DE102007049336A1

DE102007049336A1 - Multifunktionales Modul zur Anbringung an einer Verbrennungskraftmaschine und zur Führung von Fluiden, insbesondere in Form von Ladefluid und/oder Kühlmittel, Anordnung mit dem Modul und Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102007049336A1
Application number: DE102007049336A
Authority: DE
Inventors: Karsten Emrich; Timm RÖSCHMANN; Predrag Panic; Nils Beeckmann; Thomas Mitchell
Original assignee: Behr GmbH and Co KG; Behr Thermot Tronik GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-04-16
Anticipated expiration: 2027-10-13
Also published as: WO2009049764A1; EP2209983A1; EP2209983B1; DE102007049336B4

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem multifunktionalen Modul (10) zur Anbringung an einer Verbrennungskraftmaschine und zur Führung von Fluiden in Form von Ladefluid und/oder Kühlmittel (16), aufweisend: einen ersten für einen Teil eines Ladefluidrückführsystems ausgelegten Leitungsabschnitt (1A, 1B), mindestens mit einer Zuführung (1C) zu einem Wärmetauscher und einen zweiten, für einen Teil eines Kühlsystems ausgelegten Leitungsabschnitt (2A, 2B) mindestens mit einer Zuführung (2C) zu einem thermostatischen Element (TE). Gemäß dem Konzept der Erfindung weist das Modul (10) auch einen, ersten Raum (3) zur Anordnung einer Ladefluid-Regeleinrichtung (AGR-Ventil) zur Regelung eines zum Motor (M) zuzuführenden Ladefluidstroms auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein multifunktionales Modul zur Anbringung an einer Verbrennungskraftmaschine und zur Führung von Fluiden, insbesondere in Form eines Ladefluids und/oder Kühlmittel, aufweisend: einen ersten für einen Teil eines Ladefluidführsystems, insbesondere Abgasrückführsystems, ausgelegten Leitungsabschnitt, mindestens mit einer Zuführung zu einem Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler und einen zweiten für einen Teil eines Kühlsystems ausgelegten Leitungsabschnitt, mindestens mit einer Zuführung zu einem thermostatischen Element. Die Erfindung betrifft weiter eine Anordnung mit dem Modul und eine Verbrennungskraftmaschine.
In zunehmendem Maße werden bauraumsparende und Verbindungsaufwand gering haltende modulare Lösungen im Rahmen der Ladefluidzuführung, insbesondere Abgasrückführung und/oder Ladeluftzuführung, realisiert. Insbesondere bisher zum Teil unabhängige Positionierungen einzelner Bauteile eines Abgasrückführsystems z. B. eines Abgaskühlers oder eines Kühlsystems beispielsweise eines thermostatischen Elementes am Motor oder in Motornähe erfordern in der Regel auch einen erhöhten Montageaufwand bei der Motorendfertigung. Zum Teil sind die unabhängigen Positionen vergleichsweise weit entfernt, so dass dies Nachteile hinsichtlich der Betriebs- oder der Herstellungskosten mit sich bringen kann.
Ein multifunktionales Modul der eingangs genannten Art zur Führung eines Abgases und eines Kühlmittels ist aus EP 1 643 097 A1 bekannt und integriert bereits teilweise Funktionen der Abgaskühlung und eine Regulierung der Abgaskühlung.
Ein solches Modul ist noch verbesserungswürdig. Wünschenswert ist insbesondere eine Verbesserung der integrierbaren Funktionen des Abgasrückführsystems.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist eine Vorrichtung anzugeben, die ein bauraumsparendes und mit vergleichsweise reduziertem Verbindungsaufwand versehenes Handhaben der Ladefluidführung, insbesondere Abgasrückführung, und/oder Kühlmittelführung, insbesondere in Motornähe ermöglicht.
Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem multifunktionalem Modul der eingangs genannten Art gelöst, das erfindungsgemäß des weiteren einen ersten Raum zur Anordnung einer Ladefluid-Regeleinrichtung, insbesondere Abgas-Regeleinrichtung, zur Regelung eines zum Motor zurückzuführenden Ladefluidstroms, insbesondere Abgasstroms, aufweist.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass der Massenstrom von Ladefluiden, insbesondere von rückgeführten Abgasen, zum Einlass in eine Verbrennungskraftmaschine von einer Ladefluid-Regeleinrichtung, beispielsweise einem Abgasrückführventil, zu regeln ist, während der zu küh lende Ladefluidstrom durch einen Wärmetauscher geführt wird. Dabei handelt es sich, wie im Stand der Technik, um zwei bislang voneinander getrennt zu montierende Bauteile.
Die Erfindung hat erkannt, dass es mit dem Modul gemäß dem Konzept der Erfindung möglich ist, auch eine Ladefluid-, insbesondere Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Ladefluidstroms, insbesondere Abgasstroms, beispielsweise ein Abgasrückführventil, mit vergleichsweise reduziertem Verbindungsaufwand und bauraumsparend in Motornähe in ein modular vergleichsweise hochintegriertes Ladefluidsystems, insbesondere Abgasrückführsystem einzubinden, das zudem mittels dem multifunktionalen Modul mit einem Kühlsystem gekoppelt ist. Es wird zusätzlich eine Ladefluid-Regeleinrichtung, insbesondere eine Abgas-Regeleinrichtung, integriert, welche vorzugsweise den Gesamt-Ladefluidstrom, insbesondere den Gesamt-Abgasstrom insgesamt zur Rückführung zur Verbrennungskraftmaschine, regelt. Insbesondere ist dies eine Regeleinrichtung, welche ausschließlich den zurückzuführenden Anteil des Abgasstroms bestimmt.
Auf diese Weise entsteht ein vergleichsweise hochintegriertes Bauteil, in dem der Ladefluid, insbesondere Abgas-, und Kühlmittelstrom in gewünschter Weise gesteuert werden kann. Darüber hinaus ist in der Motorendmontage der Aufwand verringert, da nur noch ein Bauteil, nämlich das multifunktionale Modul mit entsprechend angebrachten weiteren Bauteilen, am Motor angebracht werden muss.
Entsprechend führt die Erfindung auch auf eine Anordnung mit dem Modul gemäß dem Konzept der Erfindung sowie mit einem Wärmetauscher und/oder mit einer Ladefluid-Regeleinrichtung, insbesondere mit einem Abgaskühler und/oder mit der Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines zur Verbrennungskraftmaschine zurückzuführenden Abgasstroms, und/oder mit Ladefluidventil, insbesondere einem Abgasrückführventil, und/oder mit Ladefluidventil, insbesondere einem Abgasrückführventil, und/oder mit einem thermostatischen Element. In einer bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, für die Anordnung am Modul den Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler – ggfs. mit oder ohne Ladefluid- bzw. Abgasregeleinrichtung, insbesondere Bypassklappe – das Ventil, insbesondere Abgasrückführventil, und das thermostatische Element anzubringen.
Der Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler, kann grundsätzlich in jeder vorteilhaften Bauweise gebildet sein, beispielsweise in einer U-Flow-Bauweise. Das Gehäuse ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass daran auch ein Vakuumtank modular anbringbar ist.
Entsprechend führt das Konzept der Erfindung auch auf eine Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise einen Dieselmotor oder einen Otto-Motor, mit einer Anordnung gemäß dem Konzept der Erfindung. Vorzugsweise ist die Anordnung direkt an der Verbrennungskraftmaschine angebracht, insbesondere mittels am Modul integral gebildeten Anschlussmitteln. Beispielsweise kann die Anordnung mit dem Modul direkt an einem Motor angeflanscht werden. Grundsätzlich erstreckt sich das Konzept der Erfindung allgemein auf ein Modul zur Führung eines Ladefluids und/oder Kühlmittels, beispielsweise auch Ladeluft oder ein am Abgas-Luft-Gemisch.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung, sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Vorzugsweise weist das Modul einen zweiten Raum zur Anordnung einer Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines dem Abgaskühler zuzuführenden Abgasstroms – also des zu kühlenden Anteils des Abgasstroms – auf. Der zweite Raum kann beispielsweise einen Bypass-Kanal aufweisen. Die Abgas-Regeleinrichtung ist vorzugsweise in Form einer Bypass-Klappe oder eines Bypass-Ventils gebildet. Alternativ oder zusätzlich kann eine Abgas-Regeleinrichtung dieser Art auch im Wärmetauscher integriert sein. Dem folgend sieht eine Weiterbildung am multifunktionalen Modul ein Anschlussmittel zur Anbringung eines Wärmetauschers vor. Diese Weiterbildung der Erfindung hat erkannt, dass eine Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines dem Abgaskühler zuzuführenden Abgasstroms und eine Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines zum Motor insgesamt zurückzuführenden Abgasstroms bislang als zwei voneinander getrennt zu montierende Bauteile gehabt wurden – gemäß dem Konzept der Erfindung hat es sich im Rahmen dieser Weiterbildung als besonders vorteilhaft erwiesen, beide Abgas-Regeleinrichtungen im multifunktionalen Modul zu integrieren.
Bevorzugt ist das Modul als eine integrale strukturelle Einheit gebildet. Dies hat den Vorteil, dass das multifunktionale Modul als ganzes in einem Herstellungsschritt ohne weitere Montageschritte herzustellen ist. Vorzugsweise kann das Modul aus einem Material wie Aluminium oder Stahl hergestellt sein, beispielsweise als Gussteil, vorzugsweise – insbesondere im Fall von Aluminium – als Druckgussteil oder – insbesondere im Falle von Stahl – als Feingussteil. Soweit es die Temperaturverhältnisse erlauben, kann das multifunktionale Modul auch aus Kunststoff oder einem Faserverbundstoff bestehen oder wenigstens teilweise einen solchen Werkstoff aufweisen.
Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist das Modul wenigstens ein Anschlussmittel zur Anbringung wenigstens eines Bauteils an das Modul auf, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Motor, einem Abgaskühler, einem Abgasrückführventil, einem thermostatischen Element, insbesondere einem Thermostaten und/oder Temperatursensor. Dies hat den Vorteil, dass eine oder mehrere der genannten Bauteile direkt an das Modul montiert werden können, ohne dass separat weitere Anschlussmittel zur Verfügung gestellt werden müssten. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist für alle der genannten Bauteile eine entsprechende und angemessene Anzahl von Anschlussmitteln am Modul zur Verfügung gestellt. Dies stellt eine bislang nicht erreichte, integrative modulare Lösung für ein multifunktionales Modul dar.
In besonders bevorzugter Weise ist ein Anschlussmittel als ein Schraubpunkt gebildet, beispielsweise als eine Bohrung zur Aufnahme einer Schraube od. dgl. Während der Montage lässt sich eine solche Verbindung besonders einfach schließen.
Insbesondere ist ein Anschlussmittel integral, vorzugsweise unmittelbar, mit der Einheit gebildet, beispielsweise in einem der oben genannten Gussverfahren od. dgl. Herstellungsschritte. Als besonders geeignet hat sich beispielsweise ein Anschlussmittel erwiesen, das mit einem Auge an einem Flansch oder einem Fluidführungsstutzen gebildet ist.
Gemäß einer besonders bevorzugten konstruktiven Auslegung des Moduls sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, dass Teile des ersten und zweiten Leitungsabschnittes am Modul parallel nebeneinander verlaufen. Diese Art der Auslegung hat sich als besonders vorteilhaft hinsichtlich der Kühlung des Moduls als solchem und auch der Kühlung des ersten für einen Teil eines Abgasrückführsystems ausgelegten Leitungsabschnitts erwiesen. Mit anderen Worten, es können die im multifunktionalen Modul eng nebeneinander liegenden ersten und zweiten Leitungsabschnitte so angeordnet werden, dass sowohl das Modul als auch der Teil des Abgasrückführsystems bereits durch die zur Zuführung eines Kühlmittels ausgelegten Leitungsabschnitte gekühlt werden. Als besonders vorteilhaft hat sich dies bei fluideintrittseitigen parallel geführten Teilen des ersten und zweiten Leitungsabschnittes und/oder bei fluidaustrittseitigen parallel geführten Teilen des ersten und zweiten Abschnitts erwiesen.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten konstruktiven Weiterbildung der Erfindung sind fluideintrittsseitge und fluidaustrittsseitige Teile des ersten und zweiten Leitungsabschnittes im Modul quer zueinander verlaufend angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders bauraumsparende Auslegung des multifunktionalen Moduls.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung geht vom ersten Raum eine Abgaszweigleitung zur Rückführung von Abgas zur Verbrennungsmaschine ab. Vorzugsweise ist der erste Raum abgasaustrittsseitig angeordnet und/oder die Abgaszweigleitung ist abgasaustrittsseitig angeordnet. Diese Art der Anordnung hat sich als besonders sinnvoll im Rahmen der Gesamtanordnung eines Abgasrückführsystems erwiesen. Insbesondere ist dem ersten Raum ein Ventilsitz für die Abgas-Regeleinrichtung zur Regel eines zum Motor insgesamt zurückzuführenden Abgasstroms zugeordnet.
Im Rahmen dieser und der zuvor genannten Weiterbildung hat sich eine Auslegung des ersten Raums als besonders vorteilhaft erwiesen – der erste Raum ist demnach zum einen in der Lage eine im Ventilsitz angeordnete Abgas-Regeleinrichtung aufzunehmen und zum anderen eine Abgaszweigleitung zur Verfügung zu stellen, derart, dass die Abgaszweigleitung bei geschlossener Abgas-Regeleinrichtung durch dieselbe verschlossen ist und bei geöffneter Abgas-Regeleinrichtung die Abgaszweigleitung geöffnet wird, beispielsweise indem die Abgas-Regeleinrichtung aus dem ersten Raum zurückgezogen wird und dadurch die Abgaszweigleitung freigibt. Diese Art einer konstruktiven Auslegung des ersten Raums hat sich als besonders einfach handhabbar und bauraumsparend erwiesen.
Darüber hinaus erlaubt das Konzept der beiden zuvor genannten Weiterbildungen, die weitere Ausbildung des Moduls derart, dass der Ventilsitz gekühlt werden kann. Beispielsweise kann dies dadurch erreicht werden, dass der Ventilsitz durch einen fluidaustrittsseitig unmittelbar angrenzend zum Ventilsitz geführten Teil des zweiten Leitungsabschnitts gekühlt wird. Dies erlaubt zum einen eine Rückführung des Kühlmittels, z. B. zu einem Ölkühler oder dergleichen Kühlmittelkühler, am Ventilsitz vorbei durch den zweiten Leitungsabschnitt und zum anderen die Kühlung des Ventilsitzes, so dass darüber die Abgas-Regeleinrichtung, beispielsweise ein Abgasrückführventil, bei selbst vergleichsweise hohen Umgebungstemperaturen auf einem angemessen begrenzten Temperaturniveau gehalten werden kann.
Vorzugsweise gehen stromabwärts eines Kühlmittelseintritts zum zweiten Leitungsabschnitt eine erste Zweigleitung zur Zuführung zum Abgaskühler und eine zweite Zweigleitung zum ersten Raum ab. Gemäß dieser Weiterbildung sieht das Modul in besonders vorteilhafter Weise eine Aufteilung des Kühlmittelstroms vor, wobei mit einem ersten Teil des Kühlmittels der Abgaskühler kühlbar ist und mit einem zweiten Teil des Kühlmittels der Ventilsitz kühlbar ist. Eine Rückführung des ersten Teils des Kühlmittels kann ausgangsseitig des Abgaskühlers bzw. eine Rückführung des zweiten Teils des Kühlmittels kann stromabwärts der Kühlstrecke für den Ventilsitz erfolgen.
Insgesamt erlaubt das als integrales Vollmodul gebildete multifunktionale Modul die Aufnahme verschiedener Bauteile sowohl aus dem Ladefluidsystem, insbesondere Abgasrückführsystem, als auch dem Kühlsystem, so dass ein integratives Bauteil entsteht, das als ganzes betrachtet unterschiedliche Aufgaben in einem Bauteil kombiniert. Im Rahmen einer ganz besonders bevorzugten Kombination der oben erläuterten Weiterbildungen sieht das multifunktionale Modul – wie bereits teilweise erläutert – einen ersten Raum und einen zweiten Raum zur Anordnung oder Anbringung jeweils einer Regeleinrichtung, insbesondere für Abgas, vor sowie einen ersten Leitungsabschnitt mit mindestens einer Zuführung zu einem Abgaskühler und einem zweiten Leitungsabschnitt mit mindestens einer Zuführung zu einem thermostatischen Element. Darüber hinaus sieht gemäß dieser ganz beson ders bevorzugten Weiterbildung das Modul Anschlussmittel für einen Motor, einen Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler, ein Ladefluidventil, insbesondere Abgasrückventil, ein thermostatisches Element, aufweisend einen Thermostaten und einen Temperatursensor, vor.
Während die Erfindung sich als besonders nützlich für die Anwendung betreffend die Abgasrückführung erweist und in diesem Sinne zu verstehen ist und während die Erfindung im Folgenden im Detail auch anhand von Beispielen betreffend die Abgasrückführung beschrieben ist, so sollte dennoch klar sein, dass das hier beschriebene Konzept, wie beansprucht, ebenfalls nützlich im Rahmen von anderen Anwendungen ist, welche außerhalb der reinen Abgasrückführung liegen und Konzepte der Ladefluidzuführung, z. B. die eine Ladeluftzuführung oder eine Zuführung eines Ladeluft-Abgasgemisches betreffen. Beispielsweise könnte das vorgestellte Konzept ebenso Anwendung finden für ein multifunktionales Modul zur Anbringung an einer Verbrennungskraftmaschine und zur Führung von Fluiden in Form einer Ladeluft oder eines Ladeluft-Abgasgemisches und/oder Kühlmittel, aufweisend: einen ersten für ein Teil eines Ladeluftzuführsystems ausgelegten Leitungsabschnitt, wenigstens mit einer Zuführung zu einem Wärmetauscher, insbesondere einem Ladeluftkühler; einen zweiten für einen Teil eines Kühlsystems ausgelegten Leitungsabschnitt, wenigstens mit einer Zuführung zu einem thermostatischen Element; wobei erfindungsgemäß weiter vorgesehen ist: ein erster Raum zur Anordnung einer Ladeluftregeleinrichtung, zur Regelung eines zur Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Ladeluftstroms. Vorzugsweise ist ein zweiter Raum zur Anordnung einer weiteren Ladeluftregeleinrichtung zur Regelung eines dem Ladeluftkühler zuzuführenden Ladeluftstroms vorgesehen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll das Ausführungsbeispiel nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläute rung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
Die Zeichnung zeigt in:
1: eine perspektivische Ansicht einer in Einbaulage einer Verbrennungskraftmaschine abgewandten Seite eines multifunktionalen Moduls einer besonders bevorzugten Ausführungsform;
2: eine perspektivische Ansicht der in Einbaulage einer Verbrennungskraftmaschine zugewandten Seite des multifunktionalen Moduls der 1.
3, 4: eine perspektivische Ansicht einer Anordnung mit dem Modul der 1 bzw. 2 und einem Abgaskühler, einem Abgasrückführventil und einem Thermostaten und einem Temperatursensor.
In 1 und 2 ist ein multifunktionales Modul 10 dargestellt, das einen ersten, für einen Teil eines Abgasrückführsystems ausgelegten Leitungsabschnitt 1A und 1B aufweist, bei dem zudem eine Zuführung 1C zu einem schematisch dargestellten Abgaskühler (AGK) vorgesehen ist. Des Weiteren weist das multifunktionale Modul 10 einen zweiten, für einen Teil eines Kühlsystems ausgelegten Leitungsabschnitt 2A und 2B auf, wobei zudem eine Zuführung 2C zu einem schematisch dargestellten thermostatischen Element (TE) vorgesehen ist. Darüber hinaus integriert das multifunktionale Modul 10 auch einen ersten Raum 3 zur Anordnung einer Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines zur nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine zurückzuführenden Abgasstroms 5 und einen weiteren zweiten nicht näher dargestellten Raum 4 vorliegend teilweise im Bereich der Zuführung 1C zur Anordnung einer weiteren Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines dem Abgaskühler zuzuführenden Abgasstroms. Die Abgas-Regeleinrichtung zur Regelung eines zur Verbrennungskraftmaschine zurückzuführenden Abgasstroms ist vorliegend in Form eines Abgasrückführventils (AGR-Ventil) gebildet. Des Weiteren ist in 2 eine Anordnungsposition einer Verbrennungskraftmaschine in Form eines Dieselmotors (M) schematisch dargestellt.
Zur Anbringung der genannten Bauteile weist das multifunktionale Modul 10 entsprechende integral mit dem Modul und in einem Herstellungsschritt gebildete Anschlussmittel in Form von Gewindebohrungen zur Aufnahme einer Schraube auf. Ein thermostatisches Element (TE), ein Abgaskühler (AGK) sowie ein AGR-Ventil können im Rahmen der Assemblierung leicht an das multifunktionale Modul 10 angeschraubt werden. In diesem Zustand kann die gesamte Bauanordnung, d. h. das multifunktionale Modul 10 mit dem AGR- Ventil, dem AGK und dem TE an einen Motor M angeschraubt werden. Eine solche Bauanordnung 100 ist in einer bevorzugten Ausführungsform in 3 und 4 entsprechend den Ansichten der 1 und 2 gezeigt.
Im Einzelnen sind bei dem multifunktionalen Modul 10 dazu Abgaskühleranschlussmittel 11 in Form von an einem Flansch gebildeten Augen mit den genannten Schraublöchern vorgesehen. Darüber hinaus sind thermostatische Anschlussmittel 12 in Form von die genannten Schraublöcher aufweisenden Augen im Bereich der als Rohrstutzen ausgebildeten Zuführung 2C vorgesehen. Weitere Anschlussmittel 13 zum Anschluss des AGR-Ventils sind ebenfalls an dem multifunktionalen Modul 10 vorgesehen. Das Modul kann über weitere Anschraubpunkte – mittels der Motoranschlussmittel 14, die wiederum als Schraubaugen integral mit dem Modul 10 gebildet sind – am Motor M befestigt werden.
Darüber hinaus sind die oben erläuterten Anschlussmittel 11, 12, 13, 14 besonders zweckmäßig am Modul 10 angebracht. Die Motoranschlussmittel 14 sind in der gemeinsamen Peripherie der einstrittsseitig parallel geführten Teile 1A, 2A der ersten und zweiten Leitungsabschnitte angeordnet, d. h. im Wesentlichen in einer Ebene parallel zur länglichen Erstreckung 31 des Moduls 10. Die dem Kühlsystem zugeordneten, thermostatischen Anschlussmittel 12 sind gegenüber den Motoranschlussmitteln 14 angeordnet, d. h. im Wesentlichen wiederum in einer Ebene parallel zur länglichen Erstreckung 31.
Darüber hinaus sind die dem Abgasrückführsystem zugeordneten Abgaskühleranschlussmittel 11 einends der länglichen Erstreckung 31 angeordnet während andernends der länglichen Erstreckung 31 die Anschlussmittel 13 zum Anschluss des Abgasrückführventils zur Regelung des insgesamt zum Motor zurückzuführenden Abgasmassenstroms 5 angeordnet sind.
Die Führung des Abgasfluids 15 einerseits und des Kühlmittelfluids 16 andererseits erfolgt über die oben genannten Leitungsabschnitte 1A, 1B sowie 2A, 2B. Das Abgasfluid 15 wird aus dem Motor M kommend abgaseintrittsseitig dem Teil 1A des ersten Leitungsabschnitts zugeführt und je nach Einstellung der Abgas-Regeleinrichtung 4 beispielsweise einer Bypass-Klappe oder eines Bypass-Ventils – dem AGK ganz oder teilweise zugeführt und anschließend oder – bei geschlossener Regelung 4 direkt – dem weiteren Teil 1B des ersten Leitungsabschnitts zugeführt. Im austrittsseitigen Bereich des Teils 1B des zweiten Leitungsabschnitts ist im ersten Raum 3 ein AGR-Ventil vorgesehen, das in geschlossenem Zustand die Zweigleitung 17 zur Aufnahme des rückzuführenden Abgases 5 verschließt. Bei Aktivierung des AGR-Ventils wird dieses aus dem ersten Raum 3 mit seinem Ventilkörper zurückgezogen und gibt die Öffnung zur Zweigleitung 17 frei, so dass die zurückzuführenden Abgase 5 durch die Zweigleitung 17 zum Motor M zurückgeführt werden können. Entsprechend ist dem Raum 3 ein dem Ventilkörper des AGR-Ventils angepasster Ventilsitz 19 zugeordnet.
Das Kühlmittel 16 wird kühlmitteleintrittsseitig dem Teil 2A des zweiten Leitungsabschnitts zugeführt und zwischen der Eintrittsseite und der Zuführung 2C zum thermostatischen Element (TE) aufgeteilt. Durch eine erste Öffnung 21 und eine nicht näher dargestellte zweite Öffnung wird ein erster Teil 23 des Kühlmittels 16 dem Abgaskühler (AGK) zugeführt und ein zweiter Teil 25 des Kühlmittels 16 wird über die Kühlmittelleitung 27 dem weiteren Teil 2B des zweiten Leitungsabschnitts zugeführt. Der der Zuführung 2C zugeführte Teil 24 des Kühlmittels 16 dient als Messgrundlage für einen an der Position 29 angebrachten Temperatursensor zur Steuerung eines in der Zuführung 2C bzw. an der Zuführung 2C angebrachten Thermostats. Der Thermostat ist je nach Temperatur des Kühlmittels 24 in der Lage, das Kühlmittel einem weiteren kühlenden Kreislauf zu zuführen. Beispielsweise kann der Thermostat in Form eines Wachskörpers gebildet sein, welcher bei erhöhter Temperatur öffnet und einen Zugang zu einem weiteren Kühlmittelkreislauf freigibt.
Das dem AGK zugeführte Kühlmittel 23 wird ausgangsseitig des AGKs abgeführt. Das dem Teil 2B des zweiten Leitungsabschnitts zugeführte Kühlmittel 25 wird bei dieser Ausführungsform in einer besonders vorteilhaften Weise dazu benutzt, den Teil 1B des ersten Leitungsabschnitts sowie das Modul 10 als solches zu kühlen. Insbesondere wird der Ventilsitz 19 dadurch gekühlt, dass das Kühlmittel 16 in der dargestellten Weise im Teil 28 unmittelbar angrenzend zum Abgas 15 im Teil 1B, d. h. vorliegend halbkreisförmig zum bzw. um den Ventilsitz 19 herum geführt wird und danach unterhalb des Ventilsitzes 19 – wie in 1 dargestellt – abgeführt wird. Dadurch wird eine besonders erwünschte zusätzliche und intensive Kühlung des Ventilsitzes 19 und des Bereichs der Abzweigleitung 17 erreicht. Insbesondere wird dadurch die Temperatur eines AGR-Ventils durch das Kühlmittel 16 nach oben in ausreichendem Maße begrenzt.
Insgesamt ist das multifunktionale Modul 10 zur Realisierung der oben beschriebenen Fluidführung mit einer länglichen Erstreckung versehen, wobei zum einen fluideintrittsseitige Teile 1A, 2A des ersten und zweiten Leitungsabschnitts quer zu fluidaustrittseitigen Teilen 1B, 2B des ersten und zweiten Leitungsabschnitts verlaufen. Darüber hinaus sind sowohl die eintrittsseitigen Teile 1A, 2A des ersten und zweiten Leitungsabschnitts als auch die weiteren Teile 1B, 2B des ersten und zweiten Leitungsabschnitts parallel geführt. Dies führt bereits zu einer besonders bevorzugten Kühlung des multifunktionalen Moduls 10 bzw. des Abgases 15 im multifunktionalen Modul 10.
Das multifunktionale Modul 10 ist als Aluminiumdruckgussteil integral in einem einzigen Herstellungsschritt gefertigt und kann darüber hinaus, beispielsweise hinsichtlich der Verstrebung 33, je nach Bedarf variabel realisiert sein. Beispielsweise kann das Modul 10 hinsichtlich des Bauraumbedarfs im Motorraum und des weiteren Kühlbedarfs variiert werden und/oder mit weiteren hier nicht gezeigten Verstrebungen oder Kühlrippen versehen sein.
Darüber hinaus verdeutlichen die in den 1 und 2 schematisch dargestellten Baueinheiten eines Abgaskühlers (AGK) eines Motors (M), eines AGR-Ventils und eines thermostatischen Elements (TE), dass diese Bauteile in vielfältiger und je nach Bedarf auszulegender Weise vorgesehen sein können und an das multifunktionale Modul 10 im Rahmen einer Vormontage angebracht werden können. In vorteilhafter Weise wird bei der Endassemblierung nur noch das Modul 10 mit den genannten Baueinheiten, beispielsweise als in 3 und 4 gezeigte Bauanordnung 100, am Motor (M) angebracht.
Das Modul 10 ist in 3 in einer in 1 entsprechenden Ansicht gezeigt und in 4 in einer 2 entsprechenden Ansicht gezeigt. Für gleiche Teile oder Teile gleicher Funktion sind gleiche Bezugszeichen verwendet. Insbesondere ist die Anordnung 100 über die Motoranschlussmittel 14 direkt an einem Motor anbringbar.
Die in 3 und 4 beispielhaft konkret gezeigte Bauanordnung 100 mit dem zuvor beschriebenen Modul 10 weist am Modul 10 angebrachte Baueinheiten in Form eines Abgaskühlers AGK, eines Abgasrückführventils AGR sowie eines Thermostaten 40 sowie eines Temperatursensors 41, letztere als Teil eines zuvor symbolisch dargestellten thermostatischen Elements TE, auf. Vorliegend ist das Modul 10 aus einem Aluminiumwerkstoff gebildet und der Abgaskühler AGK weist ein Plastikgehäuse mit einem integrierten Vakuumtank auf. Darüber hinaus ist am Modul 10 ein Vakuumaktuator 42 angebracht und ein Elektrovakuumventil 43. Der Vakuumaktuator 42 dient zur Betätigung einer im Abgaskühler AGK integrierten Bypass-Klappe zur Regelung eines Anteils eines Abgastroms, der zur Kühlung im Abgaskühler AGK vorgesehen ist. Die Bypass-Klappe kann in einer ersten Stellung den gesamten Abgasstrom einem wärmetauschenden Pfad des Abgaskühlers zuführen und in einer zweiten Stellung den gesamten Abgasstrom durch einen sogenannten Bypass am wärmetauschenden Pfad des Abgaskühlers ungekühlt vorbeiführen. Letztere Stellung erweist sich als sinnvoll, insbesondere bei einer Startphase des Motors, in welcher eine Kühlung der Abgase weniger bevorzugt ist, da in solch einem Fall in erster Linie der Motor möglichst schnell aufgeheizt werden soll.
Darüber hinaus ist in 4 ein Kühlmittelauslass 44 zum Ölkühler gezeigt und in 3 ist ein weiterer Kühlmittelauslass 45 für eine Fahrzeugkabinenheizung gezeigt.
Die Erfindung geht aus von einem multifunktionalen Modul 10 zur Anbringung an einer Verbrennungskraftmaschine und zur Führung von Fluiden, insbesondere in Form von Abgas 5 und Kühlmittel 16, aufweisend: einen ersten für einen Teil eines Ladefluidsystems, insbesondere Abgasrückführsystems, ausgelegten Leitungsabschnitt 1A, 1B, mindestens mit einer Zuführung 1C, 2C zu einem Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler AGK; einen zweiten, für einen Teil eines Kühlsystems ausgelegten Leitungsabschnitt 2A, 2B mindestens mit einer Zuführung 1C, 2C zu einem thermostatischen Element TE. Gemäß dem Konzept der Erfindung weist das Modul 10 auch einen ersten Raum 3 zur Anordnung einer Ladefluid-Regeleinrichtung, insbesondere Abgas-Regeleinrichtung (AGR-Ventil) zur Regelung eines zum Motor (M) zurückzuführenden Abgasstroms 5, auf.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 1643097 A1 [0003]

Claims

Multifunktionales Modul zur Anbringung an einer Verbrennungskraftmaschine und zur Führung von Fluiden, insbesondere in Form eines Ladefluids, vorzugsweise Abgas (5), und/oder Kühlmittel (16), aufweisend: – einen ersten für einen Teil eines Ladefluidführsystems, insbesondere Abgasrückführsystems, ausgelegten Leitungsabschnitt (1A, 1B), wenigstens mit einer Zuführung (1C) zu einem Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler; – einen zweiten für einen Teil eines Kühlsystems ausgelegten Leitungsabschnitt (2A, 2B), wenigstens mit einer Zuführung (2C) zu einem thermostatischen Element (TE); gekennzeichnet durch – einen ersten Raum (3) zur Anordnung einer Ladefluid-Regeleinrichtung, insbesondere einer Abgas-Regeleinrichtung (AGR-Ventil), zur Regelung eines zur Verbrennungskraftmaschine (M) zurückzuführenden Ladefluidstroms, insbesondere Abgasstroms (5).
Modul nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen weiteren zweiten Raum (4) zur Anordnung einer weiteren Ladefluid-Regeleinrichtung, insbesondere Abgas-Regeleinrichtung, zur Regelung eines dem Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler (AGK), zuzuführenden Ladefluidstroms, insbesondere Abgasstroms, vorzugsweise in Form einer Bypass-Klappe.
Modul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (10) als eine integrale strukturelle Einheit gebildet ist, vorzugsweise das Modul (10) aus einem Material ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Aluminium, Stahl; gebildet ist; insbesondere als Gussteil, vorzugsweise als Druckgussteil oder Feingussteil.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch wenigstens ein Anschlussmittel (12, 13) zur Anbringung wenigstens eines Bauteils an das Modul (10), ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Motor (M), einem Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler (AGK), einem Abgasrückführventil, einem thermostatischen Element (TE), insbesondere einem Thermostaten und/oder einem Temperatursensor; vorzugsweise einer Anzahl von Anschlussmitteln (12, 13) zur Anbringung aller Bauteile der Gruppe.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussmittel (12, 13) einen Schraubpunkt, insbesondere einen als eine Bohrung zur Aufnahme einer Schraube ausgebildeten Schraubpunkt, aufweist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anschlussmittel (12, 13) integral mit der Einheit gebildet ist, insbesondere mit einem Auge an einem Flansch und/oder einem Leitungsabschnitt (1A, 1B, 2A, 2B) gebildet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Teile des ersten und zweiten Leitungsabschnittes (1A, 1B, 2A, 2B) parallel nebeneinander verlaufen, insbesondere fluideintrittseitige parallel geführte Teile des ersten und zweiten Leitungsabschnitts (1A, 1B, 2A, 2B) und/oder fluidaustrittseitige parallel geführte Teile des ersten und zweiten Leitungsabschnitts (1A, 1B, 2A, 2B).
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass fluideintrittsseitige Teile (1A, 2A) des ersten und zweiten Leitungsabschnitts quer zu fluidaustrittsseitigen Teilen (1B, 2B) des ersten und zweiten Leitungsabschnitts verlaufen.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass vom ersten Raum (3) eine, insbesondere ladefluidaustrittsseitige Ladefluidzweigleitung zur Zuführung von Ladefluid zur Verbrennungsmaschine abgeht, insbesondere eine abgas-austrittsseitige Abgaszweigleitung (17) zur Rückführung von Abgas zur Verbrennungsmaschine.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Raum (3) ein Ventilsitz (19) für die Ladefluid-, insbesondere Abgas-Regeleinrichtung (4) zur Regelung eines zum Motor (M) zurückzuführenden Ladefluidstroms, insbesondere Abgasstroms (5) zugeordnet ist.
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (19) gekühlt ist, insbesondere durch einen fluidaustrittseitig unmittelbar benachbart zum Ventilsitz (19) geführten Teil des zweiten Leitungsabschnitts (2B).
Modul nach einem der Ansprüche 1 bis 11, Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts eines Kühlmitteleintritts zum zweiten Leitungsabschnitt (2A, 2B), insbesondere stromaufwärts der Zuführung (2C) zum thermostatischen Element (TE), eine erste Zweigleitung zum Wärmetauscher, insbesondere Abgaskühler, und eine zweite Zweigleitung zum ersten Raum (3) abgeht.
Anordnung (100) mit einem Modul nach einem der vorausgehenden Ansprüche mit einem Wärmetauscher und/oder mit einer Ladefluid- Regeleinrichtung, insbesondere einem Abgaskühler und/oder mit einer Abgas-Regeleinrichtung (4), zur Regelung eines zur Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Ladefluidstroms, insbesondere zurückzuführenden Abgasstroms (5), und/oder mit einem Ventil, insbesondere Abgasrückführventil, und/oder mit einem thermostatischen Element (TE).
Anordnung (100) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskühler (AGK), vorzugsweise in U-Flow-Bauweise gebildet ist, ein Gehäuse aufweist, insbesondere ein Gehäuse mit einem daran angebrachten Vakuumtank.
Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ein Dieselmotor (DM) oder ein Otto-Motor, mit einer Anordnung nach Anspruch 13 oder 14.