DE10104976A1

DE10104976A1 - Abgaskühler

Info

Publication number: DE10104976A1
Application number: DE2001104976
Authority: DE
Inventors: Ingo Blum; Alfred Preuhsler
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: Adam Opel GmbH
Priority date: 2001-02-03
Filing date: 2001-02-03
Publication date: 2002-08-14
Anticipated expiration: 2021-02-04
Also published as: DE10104976B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler (1) zum Kühlen des Abgases einer in Kraftfahrzeugen verwendeten Brennkraftmaschine vor einem NOx-Katalysator. Der Abgaskühler (1) umfasst einen Eingangskonus (2), einen Ausgangskonus (3) und einen Wärmetauscher (4), wobei Rippen (8, 13) die Oberfläche vergrößern. Die beiden Konen (2, 3) und der Wärmetauscher (4) sind aus einem gemeinsamen Rohrteil durch Hydroforming hergestellt. Schweißnähte werden dadurch vermieden. Die Form des Abgaskühlers (1) kann den Raumbedingungen im Fahrzeug angepasst werden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Um den insbesondere bei direkteinspritzenden Ottomotoren erhöht anfallenden Stickstoffanteil im Abgas zu eliminieren, ist es bekannt, in der Abgasleitung sol cher Motoren einen NOx-Speicherkatalysator vorzusehen. Derartige Katalysatoren arbeiten jedoch nach gegenwärti gem Stand der Technik nur in einem relativ niedrigen Tem peraturbereich. Die Speicher- und Regenerierfunktion er folgt in einem Temperaturfenster zwischen 250°C und 450°C. Bei Temperaturen oberhalb von 800°C wird die Be schichtung deaktiviert.

Die Abgastemperatur eines direkt einspritzenden Ottomotors kann jedoch weit mehr als 800°C betragen. Das Abgas muss somit vor dem NOx-Speicherkatalysator bei ho her Last der Brennkraftmaschine unter 800°C und bei Ma gerbetrieb für die NOx-Speicherfunktion auf eine Tempera tur zwischen 250°C und 450°C abgekühlt werden. Dazu die nen Abgaskühler.

Ein solcher Abgaskühler ist aus DE-U-299 03 382 bekannt. Er besteht aus einem Bündel von parallelen Roh ren kleinen Querschnitts, die eingangs- und ausgangsseitig von einem Konus gefasst sind, an denen jeweils zu- bzw. wegführende Rohre anschließen. Ein solcher Abgasküh ler hat einen relativ großen Raumbedarf und ist in den beengten Platzverhältnissen der Bodengruppe eines Kraft fahrzeuges nur bedingt unterzubringen. Des weiteren führt die Vielzahl der erforderlichen Schweißnähte im Aufbau eines solchen Abgaskühlers leicht zu Undichtigkeiten.

Mit DE-U-299 19 269 ist eine Abgasanlage mit einem Abgaskühler beschrieben, bei dem zum Zweck der Raumersparnis die parallel zueinander verlaufenden Ein zelrohre des Abgaskühlers sich flächig berühren und so zu einem Rohrvielfach zusammengeführt sind. Die Einzelrohre sind durch Schweißen gasdicht verbunden. Nachteilig dabei sind die umfangreichen Schweißverbindungen, die im Be trieb zu Undichtigkeiten führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Abgaskühler zu schaffen, der ausreichende Kühlleistung hat, ohne funktionsbeeinträchtigende Schweißverbindungen herstellbar ist und der den Raumgegebenheiten in einem Kraftfahrzeug gut anpassbar ist.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche ha ben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Ge genstand.

In dem der Eingangskonus, der Auslasskonus und der eigentliche aus nur einem Durchgangsrohr bestehende Wärmetauscher durch Hydroforming aus einem gemeinsamen Ausgangsteil hergestellt sind, können funktionsbeein trächtigende, also insbesondere über die Gebrauchszeit undicht werdende Schweißverbindungen vermieden werden. Bei der Umformung des rohrförmigen Ausgangsteils durch Hydroforming kann die Oberfläche des Wärmetauschers an solchen Stellen durch Einformen von in Strömungsrichtung verlaufenden Falten verrippt und damit vergrößert werden, an denen bevorzugt Wärme an die umgebende Luft abgeführt werden soll. Dagegen kann an solchen Stellen des Wärme tauschers, von denen nur eine geringe Wärmemenge an die Umgebung gelangen soll, um zum Beispiel benachbarte Teile und Aggregate nicht übermäßig zu erwärmen, die Verrippung geringer ausgestaltet sein oder ganz weggelassen werden. Es gelingt damit, einen Abgaskühler mit ausreichender Kühlleistung auch in sehr beengten Raumverhältnissen un terzubringen. Durch Einbringen von seitlichen Öffnungen im Bereich der Konen, die dafür eine ausreichende Fläche bieten, können auch die erforderlichen Sensoren, wie z. B. Temperatursensoren oder Lambdasonden, in vorteilhafter Weise in den Abgaskühler einbezogen werden. Ein dazu auf die Fläche des Konus aufzuschweißender Gewindering schafft auch über eine lange Lebensdauer keinen Stör grund. Durch das gute Umformverhalten des Werkstoffs beim Hydroforming kann der Durchgangsquerschnitt des eigentli chen Wärmetauschers gegenüber der Eintrittsöffnung bzw. Austrittsöffnung erheblich größer ausgelegt werden. Damit kann auch ein optimaler Wärmeübergang vom Abgas auf die den Wärmetauscher umspülende Luft gesichert werden. Es hat sich gezeigt, dass eine Vervielfachung des Quer schnittes um das 1,3-fache bis 2-fache vorteilhaft ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nach stehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Es zei gen

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung ei nes Abgaskühler;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Abgaskühler nach Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils X in Fig. 2;

Fig. 4 einen Querschnitt durch den Abgasküh ler entlang der Linien AA oder BB in Fig. 2;

Fig. 5 einen Querschnitt durch den Abgasküh ler bei C in Fig. 2.

Der in Fig. 1 dargestellt Abgaskühler 1 weist einen Eingangskonus 2, einen Ausgangskonus 3 und einen dazwischen befindlichen Wärmetauscher 4 auf. Es ist deut lich erkennbar, dass im Verlauf der Konen 2 und 3 der kreisrunde Querschnitt von Eintrittsöffnung 5 und Aus trittsöffnung 6, beide für den Anschluss weiterleitender Rohre der Abgasanlage ausgelegt, kontinuierlich in den Querschnitt des Wärmetauschers 4 übergeht. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Eingangskonus 2 ge krümmt ausgeführt, um eine optimale Anpassung des Abgas kühlers 1 an die Gegebenheiten im Kraftfahrzeug zu ermög lichen. Wie Fig. 5 zeigt, ist der Eingangskonus 2 an der Krümmungsaußenseite 7 bereits mit einer Verrippung 8 ver sehen, während die Krümmungsinnenseite 9 unverrippt ist. Am Eingangskonus 2 ist seitlich eine Öffnung 10 einge bracht, deren Ränder mit einem Gewindering 11 verstärkt sind und in der ein Temperatursensor 12 einschraubbar ist. Über den Querschnitt des Wärmetauschers 4 erstrecken sich beidseitig in Längsrichtung verlaufende Rippen 13, die an die Verrippung 8 am Eingangskonus 2 anschließen und zum Eingangskonus 3 hin auslaufen (siehe Fig. 4). Durch die Größe und Verteilung der Rippen 13, sowie der Verrippung 8, kann die Wärmeabgabe des Abgaskühlers 1 an die Umgebung partiell unterschiedlich ausgelegt werden, so dass umliegende Teile oder Apparate vor unzulässiger Erwärmung geschützt werden können.

Bezugszeichenliste

1

Abgaskühler

2

Eingangskonus

3

Ausgangskonus

4

Wärmetauscher

5

Eintrittsöffnung

6

Austrittsöffnung

7

Krümmungsaußenseite

8

Verrippung

9

Krümmungsinnenseite

10

Öffnung

11

Gewindering

12

Temperatursensor

13

Rippen

Claims

1. Abgaskühler zum Kühlen des Abgases einer in Kraft fahrzeugen verwendeten Brennkraftmaschine vor einem NOx-Katalysator mit einem eine Einströmöffnung auf weisenden Eingangskonus und einem eine Austrittsöff nung aufweisenden Ausgangskonus sowie einem dazwi schenliegenden Wärmetauscher, dadurch gekennzeich net, dass der Eingangskonus (2), der Ausgangskonus (3) und der Wärmetauscher (4) aus einem einzigen durch Hydroforming aus einem Rohr umgeformten Teil bestehen, wobei zumindest der den Wärmetauscher (4) bildende Bereich dieses Teils im Querschnitt mit die Oberfläche vergrößernden Rippen (13) versehen ist und an mindestens einem der Konen (2, 3) eine seit liche Öffnung (10) zur Aufnahme einer Sonde (11) vorhanden ist.

2. Abgaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgangsquerschnitt im Bereich des Wärme tauschers (4) größer als der Durchgangsquerschnitt der Einströmöffnung (5) bzw. der Ausströmöffnung (6) ist.

3. Abgaskühler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Durchgangsquerschnitt im Bereich des Wärmetauschers (4) das 1,3- bis 2-fache des Durchgangsquerschnitts der Einströmöffnung (5) bzw. Ausströmöffnung (6) beträgt.

4. Abgaskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (13) über den Bereich des Wärmetauschers (4) unter Be rücksichtigung der Einbauverhältnisse variabel ver teilt sind.

5. Abgaskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass neben den Rippen (13) am Wärmetauscher (4) weitere Verrippungen (8) am Eingangskonus (2) und/oder am Ausgangskonus (3) vorgesehen sind.

6. Abgaskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsko nus (2) und/oder der Ausgangskonus (3) gekrümmt aus geführt sind.

7. Abgaskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rippen (13) des Wärmetauschers (4) und die Verrippung (8) des Eingangskonus (2) und/oder des Ausgangskonus (3) in einander verlaufend übergehen.

8. Abgaskühler nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rand der Öffnung (10) zur Aufnahme einer Sonde (12) durch ei nen aufgeschweißten Gewindering (11) verstärkt ist.