DE102007061059A1

DE102007061059A1 - Abgaskühler

Info

Publication number: DE102007061059A1
Application number: DE102007061059A
Authority: DE
Inventors: Frank Wortmann; Thomas BÄCHNER
Original assignee: SMK Systeme Metall Kunststoff GmbH and Co KG
Current assignee: SMK Systeme Metall Kunststoff GmbH and Co KG
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2009-06-18
Also published as: EP2071263A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kühlergehäuse (1), das zwischen einer ersten und einer zweiten Wand (2, 3) einen von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum umschließt, durch den Kühlrohre (4, 4a, 4b) zum Durchleiten von Abgas hindurchführen, welche die erste Wand (2) mit der zweiten Wand (3) verbinden, wobei das Kühlergehäuse (1) zwischen der ersten und der zweiten Wand (2, 3) einen Kühlwassereinlass (5) und einen Kühlwasserauslass (6) aufweist, einem ersten Anschlussstück (10a), das eine Öffnung aufweist, an die ein erster Diffusor (11) anschließt, der sich von der Öffnung zu der ersten Wand (2) hin verbreitert, und einem zweiten Anschlussstück (10b), das eine Öffnung aufweist, an die ein zweiter Diffusor (11) anschließt, der sich von der Öffnung zu der zweiten Wand (3) hin verbreitert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kühlergehäuse (1) aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, welche die erste und die zweite Wand (2, 3) umschließen, wobei sich der von den Halbschalen umschlossene Innenraum von der ersten Wand (2) zu dem ersten Anschlussstück (10a) hin und von der zweiten Wand (3) zu dem zweiten Anschlussstück (10b) hin verengt und so die beiden Diffusoren (11) ausbildet.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug, der die im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist. Derartige Abgaskühler haben ein Kühlergehäuse, das zwischen einer ersten und einer zweiten Wand einen von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum umschließt, durch den Kühlrohre zum Durchleiten von Abgas hindurchführen, welche die erste Wand mit der zweiten Wand verbinden.
Zur Herstellung von Abgaskühlern ist es bekannt, mit den beiden Wänden verschweißte Kühlrohre in ein Rohrgehäuse einzusetzten, das in seiner Mantelfläche einen Kühlwassereinlass und einen Kühlwasserauslass aufweist. Die beiden Wände werden anschließend mit dem Rohrgehäuse verschweißt und danach auf die beiden Enden des Rohrgehäuses jeweils ein Diffusor aufgesetzt und ebenfalls fest geschweißt. Die Diffusoren werden jeweils mit einer Öffnung eines Anschlussstücks verbunden.
Anzumerken ist hierbei, dass in der Fahrzeugtechnik die Änderung der Breite des Strömungskanals beim Übergang zu der Öffnung eines Anschlussstücks unabhängig von der Strömungsrichtung als Diffusor bezeichnet wird, obwohl dies nur beim Eintritt in den Abgaskühler eine Vergrößerung des Durchflussquerschnittes in Strömungsrichtung, beim Austritt jedoch eine Verkleinerung des Durchflussquerschnittes in Strömungsrichtung ist.
Abgaskühler sind im Betrieb hohen Anforderungen ausgesetzt, da das Kühlwasser unter erheblichem Druck steht und der heiße Abgasstrom sehr korrosiv ist. Wichtig bei Abgaskühlern ist, dass eine Vermischung des Kühlwasserstroms mit dem Abgasstrom ausgeschlossen ist, also der Abgaskühler zuverlässig dicht ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Weg aufzuzeigen, wie ein Abgaskühler der eingangs genannten Art mit geringerem Aufwand zuverlässig dicht hergestellt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Abgaskühler mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Bei einem erfindungsgemäßen Abgaskühler ist das Kühlergehäuse aus zwei Halbschalen zusammengesetzt, die zusammen mit dem Gehäuse auch die beiden Diffusoren ausbilden. Auf diese Weise lässt sich die Fertigung wesentlich vereinfachen, da kein separater Fertigungsschritt zum Herstellen und Anschweißen der Diffusoren mehr erforderlich ist. Stattdessen können bei einem erfindungsgemäßen Abgaskühler die von Kühlrohren verbundenen Wände in eine der beiden Halbschalen eingesetzt und anschließend die andere Halbschale darauf gesetzt werden, so dass weniger Teile zusammengefügt werden müssen. Obwohl nach dem Zusammenfügen der beiden Halbschalen die Verbindungsstelle zwischen den beiden Wänden und der Innenseite der Halbschalen nicht mehr zugänglich ist, kann eine dichte Anbindung der beiden Wände an die Halbschalen bewirkt werden. Die beiden Wände können nämlich mit den Halbschalen auch durch Einwirkung von außen zuverlässig verschweißt werden. Eine geeignete Schweißnaht, die als Ring um die Außenseite des Gehäuses herumführt, kann beispielsweise durch Laserschweißen erzeugt werden.
Die beiden Halbschalen sind bevorzugt gleich ausgebildet. Das aus den beiden Halbschalen gebildete Kühlergehäuse steckt bevorzugt in den Öffnungen der Anschlussstücke, mit denen es bevorzugt ebenfalls verschweißt ist. Auf diese Wiese kann mit einer minimalen Anzahl unterschiedlicher Teile kostengünstig ein Abgaskühler geschaffen werden, der in jeder Hinsicht die Anforderungen von Automobilherstellern an Funktion und Dichtheit erfüllt.
Die Anschlussstücke sind bevorzugt als Anschlussflansche ausgebildet, können aber beispielsweise auch V-boards sein.
Bevorzugt ist in dem Kühlergehäuse eine Klappe angeordnet, die mittels einer aus dem Kühlergehäuse herausgeführten Welle zwischen einer ersten Stellung, in der im Betrieb ein Abgasstrom auf einem ersten Weg durch den von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum geführt wird, und einer zweiten Stellung, in der im Betrieb ein Abgasstrom auf einem zweiten Weg durch den von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum geführt wird, bewegt werden kann. Auf diese Weise kann je nach Stellung der Klappe ein Abgasstrom mehr oder weniger stark gekühlt werden. Beispielsweise kann der Abgasstrom auf dem ersten Weg durch mehrere Kühlrohre mit kleinem Durchmesser geführt werden, während der Abgasstrom auf dem zweiten Weg nur durch ein einziges Kühlrohr mit großem Durchmesser geführt wird. Eine Klappe mit einer zugehörenden Welle lässt sich bei einem Zusammenfügen des Kühlergehäuses aus zwei Halbschalen mit geringem Aufwand vorsehen, insbesondere kann die Welle problemlos zwischen den beiden Halbschalen herausgeführt werden. Eine Sitzfläche, mit der die Klappe zusammenwirkt, lässt sich vorteilhaft durch eine Einbuchtung eines Gehäuses erzeugen. Eine geeignete Einbuchtung und damit eine Sitzfläche kann beispielsweise bei einem Herstellen der Halbschalen durch Tiefziehen mit verschwindend geringerem Aufwand erzeugt werden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Gleiche und einander entsprechende Teile sind in den Figuren durch übereinstimmende Bezugszahlen gekennzeichnet. Es zeigen:
1: ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgaskühlers in einer schematischen Darstellung;
2: eine Schnittansicht zu 1 entlang der Schnittlinie AA;
3: ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Abgaskühlers; und
4: eine Schnittansicht zu 3 entlang der Schnittlinie BB.
1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug. 2 zeigt eine Schnittansicht dieses Abgaskühlers entlang der Schnittlinie AA der 1. Der Abgaskühler hat ein Kühlergehäuse 1, das zwischen einer ersten Wand 2 und einer zweiten Wand 3 einen von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum umschließt, durch den Kühlrohre 4 zum Durchleiten von Abgas hindurchführen, welche die erste Wand 2 mit der zweiten Wand 3 verbinden. Die Kühlrohre 4 sind in 1 zum besseren Verständnis des Abgaskühlers dargestellt, obwohl die Kühlrohre 4 an sich durch das Kühlergehäuse 1 verdeckt sind.
Das Kühlergehäuse 1 hat zwischen der ersten Wand 2 und der zweiten Wand 3 einen Kühlerwassereinlass 5 und einen Kühlwasserauslass 6. Zwischen den Kühlrohren 4 sind Strömungshindernisse 7 angeordnet, die eine verbesserte Wärmeaufnahme des Kühlwassers bewirken, indem eine Verwirbelung erzeugt wird.
Das Kühlergehäuse 1 hat an gegenüberliegenden Enden Öffnungen 8, 9 für einen Abgasstrom und steckt mit diesen Enden in Öffnungen eines ersten und eines zweiten Anschlussstücks 10a, 10b, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Flansche ausgebildet sind.
Das Kühlergehäuse 1 ist aus zwei gleichen Halbschalen zusammengesetzt, welche die beiden Wände 2, 3 umschließen. Von der ersten Wand 2 zu dem ersten Anschlussflansch 10a hin und von der zweiten Wand 3 zu dem zweiten Anschlussflansch 10b hin verengen sich die Halbschalen und damit auch das Kühlergehäuse 1, so dass zwischen den beiden Wänden 2, 3 und dem nächstliegenden Anschlussflansch 10, 10b jeweils ein Diffusor 11 ausgebildet ist.
Nach dem Einsetzen der mit den Kühlrohren 4 verschweißten Wände 2, 3 in eine der beiden Halbschalen des Kühlergehäuses 1 und des anschließenden Aufsetzens der zweiten Halbschale werden die beiden Halbschalen miteinander verschweißt. Die beiden Wänden 2, 3 werden mit dem Kühlergehäuse 1 verschweißt, indem durch Laserschweißen eine Schweißnaht erzeugt wird, die außen auf dem Kühlergehäuse 1 umläuft und das Kühlergehäuse 1 mit der darunter liegenden Wand 2, 3 verbindet. Zusätzlich wird das Kühlergehäuse 1 mit den Anschlussflanschen 10a, 10b verschweißt.
In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Abgaskühlers gezeigt. In 4 ist eine Schnittansicht dieses Ausführungsbeispiels entlang der Schnittlinie BB der 3 gezeigt. Das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel durch eine in dem Kühlergehäuse 1 angeordnete Klappe 14, die mittels einer aus dem Kühlergehäuse 1 herausgeführten Welle 15 beweglich ist, so dass ein Abgasstrom je nach Klappenstellung auf einem ersten oder einem zweiten Weg durch den von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum geführt wird. In der in 4 gezeigten ersten Stellung der Klappe 14 wird der Abgasstrom durch mehrere Kühlrohre 4a mit relativ kleinem Querschnitt geleitet, so dass der Abgasstrom relativ stark gekühlt wird. In einer zweiten Klappenstellung wird der Abgasstrom durch eine geringe Anzahl von Kühlrohren 4b mit einem größeren Querschnitt, vorzugsweise nur ein einziges Kühlrohr 4b, geleitet, so dass der Abgasstrom auf dem zweiten Weg weniger stark gekühlt wird.
Die Welle 15 ist zwischen den beiden das Gehäuse 1 bildenden Halbschalen hindurchgeführt. Zwischen der Welle 15 und der Wand 3 erstreckt sich ein Trennblech 16, das mit der Wand 3 und/oder dem Kühlergehäuse 1 verschweißt sein kann.
Die Klappe 14 liegt in der in 4 gezeigten ersten Stellung auf einer Sitzfläche 17a auf, die durch eine Einbuchtung des Gehäuses 1 gebildet ist. Eine derartige Einbuchtung lässt sich durch Einprägen des Kühlergehäuses 1 oder bei der Herstellung der Halbschalen durch Tiefziehen erzeugen. Eine entsprechende Sitzfläche 17b, auf der die Klappe 14 in einer zweiten Stellung aufliegt, ist an dem Kühlergehäuse 1 der ersten Sitzfläche 17a gegenüberliegend angeordnet und ebenfalls durch eine Einbuchtung erzeugt.
Indem die Klappe 14 auf den Sitzflächen 17a, 17b aufliegt, also mit einem Teil der Klappenfläche flächig berührt, nämlich mit einem Randbereich auf der Sitzfläche 17a, 17b aufliegt, ergibt sich eine vorteilhaft gute Schließwirkung.

1: Kühlergehäuse
2: Erste Wand
3: Zweite Wand
4: Kühlrohre
5: Kühlwassereinlass
6: Kühlwasserauslass
7: Strömungshindernisse
8: Öffnung
9: Öffnung
10a, 10b: Anschlussstück
11: Diffusor
14: Klappe
15: Welle
16: Trennblech
17a, 17b: Sitzfläche

Claims

Abgaskühler für ein Kraftfahrzeug, mit einem Kühlergehäuse (1), das zwischen einer ersten und einer zweiten Wand (2, 3) einen von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum umschließ, durch den Kühlrohre (4, 4a, 4b)) zum Durchleiten von Abgas hindurchführen, welche die erste Wand (2) mit der zweiten Wand (3) verbinden, wobei das Kühlergehäuse (1) zwischen der ersten und der zweiten Wand (2, 3) einen Kühlwassereinlass (5) und einen Kühlwasserauslass (6) aufweist, einem ersten Anschlussstück (10a), das eine Öffnung aufweist, an die ein erster Diffusor (11) anschließt, der sich von der Öffnung zu der ersten Wand (2) hin verbreitert, und einem zweiten Anschlussstück (10b), das eine Öffnung aufweist, an die ein zweiter Diffusor (11) anschließt, der sich von der Öffnung zu der zweiten Wand (3) hin verbreitert, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlergehäuse (1) aus zwei Halbschalen zusammengesetzt ist, welche die erste und die zweite Wand (2, 3) umschließen, wobei sich der von den Halbschalen umschlossene Innenraum von der ersten Wand (2) zu dem ersten Anschlussstück (10a) hin und von der zweiten Wand (3) zu dem zweiten Anschlussstück (10b) hin verengt und so die beiden Diffusoren (11) ausbildet.
Abgaskühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlergehäuse (1) in den Öffnungen der Anschlussstücke (10a, 10b) steckt.
Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen gleich ausgebildet sind.
Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Kühlergehäuse (1) eine Klappe (14) angeordnet ist, die mittels einer aus dem Kühlergehäuse (1) herausgeführten Welle (15) zwischen einer ersten Stellung, in der im Betrieb ein Abgasstrom auf einem ersten Weg durch den von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum geführt wird, und einer zweiten Stellung, in der im Betrieb ein Abgasstrom auf einem zweiten Weg durch den von Kühlwasser durchströmbaren Innenraum geführt wird, bewegt werden kann.
Abgaskühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (15) zwischen den beiden Halbschalen hindurchgeführt ist.
Abgaskühler nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (14) in der ersten und/oder zweiten Stellung auf einer Sitzfläche (17a, 17b) aufliegt.
Abgaskühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzfläche (17a, 17b) durch eine Einbuchtung des Kühlergehäuses (1) gebildet ist.
Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen miteinander verschweißt sind.
Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Halbschalen mit der ersten und der zweiten Wand (2, 3) verschweißt sind.
Abgaskühler nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Anschlussstück ein Flansch sind.