DE10119484A1

DE10119484A1 - Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem

Info

Publication number: DE10119484A1
Application number: DE10119484A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Wimmer
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2021-04-21
Also published as: DE10119484B4

Abstract

Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem mit einem AGR-Wärmetauscher (1) (Abgas-Rückführ-Wärmetauscher) mit einer Abgaszuführöffnung (2) und einer Abgasabführöffnung (3), einer Kühlmittelzulauföffnung (4) und einer Kühlmittelablauföffnung (5), wobei die Abgaszuführöffnung (2), die Abgasabführöffnung (3), die Kühlmitelzulauföffnung (4) und die Kühlmittelablauföffnung (5) in einer Montageebene (11) angeordnet sind. DOLLAR A Durch diese Ausgestaltung des AGR-Wärmetauschers werden zusätzliche Kühlmittel- und Abgasleitungen sowie deren Verbindungselemente eingespart. Darüber hinaus wird aufgrund der kompakten Bauweise die Langzeitdichtheit positiv beeinflusst.

Description

Die Erfindung betrifft eine filüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Ab gasrückführsystem gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.

Die Erfindung geht aus von der JP 11 237 192. In dieser ist ein AGR- Wärmetauscher (Abgas-Rückführ-Wärmetauscher) beschrieben, der in einem rohr förmigen Gehäuse angeordnet ist. Auf jeder Stirnseite befindet sich ein Flansch, an denen der AGR-Wärmetauscher in die Abgasrückführleitung eingebaut wird. Ein Flansch dient der Abgaszuführung und der andere der Abgasabfuhr. Am Außenum fang des rohrförmigen Gehäuses sind um 180° zueinander versetzt ein Kühlmittel zulaufstutzen und ein Kühlmittelablaufstutzen angeordnet. Das Kühlmittel wird durch ein labyrinthartiges Rohrsystem vom Kühlmittelzulaufstutzen durch das rohrförmige Gehäuse zum Kühlmittelablaufstutzen geleitet. Dieses Rohrsystem wird durch Längsröhrchen, die parallel zum rohrförmigen Gehäuse in diesem angeordnet sind; gebildet. Das heiße Abgas wird in die Längsröhrchen geleitet und von dem die Längsröhrchen umspülenden Kühlmittel abgekühlt.

Darüber hinaus ist in der JP 11 082 186, insbesondere in Fig. 1 erkennbar, die brennkraftmaschinennahe Verbauung eines AGR-Wärmetauschers dargestellt. Deutlich sichtbar sind die vielfältigen Anschlüsse für den Kühlmittelzu- und den Kühlmittelablauf bzw. die Abgaszu- und die Abgasabführung.

Nachteilig an derartigen AGR-Wärmetauschern sind die große Anzahl von separa ten Anschlussstellen für die Kühlmittelzu- und Kühlmittelabführung bzw. die Abgas zu- und Abgasabführung. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine über lange Zeiträume können an diesen Verbindungsstellen Undichtigkeiten auftreten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die dauerhafte Dichtheit eines AGR- Wärmetauschers zu erhöhen, bei gleichzeitig kostengünstiger Fertigung.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentan spruch 1 gelöst.

Durch diese besondere Ausgestaltung werden zusätzliche Kühlmittel- und Abgaslei tungen, sowie die Verbindungselemente zwischen den Leitungen und dem AGR- Wärmetauscher eingespart. Aufgrund der Bauteilreduzierung werden die Herstell kosten für eine Brennkraftmaschine mit einem AGR-Wärmetauscher deutlich redu ziert.

Gemäß Anspruch 2 wird in vorteilhafter Weise auch die Anzahl von Dichtelementen reduziert, wodurch die Herstellkosten nochmals gesenkt werden.

Durch die Verwendung einer einzigen prozesssicher herstellbaren flächigen Blech sickendichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 an Stelle von einzelnen Verbindungs elementen, wird die Langzeitdichtheit des AGR-Wärmetauschers erheblich verbes sert. Die Produktqualität wird wesentlich verbessert.

Aufgrund der kompakten Bauweise gemäß Anspruch 5 kann der AGR-Wärme tauscher sehr steif an den Zylinderkopf angebunden werden, wodurch die Langzeit dichtheit nochmals verbessert wird.

Nach den Ansprüchen 6 und 7 kann mit der in dem Abgas enthaltenen Wärmemen ge direkt nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Fahrgastzelle des Kraft fahrzeuges aufgeheizt werden. Durch diese Maßnahme werden in der Fahrgastzelle wesentlich schneller für die Fahrzeuginsassen angenehme Temperaturen erreicht, sowie die Zeit für das Abtauen der Scheiben verkürzt.

Im nachfolgenden ist die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispie les in einer einzigen Figur dargestellt.

Fig. 1 zeigt den Blick auf einen perspektivisch dargestellten AGR-Wärmetauscher 1. Bei dem Abgaswärmetauscher 1 handelt es sich um einen Flüssigkeit/Gas- Wärmetauscher. Erkennbar ist eine Montageebene 11, in der eine Abgaszuführöff nung 2, eine Abgasabführöffnung 3, eine Kühlmittelzulauföffnung 4 und eine Kühl mittelablauföffnung 5 angeordnet sind, die von einem gemeinsamen Dichtelement 6, welches plan auf der Montageebene 11 aufliegt, umgeben sind. Im Dichtungsbe reich sind in nicht erkennbaren Bohrungen in der Montageebene 11 und im Dicht element 6 Montageelemente 9, 9', hier Schrauben, angeordnet. Mit Hilfe dieser Montageelemente 11 wird der AGR-Wärmetauscher direkt an ein Maschinengehäu se einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine montiert.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird Abgas durch die Abgaszuführöffnung 2 in den AGR-Wärmetauscher eingeleitet. Im Inneren des AGR-Wärmetauschers befin den sich Abgaskanäle 7, 7', durch welche das Abgas zur Abgasabführöffnung 3 weitergeleitet wird. Die einzelnen Abgaskanäle 7, 7' stellen eine direkte Verbindung von der Abgaszuführöffnung 2 zur Abgasabführöffnung 3 dar und werden von Kühlmittel umspült, welches durch die Kühlmittelzulaufsöffnung 4 eintritt, anschlie ßend an den Aussenwandungen der Abgaskanäle 7, 7' vorbeigeleitet wird und aus der Kühlmittelöffnung 5 wieder austritt. Die Abgaskanäle 7, 7' können in anderen Ausführungsbeispielen auch gekrümmt oder sprialförmig sein.

Senkrecht zu den Abgaskühlkanälen 7, 7' ist eine zweite Kühlmittelablauföffnung 10 an das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 angeformt. Durch die zweite Kühlmit telablauföffnung 10 kann bereits während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine Kühlmittel von dem durch die Abgaskanäle 7, 7' geleiteten Abgas aufgeheizt wer den. Das auf diese Weise vorgewärmte Kühlmittel steht sofort für die Aufheizung des Fahrgastinnenraumes zur Verfügung.

Die zweite Kühlmittelablauföffnung 10 kann in weiteren Ausführungsbeispielen in einem beliebigen Winkel zu den Abgaskanälen 7, 7' angeordnet sein. Der AGR- Wärmetauscher und die zweite Kühlmittelablauföffnung 10 können einstückig gefer tigt sein, oder als Einzelteile lösbar oder unlösbar miteinander verbunden werden.

Der AGR-Wärmetauscher 1 wird vorzugsweise direkt an einen hier nicht dargestell ten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine montiert, da in diesem Bereich das heiße Abgas direkt aus den Auslasskanälen zur Kühlung entnommen werden kann. Das Dichtelement 6 ist vorzugsweise eine Flachdichtung, in dem hier vorliegenden Fall handelt es sich um eine Blechsickendichtung. Die Bereiche radial um die Abgaszu führöffnung 2, die Abgasabführöffnung 3, die Kühlmittelzulauföffnung 4 und die Kühlmittelablauföffnung 5, können durch zusätzliche elastische, um die Öffnungen herumlaufende Sicken abgedichtet werden. Grundsätzlich sind alle Arten von Dich tungen möglich, die entsprechend korrosions- und temperaturfest sind.

Das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 wird vorzugsweise mehrstückig aus einem Gussmaterial gefertigt, hierbei kann es sich beispielsweise um Edelstahl-, Aluminium- oder Messingguss handeln. Die Abgaskanäle 7, 7' werden bevorzugt aus Blech, vorzugsweise in Edelstahlausführung, um die geforderte Korrosions- und Temperaturfestigkeit zu gewährleisten, gefertigt. Diese werden vor der Endmontage in das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 eingebracht. Nach dem Anordnen der Abgaskanäle 7, 7' in das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 wird dieses gas- und flüssigkeitsdicht verschweißt. Auch Löt- oder Klebeverbindungen sind möglich.

In einer vereinfachten Ausführung kann die zweite Kühlmittelablauföffnung 10 entfal len. Als Montageelemente 9, 9' werden vorzugsweise lösbare Maschinenelemente, wie Schrauben, eingesetzt. Anstelle der Schraublösung sind auch Löt- bzw. Klebe verbindungen möglich.

Bezugszeichenliste

1

AGR-Wärmetauscher

2

Abgaszuführöffnung

3

Abgasabführöffnung

4

Kühlmittelzulauföffnung

5

Kühlmittelablauföffnung .

6

Dichtelement

7

,

7

' Abgaskühlkanal

8

Kühloberfläche

9

,

9

' Montageelement

10

zweite Kühlmittelablauföffnung

11

Montageebene

Claims

1. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem mit einem AGR-Wärmetauscher mit einer Abgaszuführöffnung und einer Abgas abführöffnung, einer Kühlmittelzulauföffnung und einer Kühlmittelablauföff nung, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszuführöffnung (2), die Abgasabführ öffnung (3), die Kühlmittelzulauföffnung (4) und die Kühlmittelablauföffnung (5) in einer Montageebene (11) angeordnet sind.

2. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaszuführöffnung (2), der Abgasabführ öffnung (3), der Kühlmittelzulauföffnung (4) und der Kühlmittelablauföffnung (5) ein gemeinsames Dichtelement (6) zugeordnet ist.

3. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Dichtelement (6) eine Flach dichtung ist.

4. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Dichtelement (6) eine Blech sickendichtung ist.

5. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei ein Maschinengehäuse der Brennkraftmaschine über eine Abgaszuführöffnung eine Abgasabführöffnung, eine Kühlmittelzu lauföffnung und eine Kühlmittelablauföffnung verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der AGR-Wärmetauscher (1) direkt an das Maschinengehäuse befestigbar ist.

6. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Brenn kraftmaschine über einen Heizkreislauf verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem AGR-Wärmetauscher (1) eine zweite Kühlmittelablauföffnung (10) angeordnet ist.

7. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlmittelablauföffnung (10) nicht in der Montageebene (11) angeordnet ist.