DE102008036142B4

DE102008036142B4 - Abgasrückführungs-Kühler

Info

Publication number: DE102008036142B4
Application number: DE102008036142A
Authority: DE
Inventors: Matthias Deiters; Andreas Trawinski; Dr. Wübbeke Karl
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2008-08-01
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2012-12-27
Anticipated expiration: 2028-08-02
Also published as: DE102008036142A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgas-Rückführungs-Kühler (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (12). Der Kühler (10) weist eine Gehäuse-Außenschale (14) und eine Gehäuse-Innenschale (16) auf, wobei zwischen der Außenschale (14) und der Innenschale (16) ein Kühlmittelkanal (28) gebildet wird. In der Gehäuse-Innenschale (16) ist ein Abgaskanal (40) vorgesehen. Die Gehäuse-Außenschale (14) besteht aus einem anderen Material als die Gehäuse-Innenschale (16). Auf diese Weise kann für die Innenschale (16) und die Außenschale (14) das für die jeweiligen Anforderungen optimale Material ausgewählt werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasrückführungs-Kühler für eine Verbrennungskraftmaschine.
In Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge wird immer häufiger eine Abgasrückführung eingesetzt, um Abgas zu der Ladeluftseite der Verbrennungskraftmaschine zurückzuleiten. Zum Schutz der nachfolgenden Aggregate und zur Reduzierung der Stickoxyd-Immissionen weist die Abgasrückführung einen Kühler auf, durch den das zurückgeführte Abgas bedarfsweise gekühlt wird.
Ein derartiger Abgasrückführungs-Kühler ist aus DE 10 2004 019554 B4 bekannt. Es handelt sich hierbei um einen mantelgekühlten Abgasrückführungs-Kühler, der eine Gehäuse-Außenschale und eine von dieser proximal beabstandete Gehäuse-Innenschale aufweist. Zwischen der Innenschale und der Außenschale ist ein Kühlmittelkanal für ein flüssiges Kühlmittel gebildet. In der Innenschale des Gehäuses ist zwischen einem Gaseinlass und einem Gasauslass ein Gaskanal vorgesehen, durch den das zurückgeführte Abgas strömen kann, um dabei durch von der Gehäuse-Innenschale proximal nach innen abragende Kühlrippen gekühlt zu werden. Alle Teile der Außenschale und der Innenschale sind durch Druckguss hergestellt, bestehen also aus Metall. Die Herstellung und Montage des Abgasrückführungs-Kühlers ist daher aufwendig.
Aus DE 10 2007 044 980 A1 ist ein Abgasrückführungs-Kühler bekannt, der im wesentlichen aus einem Kunststoff-Außenrohr und einem beanstandeten koaxialen Aluminium-Innenrohr gebildet ist, wobei der Abgaskanal in dem Innenrohr verläuft und der Kühlmittelkanal zwischen dem Außenrohr und dem Innenrohr angeordnet ist. Die flüssigkeitsdichte bzw. gasdichte Montage eines derartigen rohrförmigen Abgasrückführungs-Kühlers ist problematisch.
Aus DE 10 2007 013 302 A1 ist ein Abgasrückführungs-Kühler bekannt, bei dem die Außenschale und die Innenschale an einem gemeinsamen Montagerahmen befestigt sind. Die Befestigung der Außenschale, der Innenschale und des Montagerahmens miteinander erfolgt durch Verschraubung. Eine Verschraubung stellt nur eine punktuelle Fixierung dar und erfordert zur Abdichtung separate Dichtungen. Eine Verschraubung ist mit relativ hohem Montageaufwand verbunden.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Abgasrückführungs-Kühler zu schaffen, der einfach und preiswert herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1.
Der erfindungsgemäße Abgasrückführungs-Kühler weist eine Gehäuse-Außenschale auf, die aus einem anderen Material besteht als die Gehäuse-Innenschale. Sowohl die Gehäuse-Außenschale als auch die Gehäuse-Innenschale können bezüglich der Materialwahl optimal an die sie jeweils betreffenden Bedingungen angepasst werden. Die Gehäuse-Innenschale ist beispielsweise sehr hohen Temperaturen von 500 bis 1.000°C ausgesetzt, die das zurückgeführte Abgas aufweisen kann. Dagegen ist die Gehäuse-Außenschale sehr viel geringeren Höchsttemperaturen ausgesetzt, die im Wesentlichen durch die Höchsttemperatur des Kühlmittels in dem Kühlmittelkanal zwischen der Außenschale und der Innenschale begrenzt wird. Die Außenschale ist daher Temperaturen von maximal 150°C ausgesetzt. Die Außenschale dient unter anderem dem mechanischen Schutz des Kühlers und unterliegt keinen hohen Genauigkeits-Anforderungen.
Durch eine geeignete Material-Auswahl für die Gehäuse-Außenschale und die Gehäuse-Innenschale können Materialkosten eingespart werden, indem beispielsweise für die Gehäuse-Außenschale ein preiswertes und weniger wärmebeständiges Material gewählt wird.
Es ist ein Montagerahmen zur Befestigung der Außenschale an einem Basisteil vorgesehen, wobei der Montagerahmen die Innenschale und die Außenschale halt. Der Montagerahmen kann als ein von der Innenschale und der Außenschale separates Bauteil ausgebildet sein. Der Montagerahmen kann allerdings auch einstückig mit der Innenschale ausgebildet sein. Die Befestigungsstruktur des Montagerahmens und die Außenschale sind rotationssymmetrisch ausgebildet, so dass die Außenschale mit der Montagerahmen-Befestigungsstruktur durch Rotations-Reib-Schweißen verbunden bzw. verschweißt wird bzw. ist.
Vorzugsweise besteht die Gehäuse-Innenschale aus einem Material, das besser wärmeleitend ist als das Material der Außenschale. Als Material für die Innenschale ist insbesondere Aluminium geeignet, da es eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit aufweist und im Druckguss geformt werden kann. Für die Außenschale dagegen ist eine gute Wärmeleitung unter Umständen unerwünscht oder jedenfalls nicht erforderlich. Daher kann für die Außenschale ein Material gewählt werden, das eine schlechte Wärmeleitung aufweist, das jedoch preiswert zu beschaffen und robust, relativ einfach formbar und montierbar ist.
Vorzugsweise besteht die Innenschale aus Metall, besonders bevorzugt aus Aluminium, und besteht die Außenschale aus Kunststoff. Kunststoff hat ein geringes spezifisches Gewicht, ist ein preiswerter Werkstoff, lässt sich in größeren Stückzahlen preiswert formen und ist dennoch ausreichend robust in Bezug auf die Montage an einer Verbrennungskraftmaschine.
Zur Befestigung der Außenschale an dem Montagerahmen können der Montagerahmen und die Außenschale an ihren einander zugewandten Seiten eine ineinander greifende hinterschnittene Befestigungsstruktur zur formschlüssigen Verbindung der Außenschale mit dem Montagerahmen aufweisen.
Der Montagerahmen besteht bevorzugt aus Metall, und besonders bevorzugt aus Aluminium.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Figur zeigt im Längsschnitt einen Abgas-Rückführungs-Kühler.
Der in der Figur dargestellte Abgas-Rückführungs-Kühler 10 ist an einem Basiisteil 12 montiert. Das Basisteil 12 kann ein weiteres Bauteil des Kühlers sein, das eine Bypass-Klappe und die Ein- und Auslässe für das Abgas und das Kühlmittel aufweist, kann aber auch ein Verbrennungsmotor-Gehäuse sein. Der Kühler 10 wird im Wesentlichen von einer Aluminium-Innenschale 16, eine Kunststoff-Innenschale 16, einer Trennwand 22 sowie einem Montagerahmen 18 gebildet.
Der Montagerahmen 18 ist vorliegend einstückig mit der Innenschale 16 ausgebildet, kann jedoch auch als von der Innenschale 16 und der Außenschale 14 separat ausgebildetes Bauteil vorliegen. Der Montagerahmen 18 besteht auch in der separaten Ausführung aus Aluminium. Von der Innenschale 16 ragen proximal Kühlrippen 24 ab, die sich annähernd bis zur Trennwand 22 erstrecken.
Zwischen der Außenschale 14 und der Innenschale 16 ist ein umlaufender Kühlmittelkanal 28 gebildet, in dem ein flüssiges Kühlmittel von einem Kühlmitteleinlass 30 zu einem Kühlmittelauslass 32 fließt, und auf diese Weise die über die Kühlrippen 24 zur Innenschale 16 fließende Wärme abführt..
In der Innenschale 16 wird durch die Innenseite der Innenschale 16 und die Trennwand 22 ein U-förmig angeordneter Abgaskanal 40 gebildet, in dem das zurückgeführte Abgas von einem Abgaseinlass 36 zu einem Abgasauslass 34 strömt.
Der Montagerahmen 18 weist eine hinterschnittene Befestigungsstruktur 20 auf, die, wie dargestellt, beispielsweise einen annähernd T-förmigen Querschnitt aufweisen kann. Die Befestigungsstruktur 20 ist rotationssymmetrisch. Auch der Öffnungsrand der Außenschale 14 ist rotationssymmetrisch und wird durch Rotations-Reib-Schweißen mit dem Montagerahmen verschweißt.

Claims

Abgasrückführungs-Kühler (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (12), mit einer Gehäuse-Außenschale (14) und einer von dieser proximal beabstandeten Gehäuse-Innenschale (16), einem Kühlmittelkanal (29) in dem Zwischenraum zwischen der Außenschale (14) und der Innenschale (16), und einem Abgaskanal (40) in der Gehäuse-Innenschale (16), wobei die Gehäuse-Außenschale (14) aus einem anderen Material besteht als die Gehäuse-Innenschale (16), dadurch gekennzeichnet, dass ein Montagerahmen (18) zur Befestigung der Gehäuse-Außenschale (14) an einem Basisteil (12) vorgesehen ist, wobei der Montagerahmen (18) die Gehäuse-Innenschale (16) und die Gehäuse-Außenschale (14) hält, und dass die Montagerahmen-Befestigungsstruktur (20) und der Öffnungsrand (15) der Außenschale (14) rotationssymmetrisch geformt sind, wobei der Montagerahmen (18) und der Öffnungsrand (15) der Außenschale (14) durch Rotations-Reib-Schweißen formschlüssig miteinander verbunden sind.
Abgasrückführungs-Kühler (10) nach Anspruch 1, wobei die Gehäuse-Innenschale (16) aus einem Material besteht, das besser wärmeleitend ist als das Material der Gehäuse-Außenschale (14).
Abgasrückführungs-Kühler (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gehäuse-Außenschale (14) aus Kunststoff und die Gehäuse-Innenschale (16) aus Metall besteht.
Abgasrückführungs-Kühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, wobei der Montagerahmen (18) eine hinterschnittene Befestigungsstruktur (20) zur formschlüssigen Befestigung der Außenschale (14) aufweist.
Abgasrückführungs-Kühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 3 oder 4, wobei der Montagerahmen (18) ein von der Gehäuse-Innenschale (16) und der Gehäuse-Außenschale (14) separat ausgebildetes Bauteil ist.
Abgasrückführungs-Kühler (10) nach einem der vorangegangenen Ansprüche 4 bis 5, wobei der Montagerahmen (18) aus Metall, bevorzugt aus Aluminium, besteht.