislauf (32) strömendes Gas mittels des Gasventils (38) wahlweise zu der Turbine (36) leitbar ist oder durch die Bypassleitung (40) leitbar ist, und wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung (40) strömenden Gases zu der Turbine (36) unterbunden ist.

Abgaswärmenutzungssystem (34) für ein Fahrzeug mit:
einem Gasventil (38) nach einem der Ansprüche 1 bis 5;
einer Expansionsmaschine (30) mit einer Turbine (36); und
einer Bypassleitung (40);
wobei ein durch das Abgaswärmenutzungssystem (34) strömendes Gas mittels des Gasventils (38) wahlweise zu der Turbine (36) leitbar ist oder durch die Bypassleitung (40) leitbar ist, und wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung (40) strömenden Gases zu der Turbine (36) unterbunden ist.

Herstellungsverfahren für ein Gasventil (38) mit den Schritten:
Anordnen eines Ventilkörpers (12) in einem Ventilgehäuse (10), wobei der Ventilkörper (12) mittels mindestens einer Feder (14) derart zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet wird, dass eine Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) einer Verstellbewegung des Ventilkörpers (12) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung entgegenwirkt (S1);
Anordnen mindestens einer Magnetspule (16) derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10), dass mittels einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) ein Magnetfeld (B1) in dem Ventilgehäuse (10) so erzeugt wird, dass mittels des erzeugten Magnetfelds (B1) eine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) auf den Ventilkörper (12) bewirkt wird (S2);
wobei das Gasventil (38) derart ausgebildet wird, dass der Ventilkörper (12) mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung oder aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellt wird;
gekennzeichnet durch den Schritt:
Anordnen mindestens einen Permanentmagneten (20), welcher eine zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) auf den Ventilkörper (12) bewirkt, unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) (S3).

Herstellungsverfahren nach Anspruch 11, wobei die mindestens eine Magnetspule (16) und der mindestens eine Permanentmagnet (20) derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse (10) angeordnet werden, dass der Ventilkörper (12) bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) und der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) entgegen der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellt wird und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) entgegen der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellt wird, oder dass der Ventilkörper (12) bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule (16) mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM1) und der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) entgegen der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellt wird und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der Federkraft (Fspring) der mindestens einen Feder (14) entgegen der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft (FM2) aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellt wird.

Herstellungsverfahren für eine Expansionsmaschine (30) mit den Schritten:
Anordnen eines gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 hergestellten Gasventils (38) in der Expansionsmaschine (30);
Anordnen einer Turbine (36) in der Expansionsmaschine (30); und
Ausbilden einer Bypassleitung (40) durch die Expansionsmaschine (30) derart, dass ein durch die Expansionsmaschine (30) strömendes Gas mittels des Gasventils (38) wahlweise zu der Turbine (36) oder durch die Bypassleitung (40) geleitet wird, wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung (40) strömenden Gases zu der Turbine (36) unterbunden ist (S4).

Herstellungsverfahren für einen Wärmekreislauf (32) mit den Schritten:
Anordnen eines gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 hergestellten Gasventils (38) in dem Wärmekreislauf (40);
Anordnen einer Expansionsmaschine (36) mit einer Turbine (36) in dem Wärmekreislauf (32); und
Ausbilden einer Bypassleitung (40) durch den Wärmekreislauf (32) derart, dass ein durch den Wärmekreislauf (32) strömendes Gas mittels des Gasventils (38) wahlweise zu der Turbine (36) oder durch die Bypassleitung (40) geleitet wird, wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung (40) strömenden Gases zu der Turbine (36) unterbunden ist (S4).

Herstellungsverfahren für ein Abgaswärmenutzungssystem (34) mit den Schritten:
Anordnen eines gemäß dem Verfahren nach Anspruch 11 oder 12 hergestellten Gasventils (38) in dem Abgaswärmenutzungssystem (34);
Anordnen einer Expansionsmaschine (30) mit einer Turbine (36) in dem Abgaswärmenutzungssystem (34); und
Ausbilden einer Bypassleitung (40) durch das Abgaswärmenutzungssystem (34) derart, dass ein durch das Abgaswärmenutzungssystem (34) strömendes Gas mittels des Gasventils (38) wahlweise zu der Turbine (36) oder durch die Bypassleitung (40) geleitet wird, wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung (40) strömenden Gases zu der Turbine (36) unterbunden ist.

Description:

Die Erfindung betrifft ein Gasventil für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs, eine Expansionsmaschine für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs, einen Wärmekreislauf für ein Fahrzeug und ein Abgaswärmenutzungssystem für ein Fahrzeug. Ebenso betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein Gasventil, ein Herstellungsverfahren für eine Expansionsmaschine, ein Herstellungsverfahren für einen Wärmekreislauf und ein Herstellungsverfahren für ein Abgaswärmenutzungssystem.

Stand der Technik

Die EP 1 923 644 A2 beschreibt einen mit Gasventilen ausgestatteten Wassererhitzer. Jedes der Gasventile weist je eine Spule und je eine Feder auf. Je ein Ventilkörper der Gasventile wird mittels der zugeordneten Feder in seiner Schließposition gehalten, während die Gasventile mittels eines Bestromens ihrer Spulen geöffnet werden.

Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung schafft ein Gasventil für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Expansionsmaschine für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 6, einen Wärmekreislauf für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 9, ein Abgaswärmenutzungssystem für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 10, ein Herstellungsverfahren für ein Gasventil mit den Merkmalen des Anspruchs 11, ein Herstellungsverfahren für eine Expansionsmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 13, ein Herstellungsverfahren für einen Wärmekreislauf mit den Merkmalen des Anspruchs 14 und ein Herstellungsverfahren für ein Abgaswärmenutzungssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung schafft Möglichkeiten zum Reduzieren eines Leistungsverbrauchs/Stromverbrauchs während eines Betriebs eines Gasventils, bzw. einer mit dem erfindungsgemäßen Gasventil ausgestatteten Vorrichtung. Durch die zusätzliche Ausstattung des jeweiligen Gasventils mit dem mindestens einen unverstellbar/fest an und/oder in dem zugeordneten Ventilgehäuse angeordneten Permanentmagneten kann der Betrieb des Gasventils (bzw. der mit dem erfindungsgemäßen Gasventil ausgestatteten Vorrichtung) mittels der von dem mindestens einen Permanentmagneten bewirkten zusätzlichen/zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft unterstützt werden, wodurch ein Leistungsbedarf/Strombedarf des Betriebs reduzierbar ist. Aufgrund seines geringeren Leistungsbedarfs/Strombedarfs hat das erfindungsgemäße Gasventil (bzw. die damit ausgestattete Vorrichtung) eine höhere Effizienz. Außerdem kann mittels der zusätzlichen/zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft auch eine höhere Dynamik bei einem Verstellen des Ventilkörpers zwischen seiner ersten Schaltstellung und seiner zweiten Schaltstellung erreicht werden. Damit ist auch ein schnelleres Schalten des erfindungsgemäßen Gasventils möglich.

Die Ausgestattung des erfindungsgemäßen Gasventils mit dem mindestens einen an und/oder in dem Ventilgehäuse unverstellbar/fest angeordneten Permanentmagneten kann zur Reduzierung einer mittels der mindestens einen zusammenwirkenden Magnetspule zu bewirkenden Leistung genutzt werden. Dies erlaubt auch eine Minimierung der mindestens einen Magnetspule, wodurch eine kleinere und leichtere Bauweise des erfindungsgemäßen Gasventils (bzw. der damit ausgestatteten Vorrichtung) möglich ist. Die Minimierung des erfindungsgemäßen Gasventils (bzw. der damit ausgestatteten Vorrichtung) erleichtert auch eine Anordnung/einen Einbau des Gasventils (bzw. Vorrichtung), beispielsweise an einem Fahrzeug. Durch die Minimierung des erfindungsgemäßen Gasventils (bzw. der damit ausgestatteten Vorrichtung) können auch Materialien eingespart werden, was zu einer Reduzierung von Gewicht und Herstellungskosten führt. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auch einen vergleichsweise einfachen Aufbau von Gasventilen möglich macht.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des Gasventils sind die mindestens eine Magnetspule und der mindestens eine Permanentmagnet derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse angeordnet, dass der Ventilkörper bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft und der Federkraft der mindestens einen Feder entgegen der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft entgegen der Federkraft der mindestens einen Feder aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellbar ist. Die mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule bewirkte erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft dient somit lediglich dazu, eine Differenz zwischen der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft des mindestens einen Permanentmagneten und der Federkraft der mindestens einen Feder zu überwinden. Damit muss nur eine relativ geringe Leistung mittels der mindestens einen Magnetspule erbracht werden, so dass nur vergleichsweise wenig Energie zur Bestromung der mindestens einen Magnetspule aufzubringen ist. Zusätzlich kann bei dieser Ausführungsform des Gasventils die mindestens eine Magnetspule leicht verkleinert werden.

Alternativ können die mindestens eine Magnetspule und der mindestens eine Permanentmagnet auch derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse angeordnet sein, dass der Ventilkörper bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft und der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft entgegen der Federkraft der mindestens einen Feder aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellbar ist und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der Federkraft der mindestens einen Feder entgegen der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist. Auch diese Ausführungsform des Gasventils weist einen vergleichsweise geringen Leistungsbedarf/Strombedarf auf, und kann vergleichsweise einfach in einer relativ kleinen Bauweise hergestellt werden.

Beispielsweise können an dem Ventilgehäuse eine erste Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung, eine zweite Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung und eine dritte Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung ausgebildet sein, wobei mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers ein von der ersten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung durch das Ventilgehäuse zu der zweiten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung verlaufender erster Verbindungsweg freigeschaltet und ein von der ersten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung durch das Ventilgehäuse zu der dritten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung verlaufender zweiter Verbindungsweg gasdicht unterbrochen sind, während mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers der erste Verbindungsweg gasdicht unterbrochen und der zweite Verbindungsweg freigeschaltet sind. Wie unten noch genauer erläutert wird, kann ein derartiger Ventiltyp vielseitig eingesetzt werden.

Vorzugsweise ist das Gasventil ein Bypassventil und/oder ein Abgaswärmebypassventil. Somit kann auf die Verwendung eines herkömmlichen Magnetventils (mit einem gegenüber dem erfindungsgemäßen Gasventil gesteigerten Leistungsbedarf/Strombedarf) für diese Verwendungszwecke verzichtet werden. Ebenso kann für diese Verwendungszwecke auf eine Nutzung eines herkömmlichen Ventils mit einer Druckluftansteuerung (bei einem mittels des Ventils zu leitenden Gas im Nassdampfbereich häufig problematisch) verzichtet werden.

Die vorausgehend beschriebenen Vorteile sind auch bei einer Expansionsmaschine für einen Wärmekreislauf eines Fahrzeugs gewährleistet, welche mit einem derartigen Gasventil, einer Turbine und einer Bypassleitung ausgestattet ist, wobei ein durch die Expansionsmaschine strömendes Gas mittels des Gasventils wahlweise zu der Turbine leitbar ist oder durch die Bypassleitung leitbar ist, und wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung strömenden Gases zu der Turbine unterbunden ist.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das durch die Expansionsmaschine strömende Gas mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers zu der Turbine leitbar und mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers durch die Bypassleitung leitbar. Vorteilhaft ist es auch, wenn das durch die Expansionsmaschine strömende Gas mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers zu der Turbine leitbar ist und mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers durch die Bypassleitung leitbar ist. In beiden Fällen ist aufgrund eines vergleichsweise geringen Energieverbrauchs des Gasventils ein hoher Wirkungsgrad während eines Einsatzes der Expansionsmaschine zur Energiegewinnung sichergestellt.

Die oben beschriebenen Vorteile sind auch bewirkbar durch eine Verwendung eines Wärmekreislaufs für ein Fahrzeug mit einem entsprechenden Gasventil, einer Expansionsmaschine mit einer Turbine und einer Bypassleitung, wobei ein durch den Wärmekreislauf strömendes Gas mittels des Gasventils wahlweise zu der Turbine leitbar ist oder durch die Bypassleitung leitbar ist, und wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung strömenden Gases zu der Turbine unterbunden ist.

Auch ein Abgaswärmenutzungssystem für ein Fahrzeug mit einem derartigen Gasventil, einer Expansionsmaschine mit einer Turbine und einer Bypassleitung, wobei ein durch das Abgaswärmenutzungssystem strömendes Gas mittels des Gasventils wahlweise zu der Turbine leitbar ist oder durch die Bypassleitung leitbar ist, und wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung strömenden Gases zu der Turbine unterbunden ist, weist aufgrund der oben beschriebenen Vorteile des Gasventils einen relativ hohen Wirkungsgrad auf. Ebenso kann dieser Typ des Abgaswärmenutzungssystems billiger und mit einem reduzierten Bauraumbedarf hergestellt werden.

Zusätzlich bewirkt auch ein Ausführen eines korrespondierenden Herstellungsverfahrens für ein Gasventil die oben beschriebenen Vorteile. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass das Herstellungsverfahren für ein Gasventil gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des Gasventils weiterbildbar ist.

Des Weiteren schaffen auch Herstellungsverfahren für eine Expansionsmaschine, für einen Wärmekreislauf oder für ein Abgaswärmenutzungssystem die oben schon erläuterten Vorteile. Auch diese Herstellungsverfahren können gemäß den oben beschriebenen Ausführungsformen des Abgasventils, der Expansionsmaschine, des Wärmekreislaufs oder des Abgaswärmenutzungssystems weitergebildet werden.

Figurenliste

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:

  • 1a und 1b schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform des Gasventils;
  • 2a und 2b schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des Gasventils;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Expansionsmaschine, bzw. eines Wärmekreislaufs oder Abgaswärmenutzungssystems; und
  • 4 ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein Gasventil.

Ausführungsformen der Erfindung

1a und 1b zeigen schematische Darstellungen einer ersten Ausführungsform des Gasventils.

Das mittels der 1a und 1b schematisch wiedergegebene Gasventil umfasst ein (teilweise dargestelltes) Ventilgehäuse 10 und einen in dem Ventilgehäuse 10 zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar angeordneten Ventilkörper 12. Unter der in Fig. la dargestellten ersten Schaltstellung kann eine erste Stellung des Ventilkörpers 12 in Bezug zu dem Ventilgehäuse 10 verstanden werden, bei welcher das Gasventil in einen ersten Öffnungs- und/oder Schließzustand geschaltet ist, während unter der in 1b dargestellten zweiten Schaltstellung eine andere/zweite Stellung des Ventilkörpers 12 in Bezug zu dem Ventilgehäuse 10 verstanden werden kann, bei welcher das Gasventil in einen von dem ersten Öffnungs- und/oder Schließzustand abweichenden zweiten Öffnungs- und/oder Schließzustand geschaltet ist. Beispielsweise können an dem Ventilgehäuse 10 eine erste Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung, eine zweite Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung und eine dritte Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung ausgebildet sein, wobei, sofern das Gasventil in den ersten Öffnungs- und/oder Schließzustand geschaltet ist, mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers 12 ein von der ersten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung durch das Ventilgehäuse zu der zweiten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung verlaufender erster Verbindungsweg freigeschaltet und ein von der ersten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung durch das Ventilgehäuse zu der dritten Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnung verlaufender zweiter Verbindungsweg gasdicht unterbrochen sind, und, sofern das Gasventil in den zweiten Öffnungs- und/oder Schließzustand geschaltet ist, mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers 12 der erste Verbindungsweg gasdicht unterbrochen und der zweite Verbindungsweg freigeschalten sind. Eine Ausbildbarkeit des Gasventils ist jedoch nicht auf dessen Ausstattung mit den in 1a und 1b nicht dargestellten drei Gaseintritt- oder Gasaustrittsöffnungen (bzw. auf eine Ausbildung des Gasventils als ein 3/2-Wege-Gasventil) beschränkt.

Der Ventilkörper 12 ist zumindest teilweise aus mindestens einem Metall gebildet. Insbesondere kann der Ventilkörper 12 zumindest teilweise magnetisiert sein. Somit kann der Ventilkörper 12 mit einem magnetischen Feld wechselwirken. In der Ausführungsform der 1a und 1b ist der Ventilkörper 12 beispielhaft als ein (direkt gesteuertes) Sitz- oder Schiebeventil ausgebildet. Dazu weist der Ventilkörper 12 einen Schieber und einen Anker auf. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass die in den 1a und 1b gezeigte Form des Ventilkörpers 12 nur beispielhaft zu interpretieren ist. Das im Weiteren beschriebene Gasventil ist nicht auf eine Ausstattung mit einem bestimmten Ventilkörpertyp beschränkt.

Das Gasventil hat auch mindestens eine Feder 14, welche in dem Ventilgehäuse 10 derart angeordnet ist, dass eine Federkraft/Gesamtfederkraft Fspring der mindestens einen Feder 14 einer Verstellbewegung des Ventilkörpers 12 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung entgegenwirkt. Beispielhaft ist in der Ausführungsform der 1a und 1b die mindestens eine Feder 14 eine (einzige) Druckfeder 14. Als Alternative oder als Ergänzung zu der (einzigen) Druckfeder 14 kann das Gasventil jedoch auch noch mindestens eine weitere Druckfeder und/oder mindestens eine Zugfeder als die mindestens eine Feder 14 umfassen.

Das Gasventil weist auch mindestens eine Magnetspule 16 auf, welche an und/oder in dem Ventilgehäuse 10 unverstellbar/fest angeordnet ist. Eine Position und eine Stellung der mindestens einen Magnetspule 16 (in Bezug zu dem Ventilgehäuse 10) werden somit durch eine Bewegung des Ventilkörpers 12 nicht beeinträchtigt. Beispielsweise kann die mindestens eine Magnetspule 16 in einem als Teil des Ventilgehäuses 10 ausgebildeten Magnetkreis 18 befestigt sein. Außerdem ist mittels einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 ein erstes Magnetfeld B1 in dem Ventilgehäuse 10 so erzeugbar, dass mittels des erzeugten ersten Magnetfelds B1 eine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 auf den Ventilkörper 12 bewirkbar ist. Lediglich beispielhaft ist in 1a und 1b nur eine (einzige) Magnetspule 16 dargestellt. Das Gasventil kann jedoch auch mehrere Magnetspulen (als die mindestens eine Magnetspule 16) haben, wobei in diesem Fall die erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 eine mittels der Bestromung der Magnetspulen auf den Ventilkörper 12 bewirkte Gesamtkraft ist. Das Gasventil ist so ausgebildet, dass der Ventilkörper 12 bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 (insbesondere bei Beginn der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16) aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung oder aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist/verstellt wird.

Zusätzlich hat das Gasventil auch mindestens einen Permanentmagneten 20, welcher unverstellbar/fest an und/oder in dem Ventilgehäuse 10 angeordnet ist.

Der mindestens eine Permanentmagnet 20 ist so an und/oder in dem Ventilgehäuse 10 ausgebildet/befestigt, dass eine Position und eine Stellung des mindestens einen Permanentmagneten 20 (in Bezug zu dem Ventilgehäuse 10) durch eine Bewegung des Ventilkörpers 12 nicht beeinträchtigt wird. (Unter dem mindestens einen Permanentmagneten 20 ist somit kein „Teil des Ventilkörpers 12“/keine „Komponente des Ventilkörpers 12“ zu verstehen.) Der mindestens eine Permanentmagnet 20 bewirkt (mittels seines zweiten Magnetfelds B2) eine zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 auf den Ventilkörper 12. Das Gasventil kann anstelle des in 1a und 1b dargestellten (einzigen) Permanentmagneten 20 auch mehrere Permanentmagneten aufweisen, wobei dann die zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 eine von den mehreren Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12 ausgeübte Gesamtkraft ist.

Die zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 (des mindestens einen Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12) kann mit der (mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 auf den Ventilkörper 12 bewirkten) ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 „kombiniert“ werden, um eine Verstellbewegung des Ventilkörpers 12 zu bewirken oder zu unterbinden. Wie nachfolgend genauer erläutert wird, ermöglicht dies eine Reduzierung der (mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 auf den Ventilkörper 12bewirkten) ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1, und damit eine Reduzierung eines Stromverbrauchs/Strombedarfs der mindestens einen Magnetspule 16 während eines Betriebs des Gasventils. Zusätzlich ermöglicht die Ausstattung des Gasventils mit dem mindestens einen Permanentmagneten 20 eine Minimierung der mindestens einen Magnetspule 16, was eine Minimierung des Gasventils erleichtert und die Herstellungskosten des Gasventils senkt.

Bei der Ausführungsform der 1a und 1b sind die mindestens eine Magnetspule 16 und der mindestens eine Permanentmagnet 20 derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse 10 angeordnet, dass der Ventilkörper 12 bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 (insbesondere bei Beginn der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16) mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 und der Federkraft Fspring der mindestens einen Feder 14 entgegen der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar ist/verstellt wird. Außerdem ist/wird der Ventilkörper 12 bei Unterbrechung der Bestromung (insbesondere zu Beginn der Unterbrechung der Bestromung) mittels der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 entgegen der Federkraft Fspring der mindestens einen Feder 14 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellbar/verstellt. Es ist somit ausreichend, wenn die (mittels des mindestens einen Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12 bewirkte) zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 lediglich geringfügig stärker als die Federkraft Fspring der mindestens einen Feder 14 ist (um eine der Verstellbewegung des Ventilkörpers 12 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung entgegenwirkende Reibung zu überwinden). Die (mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 auf den Ventilkörper 12 bewirkte) erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 muss der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 nur insoweit entgegenwirken, dass die Federkraft Fspring größer als eine Vektorsumme FM1+M2 der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 und der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 ist (um eine der Verstellbewegung des Ventilkörpers 12 aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung entgegenwirkende Reibung zu überwinden). Man kann die Vektorsumme FM1+M2 der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 und der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 auch als eine „Löschung/Teillöschung“ der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 umschreiben. Eine für die Funktion des Gasventils ausreichende erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 kann deshalb auch bei einem vergleichsweise kleinen Volumen der mindestens einen Magnetspule 16 und/oder mittels einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 mit einer relativ niedrigen Stromstärke bewirkt werden.

Fig. la zeigt das Gasventil während einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 mit einer Stromstärke I ≠ 0. Mittels der (durch Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 auf den Ventilkörper 12 bewirkten) ersten magnetischen Anziehungs- und Abstoßungskraft FM1 wird/ist die (mittels des mindestens einen Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12 bewirkte) zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 soweit „gelöscht“, dass die mindestens eine Feder 14 den Ventilkörper 12 mittels ihrer Federkraft Fspring in die erste Schaltstellung drückt.

Demgegenüber zeigt 1b das Gasventil bei/nach einer Unterbrechung der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 (d.h. wenn eine Stromstärke I ≈ 0 durch die mindestens eine Magnetspule 16 fließt). Damit wirkt keine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 auf den Ventilkörper 12, und die (mittels des mindestens einen Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12 bewirkte) zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 drückt den Ventilkörper 12 entgegen der Federkraft Fspring in die zweite Schaltstellung.

2a und 2b zeigen schematische Darstellungen einer zweiten Ausführungsform des Gasventils.

Das in 2a und 2b schematisch wiedergegebene Gasventil unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin, dass die mindestens eine Magnetspule 16 und der mindestens eine Permanentmagnet 20 derart unverstellbar/fest an und/oder in dem Ventilgehäuse 10 angeordnet sind, dass der Ventilkörper 12 bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 (insbesondere bei Beginn der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16) mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 und der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 entgegen der Federkraft Fspring der mindestens einen Feder 14 aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellbar ist/verstellt wird. Bei Unterbrechung der Bestromung (insbesondere zu Beginn der Unterbrechung der Bestromung) ist/wird der Ventilkörper 12 mittels der Federkraft Fspring der mindestens einen Feder 14 entgegen der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellbar/verstellt.

2a zeigt das Gasventil bei/nach einer Unterbrechung der Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 (d.h. wenn eine Stromstärke I ≈ 0 durch die mindestens eine Magnetspule 16 fließt und keine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 auf den Ventilkörper 12 wirkt). Die Federkraft Fspring drückt den Ventilkörper 12 in diesem Fall entgegen der (mittels des mindestens einen Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12 bewirkten) zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 in die erste Schaltstellung. Die Federkraft Fspring muss der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 nur insoweit entgegenwirken, dass eine der Verstellbewegung des Ventilkörpers 12 aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung entgegenwirkende Reibung überwunden ist/wird.

Demgegenüber zeigt 2b das Gasventil während einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 mit einer Stromstärke I ≠ 0. Mittels der (durch Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 auf den Ventilkörper 12 bewirkten) ersten magnetischen Anziehungs- und Abstoßungskraft FM1 wird/ist die (mittels des mindestens einen Permanentmagneten 20 auf den Ventilkörper 12 bewirkte) zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 soweit „verstärkt“, dass die Vektorsumme FM1+M2 der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 und der zweiten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM2 den Ventilkörper 12 entgegen der Federkraft Fspring in die zweite Schaltstellung drückt. Deshalb kann auch bei dieser Ausführungsform eine für die Funktion des Gasventils ausreichende erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft FM1 bei einem vergleichsweise kleinen Volumen der mindestens einen Magnetspule 16 und/oder mittels einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule 16 mit einer relativ niedrigen Stromstärke bewirkt werden.

Bezüglich weiterer Merkmale des Gasventils der 2a und 2b wird auf die zuvor beschriebene Ausführungsform verwiesen.

Die oben beschriebenen Gasventile können aufgrund ihrer vergleichsweise kleinen und leichten Ausbildbarkeit einfach in einem Fahrzeug/Kraftfahrzeug verbaut werden. Sie eignen sich deshalb besonders für eine derartige Verwendung ohne eine Beschränkung auf einen bestimmten Fahrzeugtyp/Kraftfahrzeugtyp. Natürlich können die oben beschriebenen Gasventile auch außerhalt eines Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs vorteilhaft eingesetzt werden.

Jedes der oben beschriebenen Gasventile kann ein Bypassventil und/oder ein Abgaswärmebypassventil sein. Die oben beschriebenen Gasventile können jedoch auch für einen anderen Verwendungszweck ausgebildet sein.

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Expansionsmaschine, bzw. eines Wärmekreislaufs oder Abgaswärmenutzungssystems.

Die in 3 schematisch dargestellte Expansionsmaschine 30, bzw. der damit ausgestattete Wärmekreislauf 32 oder das damit bestückte Abgaswärmenutzungssystem 34 (Exhaust Heat Recovery System), weist (außer einer Turbine 36) auch ein Gasventil 38 (gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungsformen) und eine Bypassleitung 40 auf, wobei ein durch die Expansionsmaschine 30/den Wärmekreislauf 32/das Abgaswärmenutzungssystem 34 strömendes Gas mittels des Gasventils 38 wahlweise zu der Turbine 36 der Expansionsmaschine 30 oder durch die Bypassleitung 40 leitbar ist. Außerdem ist die Bypassleitung 40 so ausgebildet, dass ein Gastransfer des durch die Bypassleitung 40 strömenden Gases zu der Turbine 36 der Expansionsmaschine 30 unterbunden ist. Aufgrund des geringen Strombedarfs/Leistungsbedarfs des Gasventils 38 ist auch ein Leistungsverlust des Abgaswärmenutzungssystems 34 relativ gering. Die Ausstattung des Abgaswärmenutzungssystems 34 mit dem Gasventil 38 trägt damit zur Steigerung seines Wirkungsgrads bei.

Da sich das Gasventil 38, wie oben erläutert, gut für einen Einsatz in einem Fahrzeug/Kraftfahrzeug eignet, können auch die Expansionsmaschine 30/der Wärmekreislauf 32/das Abgaswärmenutzungssystem 34 vorteilhaft in dem Fahrzeug/Kraftfahrzeug eingesetzt werden, z.B. um eine Abgasrestwärme für einen thermodynamischen Dampfkreisprozess zur Energiegewinnung zu nutzen. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass eine Verwendbarkeit der Expansionsmaschine 30/des Wärmekreislaufs 32/des Abgaswärmenutzungssystems 34 nicht auf Fahrzeuge/Kraftfahrzeuge oder einen bestimmten Verwendungszweck beschränkt ist. Die Expansionsmaschine 30/der Wärmekreislauf 32/das Abgaswärmenutzungssystem 34 können auch außerhalb eines Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs eingesetzt werden.

Das Gasventil 38 ist vor die Turbine 36 und vor die Bypassleitung 40 geschaltet. Das Gasventil 38 kann somit als „Bypassventil“ das in das Gasventil 38 geleitete Gas entweder über die Turbine 36 zu einem Kondensator 42 oder durch die Bypassleitung 40 („direkt“) zu dem Kondensator 42 leiten. Somit kann wahlweise in der Turbine 36 ein thermodynamischer Dampfkraftprozess (Rankine-Prozess) zur Erzeugung von mechanischer Energie ausgeführt werden, indem das eingeleitete Gas (als dampfförmiges überhitztes Arbeitsmedium) unter Abgabe von Energie an eine Expanderwelle 44 expandiert. Die abgegebene Energie kann entweder über ein Getriebe an eine Kurbelwelle weitergeleitet oder mittels einer elektrischen Maschine in elektrische Energie umgewandelt und in ein Bordnetz einspeist werden. Ein Wirkungsgrad eines Antriebsstrangs kann durch diese Nutzung der Abgasrestwärme deutlich verbessert werden, so dass etwa 2,5 bis 5 % Kraftstoffeinsparung mittels der Abgasrestwärme erreicht werden. Wahlweise kann jedoch auch, sofern ein Antrieb der Expanderwelle 44 unerwünscht ist oder sich das Gas im Nassdampfbereich befindet, das Gas über die Bypassleitung 40 „abgeleitet“ werden.

Sofern die Expansionsmaschine 30/der Wärmekreislauf 32/das Abgaswärmenutzungssystem 34 mit dem Gasventil 38 der 1a und 1b ausgestattet sind, kann das Gas mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers 12 zu der Turbine 36 oder mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers 12 durch die Bypassleitung 40 geleitet werden. Weist die Expansionsmaschine 30/der Wärmekreislauf 32/das Abgaswärmenutzungssystem 34 das Gasventil der 2a und 2b auf, so kann das Gas mittels des in der zweiten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers 12 zu der Turbine 36 oder mittels des in der ersten Schaltstellung vorliegenden Ventilkörpers 12 durch die Bypassleitung 40 geleitet werden. Beide Ausführungsformen des Gasventils 38 verbrauchen für die hier beschriebenen Funktionen nur relativ wenig Energie. Mittels des Gasventils 38 können somit auch ein Energieverbrauch/Kraftstoffverbrauch des damit ausgestatteten Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs und/oder eine Schadstoffemission des Fahrzeugs/Kraftfahrzeugs reduziert werden.

Als Expansionsmaschine 30 kann eine Strömungsmaschine (z.B. eine Turbomaschine) oder Verdrängermaschine (z.B. eine Kolbenmaschine, Schraubenmaschine oder Scroll-Maschine) eingesetzt sein. Lediglich beispielhaft ist der Wärmekreislauf 32 ein Ethanol-Wärmekreislauf 32 mit einer Wärmekreislaufpumpe 33. Außerdem ist ein Kühlwasserkreislauf 46 mit einer Kühlpumpe 48, einem Ventil 50 und einem Kühler 52 an dem Kondensator 42 angebunden. Über einen weiteren Kondensator 54 ist der Wärmekreislauf 32 an einen Ansaug- und Abgasstrang 56 des Fahrzeugs-Kraftfahrzeugs angebunden. Als mögliche Komponenten des Ansaug- und Abgasstrangs 56 sind noch ein Abgasturbolader 58, ein Einlasskühler 60, eine Drosselklappe 62, ein AGR-Ventil 64, ein AGR-Kühler 66, ein Abgas-Bypassventil 68 und eine Abgas-Bypassleitung 70 in 3 dargestellt. Zusätzlich ist auch ein Speichervolumen 72 über ein Speichervolumen-Kontrollventil 74 an den Wärmekreislauf 32 angebunden.

4 zeigt ein Flussdiagramm zum Erläutern einer Ausführungsform des Herstellungsverfahrens für ein Gasventil.

In einem Verfahrensschritt S1 wird ein Ventilkörper in einem Ventilgehäuse mittels mindestens einer Feder zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar angeordnet. Dies erfolgt so, dass eine Federkraft der mindestens einen Feder einer Verstellbewegung des Ventilkörpers aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung entgegenwirkt. Mindestens eine Magnetspule wird in einem Verfahrensschritt S2 derart unverstellbar/fest an und/oder in dem Ventilgehäuse angeordnet, dass mittels einer Bestromung der mindestens einen Magnetspule ein Magnetfeld in dem Ventilgehäuse erzeugt wird und mittels des erzeugten Magnetfelds eine erste magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf den Ventilkörper bewirkt wird. Außerdem wird das Gasventil derart ausgebildet, dass der Ventilkörper mittels der Bestromung der mindestens einen Magnetspule aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung oder aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellt wird. In einem weiteren Verfahrensschritt S3 wird mindestens ein Permanentmagnet, welcher eine zweite magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft auf den Ventilkörper bewirkt, unverstellbar/fest an und/oder in dem Ventilgehäuse. Die Verfahrensschritte S1 bis S3 können in beliebiger Reihenfolge und/oder zumindest teilweise gleichzeitig ausgeführt werden.

Das auf diese Weise hergestellte Gasventil weist die oben schon beschriebenen Vorteile auf. Beispielsweise können die mindestens eine Magnetspule und der mindestens eine Permanentmagnet derart unverstellbar an und/oder in dem Ventilgehäuse angeordnet werden, dass der Ventilkörper bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft und der Federkraft der mindestens einen Feder entgegen der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellt wird und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft entgegen der Federkraft der mindestens einen Feder aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellt wird, oder dass der Ventilkörper bei Bestromung der mindestens einen Magnetspule mittels der ersten magnetischen Anziehungs- oder Abstoßungskraft und der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft entgegen der Federkraft der mindestens einen Feder aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung verstellt wird und bei Unterbrechung der Bestromung mittels der Federkraft der mindestens einen Feder entgegen der zweiten magnetische Anziehungs- oder Abstoßungskraft aus der zweiten Schaltstellung in die erste Schaltstellung verstellt wird.

In einer Weiterbildung des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens können auch eine Expansionsmaschine, ein Wärmekreislauf oder ein Abgaswärmenutzungssystem hergestellt werden. Dazu wird in einem weiteren (optionalen) Verfahrensschritt S4 eine Bypassleitung derart (in Bezug zu einer Turbine) ausgebildet, dass ein Gas mittels des Gasventils wahlweise zu der Turbine oder durch die Bypassleitung geleitet wird, wobei ein Gastransfer des durch die Bypassleitung strömenden Gases zu der Turbine unterbunden ist.

Die mittels des hier beschriebenen Herstellungsverfahrens hergestellten Gegenstände können sowohl in einem Fahrzeug/Kraftfahrzeug als auch fahrzeug-extern eingesetzt werden.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • EP 1923644 A2 [0002]