DE19729563A1

DE19729563A1 - Fluid valve with inlet and outlet duct

Info

Publication number: DE19729563A1
Application number: DE1997129563
Authority: DE
Inventors: Axel Dr Koenig; Gerd Decker; Ekkehard Pott; Vaclav Dr Tesar; Pavel Dr Baumruk; Jan Prof Macek
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-01-14

Abstract

The inlet duct (10) contains a displacer (18) forming an annular nozzle (20) with the walls of the duct. A concave annular baffle (22) is formed in the direction of flow (14) and spaced apart from the annular nozzle which its covers in the flow direction. The concave baffle contains a through-window. At least the second of the two coaxial outer ducts is positioned around the concave baffle. A control nozzle for supplying a control flow is placed between the annular nozzle and baffle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Fluidventil, insbesondere für eine Vorrichtung zur Behandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine, mit einem Einlaßkanal und wenigstens einem ersten und einem zweiten Auslaßkanal. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zur Be handlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine mit mehreren, in einem Abgasstrang angeordneten Behandlungseinrichtungen für Abgase, wobei mittels mindestens eines in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine und/oder der Abgase geschalteten Ventiles diese Abgase eine oder mehrere der Behandlungseinrichtungen durchströmen, wobei das Ventil als fluidisches Verteilerventil frei von bewegten Teilen ausgebildet ist, welches mit einem das Abgas zuführenden Einlaßkanal und wenigstens einem ersten und einem zweiten Auslaßkanal für mindestens zwei Auslaßströme versehen ist, wobei die Auslaßströme in Abhängigkeit mindestens eines Betriebsparameters wechsel weise einstellbar und jeweils einer anderen Behandlungseinrichtung zugeführt sind.The invention relates to a fluid valve, in particular for a device for the treatment of Exhaust gas from an internal combustion engine, with an inlet duct and at least a first one and a second outlet channel. The invention further relates to a device for loading treatment of exhaust gases from an internal combustion engine with several, in one exhaust line arranged treatment devices for exhaust gases, wherein at least one in Dependency on operating parameters of the internal combustion engine and / or the exhaust gases switched valves these exhaust gases one or more of the treatment facilities flow through, the valve as a fluidic distribution valve free of moving parts is formed, which with an inlet channel supplying the exhaust gas and at least a first and a second outlet channel for at least two outlet flows is, the outlet flows change depending on at least one operating parameter are adjustable and are each fed to a different treatment device.

Aus der DE 36 29 945 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der als Abgasbehandlungsein richtungen zwei Katalysatoren koaxial zueinander angeordnet sind und jedem Katalysator dabei eine das Abgas abführende Leitung zugeordnet ist. In Abhängigkeit von Betriebs parametern der Brennkraftmaschine bzw. der Abgase werden in diesen Leitungen angeord nete, mechanische Drehklappen derart betätigt, daß in bestimmten Betriebsphasen der Brennkraftmaschine nur jeweils einer der beiden Katalysatoren oder etwa beide gemeinsam durchströmt werden.From DE 36 29 945 A1 a device is known in which the exhaust gas treatment directions two catalysts are arranged coaxially to each other and each catalyst a line leading away the exhaust gas is assigned. Depending on the operation Parameters of the internal combustion engine or the exhaust gases are arranged in these lines nete, mechanical rotary flaps operated in such a way that in certain operating phases Internal combustion engine only one of the two catalysts or about both together be flowed through.

Aus der Veröffentlichung TESAR V.: "Großmaßstäbliche fluidische Ventile für die Durch flußsteuerung", Messen-steuern-regeln, Bd. 26, Nr. 4, Berlin, 1983 ist es bekannt, klappen lose Strömungsverteilerelemente für die Durchflußsteuerung von Fluiden zu verwenden. Hierin wird insbesondere auf die Gebäudeklimatisierung mittels solcher Ventile verwiesen. Zur Durchflußsteuerung werden hierbei bistabile Umschaltelemente eingesetzt, denen über einen Einlaßstutzen ein Fluid zugeleitet wird, welches durch das Strömungsverteilerelement in verschiedene Ausgangsstutzen geleitet werden kann. Die Verteilung auf einen dieser beiden Kanäle erfolgt mittels Beaufschlagung des Fluidstromes mittels eines quer einge leiteten Luftstromes.From the publication TESAR V .: "Large-scale fluidic valves for the through flow control ", Measure-control-regulate, Vol. 26, No. 4, Berlin, 1983 it is known to work to use loose flow distribution elements for the flow control of fluids. This refers in particular to building air conditioning using such valves. In order to control the flow, bistable switching elements are used, which are switched over a fluid is supplied through an inlet port, which is through the flow distributor element can be directed into different outlet ports. The distribution on one of these both channels are carried out by acting on the fluid flow by means of a cross conducted airflow.

Dieses Dokument offenbart weiterhin eine koaxiale Anordnung eines Verteilerventiles, welche in einem Kraftfahrzeugvergaser zum Einsatz kommen kann. Ohne zusätzlich eingeblasenen Steuerluftstrom umströmt hierbei das zugeführte Fluid einen Verdrän gungskörper eng anliegend, während durch Ausblasen des Steuerluftstromes aus diesem Verdrängungskörper das zugeführte Fluid derartig radial abgelenkt wird, daß es ver wirbelnde Leitschaufeln, die koaxial zu dem Verdrängungskörper angeordnet sind, durchströmen muß.This document further discloses a coaxial arrangement of a distribution valve, which can be used in a motor vehicle carburetor. Without additional blown in control air flow flows around the displaced fluid supply body tight, while by blowing out the control air flow from this Displacer the supplied fluid is deflected radially such that it ver swirling guide vanes, which are arranged coaxially to the displacement body, must flow through.

Aus der Veröffentlichung PERERA P. C., SYRED N.: "A Coanda Switch for High Tempera ture Gas Control", ASME Paper 83-WAIDSC-26, ASME - WA.M., Boston 1983 ist es für die Hochtemperaturvergasung von Kohle unter hohem Druck bekannt, ein zumindest prinzipiell dem vorgenannten Stand der Technik ähnliches, bistabiles Strömungsverteilerelement unter Ausnutzung des sogenannten Coanda-Effektes zu verwenden. Das unterdruckbedingte Anlegen eines durch eine Öffnung in einen Raum bzw. eine Leitung austretenden Fluid stromes an eine benachbart zu dieser Öffnung angeordnete Begrenzungswandung wird als Coanda-Effekt bezeichnet.From the publication PERERA P.C., SYRED N .: "A Coanda Switch for High Tempera ture Gas Control ", ASME Paper 83-WAIDSC-26, ASME - WA.M., Boston 1983 it is for the High-temperature gasification of coal under high pressure is known, at least in principle the aforementioned prior art, bistable flow distribution element under To use the so-called Coanda effect. The vacuum-related Applying a fluid emerging through an opening into a room or a line current to a boundary wall arranged adjacent to this opening is called Called Coanda effect.

Ein aus DE 24 29 002 A1 bekannter Abgasreaktor für eine Brennkraftmaschine eines Kraft fahrzeuges soll durch eine spezielle Ausgestaltung einer Abgasleitung vor dem Abgas reaktor eine strömungsverlustarme, gleichmäßige Beaufschlagung des gesamten Abgas reaktorquerschnittes gewährleisten. Hierbei sollen durch in einen Verbindungsstutzen zwischen einer Abgasleitung und dem Abgasreaktor eingesetzte, mit Öffnungen versehene Luftleittrichter unter Ausnutzung des Coanda-Effektes, nach Art einer Strahlpumpe die Abgase auch in einen äußeren Bereich des Abgasreaktors gezogen werden.An exhaust gas reactor known from DE 24 29 002 A1 for an internal combustion engine of a power vehicle is intended by a special design of an exhaust pipe before the exhaust reactor low flow loss, uniform exposure of the entire exhaust gas ensure reactor cross-section. Here, through in a connecting piece Opened between an exhaust pipe and the exhaust gas reactor Air guide funnel using the Coanda effect, like a jet pump Exhaust gases are also drawn into an outer area of the exhaust gas reactor.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil und eine Vorrichtung der obengenannten Art zur Verfügung zu stellen, wobei eine verbesserte Fluidsteuerung ohne bewegliche Teile erzielt wird. The present invention has for its object a valve and a device to provide the above type, with improved fluid control without moving parts is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Ventil der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch eine Vorrichtung der o.g. Art mit den in Anspruch 11 gekennzeichneten Merkmalen gelöst.This object is achieved by a valve of the above. Kind with the in claim 1 characterized features and by a device of the above. Kind with the claim 11 marked features solved.

Dazu ist es bei einem Ventil der o.g. Art und bei einer Vorrichtung der o.g. Art erfindungs gemäß vorgesehen, daß im Einlaßkanal ein Verdrängungskörper vorgesehen ist, der mit Wandungen des Einlaßkanals eine ringförmige Düse ausbildet, und daß ferner in Strö mungsrichtung beabstandet von der ringförmigen Düse und diese in einer Projektion in Strömungsrichtung gesehen überdeckend eine ringförmige konkave Prallfläche ausgebildet ist.For a valve of the above Type and in a device of the above. Art fiction provided according to that a displacement body is provided in the inlet channel, which with Forms walls of the inlet channel an annular nozzle, and that further in Strö direction spaced from the annular nozzle and this in a projection in An annular concave baffle is formed so as to cover the flow direction is.

Dies hat den Vorteil, daß ohne mechanisch bewegliche Teile zwei stabile Strömungszu stände einstellbar sind, bei denen sich eine Wirbelströmung auf der konkaven Prallfläche ausbildet, die direkt den Fluidstrom in eine vorbestimmte Richtung nach dem Verdrängungs körper ablenkt.This has the advantage that without stable moving parts there are two stable flows levels are adjustable, where there is a vortex flow on the concave baffle that directly forms the fluid flow in a predetermined direction after displacement body distracts.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die wenigstens zwei Auslaßkanäle koaxial zueinander angeordnet.In a particularly advantageous embodiment, the at least two outlet channels arranged coaxially to each other.

Dadurch, daß innerhalb der ringförmigen konkaven Prallfläche ein Durchlaßfenster ausge bildet ist und wenigstens der erste Auslaßkanal im Anschluß an dieses Fenster stromab vorgesehen ist, ergibt sich auf besonders einfache Weise ein Strömungssystem, in dem der Fluidstrom wahlweise in den ersten Auslaßkanal zwischen der Prallfläche oder nach außen neben die Prallfläche leitbar ist.Characterized in that a passage window out within the annular concave baffle forms and at least the first outlet channel downstream of this window is provided, a flow system results in a particularly simple manner, in which the Fluid flow optionally in the first outlet channel between the baffle or to the outside next to the baffle is conductive.

Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn wenigstens der zweite Auslaßkanal außen um die ringförmige konkave Prallfläche herum und stromab angeordnet ist. Er kann durch den das Fluidventil umgebenden Außenraum oder durch einen z. B. koaxialen, rohrartigen Kanal gebildet sein. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein Fluidsystem zur Verfügung gestellt, welches mindestens zwei Strömungswege vorsieht in denen unterschiedliche Mittel zur Fluidbeeinflussung oder -bearbeitung angeordnet werden können.It is particularly advantageous here if at least the second outlet channel is around the outside annular concave baffle around and downstream. He can through that Fluid valve surrounding outer space or by a z. B. coaxial, tubular channel be educated. In this way, a fluid system is advantageously provided, which provides at least two flow paths in which different means for Fluid influencing or processing can be arranged.

Für einen vorbestimmten Zustand des Strömungszustandes ist der Verdrängungskörper vorzugsweise derart ausgebildet, daß in einem stabilen Strömungszustand das in das Ventil einströmende Fluid bzw. Gas ausschließlich in den ersten oder den zweiten Auslaß kanal strömt.The displacement body is for a predetermined state of the flow state preferably designed such that the in a stable flow state in the Fluid or gas flowing in valve exclusively into the first or the second outlet channel flows.

Zum aktiven und wahlweisen Schalten des Ventils in unterschiedliche Strömungszustände ist in besonders vorteilhafter Weise im Bereich zwischen der ringförmigen Düse und der Prallfläche wenigstens eine Steuerdüse zum Zuführen einer Steuerströmung vorgesehen. Diese ist, je nach den gewünschten Eigenschaften des Ventils, im Verdrängungskörper, an der Prallfläche und/oder am Umfang der ringförmigen Düse ausgebildet.For active and optional switching of the valve in different flow conditions is in a particularly advantageous manner in the area between the annular nozzle and the Baffle provided at least one control nozzle for supplying a control flow. Depending on the desired properties of the valve, this is in the displacement body the baffle and / or formed on the circumference of the annular nozzle.

Ein Röhrensystem zum Zuführen der Steuerströmung von außen an die wenigstens eine Steuerdüse dient zum gezielten Einbringen von Steuerströmungen an einem genau vorbestimmten Ort in dem Ventil zum Steuern desselben.A tube system for supplying the control flow from the outside to the at least one Control nozzle is used for the targeted introduction of control flows to one exactly predetermined location in the valve for controlling the same.

Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen inFurther features, advantages and advantageous configurations of the invention result from the dependent claims, as well as from the following description of the invention based on the attached drawings. These show in

Fig. 1 bis 3 das Funktionsprinzip der Strömungszustände eines erfindungsgemäßen Ventils in schematischer Schnittansicht, Fig. 1 to 3, the operating principle of the flow states of a valve of the invention in a schematic sectional view,

Fig. 4 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils in einem ersten stabilen Strömungszustand, Fig. 4 shows a first embodiment of a valve according to the invention in a first stable flow state,

Fig. 5 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils in einem zweiten stabilen Strömungszustand, Fig. 5 shows a first embodiment of a valve according to the invention in a second stable flow state,

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemaßen Ventils in einem zweiten stabilen Strömungszustand, Fig. 6 shows a second embodiment of an inventive valve in a second stable flow state,

Fig. 7 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils in einem zweiten stabilen Strömungszustand, Fig. 7 shows a third embodiment of a valve according to the invention in a second stable flow state,

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Ventil in Schnittansicht in einem ersten stabilen Strömungszustand und Fig. 8 shows an inventive apparatus with an inventive valve in sectional view in a first stable flow state and

Fig. 9 die erfindungsgemäße Vorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Ventil von Fig. 8 in Schnittansicht in einem zweiten stabilen Strömungszustand. Fig. 9 shows the device according to the invention with an inventive valve of Fig. 8 in a sectional view in a second stable flow state.

Das Prinzip der Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ventils wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beschrieben. In einem Einlaßkanal 10 strömt Fluid 12 in Strömungsrichtung 14 auf ein Einlaßkanalende 16 zu. Ein Verdrängungskörper 18, hier in Form einer Scheibe, verengt den Querschnitt des Einlaßkanals 10 derart, daß am Einlaß kanalende 16 eine ringförmige Düse 20 ausgebildet ist. Das Fluid 12 strömt somit in ring förmiger Geometrie in Strömungsrichtung 14 aus der Düse 20 aus und trifft nach einer vorbestimmten Strecke in Strömungsrichtung 14 auf eine konkav ausgebildete Prallfläche 22.The principle of the operation of the valve according to the invention is described below with reference to FIGS. 1 to 3. In an inlet duct 10 , fluid 12 flows in the direction of flow 14 towards an inlet duct end 16 . A displacement body 18 , here in the form of a disc, narrows the cross section of the inlet channel 10 such that an annular nozzle 20 is formed at the inlet channel end 16 . The fluid 12 thus flows out of the nozzle 20 in a ring-shaped geometry in the direction of flow 14 and strikes a concave baffle 22 after a predetermined distance in the direction of flow 14 .

Diese Prallfläche ist in der Art eines toroidalen Hohlraumes so ausgebildet, daß sie in einer Projektion in Strömungsrichtung 14 die Öffnung der ringförmigen Düse 20 vollkommen über deckt. Mit anderen Worten trifft das gesamte aus der Düse 20 ausströmende Fluid am ge samten Umfang der Düse 20 auf die Prallfläche 22. Innerhalb der Prallfläche 22 ist ein Mittel fenster 24 ausgebildet, durch welches das Fluid 12 strömen soll, wenn sich das erfindungs gemäße Ventil im Zustand "offen" befindet.This baffle surface is designed in the manner of a toroidal cavity so that it completely covers the opening of the annular nozzle 20 in a projection in the direction of flow 14 . In other words, the entire fluid flowing out of the nozzle 20 strikes the baffle surface 22 over the entire circumference of the nozzle 20 . Within the baffle 22 , a middle window 24 is formed through which the fluid 12 is to flow when the valve according to the invention is in the “open” state.

Die Prallfläche 22 führt zu einer Störung des Strömungsbildes in der nachfolgend beschriebenen Weise. Der in Fig. 1 dargestellte neutrale Strömungszustand ist nicht stabil. Vielmehr führt bereits eine minimale Störung in der Strömung des Fluids 12 zu einer Ablenkung, die im konkaven Hohlraum der Prallfläche 22 eine Wirbelbewegung bzw. einen Wirbelstrom 26 erzeugt. Dieser Wirbel 26 wirkt auf den aus der Düse 20 austretenden Strahl derart zurück, daß sich einer der beiden in den Fig. 2 und 3 dargestellten stabilen Strömungszustände einstellt, ja nach Drehsinn des Wirbels 26 im Hohlraum der Prallfläche 22.The baffle 22 leads to a disturbance of the flow pattern in the manner described below. The neutral flow state shown in Fig. 1 is not stable. Rather, even a minimal disturbance in the flow of the fluid 12 leads to a deflection which produces a vortex movement or eddy current 26 in the concave cavity of the baffle surface 22 . This vortex 26 acts on the jet emerging from the nozzle 20 in such a way that one of the two stable flow conditions shown in FIGS. 2 and 3 is established, depending on the direction of rotation of the vortex 26 in the cavity of the baffle 22 .

Bei einem Wirbel in dem konkaven Hohlraum 22 mit negativer Drehrichtung, wie in Fig. 2 dargestellt, lenkt der Wirbel 26 das Fluid 12 nach innen in Richtung einer Mittelachse 28, so daß das Fluid 12 durch das Mittelfenster 24 abströmt. Umgekehrt wird das Fluid gemäß Fig. 3 nach außen von der Mittelachse 28 weg und an dem Ring der Prallfläche 22 vorbei gelenkt, wenn der Wirbel 26 in der konkaven Kavität der Prallfläche 22 einen positiven Drehsinn aufweist. In diesem zweiten stabilen Zustand gemäß Fig. 3 wird durch einen Saugeffekt des Fluidstrahles ein Rückwärtsfluß erzeugt, wie mit Pfeilen 30 angedeutet.In the event of a vortex in the concave cavity 22 with a negative direction of rotation, as shown in FIG. 2, the vortex 26 directs the fluid 12 inwards in the direction of a central axis 28 , so that the fluid 12 flows out through the central window 24 . Conversely, the fluid according to FIG. 3 is directed outward from the central axis 28 and past the ring of the baffle 22 when the vortex 26 has a positive direction of rotation in the concave cavity of the baffle 22 . In this second stable state according to FIG. 3, a backward flow is generated by a suction effect of the fluid jet, as indicated by arrows 30 .

Der in der toroidalen Kavität 22 erzeugte Wirbelring 26 ist eine sehr stabile, kohärente Wirbelstruktur, die sich üblicherweise am Umfang von instabilen Fluidstrahlen bildet. Ohne die Kavität oder konkave Prallfläche 22 würde ein derartiger Wirbelring 26 weggetragen werden und die in diesem aufgebaute Energie mit sich nehmen. Gemäß der vorliegenden Erfindung hält sich jedoch dieser Wirbelring 26 stabil an seinem Ort, da er in der Kavität 22 gefangen ist.The vortex ring 26 generated in the toroidal cavity 22 is a very stable, coherent vortex structure that usually forms on the circumference of unstable fluid jets. Without the cavity or concave baffle 22 , such a swirl ring 26 would be carried away and take with it the energy built up therein. According to the present invention, however, this swirl ring 26 remains stable in place because it is trapped in the cavity 22 .

Dieses strahlteilende Prinzip wird nun erfindungsgemäß als Ventil ohne mechanisch beweg liche Teile benutzt. Eine erste vorteilhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventils ist in den Fig. 4 und 5 dargestellt. Neben den bereits in Bezug zu Fig. 1 bis 3 oben beschriebenen Komponenten umfaßt diese Anordnung ferner einen ersten Auslaß kanal 32, welcher sich stromab an das Mittelfenster 24 anschließt. Ein zweiter Auslaßkanal 34 befindet sich außen um den Umfang der konkaven Prallfläche 22 herum und dient als Abstromweg, wenn sich das Ventil im Zustand "geschlossen" befindet. Der Fluidstrom 12 kommt in Richtung 14 in den Figuren von links in den Einlaßkanal 10 hinein.This beam splitting principle is now used according to the invention as a valve without mechanically movable parts. A first advantageous embodiment of a valve according to the invention is shown in FIGS. 4 and 5. In addition to the components already described above with reference to FIGS. 1 to 3, this arrangement further comprises a first outlet channel 32 , which connects downstream to the central window 24 . A second outlet channel 34 is located on the outside around the circumference of the concave baffle 22 and serves as an outflow path when the valve is in the "closed" state. The fluid flow 12 comes in the direction 14 in the figures from the left into the inlet channel 10 .

Im Zustand "offen" strömt das Fluid 12 durch das Ventil in den ersten Auslaßkanal 32. Dieser eigenstabile Zustand stellt sich ohne jede Einwirkung von außen durch eine ent sprechende Formgebung des Verdrängungskörpers 18 automatisch ein, sobald Fluid 12 durch die ringförmige Düse 20 strömt. Dies entspricht dem Zustand, wie in Fig. 2 dargestellt, mit dem Unterschied eines aerodynamisch entsprechend anders ausgebildeten Verdrän gungskörpers 18. Ferner ist ein Diffusor oder Ausströmraum 36 derart ausgebildet, daß in diesem in der Düse aufgebaute kinetische Energie des Stromes zurück in Druckenergie gewandelt wird. In der Düse 20 ist eine Beschleunigung zur Vermeidung eines Entweichens des Fluids 12 in die Umgebung erforderlich. Ferner wird ein derartiges Entweichen durch die Wirkung des Wirbelringes 26 verhindert, der den Fluidstrom 14 gegen die Oberfläche des Verdrängungskörpers 18 drückt. Tatsächlich geht diese Wirkung sogar so weist, daß unter üblichen Lastbedingungen zusätzlich durch den Ejektorpumpeneffekt (Strahlpumpe) Luft von außen in den Fluidstrom 14 angesaugt wird. In the "open" state, the fluid 12 flows through the valve into the first outlet channel 32 . This intrinsically stable state occurs automatically without any external influence by a corresponding shape of the displacer 18 as soon as fluid 12 flows through the annular nozzle 20 . This corresponds to the state, as shown in FIG. 2, with the difference of an aerodynamically correspondingly different displacement body 18 . Furthermore, a diffuser or outflow space 36 is designed in such a way that the kinetic energy of the stream built up in the nozzle is converted back into pressure energy. Acceleration is required in the nozzle 20 to prevent the fluid 12 from escaping into the environment. Furthermore, such escape is prevented by the action of the swirl ring 26 , which presses the fluid flow 14 against the surface of the displacement body 18 . In fact, this effect even shows that, under normal load conditions, air is additionally drawn into the fluid stream 14 by the ejector effect (jet pump).

Um den Fluidstrom 14 in den ersten Auslaßkanal 32 zu stoppen oder mit anderen Worten, um das Ventil zu schließen, muß der Drehsinn des Wirbelringes 26 umgekehrt werden, damit sich der zweite Strömungszustand analog der Darstellung von Fig. 3 einstellt. Dies wird erfindungsgemäß durch einen Steuerstrom 38 über Steuerstromzuführungen 42 und eine Steuerdüse 40 bewirkt. Der aus der Steuerdüse 40 austretende Steuerstrom 38 lenkt den Hauptstrom 14 nach außen ab und kehrt den Drehsinn des Wirbelringes 26 um. Dadurch tritt der Fluidstrom 12 nicht mehr in den Diffusor 36 ein, sondern wird nach außen in den zweiten Auslaßkanal 34 abgeleitet.In order to stop the fluid flow 14 into the first outlet channel 32 or in other words to close the valve, the direction of rotation of the swirl ring 26 must be reversed so that the second flow state is established analogously to the illustration in FIG. 3. According to the invention, this is brought about by a control flow 38 via control current feeds 42 and a control nozzle 40 . The control stream 38 emerging from the control nozzle 40 deflects the main stream 14 to the outside and reverses the direction of rotation of the swirl ring 26 . As a result, the fluid flow 12 no longer enters the diffuser 36 , but is discharged to the outside into the second outlet channel 34 .

Fig. 5 bis 7 zeigen diesen zweiten stabilen Strömungszustand mit dem "geschlossenen" Ventil und verschiedenen Anordnungen für die Steuerdüse 40 und entsprechende Steuer stromzuführungen 42. In der Ausführungsform von Fig. 5 ist die Steuerdüse 40 in den Verdrängungskörper integriert. Dies erfordert zusätzliche Rohrleitungen 42 von außen durch den Einlaßkanal 10 in den Verdrängungskörper 18. In diesem ist eine entsprechend umlaufende Kavität 43 ausgebildet, über die der Steuerstrom 38 zu der Steuerdüse 40 gelangt. Fig. 5 to 7 illustrate this second stable state of flow with the "closed" valve and various arrangements for the steering nozzle 40 and corresponding control current leads 42nd In the embodiment of FIG. 5, the control nozzle 40 is integrated in the displacement body. This requires additional piping 42 from the outside through the inlet duct 10 into the displacement body 18th A correspondingly encircling cavity 43 is formed in this, via which the control stream 38 reaches the control nozzle 40 .

In der Ausführungsform von Fig. 6 ist die Steuerdüse 40 in eine die Prallfläche 22 bildende Wandung integriert und eine Kavität oder Steuerstromkammer 43 sorgt für eine Zuführung des Steuerstromes 38 über den gesamten Querschnitt der Steuerdüse 40. Dies hat den zu sätzlichen aerodynamischen Vorteil, daß der Steuerstrom 38 aus der Steuerdüse nicht nur den Drehsinn des Wirbelringes 26 umkehrt, sondern auch aktiv einem unerwünschten Nebenstrom in den Diffusor 36 entgegenwirkt. Diese Ausführungsform ist auch einfacher und kostengünstiger herstellbar, als diejenige gemäß Fig. 5. Der Verdrängungskörper wird nämlich von Streben 44 (Fig. 6) im Einlaßkanal 10 gehalten und diese müßten für eine Steuerstromzuführung gemäß Fig. 5 in irgendeiner Form hohl ausgebildet sein. Es ist jedoch auch möglich, die Strukturen gemäß Fig. 5 und 6 miteinander zu kombinieren, wobei sich die Steuerströme 38 in ihrer Wirkung gegenseitig unterstützen würden.In the embodiment of FIG. 6, the control nozzle 40 is integrated into a wall forming the baffle surface 22 and a cavity or control flow chamber 43 ensures that the control flow 38 is supplied over the entire cross section of the control nozzle 40 . This has the additional aerodynamic advantage that the control flow 38 from the control nozzle not only reverses the direction of rotation of the swirl ring 26 , but also actively counteracts an undesirable secondary flow into the diffuser 36 . This embodiment is also simpler and less expensive to produce than that according to FIG. 5. The displacement body is namely held by struts 44 ( FIG. 6) in the inlet channel 10 and these would have to be hollow in some form for a control current supply according to FIG. 5. However, it is also possible to combine the structures according to FIGS. 5 and 6 with one another, the control currents 38 being mutually supportive in their effect.

In der Ausführungsform von Fig. 7 ist die Steuerdüse 40 am Umfang der ringförmigen Düse 20 angeordnet. Hier ist die ringförmige Hauptdüse 20 derart abgewinkelt, daß ohne Steuer strom 38 aus der Steuerdüse 40 der Fluidstrom nach außen in den zweiten Auslaßkanal 34 abgeleitet wird. Beim Aktivieren der Steuerströmung 38 wird der Hauptfluidstrom 14 nach innen abgelenkt und strömt in den Diffusor 36. In dieser Anordnung ist also das Ventil ohne Steuerstrom 38 geschlossen und öffnet sich bei Aktivieren des Steuerstroms 38 durch Steuerdüse 40.In the embodiment of FIG. 7, the control nozzle 40 is arranged on the circumference of the annular nozzle 20 . Here, the annular main nozzle 20 is angled such that, without control current 38, the fluid flow is derived from the control nozzle 40 to the outside into the second outlet channel 34 . When the control flow 38 is activated, the main fluid flow 14 is deflected inward and flows into the diffuser 36 . In this arrangement, the valve is closed without control flow 38 and opens when control flow 38 is activated by control nozzle 40 .

Die Ausführungsformen gemäß Fig. 5 bis 7 können in jeder beliebigen Weise und auch alle zusammen miteinander kombiniert werden.The embodiments according to FIGS. 5 to 7 can be combined with one another in any desired manner and also all together.

Bei der in Fig. 8 und 9 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es die Aufgabe des Fluidventils mit dem gefangenen Wirbelring 26 den Fluidstrom 14 wahlweise durch einen chemischen Reaktor 46 oder ein Bypassrohr 48 zu leiten. Die Ausführungsform gemäß Fig. 8 und 9 benötigt in vorteilhafter Weise nur wenig Bauraum und ist besonders dort geeignet, wo das Ventil bzw. die Prallfläche 22 integral bzw. einstückig mit einem Reaktor körper 50 ausgebildet ist. Das Rohr 48, durch welches der Fluidstrom 14 am Reaktor vorbei geführt wird, ist mittig bzw. koaxial zum Reaktorkörper 50 angeordnet.In the device according to the invention shown in FIGS . 8 and 9, it is the task of the fluid valve with the captured swirl ring 26 to pass the fluid flow 14 either through a chemical reactor 46 or a bypass tube 48 . The embodiment according to FIGS. 8 and 9 advantageously requires little installation space and is particularly suitable where the valve or the baffle surface 22 is formed integrally or in one piece with a reactor body 50 . The tube 48 , through which the fluid stream 14 is guided past the reactor, is arranged centrally or coaxially to the reactor body 50 .

Die wahlweise Strömungssteuerung entweder in das Bypassrohr 48 oder in den Reaktor 46 erfolgt wiederum mittels eines zusätzlichen Steuerstromes 38 und es ist nur eine einzige Steuerdüse 40 vorgesehen. Dadurch hat das Ventil eine asymmetrische Charakteristik bzw. Eigenschaften, wobei ohne Steuerstrom 38 eine Rotationsrichtung des Wirbels 26 bevorzugt ist. Dieser Zustand ist in Fig. 8 dargestellt, bei dem ohne Steuerstrom 38 das Fluid 12 in den Reaktor 46 strömt. Dies wird dadurch erreicht, daß die ringförmige Hauptdüse 20 von der Mittelachse 28 weg ausgerichtet ist, analog zur Anordnung gemäß Fig. 7. Durch aktivieren des Steuerstromes 38, wie in Fig. 9 dargestellt, erfolgt eine Ablenkung des Fluidstromes 14 in das Bypassrohr 48 hinein.The optional flow control either into the bypass tube 48 or into the reactor 46 is again carried out by means of an additional control stream 38 and only a single control nozzle 40 is provided. As a result, the valve has an asymmetrical characteristic or properties, a direction of rotation of the vortex 26 being preferred without the control current 38 . This state is shown in FIG. 8, in which the fluid 12 flows into the reactor 46 without a control stream 38 . This is achieved in that the annular main nozzle 20 is oriented away from the central axis 28 , analogously to the arrangement according to FIG. 7. By activating the control flow 38 , as shown in FIG. 9, the fluid flow 14 is deflected into the bypass tube 48 .

Claims

1. Fluid valve, in particular for a device for treating exhaust gases of an internal combustion engine, with an inlet channel ( 10 ) and at least a first and a second outlet channel ( 32 , 34 ), characterized in that a displacement body ( 18 ) is provided in the inlet channel ( 10 ) which forms an annular nozzle ( 20 ) with walls of the inlet channel ( 10 ), and that furthermore in the direction of flow ( 14 ) at a distance from the annular nozzle ( 20 ) and covering this in a projection in the direction of flow ( 14 ) covering an annular concave baffle ( 22 ) is formed.

2. Fluid valve according to claim 1, characterized in that the at least two outlet channels ( 32 , 34 ) are arranged coaxially to one another.

3. A fluid valve according to claim 1 or 2, characterized in that a transmission window (24) is formed inside the annular concave impact face (22) and at least the first outlet passage (32) is provided in connection with this window (24) downstream.

4. Fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least the second outlet channel ( 34 ) is arranged on the outside around the annular concave baffle surface ( 22 ) and downstream.

5. Fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that the displacement body ( 18 ) is designed such that, in a stable flow state, the fluid flowing into the valve ( 12 ) exclusively in the first or the second outlet channel ( 32 , 34 ) flows.

6. Fluid valve according to one of the preceding claims, characterized in that at least one control nozzle ( 40 ) for supplying a control flow ( 38 ) is provided in the region between the annular nozzle ( 20 ) and the baffle surface ( 22 ).

7. Fluid valve claim 6, characterized in that a tube system ( 42 ) for supplying the control flow ( 38 ) from the outside to the at least one control nozzle ( 40 ) is provided.

8. Fluid valve according to claim 6 or 7, characterized in that the at least one control nozzle ( 40 ) is formed in the displacement body ( 18 ).

9. Fluid valve at least one of claims 6 to 8, characterized in that the at least one control nozzle ( 40 ) is formed on the baffle ( 22 ).

10. Fluid valve at least one of claims 6 to 9, characterized in that the at least one control nozzle ( 40 ) is formed on the circumference of the annular nozzle ( 20 ).

11. Device for treating exhaust gases of an internal combustion engine with a plurality of treatment devices ( 46 ) for exhaust gases ( 12 ) arranged in an exhaust line, these exhaust gases being switched on by means of at least one valve which is switched as a function of operating parameters of the internal combustion engine and / or the exhaust gases ( 12 ). 12 ) flow through one or more of the treatment devices ( 46 ), the valve being designed as a fluidic distribution valve free of moving parts, which has an inlet channel ( 10 ) supplying the exhaust gas ( 12 ) and at least a first ( 32 ) and a second outlet channel ( 34 ) is provided for at least two outlet streams, the outlet streams being alternately adjustable as a function of at least one operating parameter and in each case being fed to another treatment device ( 46 ), characterized in that a displacement body ( 18 ) is provided in the inlet channel ( 10 ), which is provided with Walls of the inlet duct ( 10 ) forms an annular nozzle ( 20 ), and that further in the flow direction ( 14 ) spaced from the annular nozzle ( 20 ) and seen in a projection in the flow direction ( 14 ) covering an annular concave baffle ( 22 ) is formed.

12. The apparatus according to claim 11, characterized in that the at least two outlet channels ( 32 , 34 ) are arranged coaxially to one another.

13. The apparatus of claim 11 or 12, characterized in that a transmission window (24) is formed inside the annular concave impact face (22) and at least the first outlet passage (32) is provided in connection with this window (24) downstream.

14. Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that at least the second outlet channel ( 34 ) is arranged on the outside around the annular concave baffle surface ( 22 ) and downstream.

15. Device according to one of claims 11 to 14, characterized in that the displacement body ( 18 ) is designed such that, in a stable flow state, the exhaust gas ( 12 ) flowing into the valve is exclusively in the first ( 36 ) or the second outlet channel ( 34 ) flows.

16. Device according to one of claims 11 to 15, characterized in that at least one control nozzle ( 40 ) for supplying a control flow ( 38 ) is provided in the region between the annular nozzle ( 20 ) and the baffle surface ( 22 ).

17. The apparatus of claim 16, characterized in that a tube system ( 42 ) for supplying the control flow ( 38 ) from the outside to the at least one control nozzle ( 40 ) is provided.

18. The apparatus of claim 16 or 17, characterized in that the at least one control nozzle ( 40 ) is formed in the displacement body ( 18 ).

19. Device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the at least one control nozzle ( 40 ) is formed on the baffle surface ( 22 ).

20. Device according to one of claims 16 to 19, characterized in that the at least one control nozzle ( 40 ) is formed on the circumference of the annular nozzle ( 20 ).