DE102021116217A1 - Exhaust gas cooler for cooling exhaust gas from an internal combustion engine and a drive device with an internal combustion engine and a method for operating a drive device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler (1) zum Kühlen von Abgas einer Brennkraftmaschine (18), mit einem Einlassbereich (2) zum Zuführen des Abgases, einem Auslassbereich (3) zum Abführen des Abgases und einem zwischen dem Einlassbereich (2) und dem Auslassbereich (3) vorliegenden Kühlbereich (4), wobei der Kühlbereich (4) eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen (5) aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Einlassbereich (2) und der Auslassbereich (3) über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle (5) verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle (5) verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungsweg konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung (15) einstellbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (17) mit einer Brennkraftmaschine (18) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (17) mit einer Brennkraftmaschine (18).The invention relates to an exhaust gas cooler (1) for cooling exhaust gas from an internal combustion engine (18), having an inlet area (2) for supplying the exhaust gas, an outlet area (3) for discharging the exhaust gas and an area between the inlet area (2) and the outlet area ( 3) present cooling area (4), wherein the cooling area (4) has a plurality of cooling ducts (5) through which the exhaust gas flows at least at times and around which a coolant flows at least at times to cool the exhaust gas. It is provided that the inlet area (2) and the outlet area (3) via a first flow path, which runs through at least one first of the cooling ducts (5), and via a second flow path, which runs through at least a second of the cooling ducts (5). , are fluidically connected to one another, a first flow cross-sectional area of the first flow path being constant and a second flow cross-sectional area of the second flow path being adjustable by means of an adjusting device (15). The invention also relates to a drive device (17) with an internal combustion engine (18) and a method for operating a drive device (17) with an internal combustion engine (18).

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler zum Kühlen von Abgas einer Brennkraftmaschine, mit einem Einlassbereich zum Zuführen des Abgases, einem Auslassbereich zum Abführen des Abgases und einem zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich vorliegenden Kühlbereich, wobei der Kühlbereich eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine.The invention relates to an exhaust gas cooler for cooling exhaust gas from an internal combustion engine, having an inlet area for supplying the exhaust gas, an outlet area for discharging the exhaust gas and a cooling area between the inlet area and the outlet area, the cooling area having a plurality of cooling channels through which the exhaust gas flows at least at times has, which are flowed at least temporarily by a coolant to cool the exhaust gas. The invention further relates to a drive device with an internal combustion engine and a method for operating a drive device with an internal combustion engine.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift WO 2005/111385 A2 bekannt. Diese beschreibt einen Wärmetauscher für Verbrennungsmotoren, umfassend einen ersten, länglichen Strömungskanal zur Durchführung von Abgasen des Verbrennungsmotors, einen zweiten zu dem ersten Strömungskanal benachbart angeordneten Strömungskanal zur Durchführung der Abgase, eine von dem zweiten Strömungskanal getrennte Leitung zur Durchführung eines Mediums, insbesondere eines Kühlmittels, wobei Wärmeenergie zwischen dem Abgas des zweiten Strömungskanals und dem Medium der Leitung austauschbar ist, und wobei Wärmeenergie zwischen dem Abgas in dem ersten Strömungskanal und dem Medium in der Leitung zumindest nicht in erheblichem Umfang austauschbar ist, und einem Ventilkanal mit einem stellbaren Ventilelement, wobei durch eine Stellung des Ventilelements eine Verteilung der Abgase auf den ersten Strömungskanal und den zweiten Strömungskanal einstellbar ist. Ein Wärmetauscher, der hinsichtlich des beanspruchten Bauraums und der Abgasführung besonders vorteilhaft ist, wird dadurch geschaffen, dass eine eingangsseitige Strömungsachse des Ventilkanals eine andere Richtung aufweist als eine Strömungssachse des ersten Strömungskanals.From the prior art, for example, the publication WO 2005/111385 A2 famous. This describes a heat exchanger for internal combustion engines, comprising a first, elongated flow channel for the passage of exhaust gases from the internal combustion engine, a second flow channel arranged adjacent to the first flow channel for the passage of the exhaust gases, a line separate from the second flow channel for the passage of a medium, in particular a coolant, wherein thermal energy can be exchanged between the exhaust gas of the second flow channel and the medium of the line, and wherein thermal energy can be exchanged between the exhaust gas in the first flow channel and the medium in the line, at least not to a significant extent, and a valve channel with an adjustable valve element, wherein by a position of the valve element, a distribution of the exhaust gases to the first flow channel and the second flow channel can be adjusted. A heat exchanger, which is particularly advantageous in terms of the required installation space and the exhaust gas routing, is created in that an inlet-side flow axis of the valve channel has a different direction than a flow axis of the first flow channel.

Die Druckschrift WO 2008/031959 A1 beschreibt einen Abgasrückführkreislauf, der zwischen einem Abgaskrümmer und einem Einlassluftverteiler eines aufgeladenen Motors angeordnet ist, mit einem Abgasrückführsteuermittel, das zwischen dem Abgaskrümmer und einem Abgaskühler angeordnet ist. Dabei ist vorgesehen, dass der Kreislauf ein Unterbrechungsmittel zum zumindest teileweisen Unterbrechen des Kreislaufs aufweist, wobei das Unterbrechungsmittel zwischen einem Einlassanschluss des Abgaskühlers und dem Einlassluftverteiler angeordnet ist.The pamphlet WO 2008/031959 A1 describes an exhaust gas recirculation circuit arranged between an exhaust manifold and an intake air manifold of a supercharged engine, with an exhaust gas recirculation control means arranged between the exhaust manifold and an exhaust gas cooler. It is provided that the circuit has an interrupting means for at least partially interrupting the circuit, the interrupting means being arranged between an inlet connection of the exhaust gas cooler and the inlet air distributor.

Es ist Aufgabe der Erfindung einen Abgaskühler zum Kühlen von Abgas einer Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welcher gegenüber bekannten Abgaskühlern Vorteile aufweist, insbesondere einen vorhandenen Bauraum effizient ausnutzt.It is the object of the invention to propose an exhaust gas cooler for cooling exhaust gas from an internal combustion engine, which has advantages over known exhaust gas coolers, in particular making efficient use of the available installation space.

Dies wird erfindungsgemäß mit einem Abgaskühler zum Kühlen einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Einlassbereich und der Auslassbereich über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungswegs konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung einstellbar ist.According to the invention, this is achieved with an exhaust gas cooler for cooling an internal combustion engine with the features of claim 1 . It is provided that the inlet area and the outlet area are fluidically connected to one another via a first flow path, which runs through at least one first of the cooling ducts, and via a second flow path, which runs through at least a second of the cooling ducts, with a first flow cross-sectional area of the first Flow path constant and a second flow cross-sectional area of the second flow path can be adjusted by means of an adjusting device.

Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Advantageous configurations with expedient developments of the invention are specified in the dependent claims.

Der Abgaskühler dient dem Kühlen von Abgas einer Brennkraftmaschine, die insbesondere Bestandteil einer Antriebseinrichtung ist. Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Antriebsdrehmoments. Das Antriebsdrehmoment wird zumindest zeitweise von der Brennkraftmaschine bereitgestellt, die hierzu mit einer Abtriebswelle der Antriebseinrichtung antriebstechnisch gekoppelt ist beziehungsweise koppelbar ist. Die Antriebseinrichtung beziehungsweise die Brennkraftmaschine sind vorzugsweise Bestandteil des Kraftfahrzeugs. Während eines Betriebs der Brennkraftmaschine werden dieser Frischgas, insbesondere Luft, und Kraftstoff zugeführt. Das Frischgas und der Kraftstoff bilden ein Gemisch, das in einem Brennraum eines Zylinders der Brennkraftmaschine verbrannt wird. Durch die Verbrennung des Gemisches entsteht das Abgas, welches über eine Abgasanlage an eine Außenumgebung abgeführt wird.The exhaust gas cooler is used to cool exhaust gas from an internal combustion engine, which is part of a drive device in particular. The drive device is used, for example, to drive a motor vehicle, in this respect therefore to provide a drive torque aimed at driving the motor vehicle. The drive torque is provided at least temporarily by the internal combustion engine, which for this purpose is drivingly coupled or can be coupled to an output shaft of the drive device. The drive device or the internal combustion engine are preferably part of the motor vehicle. During operation of the internal combustion engine, fresh gas, in particular air, and fuel are supplied to it. The fresh gas and the fuel form a mixture that is burned in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine. The combustion of the mixture produces the exhaust gas, which is discharged to the outside environment via an exhaust system.

Das Abgas wird zumindest zeitweise dem Abgaskühler zugeführt. Insbesondere wird das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas dem Abgaskühler zugeführt. Der Abgaskühler weist den Einlassbereich zum Zuführen des Abgases auf. Das Abgas wird insofern zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, dem Einlassbereich des Abgaskühlers zugeführt. Der Einlassbereich weist eine entsprechende Einlassöffnung auf, durch die das Abgas in den Einlassbereich eintritt. Weiterhin weist der Abgaskühler den Auslassbereich zum Abführen des Abgases auf. Der Auslassbereich weist eine entsprechende Auslassöffnung auf, durch die das Abgas aus dem Auslassbereich austritt.The exhaust gas is fed to the exhaust gas cooler at least temporarily. In particular, all of the exhaust gas generated by the internal combustion engine is fed to the exhaust gas cooler. The exhaust gas cooler has the inlet area for supplying the exhaust gas. In this respect, the exhaust gas is fed at least partially, preferably completely, to the inlet area of the exhaust gas cooler. The inlet area has a corresponding inlet opening through which the exhaust gas enters the inlet area. Furthermore, the exhaust gas cooler has the outlet area for discharging the exhaust gas. The outlet area has a corresponding outlet opening through which the exhaust gas emerges from the outlet area.

Strömungstechnisch zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich liegt der Kühlbereich vor, sodass der Einlassbereich und der Auslassbereich über den Kühlbereich strömungstechnisch aneinander angeschlossen beziehungsweise strömungstechnisch miteinander verbunden sind. Der Kühlbereich weist die Mehrzahl von Kühlkanälen auf. Die Kühlkanäle liegen beispielsweise in Form von Rohrleitungen vor, die eine rechteckige oder eine kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen. Die Kühlkanäle sind bevorzugt untereinander identisch ausgestaltet, weisen also vorzugsweise untereinander identische Dimensionen und/oder eine untereinander identische Gestalt auf, sodass die Kühlkanäle insofern als eine Mehrzahl von identisch dimensionierten und/oder gestalteten Kühlkanälen vorliegen.The cooling area is in terms of flow between the inlet area and the outlet area, so that the inlet area and the outlet area are connected to one another in terms of flow or are connected to one another in terms of flow via the cooling area. The cooling area has the plurality of cooling channels. The cooling channels are, for example, in the form of pipelines that have a rectangular or circular cross-sectional area. The cooling ducts are preferably configured identically to one another, ie preferably have identical dimensions and/or a mutually identical shape, so that the cooling ducts are present as a plurality of identically dimensioned and/or designed cooling ducts.

Die Kühlkanäle sind zumindest zeitweise von dem Kühlmittel angeströmt und/oder umströmt. Hierunter ist zu verstehen, dass eine Außenumfangsfläche der Kühlkanäle mit dem Kühlmittel beaufschlagt wird. Hierdurch erfolgt ein Wärmeübergang zwischen den Kühlkanälen und dem Kühlmittel, insbesondere wird Wärme aus den Kühlkanälen in das Kühlmittel übertragen. Vorzugsweise sind alle Kühlkanäle mit dem Kühlmittel beaufschlagt. Insofern weist der Kühlbereich einen die Mehrzahl der Kühlkanäle umgebenden Kühlmantel auf, der zumindest zeitweise von dem Kühlmittel durchströmt wird.The coolant flows at least temporarily against and/or around the cooling channels. This means that an outer peripheral surface of the cooling channels is acted upon by the coolant. This results in a heat transfer between the cooling channels and the coolant, in particular heat is transferred from the cooling channels into the coolant. All cooling channels are preferably acted upon by the coolant. In this respect, the cooling region has a cooling jacket which surrounds the plurality of cooling channels and through which the coolant flows at least at times.

Die Kühlkanäle sind strömungstechnisch zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich angeordnet. Der Einlassbereich und der Auslassbereich sind insofern über die Kühlkanäle strömungstechnisch aneinander angeschlossen. Vorzugsweise gehen die Kühlkanäle einerseits unmittelbar von dem Einlassbereich aus und münden andererseits unmittelbar in den Auslassbereich ein. Das dem Einlassbereich zugeführte Abgas kann somit durch die Kühlkanäle in den Auslassbereich strömen. Insofern sind die Kühlkanäle zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmt. Während des Durchströmens der Kühlkanäle erfolgt ein entsprechender Wärmeübergang aus dem Abgas in das Kühlmittel, was zu einer entsprechenden Verringerung einer Abgastemperatur des Abgases und somit zu dessen Kühlung führt.In terms of flow, the cooling channels are arranged between the inlet area and the outlet area. In this respect, the inlet area and the outlet area are fluidically connected to one another via the cooling channels. The cooling channels preferably start directly from the inlet area on the one hand and open directly into the outlet area on the other hand. The exhaust gas supplied to the inlet area can thus flow through the cooling channels into the outlet area. In this respect, the exhaust gas flows through the cooling channels at least at times. During the flow through the cooling channels, a corresponding heat transfer takes place from the exhaust gas into the coolant, which leads to a corresponding reduction in an exhaust gas temperature of the exhaust gas and thus to its cooling.

Die Erfindung sieht vor, dass der Einlassbereich und der Auslassbereich über den ersten Strömungsweg und den zweiten Strömungsweg strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. Dabei ist vorgesehen, dass der erste Strömungsweg durch den zumindest einen ersten der Kühlkanäle verläuft, während der zweite Strömungsweg durch den zumindest einen zweiten der Kühlkanäle verläuft. Das Abgas kann grundsätzlich zumindest zeitweise sowohl über den ersten Strömungsweg als auch den zweiten Strömungsweg von dem Einlassbereich in den Auslassbereich strömen. Hierbei durchströmt das Abgas den ersten Kühlkanal beziehungsweise den zweiten Kühlkanal. Zwischen dem ersten Kühlkanal und dem zweiten Kühlkanal selbst liegt keine Strömungsverbindung vor, vielmehr sind der erste Kühlkanal und der zweite Kühlkanal lediglich über den Einlassbereich beziehungsweise den Auslassbereich strömungstechnisch aneinander angeschlossen.The invention provides that the inlet area and the outlet area are fluidically connected to one another via the first flow path and the second flow path. It is provided that the first flow path runs through the at least one first of the cooling channels, while the second flow path runs through the at least one second of the cooling channels. In principle, the exhaust gas can flow from the inlet area into the outlet area at least at times both via the first flow path and the second flow path. Here, the exhaust gas flows through the first cooling channel or the second cooling channel. There is no flow connection between the first cooling duct and the second cooling duct itself; rather, the first cooling duct and the second cooling duct are fluidically connected to one another only via the inlet area or the outlet area.

Es ist darauf hinzuweisen, dass unter dem ersten Strömungsweg und dem zweiten Strömungsweg nicht zu verstehen ist, dass der jeweilige Strömungsweg ausschließlich durch einen der Kühlkanäle verläuft, nämlich entweder durch den genau einen ersten Kühlkanal oder den genau einen zweiten Kühlkanal. Vielmehr umfasst der erste Strömungsweg vorzugsweise mehrere der Kühlkanäle, welche dann als erste Kühlkanäle bezeichnet werden, während der zweite Strömungsweg ebenfalls mehrere der Kühlkanäle umfasst, die dann als zweite Kühlkanäle bezeichnet werden.It should be noted that the first flow path and the second flow path do not mean that the respective flow path runs exclusively through one of the cooling channels, namely either through exactly one first cooling channel or through exactly one second cooling channel. Rather, the first flow path preferably includes a plurality of the cooling ducts, which are then referred to as first cooling ducts, while the second flow path also includes a plurality of cooling ducts, which are then referred to as second cooling ducts.

In anderen Worten kann das Abgas aus dem Einlassbereich entlang des ersten Strömungswegs in den Auslassbereich strömen, wobei das Abgas durch die ersten Kühlkanäle strömt. Zusätzlich oder alternativ kann das Abgas entlang des zweiten Strömungsweg aus dem Einlassbereich in den Auslassbereich strömen, wobei dieses entsprechend durch die zweiten Kühlkanäle strömt. Vorzugsweise liegen lediglich der erste und der zweite Strömungsweg vor, sodass insofern jeder der Kühlkanäle genau einem der beiden Strömungswege zugeordnet ist. Anders ausgedrückt sind die Kühlkanäle auf die beiden Strömungswege aufgeteilt, sodass sich die Kühlkanäle sich ausschließlich in erste Kühlkanäle und zweite Kühlkanäle aufteilen.In other words, the exhaust gas can flow from the inlet area along the first flow path into the outlet area, with the exhaust gas flowing through the first cooling channels. Additionally or alternatively, the exhaust gas can flow along the second flow path from the inlet area into the outlet area, with it correspondingly flowing through the second cooling channels. Preferably, only the first and second flow paths are present, so that each of the cooling channels is assigned to exactly one of the two flow paths. In other words, the cooling channels are divided between the two flow paths, so that the cooling channels are divided exclusively into first cooling channels and second cooling channels.

Der erste Strömungsweg weist die erste Durchströmungsquerschnittsfläche und der zweite Strömungsweg weist die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche auf. Unter der ersten Durchströmungsquerschnittsfläche ist diejenige Durchströmungsquerschnittsfläche zu verstehen, die zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich über den ersten Strömungskanal hinweg vorliegt. Sie stellt also die über den Verlauf des ersten Strömungskanals zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich hinweg kleinste Durchströmungsquerschnittsfläche dar. Analog verhält es sich für die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche.The first flow path has the first flow cross-sectional area and the second flow path has the second flow cross-sectional area. The first through-flow cross-sectional area is to be understood as that through-flow cross-sectional area that is present between the inlet area and the outlet area across the first flow channel. It therefore represents the smallest through-flow cross-sectional area over the course of the first flow channel between the inlet area and the outlet area. The situation is analogous for the second through-flow cross-sectional area.

Die erste Durchströmungsquerschnittsfläche ist über der Zeit konstant und die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche mittels der Stellvorrichtung einstellbar. Somit ist lediglich die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche einstellbar, nämlich mittels der Stellvorrichtung. Die Stellvorrichtung ermöglicht ein Einstellen eines Durchsatzes, also eines Massenstroms beziehungsweise eines Volumenstroms, des entlang des zweiten Strömungswegs strömenden Abgases. Insofern lässt sich mittels der Stellvorrichtung eine Aufteilung des Abgases auf den ersten Strömungsweg und den zweiten Strömungsweg einstellen.The first through-flow cross-sectional area is constant over time and the second through-flow cross-sectional area can be adjusted by means of the adjusting device. Thus, only the second through-flow cross-sectional area can be adjusted, namely by means of the adjusting device. The adjusting device enables a throughput to be set, i.e. a mass flow or a volume flow, of the exhaust gas flowing along the second flow path. In this respect, the adjustment device can be used to set a distribution of the exhaust gas over the first flow path and the second flow path.

Die Stellvorrichtung weist vorzugsweise wenigstens eine erste Stellung und eine zweite Stellung auf, wobei die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche in der ersten Stellung einen kleineren ersten Wert und in der zweiten Stellung einen größeren zweiten Wert aufweist. Besonders bevorzugt ist die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche in der ersten Stellung der Stellvorrichtung gleich null, während die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche in der zweiten Stellung einem maximal möglichen Wert der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche entspricht. Der zweite Strömungsweg ist also in der ersten Stellung vollständig unterbrochen und in der zweiten Stellung vollständig freigegeben. Die Stellvorrichtung ist vorzugsweise in dem Einlassbereich angeordnet. Somit wird der zweite Strömungsweg stromaufwärts der Kühlkanäle unterbrochen, sodass bei dem vollständigen Unterbrechen des zweiten Strömungswegs das Abgas nicht in die entsprechenden Kühlkanäle gelangen kann. Alternativ ist die Stellvorrichtung in dem Auslassbereich oder in dem Kühlbereich angeordnet, sodass der zweite Strömungsweg in den Kühlkanälen oder stromabwärts der Kühlkanäle unterbrochen wird.The adjusting device preferably has at least one first position and one second position, the second flow cross-sectional area having a smaller first value in the first position and a larger second value in the second position. The second flow cross-sectional area is particularly preferably equal to zero in the first position of the adjusting device, while the second flow cross-sectional area in the second position corresponds to a maximum possible value of the second flow cross-sectional area. The second flow path is therefore completely interrupted in the first position and completely released in the second position. The adjusting device is preferably arranged in the inlet area. The second flow path is thus interrupted upstream of the cooling ducts, so that when the second flow path is completely interrupted, the exhaust gas cannot get into the corresponding cooling ducts. Alternatively, the adjusting device is arranged in the outlet area or in the cooling area, so that the second flow path is interrupted in the cooling channels or downstream of the cooling channels.

Durch das Einstellen der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche wird ein Einstellen einer Kühlleistung des Abgaskühlers erzielt. Beispielsweise liegt die erste Stellung der Stellvorrichtung während eines Betriebs des Abgaskühlers mit einer reduzierten Kühlleistung vor, während die zweite Stellung der Stellvorrichtung während eines Betriebs des Abgaskühlers mit einer höheren, insbesondere maximalen, Kühlleistung verwendet wird. Die Erfindung macht insbesondere die Verwendung eines Bypasses zur Umgehung der Kühlkanäle zur Reduzierung der Kühlleistung überflüssig, wodurch ein besonders kompakter Abgaskühler geschaffen wird. Der erfindungsgemäße Abgaskühler kann somit auf eine besonders platzsparende Weise an einer Brennkraftmaschine montiert werden.Adjusting the second through-flow cross-sectional area adjusts a cooling capacity of the exhaust gas cooler. For example, the first position of the adjusting device is present during operation of the exhaust gas cooler with a reduced cooling capacity, while the second position of the adjusting device is used during operation of the exhaust gas cooler with a higher, in particular maximum, cooling capacity. In particular, the invention makes the use of a bypass to circumvent the cooling channels to reduce the cooling capacity superfluous, as a result of which a particularly compact exhaust gas cooler is created. The exhaust gas cooler according to the invention can thus be mounted on an internal combustion engine in a particularly space-saving manner.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Einlassbereich einen dem ersten Strömungsweg zugeordneten ersten Teilbereich und einen dem zweiten Strömungsweg zugeordneten zweiten Teilbereich aufweist, wobei der erste Teilbereich und der zweite Teilbereich über eine die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche aufweisende Durchtrittsöffnung strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. Vorzugsweise tritt das Abgas durch die Einlassöffnung des Einlassbereichs zunächst in den ersten Teilbereich ein. Der erste Teilbereich mündet zum einen in die ersten Kühlkanäle und zum anderen über die Durchtrittsöffnung in den zweiten Teilbereich ein.A further development of the invention provides that the inlet area has a first sub-area assigned to the first flow path and a second sub-area assigned to the second flow path, the first sub-area and the second sub-area being fluidically connected to one another via a passage opening having the second flow cross-sectional area. Preferably, the exhaust gas initially enters the first partial area through the inlet opening of the inlet area. The first sub-area opens into the first cooling channels on the one hand and into the second sub-area via the through-opening on the other.

Der zweite Teilbereich mündet in die zweiten Kühlkanäle ein. Somit kann das in den ersten Teilbereich eingetretene Abgas entweder unmittelbar entlang des ersten Strömungswegs oder über den zweiten Teilbereich entlang des zweiten Strömungswegs in Richtung des Auslassbereichs strömen. Die Durchtrittsöffnung weist die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche auf. Insofern lässt sich die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche einstellen, indem Abmessungen der Durchtrittsöffnung verändert werden. Hierdurch wird eine besonders platzsparende Anordnung ermöglicht.The second partial area opens into the second cooling channels. Thus, the exhaust gas that has entered the first partial area can flow either directly along the first flow path or via the second partial area along the second flow path in the direction of the outlet area. The passage opening has the second flow cross-sectional area. To this extent, the second through-flow cross-sectional area can be adjusted by changing the dimensions of the through-opening. This enables a particularly space-saving arrangement.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Stellvorrichtung ein an der Durchtrittsöffnung angeordnetes Stellelement umfasst, das zum Einstellen der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche um eine parallel zu der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche angeordnete Drehachse drehbar gelagert ist. Das Stellelement liegt beispielsweise in Form einer drehbaren Klappe vor. Die Klappe übergreift die Durchtrittsöffnung in zumindest einer Stellung wenigstens teilweise, sodass sie zumindest teilweise verschlossen ist. Vorzugsweise verschließt das Stellelement die Durchtrittsöffnung in der ersten Stellung der Stellvorrichtung vollständig. In der zweiten Stellung der Stellvorrichtung gibt das Stellelement die Durchtrittsöffnung hingegen zumindest teilweise frei. Insbesondere ist das Stellelement in der ersten Stellung unter einem ersten Drehwinkel bezüglich der Durchtrittsöffnung angeordnet und in der zweiten Stellung unter einem zweiten Drehwinkel.A development of the invention provides that the adjusting device comprises an adjusting element arranged at the through-opening, which is rotatably mounted about an axis of rotation arranged parallel to the second through-flow cross-sectional area for adjusting the second through-flow cross-sectional area. The actuating element is, for example, in the form of a rotatable flap. The flap at least partially overlaps the passage opening in at least one position, so that it is at least partially closed. The adjusting element preferably completely closes the passage opening in the first position of the adjusting device. In the second position of the adjusting device, however, the adjusting element releases the passage opening at least partially. In particular, the actuating element is arranged at a first angle of rotation with respect to the passage opening in the first position and at a second angle of rotation in the second position.

Besonders bevorzugt ist das Stellelement auf einer dem zweiten Teilbereich zugewandten Seite der Durchtrittsöffnung angeordnet. Hierdurch schwenkt das Stellelement bei einem Verlagern von der Schließstellung in die Offenstellung zumindest bereichsweise in Richtung des zweiten Teilbereichs. Selbst verständlich können zusätzlich zu der ersten Stellung und der zweiten Stellung beliebige weitere Stellungen des Stellelements vorliegen. Beispielsweise ist das Stellelement stufenlos zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung verstellbar, wobei die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche entsprechend stufenlos einstellbar ist. Hierdurch wird auf eine einfache Art und Weise eine funktionell vielseitige Stellvorrichtung geschaffen.The actuating element is particularly preferably arranged on a side of the passage opening which faces the second partial area. As a result, the actuating element pivots at least partially in the direction of the second partial region when it is shifted from the closed position into the open position. Of course, in addition to the first position and the second position, any further positions of the actuating element can be present. For example, the actuating element can be continuously adjusted between the first position and the second position, with the second flow cross-sectional area being correspondingly continuously adjustable. This creates a functionally versatile adjusting device in a simple manner.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere mit einem Abgaskühler gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas zumindest zeitweise über eine Abgasrückführvorrichtung in die Brennkraftmaschine zurückführbar ist, wobei die Abgasrückführvorrichtung den Abgaskühler zum Kühlen des zurückgeführten Abgases umfasst, der einen Einlassbereich zum Zuführen des zurückgeführten Abgases, einen Auslassbereich zum Abführen des zurückgeführten Abgases und einen zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich vorliegenden Kühlbereich aufweist, wobei der Kühlbereich eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind. Dabei ist vorgesehen, dass der Einlassbereich und der Auslassbereich über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungswegs konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung einstellbar ist.The invention also relates to a drive device with an internal combustion engine, in particular with an exhaust gas cooler according to the statements in this description, wherein an exhaust gas generated by the internal combustion engine can be fed back into the internal combustion engine at least temporarily via an exhaust gas recirculation device is, wherein the exhaust gas recirculation device comprises the exhaust gas cooler for cooling the recirculated exhaust gas, which has an inlet area for supplying the recirculated exhaust gas, an outlet area for discharging the recirculated exhaust gas and a cooling area present between the inlet area and the outlet area, the cooling area having a plurality of at least at times has cooling ducts through which the exhaust gas flows, around which a coolant flows at least at times in order to cool the exhaust gas. It is provided that the inlet area and the outlet area are fluidically connected to one another via a first flow path, which runs through at least one first of the cooling ducts, and via a second flow path, which runs through at least a second of the cooling ducts, with a first flow cross-sectional area of the first Flow path constant and a second flow cross-sectional area of the second flow path can be adjusted by means of an adjusting device.

Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung des Abgaskühlers wurde bereits hingewiesen. Sowohl der Abgaskühler als auch die Antriebseinrichtung können gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.The advantages of such a procedure or such a configuration of the exhaust gas cooler have already been pointed out. Both the exhaust gas cooler and the drive device can be further developed according to the explanations within the scope of this description, so that reference is made to them in this respect.

Das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas kann Schadstoffe enthalten, die strengen Emissionsgrenzwerten unterliegen. Insbesondere kann das Abgas Stickoxide enthalten. Zur Reduzierung von Schadstoffemissionen, insbesondere zur Emissionsminderung von Stickoxiden, ist eine Abgasrückführung vorgesehen. Hierzu weist die Antriebseinrichtung beziehungsweise die Brennkraftmaschine die Abgasrückführvorrichtung auf, mittels welcher das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas zumindest teilweise in die Brennkraftmaschine zurückführbar ist. Die Abgasrückführvorrichtung ist dazu ausgebildet, der Brennkraftmaschine einen Teil des von ihr erzeugten Abgases erneut zuzuführen, nämlich gemeinsam mit dem Frischgas. Das in dem Brennraum des Zylinders vorliegende Gemisch kann insofern zusätzlich zu dem Frischgas und dem Kraftstoff zumindest zeitweise zurückgeführtes Abgas aufweisen.The exhaust gas generated by the internal combustion engine can contain pollutants that are subject to strict emission limits. In particular, the exhaust gas can contain nitrogen oxides. Exhaust gas recirculation is provided to reduce pollutant emissions, in particular to reduce emissions of nitrogen oxides. For this purpose, the drive device or the internal combustion engine has the exhaust gas recirculation device, by means of which the exhaust gas generated by the internal combustion engine can be at least partially returned to the internal combustion engine. The exhaust gas recirculation device is designed to feed part of the exhaust gas generated by the internal combustion engine back to the internal combustion engine, namely together with the fresh gas. In this respect, the mixture present in the combustion chamber of the cylinder can, in addition to the fresh gas and the fuel, have exhaust gas that is recirculated at least at times.

Um einen Wärmeeintrag in das Gemisch durch das zurückgeführte Abgas zu vermeiden oder zumindest zu vermindern, weist die Abgasrückführvorrichtung den Abgaskühler auf. Dieser dient dem Kühlen des zurückgeführten Abgases. Hierzu wird das zurückzuführende Abgas dem Abgaskühler zugeführt, bevor es in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird. In dem Abgaskühler wird das Abgas zumindest zeitweise mittels des Kühlmittels gekühlt. Hierbei ist die Kühlleistung des Abgaskühlers, wie vorstehend bereits erläutert, mittels der Stellvorrichtung einstellbar. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Abgaskühlers wird eine Antriebseinrichtung mit einer besonders kompakten und effizienten Abgasrückführvorrichtung erschaffen.In order to avoid or at least reduce heat being introduced into the mixture by the recirculated exhaust gas, the exhaust gas recirculation device has the exhaust gas cooler. This serves to cool the recirculated exhaust gas. To this end, the exhaust gas to be returned is fed to the exhaust gas cooler before it is returned to the internal combustion engine. In the exhaust gas cooler, the exhaust gas is at least temporarily cooled by means of the coolant. As already explained above, the cooling capacity of the exhaust gas cooler can be adjusted by means of the adjusting device. By using the exhaust gas cooler according to the invention, a drive device with a particularly compact and efficient exhaust gas recirculation device is created.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht einen Abgasturbolader mit einer Turbine und einem Verdichter vor, wobei das zurückgeführte Abgas stromabwärts der Turbine entnehmbar und stromaufwärts des Verdichters in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine zurückführbar ist. Insofern handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgasrückführung. Hierbei strömt das von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas zunächst durch die Turbine, die mit dem Verdichter antriebstechnisch verbunden ist. Mittels des Verdichters erfolgt eine Kompression des der Brennkraftmaschine zugeführten Frischgases, wodurch eine Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine erreicht wird.A further development of the invention provides an exhaust gas turbocharger with a turbine and a compressor, the recirculated exhaust gas being able to be removed downstream of the turbine and fed back into an intake line of the internal combustion engine upstream of the compressor. In this respect, the internal combustion engine is a supercharged internal combustion engine with low-pressure exhaust gas recirculation. The exhaust gas generated by the internal combustion engine first flows through the turbine, which is connected to the compressor in terms of drive technology. The compressor is used to compress the fresh gas supplied to the internal combustion engine, as a result of which an increase in the power of the internal combustion engine is achieved.

Es ist vorteilhaft das zurückgeführte Abgas stromabwärts der Turbine zu entnehmen, da hierbei die durch die Turbine strömende Menge des Abgases durch die Entnahme des zurückgeführten Abgases nicht verringert wird. Hierdurch lässt sich eine Effizienz des Abgasturboladers verbessern. Da allerdings das Abgas während der in der Turbine geleisteten Expansionsarbeit bereits eine Abkühlung erfährt, kann bei einer weiteren Abkühlung des zurückgeführten Abgases in dem Abgaskühler eine Kondensation von in dem Abgas enthaltenen Wasserdampf auftreten. Dieser Wasserdampf kann zu einer Beschädigung des Verdichters führen. Weiterhin können aufgrund einer zu starken Abkühlung des zurückgeführten Abgases Instabilitäten in der Verbrennung des Gemischs in dem Zylinder auftreten. Diese nachteiligen Effekte treten insbesondere auf, wenn die Antriebseinrichtung ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat.It is advantageous to extract the recirculated exhaust gas downstream of the turbine, since the amount of exhaust gas flowing through the turbine is not reduced by the extraction of the recirculated exhaust gas. As a result, the efficiency of the exhaust gas turbocharger can be improved. However, since the exhaust gas is already being cooled during the expansion work performed in the turbine, condensation of water vapor contained in the exhaust gas can occur in the exhaust gas cooler if the recirculated exhaust gas is cooled further. This water vapor can damage the compressor. Furthermore, instabilities in the combustion of the mixture in the cylinder can occur due to excessive cooling of the recirculated exhaust gas. These disadvantageous effects occur in particular when the drive device has not yet reached its operating temperature.

Um dies zu vermeiden könnte nun vorgesehen sein, die Abgasrückführung zu unterbinden, bis die Antriebseinrichtung ihre Betriebstemperatur erreicht. Dies ist allerdings mit einem Anstieg von Emissionen, insbesondere der Stickoxide, verbunden, solange die Abgasrückführung nicht erfolgt. Alternativ könnte vorgesehen sein, den Abgaskühler mittels eines Bypasses zu umgehen. Hierdurch kann die Abgasrückführung ohne die Kühlung des zurückgeführten Abgases durchgeführt werden. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Abgaskühlers kann hingegen auf eine Verwendung eines derartigen Bypasses verzichtet und dennoch das Zurückführen des Abgases vorgenommen werden, da mittels der Stellvorrichtung die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche und somit die Kühlleistung des Abgaskühlers einstellbar sind.In order to avoid this, provision could now be made to prevent the exhaust gas recirculation until the drive device has reached its operating temperature. However, this is associated with an increase in emissions, particularly nitrogen oxides, as long as exhaust gas recirculation does not take place. Alternatively, it could be provided to bypass the exhaust gas cooler by means of a bypass. As a result, the exhaust gas recirculation can be carried out without cooling the recirculated exhaust gas. By using the exhaust gas cooler according to the invention, on the other hand, the use of such a bypass can be dispensed with and the exhaust gas can still be recirculated, since the second through-flow can be achieved by means of the actuating device cross-sectional area and thus the cooling capacity of the exhaust gas cooler can be adjusted.

Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass das zurückgeführte Abgas stromaufwärts der Turbine entnommen und stromabwärts des Verdichters zurückgeführt wird. Insofern handelt es sich hierbei um eine Hochdruck-Abgasrückführung. Hierbei kann, insbesondere während eines Kaltstarts der Antriebseinrichtung, die vorstehend erläuterte Kondensation des in dem Abgas enthaltenen Wasserdampfs auftreten. Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Abgaskühlers kann analog zu der vorstehend erläuterten Niederdruck-Abgasrückführung auf eine Verwendung eines Bypasses in der Hochdruck-Abgasrückführung verzichtet werden.Additionally or alternatively, it can be provided that the recirculated exhaust gas is removed upstream of the turbine and recirculated downstream of the compressor. In this respect, this is a high-pressure exhaust gas recirculation. Here, in particular during a cold start of the drive device, the above-described condensation of the water vapor contained in the exhaust gas can occur. By using the exhaust gas cooler according to the invention, analogous to the low-pressure exhaust gas recirculation explained above, the use of a bypass in the high-pressure exhaust gas recirculation can be dispensed with.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Antriebseinrichtung gemäß den Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung, wobei ein von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas zumindest teilweise über eine Abgasrückführvorrichtung in die Brennkraftmaschine zurückgeführt wird, wobei die Abgasrückführvorrichtung den Abgaskühler zum Kühlen des zurückgeführten Abgases umfasst, der einen Einlassbereich zum Zuführen des zurückgeführten Abgases, einen Auslassbereich zum Abführen des zurückgeführten Abgases und einen zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich vorliegenden Kühlbereich aufweist, wobei der Kühlbereich eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind.The invention also relates to a method for operating a drive device with an internal combustion engine, in particular a drive device according to the statements made within the scope of this description, wherein an exhaust gas generated by the internal combustion engine is at least partially recirculated into the internal combustion engine via an exhaust gas recirculation device, the exhaust gas recirculation device using the exhaust gas cooler for cooling of the recirculated exhaust gas, which has an inlet area for supplying the recirculated exhaust gas, an outlet area for discharging the recirculated exhaust gas and a cooling area between the inlet area and the outlet area, wherein the cooling area has a plurality of cooling channels through which the exhaust gas flows at least at times, which for Cooling of the exhaust gas are at least temporarily flowed around by a coolant.

Dabei ist vorgesehen, dass der Einlassbereich und der Auslassbereich über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungswegs konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung einstellbar ist, wobei die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche während eines Aufwärmbetriebs der Antriebseinrichtung verkleinert und in einem auf den Aufwärmbetrieb folgenden Normalbetrieb vergrößert wird.It is provided that the inlet area and the outlet area are fluidically connected to one another via a first flow path, which runs through at least one first of the cooling ducts, and via a second flow path, which runs through at least a second of the cooling ducts, with a first flow cross-sectional area of the first Flow path constant and a second flow cross-sectional area of the second flow path can be adjusted by means of an adjusting device, the second flow cross-sectional area being reduced during a warm-up operation of the drive device and increased in normal operation following the warm-up operation.

Erneut wird hinsichtlich der Vorteile und möglicher vorteilhafter Ausgestaltungen auf die Ausführungen im Rahmen dieser Beschreibung Bezug genommen.With regard to the advantages and possible advantageous configurations, reference is once again made to the explanations within the scope of this description.

Die Erfindung sieht wenigstens zwei Betriebsarten der Antriebseinrichtung vor, nämlich den Aufwärmbetrieb und den Normalbetrieb. Der Aufwärm betrieb und der Normalbetrieb unterscheiden sich hinsichtlich einer Einstellung der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche und somit hinsichtlich der von dem Abgaskühler bereitgestellten Kühlleistung. In dem Aufwärmbetrieb wird die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche mittels des Stellelements verkleinert. Insofern liegt während des Aufwärmbetriebs eine reduzierte Kühlleistung des Abgaskühlers vor. Während des Aufwärmbetriebs kann die vorstehend erläuterte Kondensation des in dem zurückgeführten Abgases enthaltenen Wasserdampfs vermieden werden, da der Abgaskühler lediglich mit der reduzierten Kühlleistung betrieben wird.The invention provides at least two modes of operation of the drive device, namely warm-up mode and normal mode. The warm-up operation and the normal operation differ with regard to a setting of the second flow cross-sectional area and thus with regard to the cooling capacity provided by the exhaust gas cooler. In the warm-up operation, the second through-flow cross-sectional area is reduced by means of the actuating element. In this respect, there is a reduced cooling capacity of the exhaust gas cooler during the warm-up operation. During the warm-up operation, the above-described condensation of the water vapor contained in the recirculated exhaust gas can be avoided since the exhaust gas cooler is only operated with the reduced cooling capacity.

Vorzugsweise wird der Aufwärmbetrieb der Antriebseinrichtung durchgeführt, solange die Antriebseinrichtung ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht hat, ihre Temperatur also kleiner ist als die Betriebstemperatur. Besonders bevorzugt liegt das Stellelement der Stellvorrichtung während des Aufwärmbetriebs in der Schließstellung vor. In diesem Fall kann das zurückgeführte Abgas den Abgaskühler während des Aufwärmbetriebs lediglich über den ersten Strömungsweg durchströmen.The warm-up operation of the drive device is preferably carried out as long as the drive device has not yet reached its operating temperature, ie its temperature is lower than the operating temperature. The actuating element of the actuating device is particularly preferably in the closed position during the warm-up operation. In this case, the recirculated exhaust gas can only flow through the exhaust gas cooler via the first flow path during the warm-up operation.

Auf den Aufwärmbetrieb folgt der Normalbetrieb. Der Normalbetrieb wird durchgeführt, sobald die Temperatur der Antriebseinrichtung die Betriebstemperatur erreicht hat beziehungsweise ihr entspricht oder größer ist als diese. Unter dieser Bedingung wird insoweit von dem Aufwärmbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet. In dem Normalbetrieb wird die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche mittels des Stellelements vergrößert. Insofern liegt während des Normalbetriebs eine im Vergleich zu dem Aufwärmbetrieb größere Kühlleistung des Abgaskühlers vor. Der Normalbetrieb wird vorzugsweise durchgeführt, sobald die Antriebseinrichtung ihre Betriebstemperatur erreicht oder überschreitet. Besonders bevorzugt liegt das Stellelement der Stellvorrichtung während des Normalbetriebs in der Offenstellung vor. In diesem Fall kann das zurückgeführte Abgas den Abgaskühler während des Normalbetriebs sowohl entlang des ersten Strömungswegs als auch entlang des zweiten Strömungswegs durchströmen.Normal operation follows warm-up operation. Normal operation is carried out as soon as the temperature of the drive device has reached the operating temperature or is equal to or greater than this. Under this condition, there is a switchover from the warm-up mode to the normal mode. In normal operation, the second through-flow cross-sectional area is increased by means of the actuating element. In this respect, there is a greater cooling capacity of the exhaust gas cooler during normal operation compared to the warm-up operation. Normal operation is preferably carried out as soon as the drive device reaches or exceeds its operating temperature. The actuating element of the actuating device is particularly preferably in the open position during normal operation. In this case, the recirculated exhaust gas can flow through the exhaust gas cooler during normal operation both along the first flow path and along the second flow path.

Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass von dem Normalbetrieb erneut in den Aufwärmbetrieb umgeschaltet wird, falls die Temperatur der Antriebseinrichtung während des Normalbetriebs die Betriebstemperatur unterschreitet. Dies kann beispielsweise während einer Leerlaufphase der Antriebseinrichtung, in der die Brennkraftmaschine zumindest zeitweise von der Abtriebswelle der Antriebseinrichtung antriebstechnisch entkoppelt und nicht zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments betrieben wird, oder eines Schubbetriebs der Antriebseinrichtung, in der die Brennkraftmaschine zumindest zeitweise ohne eine Zufuhr von Kraftstoff mit der Abtriebswelle antriebstechnisch gekoppelt vorliegt, der Fall sein. Vorzugsweise ist beim dem Umschalten in Folge eines Überschreitens beziehungsweise eines Unterschreitens der Betriebstemperatur eine Hysterese vorgesehen.In addition, it can be provided that normal operation is switched back to warm-up operation if the temperature of the drive device falls below the operating temperature during normal operation. This can be done, for example, during an idling phase of the drive device, in which the internal combustion engine is at least temporarily decoupled in terms of drive technology from the output shaft of the drive device and is not operated to provide the drive torque, or during overrun operation Drive device, in which the internal combustion engine is at least temporarily coupled to the output shaft in terms of drive technology without a supply of fuel, may be the case. A hysteresis is preferably provided when switching over as a result of exceeding or falling below the operating temperature.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass nach dem Starten der Brennkraftmaschine zunächst der Aufwärmbetrieb erfolgt und bei einem Überschreiten eines ersten Temperaturschwellenwerts durch eine Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases von dem Aufwärmbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet wird. Insofern wird nach dem Starten der Brennkraftmaschine der Abgaskühler zunächst mit der reduzierten Kühlleistung betrieben. Während des Aufwärmbetriebs wird sich die Antriebseinrichtung, insbesondere die Brennkraftmaschine, in Richtung ihrer Betriebstemperatur erwärmen. Dabei wird insbesondere die Abgastemperatur ansteigen.A further development of the invention provides that after starting the internal combustion engine, the warm-up operation takes place first and when an exhaust gas temperature of the recirculated exhaust gas exceeds a first temperature threshold value, a switch is made from the warm-up operation to normal operation. In this respect, after starting the internal combustion engine, the exhaust gas cooler is initially operated with the reduced cooling capacity. During the warm-up operation, the drive device, in particular the internal combustion engine, will heat up towards its operating temperature. In this case, the exhaust gas temperature in particular will rise.

Es ist vorgesehen, bei dem Überschreiten des ersten Temperaturschwellenwerts durch die Abgastemperatur von dem Aufwärmbetrieb in den Normalbetrieb umzuschalten. Vorzugsweise entspricht der erste Temperaturschwellenwert der Betriebstemperatur der Antriebseinrichtung. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, bereits in den Normalbetrieb umzuschalten, bevor die Antriebseinrichtung die Betriebstemperatur erreicht. In diesem Fall ist der erste Temperaturschwellenwert kleiner als die Betriebstemperatur. Besonders bevorzugt entspricht der ersten Temperaturschwellenwert einer Abgastemperatur, bei der die vorstehend erläuterte Kondensation des Wasserdampfes gerade nicht mehr zu erwarten ist, beispielsweise ist er geringfügig größer als diese Temperatur. Durch diese Vorgehensweise wird eine besonders effiziente Antriebseinrichtung erschaffen.It is provided that when the exhaust gas temperature exceeds the first temperature threshold value, the system switches from the warm-up mode to the normal mode. The first temperature threshold value preferably corresponds to the operating temperature of the drive device. Of course, provision can also be made for switching over to normal operation before the drive device has reached the operating temperature. In this case, the first temperature threshold is less than the operating temperature. The first temperature threshold value particularly preferably corresponds to an exhaust gas temperature at which the above-explained condensation of the water vapor is no longer to be expected, for example it is slightly greater than this temperature. This procedure creates a particularly efficient drive device.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche nach dem Umschalten in den Normalbetrieb zunächst auf einen kleineren ersten Wert und bei einem Überschreiten eines zweiten Temperaturschwellenwerts durch die Abgastemperatur in Richtung eines größeren zweiten Werts eingestellt wird, wobei der zweite Temperaturschwellenwert größer ist als der erste Temperaturschwellenwert. Insofern liegt zusätzlich zu dem ersten Temperaturschwellenwert der zweite Temperaturschwellenwert vor. Bei dem Überschreiten des ersten Temperaturschwellenwerts durch die Abgastemperatur wird in den Normalbetrieb umgeschaltet und die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche wird auf den ersten Wert eingestellt. Vorzugsweise wird das Stellelement der Stellvorrichtung hierbei lediglich teilweise in Richtung der Offenstellung verlagert, sodass die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche dem ersten Wert entspricht.A further development of the invention provides that the second flow cross-sectional area is initially set to a smaller first value after switching to normal operation and, when the exhaust gas temperature exceeds a second temperature threshold value, in the direction of a larger second value, with the second temperature threshold value being greater than the first temperature threshold. In this respect, the second temperature threshold value is present in addition to the first temperature threshold value. When the exhaust gas temperature exceeds the first temperature threshold value, the system switches to normal operation and the second flow cross-sectional area is set to the first value. In this case, the actuating element of the actuating device is preferably only partially displaced in the direction of the open position, so that the second flow cross-sectional area corresponds to the first value.

Während des Normalbetriebs wird das Stellelement anschließend weiter in Richtung der Offenstellung verlagert. Hierbei wird das Stellelement in Abhängigkeit von der Abgastemperatur eingestellt, sodass die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche mit steigender Abgastemperatur in Richtung des zweiten Werts vergrößert wird. Besonders bevorzugt entspricht der zweite Wert der Offenstellung des Stellelements. In anderen Worten wird das Stellelement nach dem Umschalten in den Normalbetrieb zunächst nicht vollständig in die Offenstellung, sondern lediglich teilweise in Richtung der Offenstellung verlagert. Erst bei einem Überschreiten des zweiten Temperaturschwellenwerts soll das Stellelement in der Offenstellung vorliegen. Durch diese Vorgehensweise kann die Kühlleistung des Abgaskühlers während des Normalbetriebs optimiert werden.During normal operation, the actuating element is then moved further in the direction of the open position. In this case, the actuating element is adjusted as a function of the exhaust gas temperature, so that the second flow cross-sectional area increases in the direction of the second value as the exhaust gas temperature rises. The second value particularly preferably corresponds to the open position of the actuating element. In other words, after switching over to normal operation, the actuating element is initially not completely displaced into the open position, but only partially in the direction of the open position. The actuating element should only be in the open position when the second temperature threshold value is exceeded. This procedure allows the cooling performance of the exhaust gas cooler to be optimized during normal operation.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Antriebseinrichtung ein Abgasgegendruckventil zum Einstellen eines Abgasgegendrucks umfasst, wobei während des Aufwärmbetriebs eine Stellgröße des Abgasgegendruckventils in Abhängigkeit von einem über den ersten Strömungsweg und/oder über den zweiten Strömungsweg auftretenden Druckverlust angepasst wird, sodass ein konstanter Abgasmassenstrom über den ersten Strömungsweg und/oder den zweiten Strömungsweg erreicht wird. Der Abgasgegendruck ist ein stromabwärts der Brennkraftmaschine, insbesondere stromabwärts der Turbine, vorliegender Druck des Abgases gegenüber dem stromaufwärts der Brennkraftmaschine vorliegenden Drucks des Frischgases. Das Abgas strömt unter dem Abgasgegendruck in den Einlassbereich des Abgaskühlers, sodass der Abgasgegendruck einen wesentlichen Einfluss auf den Massenstrom beziehungsweise den Volumenstrom des zurückgeführten Abgases hat.A development of the invention provides that the drive device comprises an exhaust gas back pressure valve for setting an exhaust gas back pressure, with a manipulated variable of the exhaust gas back pressure valve being adjusted during the warm-up operation as a function of a pressure loss occurring via the first flow path and/or via the second flow path, so that a constant exhaust gas mass flow is achieved via the first flow path and/or the second flow path. The exhaust gas back pressure is a pressure of the exhaust gas present downstream of the internal combustion engine, in particular downstream of the turbine, compared to the pressure of the fresh gas present upstream of the internal combustion engine. The exhaust gas flows under the exhaust gas back pressure into the inlet area of the exhaust gas cooler, so that the exhaust gas back pressure has a significant influence on the mass flow or the volume flow of the recirculated exhaust gas.

Das Abgasgegendruckventil dient dem Einstellen des Abgasgegendrucks und ist beispielsweise stromabwärts einer Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet. Zusätzlich oder alternativ ist das Abgasgegendruckventil stromabwärts des Abgaskühlers angeordnet, insbesondere ist es in den Auslassbereich des Abgaskühlers integriert. Mittels des Abgasgegendruckventils lässt sich der Abgasmassenstrom des zurückgeführten Abgases einstellen. Hierzu wird die Stellgröße des Abgasgegendruckventils entsprechend angepasst.The exhaust gas back pressure valve is used to set the exhaust gas back pressure and is arranged, for example, downstream of an exhaust gas aftertreatment device. Additionally or alternatively, the exhaust gas back pressure valve is arranged downstream of the exhaust gas cooler, in particular it is integrated into the outlet area of the exhaust gas cooler. The exhaust gas mass flow of the recirculated exhaust gas can be adjusted by means of the exhaust gas back pressure valve. For this purpose, the manipulated variable of the exhaust back pressure valve is adjusted accordingly.

Neben dem Abgasgegendruckventil wird der Abgasmassenstrom allerdings auch durch das Stellelement in dem Einlassbereich des Abgaskühlers beeinflusst. Bei dem Durchströmen des Abgaskühlers erfährt das zurückgeführte Abgas den Druckverlust. Unter den Druckverlust ist insbesondere eine Druckdifferenz des zurückgeführten Abgases zwischen dem Einlassbereich und dem Auslassbereich des Abgaskühlers zu verstehen.In addition to the exhaust back pressure valve, however, the exhaust gas mass flow is also influenced by the actuating element in the inlet area of the exhaust gas cooler. When flowing through the exhaust gas cooler, the recirculated exhaust gas experiences the pressure reduction desire. The pressure loss is to be understood in particular as a pressure difference of the recirculated exhaust gas between the inlet area and the outlet area of the exhaust gas cooler.

Wird die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche verkleinert, so vergrößert sich entsprechend der Druckverlust über den Abgaskühler. Dies kann zu einer Verringerung des Abgasmassenstroms führen, sodass in dem Aufwärmbetrieb ein gegenüber dem Normalbetrieb reduzierter Abgasmassenstrom vorläge. Um dies zu vermeiden, ist vorgesehen, den Druckverlust durch das Anpassen der Stellgröße des Abgasgegendruckventils auszugleichen. Hierbei wird die Stellgröße vorzugsweise derart eingestellt, dass während des Aufwärmbetriebs ein Abgasmassenstrom vorliegt, der einem in dem Normalbetrieb vorliegenden Abgasmassenstrom entspricht. Durch diese Vorgehensweise wird sichergestellt, dass während des Aufwärmbetriebs die Emissionsvorteile der Abgasrückführung vollständig ausgenutzt werden können.If the second flow cross-sectional area is reduced, the pressure loss across the exhaust gas cooler increases accordingly. This can lead to a reduction in the exhaust gas mass flow, so that in the warm-up operation there would be a reduced exhaust gas mass flow compared to normal operation. In order to avoid this, provision is made for compensating for the pressure loss by adjusting the manipulated variable of the exhaust back pressure valve. In this case, the manipulated variable is preferably set in such a way that during the warm-up operation there is an exhaust gas mass flow which corresponds to an exhaust gas mass flow in normal operation. This procedure ensures that the emission benefits of exhaust gas recirculation can be fully utilized during warm-up operation.

Schließlich sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass während des Aufwärmbetriebs eine Kühlmittelzufuhr des Kühlmittels zumindest zeitweise verringert, insbesondere vollständig unterbunden, wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird der Abgaskühler während des Aufwärmbetriebs mit der reduzierten Kühlleistung betrieben. Um die Kühlleistung während des Aufwärmbetriebs weiter abzusenken, wird die Kühlmittelzufuhr des Kühlmittels reduziert. Insbesondere kann es vorgesehen sein, die Kühlmittelzufuhr während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise vollständig zu unterbrechen. Hierdurch kann die Kühlleistung des Abgaskühlers während des Aufwärmbetriebs zumindest zeitweise auf ein Minimum reduziert werden.Finally, a development of the invention provides that during the warm-up operation, a coolant supply of the coolant is at least temporarily reduced, in particular completely prevented. As already explained above, the exhaust gas cooler is operated with the reduced cooling capacity during the warm-up operation. In order to further lower the cooling performance during the warm-up operation, the coolant supply of the coolant is reduced. In particular, provision can be made for the coolant supply to be completely interrupted at least temporarily during the warm-up operation. As a result, the cooling capacity of the exhaust gas cooler can be reduced to a minimum, at least temporarily, during the warm-up operation.

Die in der Beschreibung beschriebenen Merkmale und Merkmalskombinationen, insbesondere die in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen, sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungsformen als von der Erfindung umfasst anzusehen, die in der Beschreibung und/oder den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch aus den erläuterten Ausführungsformen hervorgehen oder aus ihnen ableitbar sind.The features and feature combinations described in the description, in particular the features and feature combinations described in the following description of the figures and/or shown in the figures, can be used not only in the combination specified in each case, but also in other combinations or on their own, without going beyond the scope of the leave invention. The invention is therefore also to be regarded as encompassing embodiments which are not explicitly shown and explained in the description and/or the figures, but emerge from the explained embodiments or can be derived from them.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:

  • 1 einen Abgaskühler in einer ersten Schaltstellung einer Stellvorrichtung,
  • 2 den Abgaskühler in einer zweiten Schaltstellung der Stellvorrichtung, und
  • 3 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung mit dem Abgaskühler.
The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments illustrated in the drawing, without the invention being restricted. It shows:
  • 1 an exhaust gas cooler in a first switching position of an actuating device,
  • 2 the exhaust gas cooler in a second switching position of the actuating device, and
  • 3 a schematic representation of a drive device with the exhaust gas cooler.

Die 1 zeigt einen Abgaskühler 1 zum Kühlen von Abgas einer Brennkraftmaschine. Der Abgaskühler 1 weist einen Einlassbereich 2 zum Zuführen des Abgases und einen Auslassbereich 3 zum Abführen des Abgases auf. Zwischen dem Einlassbereich 2 und dem Auslassbereich 3 liegt ein Kühlbereich 4 vor. In dem Kühlbereich 4 sind eine Mehrzahl von Kühlkanälen 5 angeordnet, über die der Einlassbereich 2 und der Auslassbereich 3 strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. Die Kühlkanäle 5 liegen beispielsweise als Rohrleitungen mit einer rechteckigen oder einer kreisförmigen Querschnittsfläche vor. Das Abgas kann somit durch die Kühlkanäle 5 aus dem Einlassbereich 2 und den Auslassbereich 3 strömen.the 1 shows an exhaust gas cooler 1 for cooling exhaust gas of an internal combustion engine. The exhaust gas cooler 1 has an inlet area 2 for supplying the exhaust gas and an outlet area 3 for discharging the exhaust gas. Between the inlet area 2 and the outlet area 3 there is a cooling area 4 . A plurality of cooling channels 5 are arranged in the cooling area 4, via which the inlet area 2 and the outlet area 3 are fluidically connected to one another. The cooling channels 5 are, for example, in the form of pipelines with a rectangular or circular cross-sectional area. The exhaust gas can thus flow out of the inlet area 2 and the outlet area 3 through the cooling channels 5 .

Der Kühlbereich 4 weist wenigstens einen Kühlmittelanschluss 6 zur Zufuhr eines Kühlmittels auf, das die Kühlkanäle 5 zumindest zeitweise umströmt. Hierdurch wird das durch die Kühlkanäle 5 strömende Abgas zumindest zeitweise gekühlt. Der gezeigte Abgaskühler 1 weist zwei Kühlmittelanschlüsse 6 auf, wobei das Kühlmittel dem Abgaskühler 1 durch einen ersten der beiden Kühlmittelanschlüsse 6 zugeführt und durch einen zweiten der beiden Kühlmittelanschlüsse 6 abgeführt wird. Der Kühlbereich 4 weist insofern einen die Kühlkanäle 5 umgreifenden Kühlmantel auf.The cooling area 4 has at least one coolant connection 6 for supplying a coolant which flows around the cooling channels 5 at least at times. As a result, the exhaust gas flowing through the cooling channels 5 is cooled at least temporarily. The exhaust gas cooler 1 shown has two coolant connections 6 , the coolant being supplied to the exhaust gas cooler 1 through a first of the two coolant connections 6 and being discharged through a second of the two coolant connections 6 . In this respect, the cooling area 4 has a cooling jacket that encompasses the cooling channels 5 .

Der Einlassbereich 2 umfasst einen ersten Teilbereich 7 und einen zweiten Teilbereich 8. Der ersten Teilbereich 7 und der zweite Teilbereich 8 sind über eine Durchtrittsöffnung 9 strömungstechnisch aneinander angeschlossen. Das Abgas tritt durch eine Einlassöffnung 10 in den ersten Teilbereich 7 ein. Aus dem ersten Teilbereich 7 kann das Abgas entlang eines ersten Strömungswegs, der in der 1 durch einen Pfeil 11 dargestellt ist, in Richtung einer Längsmittelachse 12 des Abgaskühlers 1 durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle 5 in den Auslassbereich 3 strömen. Anschließend tritt das Abgas durch eine Auslassöffnung 13 aus dem Auslassbereich 3 aus.The inlet area 2 comprises a first sub-area 7 and a second sub-area 8. The first sub-area 7 and the second sub-area 8 are fluidically connected to one another via a passage opening 9. The exhaust gas enters the first partial area 7 through an inlet opening 10 . From the first portion 7, the exhaust gas along a first flow path in the 1 represented by an arrow 11, flow in the direction of a longitudinal central axis 12 of the exhaust gas cooler 1 through at least a first of the cooling channels 5 into the outlet region 3. The exhaust gas then exits the outlet region 3 through an outlet opening 13 .

Zusätzlich zu dem ersten Strömungsweg liegt ein zweiter Strömungsweg vor, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle 5 verläuft. Hierbei strömt das Abgas aus dem ersten Teilbereich 7 durch die Durchtrittsöffnung 9 in den zweiten Teilbereich 8 und aus diesem in den zweiten der Kühlkanäle 5. In der 1 ist der zweite Strömungsweg durch zwei Pfeile 14 dargestellt.In addition to the first flow path, there is a second flow path that runs through at least a second one of the cooling channels 5 . Here, the exhaust gas flows from the first portion 7 through the passage opening 9 in the second portion 8 and from this into the second of the cooling channels 5. In the 1 the second flow path is represented by two arrows 14 .

Der erste Strömungsweg weist eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche auf, die konstant ist. Der zweite Strömungsweg weist hingegen eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche auf, die mittels einer Stellvorrichtung 15 einstellbar ist. In diesem Fall weist die Durchtrittsöffnung 9 die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche auf. Zum Einstellen der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche weist die Stellvorrichtung 15 ein Stellelement 16 auf, das in Form einer schwenkbaren Klappe ausgebildet ist. Das Stellelement 16 ist um eine Drehachse drehbar gelagert, sodass mittels des Stellelements 16 die Durchtrittsöffnung 9 verschlossen werden kann. In der 1 liegt das Stellelement 16 in einer Offenstellung vor, sodass die Durchtrittsöffnung 9 nicht verschlossen ist. Dementsprechend sind in der Offenstellung der Stellelements 16 alle Kühlkanäle 5 von dem Abgas durchströmbar. Grundsätzlich kann das Stellelement 16 alternativ zu der in der 1 gezeigten Klappe auch in Form eines Schiebers oder einer Drosseleinrichtung, die zum Einstellen der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche geeignet ist, ausgebildet sein.The first flowpath has a first cross-sectional flow area that is constant is. The second flow path, on the other hand, has a second flow cross-sectional area that can be adjusted by means of an adjusting device 15 . In this case, the passage opening 9 has the second flow cross-sectional area. To set the second through-flow cross-sectional area, the adjusting device 15 has an adjusting element 16 which is designed in the form of a pivotable flap. The actuating element 16 is mounted such that it can rotate about an axis of rotation, so that the through-opening 9 can be closed by means of the actuating element 16 . In the 1 the actuating element 16 is in an open position, so that the passage opening 9 is not closed. Accordingly, when the actuating element 16 is in the open position, the exhaust gas can flow through all of the cooling channels 5 . In principle, the actuating element 16 can alternatively to that in the 1 shown flap can also be in the form of a slide or a throttle device, which is suitable for adjusting the second flow cross-sectional area.

Die 2 zeigt den Abgaskühler 1 in einer Schließstellung des Stellelements 16. In der Schließstellung ist lediglich der erste Strömungsweg von dem Abgas durchströmbar. Dementsprechend erfolgt in der Schließstellung des Stellelements 16 ein Betrieb des Abgaskühlers 1 mit einer gegenüber der Offenstellung reduzierten Kühlleistung.the 2 shows the exhaust gas cooler 1 in a closed position of the actuating element 16. In the closed position, the exhaust gas can only flow through the first flow path. Accordingly, when the actuating element 16 is in the closed position, the exhaust gas cooler 1 is operated with a reduced cooling capacity compared to the open position.

Es ist darauf hinzuweisen, dass in der Darstellung der 1 und 2 der erste Strömungsweg lediglich einen der Kühlkanäle 5 umfasst, während der zweite Strömungsweg zwei der Kühlkanäle 5 umfasst. Grundsätzlich können eine Anzahl der Kühlkanäle 5 des ersten Strömungswegs und eine Anzahl der Kühlkanäle 5 des zweiten Strömungswegs beliebig sein. Gemäß der Erfindung ist jedoch jeder der Kühlkanäle 5 genau einem der beiden Strömungswege zugeordnet.It should be noted that in the presentation of 1 and 2 the first flow path comprises only one of the cooling channels 5, while the second flow path comprises two of the cooling channels 5. In principle, there can be any number of cooling channels 5 in the first flow path and any number of cooling channels 5 in the second flow path. According to the invention, however, each of the cooling channels 5 is assigned to exactly one of the two flow paths.

Mittels der Stellvorrichtung 15 ist die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs grundsätzlich beliebig zwischen der Schließstellung und der Offenstellung des Stellelements 16 einstellbar. Insofern ist in der Offenstellung ein Betrieb des Abgaskühlers 1 mit einer maximalen Kühlleistung und in der Schließstellung ein Betrieb des Abgaskühlers 1 mit einer minimalen Kühlleistung möglich. Zusätzlich oder alternativ kann das Stellelement 16 lediglich teilweise in Richtung der Schließstellung verlagert vorliegen, sodass insofern die Kühlleistung des Abgaskühlers 1 beliebig zwischen der minimalen Kühlleistung und der maximalen Kühlleistung einstellbar ist.The second through-flow cross-sectional area of the second flow path can basically be adjusted as desired between the closed position and the open position of the adjusting element 16 by means of the adjusting device 15 . In this respect, operation of the exhaust gas cooler 1 with a maximum cooling capacity is possible in the open position and operation of the exhaust gas cooler 1 with a minimum cooling capacity in the closed position. Additionally or alternatively, the actuating element 16 can only be partially displaced in the direction of the closed position, so that the cooling capacity of the exhaust gas cooler 1 can be adjusted as desired between the minimum cooling capacity and the maximum cooling capacity.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 17 mit einer Brennkraftmaschine 18 und einer Abgasrückführvorrichtung 19. Die Antriebseinrichtung 17 weist einen Abgasturbolader mit einer Turbine 20 und einem Verdichter 21 auf. Das von der Brennkraftmaschine 18 erzeugte Abgas strömt über die Turbine 20 in eine Abgasanlage, die wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 aufweist. Die Turbine 20 ist mit dem Verdichter 21 antriebstechnisch verbunden. Mittels des Verdichters 21 wird der Brennkraftmaschine 18 Frischgas zugeführt, dass über eine einen Luftfilter 23 aufweisende Ansaugleitung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung 17 entnommen wird. Hierbei wird das der Brennkraftmaschine 18 zugeführte Frischgas stromabwärts des Verdichters 21 von einem Ladeluftkühler 24 gekühlt.the 3 shows a schematic representation of a drive device 17 with an internal combustion engine 18 and an exhaust gas recirculation device 19. The drive device 17 has an exhaust gas turbocharger with a turbine 20 and a compressor 21. The exhaust gas generated by internal combustion engine 18 flows via turbine 20 into an exhaust system that has at least one exhaust gas aftertreatment device 22 . The turbine 20 is drivingly connected to the compressor 21 . Compressor 21 is used to supply fresh gas to internal combustion engine 18 , which is taken from the outside of drive device 17 via an intake line having an air filter 23 . In this case, the fresh gas fed to the internal combustion engine 18 is cooled by an intercooler 24 downstream of the compressor 21 .

Mittels der Abgasrückführvorrichtung 19 wird der Abgasanlage stromabwärts der Turbine 20 zumindest zeitweise Abgas entnommen und stromaufwärts des Verdichters 21 als zurückgeführtes Abgas in die Ansaugleitung und somit in die Brennkraftmaschine 18 zurückgeführt.By means of the exhaust gas recirculation device 19 , exhaust gas is at least temporarily removed from the exhaust system downstream of the turbine 20 and fed back upstream of the compressor 21 as recirculated exhaust gas into the intake line and thus into the internal combustion engine 18 .

Die Abgasrückführung 19 weist den Abgaskühler 1 zum Kühlen des zurückgeführten Abgases sowie ein Abgasrückführventil 25 auf. Bei der Abgasrückführvorrichtung 19 handelt es insofern um eine Niederdruck-Abgasrückführung. Zusätzlich zu der Abgasrückführvorrichtung 19 ist eine Hochdruck-Abgasrückführung vorgesehen, die einen weiteren Abgaskühler 25 sowie ein weiteres Abgasrückführventil 27 aufweist.The exhaust gas recirculation 19 has the exhaust gas cooler 1 for cooling the recirculated exhaust gas and an exhaust gas recirculation valve 25 . In this respect, the exhaust gas recirculation device 19 is a low-pressure exhaust gas recirculation. In addition to the exhaust gas recirculation device 19 , a high-pressure exhaust gas recirculation system is provided, which has a further exhaust gas cooler 25 and a further exhaust gas recirculation valve 27 .

Während eines Aufwärmbetriebs der Antriebseinrichtung 17 wird die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des Abgaskühlers 1 verkleinert und in einem auf den Aufwärmbetrieb folgenden Normalbetrieb vergrößert. Insbesondere liegt das Stellelement 16 der Stellvorrichtung 15 nach einem Starten der Brennkraftmaschine 18 zunächst in der Schließstellung vor.During a warm-up operation of the drive device 17, the second flow cross-sectional area of the exhaust gas cooler 1 is reduced and increased in a normal operation following the warm-up operation. In particular, the actuating element 16 of the actuating device 15 is initially in the closed position after the internal combustion engine 18 has been started.

Das Abgasrückführventil 25 stellt ein Abgasgegendruckventil dar. Eine Stellgröße des Abgasrückführventils 25 wird in Abhängigkeit von einem zwischen dem Einlassbereich 2 und dem Auslassbereich 3 des Abgaskühlers 1 auftretenden Druckverlusts angepasst.The exhaust gas recirculation valve 25 represents an exhaust gas back pressure valve. A manipulated variable of the exhaust gas recirculation valve 25 is adjusted as a function of a pressure loss occurring between the inlet area 2 and the outlet area 3 of the exhaust gas cooler 1 .

Bei einem Überschreiten eines ersten Temperaturschwellenwerts durch eine Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases wird von dem Aufwärm betrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet. Nach dem umschalten in den Normalbetrieb wird das Stellelement 16 in Richtung der Offenstellung geöffnet. Hierbei wird die Stellgröße des Abgasrückführventils 25 weiter an den Druckverlust angepasst, sodass ein konstanter Abgasmassenstrom erreicht wird.When an exhaust gas temperature of the recirculated exhaust gas exceeds a first temperature threshold value, the system switches from warm-up operation to normal operation. After switching to normal operation, the actuating element 16 is opened in the direction of the open position. Here, the manipulated variable of the exhaust gas recirculation valve 25 is further adapted to the pressure loss, so that a constant exhaust gas mass flow is achieved.

Die Erfindung erschafft einen besonders kompakten Abgaskühler 1, der einen effizienten Betrieb der Abgasrückführvorrichtung 19 ermöglicht. Dabei ist insbesondere die Kühlleistung des Abgaskühlers 1 durch ein Einstellen der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche variierbar, ohne einen Bypass zum zumindest zeitweise Umgehen der Kühlkanäle 5 vorzusehen.The invention creates a particularly compact exhaust gas cooler 1, the efficient Operation of the exhaust gas recirculation device 19 allows. In particular, the cooling capacity of the exhaust gas cooler 1 can be varied by adjusting the second flow cross-sectional area, without providing a bypass for at least temporarily bypassing the cooling channels 5 .

BezugszeichenlisteReference List

11
Abgaskühlerexhaust gas cooler
22
Einlassbereichentry area
33
Auslassbereichoutlet area
44
Kühlbereichcooling area
55
Kühlkanälecooling channels
66
Kühlmittelanschlusscoolant connection
77
erster Teilbereichfirst section
88th
zweiter Teilbereichsecond section
99
Durchtrittsöffnungpassage opening
1010
Einlassöffnungintake port
1111
Pfeilarrow
1212
Längsmittelachselongitudinal central axis
1313
Auslassöffnungexhaust port
1414
Pfeilarrow
1515
Stellvorrichtungactuator
1616
Stellelementactuator
1717
Antriebseinrichtungdrive device
1818
Brennkraftmaschineinternal combustion engine
1919
Abgasrückführvorrichtungexhaust gas recirculation device
2020
Turbineturbine
2121
Verdichtercompressor
2222
Abgasnachbehandlungseinrichtungexhaust aftertreatment device
2323
Luftfilterair filter
2424
Ladeluftkühlerintercooler
2525
Abgasrückführventilexhaust gas recirculation valve
2626
weiterer Abgaskühlerfurther exhaust gas cooler
2727
weiteres Abgasrückführventilanother exhaust gas recirculation valve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2005/111385 A2 [0002]WO 2005/111385 A2 [0002]
  • WO 2008/031959 A1 [0003]WO 2008/031959 A1 [0003]

Claims (10)

Abgaskühler (1) zum Kühlen von Abgas einer Brennkraftmaschine (18), mit einem Einlassbereich (2) zum Zuführen des Abgases und einem Auslassbereich (3) zum Abführen des Abgases und einem zwischen dem Einlassbereich (2) und dem Auslassbereich (3) vorliegenden Kühlbereich (4), wobei der Kühlbereich (4) eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen (5) aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassbereich (2) und der Auslassbereich (3) über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle (5) verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle (5) verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungswegs konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung (15) einstellbar ist.Exhaust gas cooler (1) for cooling exhaust gas of an internal combustion engine (18), with an inlet area (2) for supplying the exhaust gas and an outlet area (3) for discharging the exhaust gas and a cooling area between the inlet area (2) and the outlet area (3). (4), wherein the cooling area (4) has a plurality of cooling channels (5) through which the exhaust gas flows at least at times and around which a coolant flows at least at times to cool the exhaust gas, characterized in that the inlet area (2) and the outlet area (3) are fluidically connected to one another via a first flow path, which runs through at least a first one of the cooling channels (5), and via a second flow path, which runs through at least a second one of the cooling channels (5), with a first flow cross-sectional area of the first flow path constant and a second flow cross-sectional area of the second flow path by means of an adjusting device (15). is ellable. Abgaskühler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassbereich (2) einen dem ersten Strömungsweg zugeordneten ersten Teilbereich (7) und einen dem zweiten Strömungsweg zugeordneten zweiten Teilbereich (8) umfasst, wobei der erste Teilbereich (7) und der zweite Teilbereich (8) über eine die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche aufweisende Durchtrittsöffnung (9) strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind.Exhaust gas cooler (1) after claim 1 , characterized in that the inlet area (2) comprises a first partial area (7) assigned to the first flow path and a second partial area (8) assigned to the second flow path, the first partial area (7) and the second partial area (8) having a die passage opening (9) having a second flow cross-sectional area are fluidically connected to one another. Abgaskühler (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (15) ein an der Durchtrittsöffnung (9) angeordnetes Stellelement (16) umfasst, das zum Einstellen der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche um eine parallel zu der zweiten Durchströmungsquerschnittsfläche angeordnete Drehachse drehbar gelagert ist.Exhaust gas cooler (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device (15) comprises an adjusting element (16) which is arranged on the through-opening (9) and which is rotatably mounted about an axis of rotation arranged parallel to the second cross-sectional flow area in order to adjust the second cross-sectional area of flow is. Antriebseinrichtung (17) mit einer Brennkraftmaschine (18), insbesondere mit einem Abgaskühler (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein von der Brennkraftmaschine (18) erzeugtes Abgas zumindest teilweise über eine Abgasrückführvorrichtung (19) in die Brennkraftmaschine (18) zurückführbar ist, wobei die Abgasrückführvorrichtung (19) den Abgaskühler (1) zum Kühlen des zurückgeführten Abgases umfasst, der einen Einlassbereich (2) zum Zuführen des zurückgeführten Abgases, einen Auslassbereich (3) zum Abführen des zurückgeführten Abgases und einen zwischen dem Einlassbereich (2) und dem Auslassbereich (3) vorliegenden Kühlbereich (4) aufweist, wobei der Kühlbereich (4) eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen (5) aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassbereich (2) und der Auslassbereich (3) über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle (5) verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle (5) verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungswegs konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung (15) einstellbar ist.Drive device (17) with an internal combustion engine (18), in particular with an exhaust gas cooler (1) according to one or more of the preceding claims, wherein an exhaust gas generated by the internal combustion engine (18) is fed at least partially via an exhaust gas recirculation device (19) into the internal combustion engine (18) can be recirculated, wherein the exhaust gas recirculation device (19) comprises the exhaust gas cooler (1) for cooling the recirculated exhaust gas, which has an inlet area (2) for supplying the recirculated exhaust gas, an outlet area (3) for discharging the recirculated exhaust gas and an area between the inlet area (2 ) and the outlet area (3) has a cooling area (4), wherein the cooling area (4) has a plurality of cooling channels (5) through which the exhaust gas flows at least at times and around which a coolant flows at least at times to cool the exhaust gas, characterized that the inlet area (2) and the outlet area (3) via a first flow path through to at least one first of the cooling channels (5), and are fluidically connected to one another via a second flow path, which runs through at least a second of the cooling channels (5), a first flow cross-sectional area of the first flow path being constant and a second flow cross-sectional area of the second flow path being constant by means of a Adjusting device (15) is adjustable. Antriebseinrichtung (17) nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Abgasturbolader mit einer Turbine (20) und einem Verdichter (21), wobei das zurückgeführte Abgas stromabwärts der Turbine (20) entnehmbar und stromaufwärts des Verdichters (21) in eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine (18) zurückführbar ist.Drive device (17) after claim 4 , characterized by an exhaust gas turbocharger with a turbine (20) and a compressor (21), wherein the recirculated exhaust gas can be removed downstream of the turbine (20) and upstream of the compressor (21) into an intake line of the internal combustion engine (18) can be returned. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (17) mit einer Brennkraftmaschine (18), insbesondere einer Antriebseinrichtung (17) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein von der Brennkraftmaschine (18) erzeugtes Abgas zumindest teilweise über eine Abgasrückführvorrichtung (19) in die Brennkraftmaschine (18) zurückgeführt wird, wobei die Abgasrückführvorrichtung (19) den Abgaskühler (1) zum Kühlen des zurückgeführten Abgases umfasst, der einen Einlassbereich (2) zum Zuführen des zurückgeführten Abgases, einen Auslassbereich (3) zum Abführen des zurückgeführten Abgases und einen zwischen dem Einlassbereich (2) und dem Auslassbereich (3) vorliegenden Kühlbereich (4) aufweist, wobei der Kühlbereich (4) eine Mehrzahl von zumindest zeitweise von dem Abgas durchströmten Kühlkanälen (5) aufweist, die zum Kühlen des Abgases zumindest zeitweise von einem Kühlmittel umströmt sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassbereich (2) und der Auslassbereich (3) über einen ersten Strömungsweg, der durch zumindest einen ersten der Kühlkanäle (5) verläuft, und über einen zweiten Strömungsweg, der durch zumindest einen zweiten der Kühlkanäle (5) verläuft, strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind, wobei eine erste Durchströmungsquerschnittsfläche des ersten Strömungswegs konstant und eine zweite Durchströmungsquerschnittsfläche des zweiten Strömungswegs mittels einer Stellvorrichtung (15) einstellbar ist, wobei die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche während eines Aufwärmbetriebs der Antriebseinrichtung (17) verkleinert und in einem auf den Aufwärmbetrieb folgenden Normalbetrieb vergrößert wird.Method for operating a drive device (17) with an internal combustion engine (18), in particular a drive device (17) according to one or more of the preceding claims, wherein an exhaust gas generated by the internal combustion engine (18) is at least partially fed into the internal combustion engine via an exhaust gas recirculation device (19). (18) is recirculated, wherein the exhaust gas recirculation device (19) comprises the exhaust gas cooler (1) for cooling the recirculated exhaust gas, which has an inlet region (2) for supplying the recirculated exhaust gas, an outlet region (3) for discharging the recirculated exhaust gas and one between the inlet area (2) and the outlet area (3), the cooling area (4) having a plurality of cooling ducts (5) through which the exhaust gas flows at least at times and around which a coolant flows at least at times in order to cool the exhaust gas , characterized in that the inlet area (2) and the outlet area (3) via a en first flow path, which runs through at least a first one of the cooling channels (5), and via a second flow path, which runs through at least a second one of the cooling channels (5), are fluidically connected to one another, with a first flow cross-sectional area of the first flow path being constant and a second Flow cross-sectional area of the second flow path can be adjusted by means of an adjusting device (15), the second flow cross-sectional area being reduced during a warm-up operation of the drive device (17) and increased in normal operation following the warm-up operation. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Starten der Brennkraftmaschine (18) zunächst der Aufwärm betrieb erfolgt und bei einem Überschreiten eines ersten Temperaturschwellenwerts durch eine Abgastemperatur des zurückgeführten Abgases von dem Aufwärmbetrieb in den Normalbetrieb umgeschaltet wird.procedure after claim 6 , characterized in that after the internal combustion engine (18) is started, the warm-up operation takes place first and when an exhaust gas temperature of the recirculated exhaust gas exceeds a first temperature threshold value, a switch is made from the warm-up operation to normal operation. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Durchströmungsquerschnittsfläche nach dem Umschalten in den Normalbetrieb zunächst auf einen kleineren ersten Wert und bei einem Überschreiten eines zweiten Temperaturschwellenwerts durch die Abgastemperatur in Richtung eines größeren zweiten Werts eingestellt wird, wobei der zweite Temperaturschwellenwert größer ist als der erste Temperaturschwellenwert.procedure after claim 6 or 7 , characterized in that the second flow cross-sectional area after switching to normal operation is initially set to a smaller first value and when the exhaust gas temperature exceeds a second temperature threshold value in the direction of a larger second value, the second temperature threshold value being greater than the first temperature threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (17) ein Abgasgegendruckventil zum Einstellen eines Abgasgegendrucks umfasst, wobei während des Aufwärmbetriebs eine Stellgröße des Abgasgegendruckventils in Abhängigkeit von einem über den ersten Strömungsweg und/oder über den zweiten Strömungsweg auftretenden Druckverlust angepasst wird, sodass ein konstanter Abgasmassenstrom über den ersten Strömungsweg und/oder über den zweiten Strömungsweg erreicht wird.Procedure according to one of Claims 6 until 8th , characterized in that the drive device (17) comprises an exhaust gas back pressure valve for adjusting an exhaust gas back pressure, with a manipulated variable of the exhaust gas back pressure valve depending on a pressure loss occurring via the first flow path and/or via the second flow path being adjusted during the warm-up operation, so that a constant exhaust gas mass flow is achieved via the first flow path and/or via the second flow path. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufwärmbetriebs eine Kühlmittelzufuhr des Kühlmittels zumindest zeitweise verringert, insbesondere vollständig unterbunden, wird.Procedure according to one of Claims 6 until 9 , characterized in that during the warm-up operation a coolant supply of the coolant is at least temporarily reduced, in particular completely prevented.
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