DE102008047535A1 - Exhaust gas cooler for internal combustion engine, has supporting unit, over which exhaust gas cooler of internal combustion engine is mounted on cylinder head - Google Patents

Exhaust gas cooler for internal combustion engine, has supporting unit, over which exhaust gas cooler of internal combustion engine is mounted on cylinder head Download PDF

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Abstract

The exhaust gas cooler has a supporting unit (2), over which the exhaust gas cooler of an internal combustion engine is mounted on a cylinder head. The supporting unit has four flange planes (4,6,8,10), where one of the flange planes is fixed at the cylinder head and a thermostat valve is fixed at another flange plane.

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Trägerteil, über welches das Abgaskühlmodul am Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, einem Abgaskühler, der an dem Trägerteil befestigt ist, einer Abgasregelvorrichtung, welche an dem Trägerteil befestigt ist und den Abgasstrom im Abgaskühlmodul steuert und einem Thermostatventil, welches den Kühlmittelstrom aus dem Zylinderkopf in das Abgaskühlmodul steuert.The The invention relates to an exhaust gas cooling module for a Internal combustion engine with a carrier part, about which the exhaust gas cooling module on the cylinder head of the internal combustion engine is attached, an exhaust gas cooler, on the support part is fixed, an exhaust gas control device, which on the support part is attached and controls the exhaust gas flow in the exhaust gas cooling module and a thermostatic valve which controls the flow of coolant from the cylinder head into the exhaust gas cooling module controls.

Die Verwendung von Abgaskühlvorrichtungen in Verbrennungsmotoren ist bekannt und dient der Reduzierung von Schadstoffemissionen. Hierzu werden Abgaskühler verschiedener Bauart verwendet, wobei sich als Kühlträger die in der Verbrennungskraftmaschine vorhandene Kühlflüssigkeit im Vergleich zur Luft als Kühlträger als vorteilhaft erwiesen hat, da deutlich bessere Kühlerwirkungsgrade erzielt werden können. Andererseits werden bei stetig sinkendem zur Verfügung stehenden Bauraum zur Führung des Kühlmittels zusätzliche Leitungen benötigt. Des Weiteren steigt der Baubedarf zur Unterbringung des Abgaskühlers, insbesondere bei Verwendung zusätzlicher Bypasskanäle zur schnelleren Aufheizung der Verbrennungskraftmaschine, und der damit verbundenen Abgasrückführleitungen.The Use of exhaust gas cooling devices in internal combustion engines is known and serves to reduce pollutant emissions. For this purpose, exhaust coolers of various types are used, being as a cooling carrier in the internal combustion engine existing cooling liquid compared to the air As a cooling carrier has proved advantageous since significantly better cooler efficiencies can be achieved. On the other hand, with steadily declining ones available standing space for guiding the coolant additional lines needed. Furthermore, rises the building requirements for housing the exhaust gas cooler, in particular when using additional bypass channels for faster Heating the internal combustion engine, and the associated Exhaust gas recirculation lines.

Entsprechend wurden in neuerer Zeit Abgaskühlmodule geschaffen, mittels derer die Anzahl der Leitungen zur Kühlmittel- und Abgasführung reduziert werden kann. Zusätzlich soll der benötigte Bauraum durch diese Module verringert werden, eine hohe Integration in den Verbrennungsmotor erreicht werden, ohne Verluste im Wirkungsgrad hinnehmen zu müssen.Corresponding In recent times, exhaust cooling modules have been created by means of derer the number of lines for coolant and exhaust system can be reduced. In addition, the required Installation space can be reduced by these modules, a high integration be achieved in the internal combustion engine, without losses in efficiency having to accept.

So wird in der DE 10 2005 031 300 A1 eine Verbrennungskraftmaschine mit Kühlsystem und Abgasrückführsystem vorgestellt, bei der der Abgaswärmetauscher direkt an einer Kühlmittelsammelleiste befestigt ist, welche wiederum an der Zylinderkopfhaube befestigt wird. Hierdurch entfallen Kühlmittelleitungen.So will in the DE 10 2005 031 300 A1 an internal combustion engine with cooling system and exhaust gas recirculation system presented, in which the exhaust gas heat exchanger is attached directly to a coolant collection bar, which in turn is attached to the cylinder head cover. This eliminates coolant lines.

Ein bezüglich der benötigten Leitungen und des verwendeten Bauraums zusätzlich optimiertes Abgaskühlmodul einer Verbrennungskraftmaschine wird in der EP 1 643 097 A1 beschrieben. Dieses Abgaskühlmodul weist eine Trägerplatte auf, die am Zylinderkopf befestigt wird und in der Abgasrückführleitungen ausgebildet sind. Das Modul weist zwei funktionelle Einheiten auf, von denen eine erste Einheit einen Abgaswärmetauscher mit daran angeordneter Abgasmengenregelvorrichtung sowie Teile des Kühlkreislauf ist mit einem Kühlwasserauslassgehäuse und einem Thermostatventil aufweist. Die zweite funktionelle Einheit wird im Wesentlichen durch die Trägerplatte gebildet, an deren einen Seite die erste funktionelle Einheit über eine Schraubverbindung unter Zwischenlage einer Dichtung befestigt ist und deren entgegengesetzte Seite thermisch isoliert am Zylinderblock befestigt ist. Diese Ausführung weist den Nachteil auf, dass das heiße Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine die Trägerplatte aufheizt. Entsprechend findet eine Wärmeabführung lediglich über das Kühlmittel im Abgaskühler statt. Eine zusätzliche Wärmeabfuhr aus dem heißen Kühlergehäuse ist durch die notwendige Zwischenlage von Dichtungen zur Trägerplatte nicht möglich. Des Weiteren ist die Erreichbarkeit der einzelnen Bauteile dieses Moduls durch die Anordnung zueinander deutlich eingeschränkt. Insbesondere ein Austausch einzelner Komponenten wird somit erschwert.A with respect to the required lines and the space used additionally optimized exhaust gas cooling module of an internal combustion engine is in the EP 1 643 097 A1 described. This exhaust gas cooling module has a carrier plate, which is fastened to the cylinder head and formed in the exhaust gas recirculation lines. The module has two functional units, a first unit of which has an exhaust gas heat exchanger with an exhaust gas quantity regulating device arranged thereon and parts of the cooling circuit with a cooling water outlet housing and a thermostatic valve. The second functional unit is essentially formed by the support plate, on one side of which the first functional unit is fastened via a screw connection with the interposition of a seal and whose opposite side is thermally insulated on the cylinder block. This embodiment has the disadvantage that the hot exhaust gas from the internal combustion engine heats the carrier plate. Accordingly, a heat dissipation takes place only via the coolant in the exhaust gas cooler. An additional heat dissipation from the hot radiator housing is not possible due to the necessary intermediate layer of seals to the support plate. Furthermore, the accessibility of the individual components of this module is significantly limited by the arrangement to each other. In particular, an exchange of individual components is thus made more difficult.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Abgaskühlmodul zu schaffen, welches im Vergleich zu den bekannten Ausführungen eine höhere Kühlleistung erreicht und Integration der Bauteile sowie deren Erreichbarkeit zusätzlich verbessert.It It is therefore an object of the invention to provide an exhaust gas cooling module create, which compared to the known versions achieves a higher cooling capacity and integration the components and their accessibility improved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Trägerteil vier Flanschebenen aufweist, wobei die erste Flanschebene am Zylinderkopf befestigt ist, das Thermostatventil an der zweiten Flanschebene befestigt ist, die Abgasregelvorrichtung an der dritten Flanschebene befestigt ist und ein Abgas durchströmtes Gehäuse des Abgaskühlers über eine Schweißnaht thermisch gekoppelt an der vierten Flanschebene befestigt ist. Durch die Schweißnaht wird eine thermische Kopplung des Kühlergehäuses an das Trägerteil erreicht, wodurch eine zusätzliche Wärmeabfuhr aus dem Kühler über die metallische Verbindung zum Gehäuse erfolgt und somit die Kühlleistung des Abgaskühlmoduls erhöht wird. Des Weiteren wird durch die vier verschiedenen Flanschebenen die Montage des Abgaskühlmoduls deutlich vereinfacht und die Erreichbarkeit der Einzelkomponenten verbessert.These Task is solved in that the carrier part has four flange planes, wherein the first flange plane on the cylinder head is fastened, the thermostatic valve attached to the second flange level is attached, the exhaust gas control device to the third flange plane is and an exhaust gas flowed through the housing of the exhaust gas cooler a weld thermally coupled to the fourth flange plane is attached. Through the weld becomes a thermal Coupling of the radiator housing to the support part achieved, creating an additional heat dissipation from the radiator over the metallic connection to the housing and thus the cooling capacity of the exhaust gas cooling module is increased. Furthermore Due to the four different flange levels the assembly of the Exhaust gas cooling module significantly simplified and accessibility the individual components improved.

Vorzugsweise weist die Abgasregelvorrichtung eine Abgaseinlassöffnung, zwei Abgasmengenregeleinrichtungen und zwei Abgasauslassöffnungen auf. Die erste Abgasmengenregeleinrichtung steuert vorzugsweise den Abgasstrom zum Abgaskühler, während die zweite Abgasmengenregeleinrichtung den Abgasstrom zu einem Bypasskanal steuert. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine voneinander unabhängige Regelung der beiden Abgasströme entweder in die zum Abgaskühler führende Abgasleitung oder in die den Kühler umgehende Bypassleitung. Somit sind in dem Gehäuse die Funktionen eines Abgasrückführventils und einer Bypassklappe vereint, wodurch der benötigte Bauraum verringert wird. Zusätzlicher Bauraum im Bereich des Abgaskühlers zur Unterbringung einer Bypassklappe wird somit in einer derartigen Ausführung nicht benötigt.Preferably the exhaust gas control device has an exhaust gas inlet opening, two exhaust gas quantity control devices and two exhaust gas outlet openings. The first exhaust gas quantity control device preferably controls the exhaust gas flow to the exhaust gas cooler, while the second exhaust gas quantity control device the Exhaust gas flow to a bypass channel controls. Such an arrangement allows independent control the two exhaust streams either in the exhaust gas cooler leading exhaust pipe or in the cooler around Bypass line. Thus, the functions are in the housing an exhaust gas recirculation valve and a bypass flap united, whereby the required space is reduced. additional Space in the area of the exhaust gas cooler to accommodate a Bypass flap is thus in such an embodiment not required.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist im Trägerteil ein Kühlmittelkanal mit einem Kühlmitteleinlass, der mit einer Kühlmittelaustrittsöffnung des Zylinderkopfes fluidisch verbunden ist, mit einem ersten Kühlmittelauslass, der mit einem Kühlmittelrohr fluidisch verbunden ist, welches zu einem Hauptkühler der Verbrennungskraftmaschine führt und mit einem zweiten Kühlmittelauslass, der mit einem Kühlmittelmantel des Abgaskühlers fluidisch verbunden ist, ausgebildet. Hierdurch findet eine Verteilung des Kühlmittels zum Abgaskühler, sowie zum Hauptkühler des Verbrennungsmotors innerhalb einer einzelnen Komponente statt, wodurch wiederum Bauraum eingespart wird. Ein zusätzlicher Kühlmittelauslass zur Verbindung mit der Fahrgastheizung kann ebenfalls vorgesehen werden.In a further embodiment is in the carrier part a coolant channel with a coolant inlet, the with a coolant outlet opening of the cylinder head is fluidically connected, with a first coolant outlet, which is fluidically connected to a coolant tube, which leads to a main radiator of the internal combustion engine and a second coolant outlet connected to a coolant jacket the exhaust gas cooler is fluidically connected formed. This results in a distribution of the coolant to the exhaust gas cooler, as well as to the main radiator of the internal combustion engine within a single component, which in turn saves space becomes. An additional coolant outlet for connection with the passenger heating can also be provided.

Vorzugsweise sind in dem Trägerteil ein Abgaseinlasskanal, ein Abgaskanal und ein Bypasskanal ausgebildet, wodurch auf die Verlegung von einzelnen Leitungen zur fluidischen Verbindung der Einzelkomponenten verzichtet werden kann.Preferably In the carrier part, an exhaust gas inlet channel, an exhaust gas channel and a bypass channel formed, allowing for the laying of individual Lines for fluidic connection of the individual components omitted can be.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Trägerteil einen ersten Abgaseinlass, der mit einer Abgasaustrittsöffnung des Zylinderkopfes fluidisch verbunden ist und einen ersten Abgasauslass, der mit der Abgaseinlassöffnung der Abgasregelvorrichtung fluidisch verbunden ist, einen zweiten und einen dritten Abgaseinlass, die fluidisch mit den zwei Abgasauslassöffnungen der Abgasregelvorrichtung verbunden sind sowie einen zweiten Abgasauslass, der mit einer Abgaseinlassöffnung des Abgaskühlers fluidisch verbunden ist und einen vierten Abgaseinlass, der mit einer Abgasauslassöffnung des Abgaskühlers fluidisch verbunden ist sowie ein dritten Abgasauslass, der mit einer Abgasrückführleitung der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, auf. Auf diese Weise wird die modulartige Bauweise mit den vier Flanschebenen verwirklicht und durch die Anordnung der Abgaskanäle im Trägerteil die Kühlwirkung durch die Wärme leitenden Oberflächen verstärkt.In a preferred embodiment, the carrier part a first exhaust gas inlet, with an exhaust gas outlet opening the cylinder head is fluidically connected and a first exhaust gas outlet, the with the exhaust gas inlet opening of the exhaust gas control device fluidly is connected, a second and a third exhaust inlet, the fluidly connected to the two exhaust gas outlet openings of the exhaust gas control device are as well as a second exhaust outlet, with an exhaust inlet opening the exhaust gas cooler is fluidically connected and a fourth Exhaust inlet connected to an exhaust gas outlet of the exhaust gas cooler is fluidically connected and a third exhaust outlet, with an exhaust gas recirculation line of the internal combustion engine is connected. In this way, the modular construction realized with the four flange levels and by the arrangement the exhaust ducts in the support part by the cooling effect reinforces the heat conducting surfaces.

Vorteilhafterweise besteht zwischen dem dritten Abgaseinlass und dem dritten Abgasauslass eine fluidische Verbindung, die den Bypasskanal bildet, zwischen dem zweiten Abgaseinlass und dem zweiten Abgasauslass eine fluidische Verbindung, die einen Abgaskanal bildet und ist zwischen dem ersten Abgaseinlass und dem ersten Abgasauslass ein Abgaseinlasskanal ausgebildet. Durch diese Ausführung wird eine hohe Integration der Einzelkomponenten ermöglicht.advantageously, exists between the third exhaust inlet and the third exhaust outlet one fluidic connection, which forms the bypass channel, between the second exhaust inlet and the second exhaust outlet a fluidic Connection that forms an exhaust duct and is between the first Exhaust inlet and the first exhaust outlet formed an exhaust gas inlet passage. This design is a high integration of the individual components allows.

Vorzugsweise dient der dritte Abgasauslass sowohl als Auslass des Bypasskanals als auch als Auslass für das im Abgaskühler gekühlte Abgas, wodurch ein Kanalteil zweifach genutzt wird und somit Bauraumvorteile entstehen.Preferably the third exhaust outlet serves both as outlet of the bypass channel as well as an outlet for the cooled in the exhaust gas cooler Exhaust gas, whereby a channel part is used twice and thus space advantages arise.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Abgasmengenregeleinrichtungen über eine gemeinsame Stelleinheit antreibbar, wodurch Bauteile eingespart werden und wiederum der benötigte Bauraum reduziert wird.In In a preferred embodiment, the exhaust gas quantity control devices are over a common actuator driven, thereby saving components and in turn the required space is reduced.

Entsprechend wird ein Abgaskühlmodul geschaffen, welches eine Vielzahl von Funktionen in sich vereint, sehr klein und montagefreundlich aufgebaut ist und dabei deutlich erhöhte Kühlerwirkungsgrade erzielt.Corresponding an exhaust cooling module is created, which is a plurality united by functions, very small and easy to install is constructed and thereby significantly increased radiator efficiencies achieved.

Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.One Embodiment is shown in the drawings and will be described below.

1 zeigt eine Draufsicht auf ein erfindungsgemäßes Abgaskühlmodul. 1 shows a plan view of an inventive exhaust gas cooling module.

2 zeigt eine zur 1 entsprechende Draufsicht auf das erfindungsgemäße Abgaskühlmodul in geschnittener Darstellung 2 shows one to 1 corresponding plan view of the exhaust gas cooling module according to the invention in a sectional view

3 zeigt wiederum eine zur 1 entsprechende Draufsicht auf das erfindungsgemäße Abgaskühlmodul in geschnittener Darstellung mit einer im Verhältnis zu 2 tiefer liegenden Schnittebene. 3 again shows a to 1 corresponding plan view of the inventive exhaust gas cooling module in a sectional view with a relative to 2 deeper cutting plane.

4 zeigt eine Frontansicht des erfindungsgemäßen Abgaskühlmoduls aus 1 in geschnittener Darstellung. 4 shows a front view of the exhaust gas cooling module according to the invention 1 in a cutaway view.

Das in den Figuren dargestellte Abgaskühlmodul besteht aus einem Trägerteil 2, welches vier Flanschebenen 4, 6, 8, 10 aufweist, die an unterschiedlichen Enden des Trägerteils 2 zur Befestigung weiterer Komponenten ausgebildet sind.The exhaust gas cooling module shown in the figures consists of a support member 2 , which has four flange levels 4 . 6 . 8th . 10 having, at different ends of the support member 2 are designed for attachment of other components.

Die erste Flanschebene 4 wird an einen nicht dargestellten Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine über vier Schrauben, welche durch am Trägerteil 2 ausgebildete Dome 12 mit Durchgangslöchern 14 gesteckt werden, befestigt. Im Trägerteil 2 ist ein Abgaseinlasskanal 16 mit einem Abgaseinlass 18 sowie ein Kühlmittelkanal 20 mit einem Kühlmitteleinlass 22 ausgebildet, die mit entsprechend ausgebildeten Abgas- beziehungsweise Kühlmittelauslassöffnungen des Zylinderkopfes korrespondieren, so dass ein Abgasstrom beziehungsweise ein Kühlmittelstrom vom Zylinderkopf in das Trägerteil 2 einströmen kann, wie insbesondere aus 2 hervorgeht.The first flange level 4 is to a cylinder head, not shown, of an internal combustion engine via four screws, which by on the support part 2 trained dome 12 with through holes 14 be plugged, fastened. In the carrier part 2 is an exhaust gas inlet duct 16 with an exhaust inlet 18 and a coolant channel 20 with a coolant inlet 22 formed, which correspond with appropriately designed exhaust or Kühlmittelauslassöffnungen of the cylinder head, so that an exhaust gas stream or a coolant flow from the cylinder head into the support part 2 can flow in, in particular from 2 evident.

Wie in den 1 und 4 ersichtlich, ist an der zum Kühlmitteleinlass 22 der ersten Flanschebene 4 gegenüberliegenden Flanschebene 6 im Bereich eines ersten Kühlmittelauslasses 23 des Trägerteils 2 ein Thermostatventil 24 befestigt, über welches ein Kühlmittelstrom durch den Kühlmittelkanal 20 quer durch das Trägerteil 2 zu einem ebenfalls an der Flanschebene 6 befestigten Kühlmittelrohr 26, welches zu einem Hauptkühler des Kühlkreislaufs der Verbrennungskraftmaschine führt, je nach Kühlmitteltemperatur gesperrt oder freigegeben wird. Zur Überprüfung der richtigen Funktion des Thermostatventils 24 ist am Trägerteil 2 im Bereich des Thermostatventils 24 zusätzlich ein Temperatursensor 28 angeordnet. Am Kühlmittelrohr 26 sind zwei Entlüftungsstutzen 30 ausgebildet, über die im Kühlmittelstrom entstehende Gase aus dem System entfernt werden können.As in the 1 and 4 is visible at the to the coolant inlet 22 the first flange level 4 opposite flange plane 6 in the area of a first coolant outlet 23 the carrier part 2 a thermostatic valve 24 attached, via which a coolant flow through the coolant channel 20 across the carrier part 2 to one also at the flange level 6 attached coolant pipe 26 . which leads to a main radiator of the cooling circuit of the internal combustion engine, depending on the coolant temperature is blocked or released. To check the correct function of the thermostatic valve 24 is on the carrier part 2 in the area of the thermostatic valve 24 in addition a temperature sensor 28 arranged. On the coolant pipe 26 are two breather ports 30 formed, can be removed from the system via the resulting gases in the coolant flow.

Aus 3 und 4 wird die dritte Flanschebene 8 ersichtlich, die an einem ersten Kopfende des Trägerteils 2 im Wesentlichen senkrecht zu der ersten Flanschebene 2 und der zweiten Flanschebene 4 angeordnet ist. An der dritten Flanschebene 8 wird wiederum über Schrauben 32 eine Abgasregelvorrichtung 34 befestigt. Diese besteht aus einem Gehäuse 36 mit einer Abgaseinlassöffnung 38, die mit einem ersten Abgasauslass 39 der Trägerplatte 2 fluidisch verbunden ist, und zwei Abgasauslassöffnungen 40, 42 wobei zwischen der Abgaseinlassöffnung 38 und den beiden Abgasauslassöffnungen 40, 42 je ein Ventilsitz angeordnet ist, der über jeweils eine in den Figuren nicht dargestellte Abgasmengenregeleinrichtung beherrscht wird.Out 3 and 4 becomes the third flange level 8th seen at a first head end of the support member 2 substantially perpendicular to the first flange plane 2 and the second flange level 4 is arranged. At the third flange level 8th will turn over screws 32 an exhaust gas control device 34 attached. This consists of a housing 36 with an exhaust gas inlet opening 38 that with a first exhaust outlet 39 the carrier plate 2 fluidly connected, and two exhaust gas outlet openings 40 . 42 being between the exhaust gas inlet opening 38 and the two Abgasauslassöffnungen 40 . 42 each a valve seat is arranged, which is dominated by a respective exhaust gas quantity control device, not shown in the figures.

Die beiden Abgasmengenregeleinrichtungen werden über eine gemeinsame Stelleinheit 44 jedoch getrennt voneinander betätigt. Somit gelangt der Abgasstrom geregelt von der Abgaseinlassöffnung 38 entweder über die erste Abgasauslassöffnung 40 zu einem zweiten Abgaseinlass 46 der Trägerplatte 2 über die zweite Abgasauslassöffnungen 42 der Abgasregelvorrichtung 34 zu einem dritten Abgaseinlass 48 der Trägerplatte 2.The two exhaust gas quantity control devices are via a common actuator 44 but operated separately. Thus, the exhaust gas flow is controlled from the exhaust gas inlet opening 38 either via the first exhaust outlet opening 40 to a second exhaust inlet 46 the carrier plate 2 via the second exhaust gas outlet openings 42 the exhaust control device 34 to a third exhaust inlet 48 the carrier plate 2 ,

Während dieser zweite Abgaseinlass 46 in einen Abgaskanal 50 des Trägerteils 2 und von hier aus zu einem zweiten Abgasauslass 52 führt, wird der über den dritten Abgaseinlass 48 geleitete Abgasstrom in einen ebenfalls im Trägerteil 2 ausgebildeten Bypasskanal 54 geführt, über den ein an der vierten Flanschebene 10 befestigter Abgaskühler 56 umgangen werden kann.During this second exhaust inlet 46 in an exhaust duct 50 the carrier part 2 and from here to a second exhaust outlet 52 leads, is via the third exhaust inlet 48 directed exhaust gas flow in a likewise in the carrier part 2 trained bypass channel 54 guided over the one at the fourth flange level 10 attached exhaust gas cooler 56 can be bypassed.

Diese vierte Flanschebene 10 ist im Wesentlichen am zur dritten Flanschebene 8 gegenüberliegenden Kopfende des Trägerteils 2 angeordnet und insbesondere in 3 zu erkennen. Entsprechend ist der zweite Abgasauslass 52 fluidisch mit einer Abgaseinlassöffnung 58 des Abgaskühlers 56 verbunden und eine Abgasauslassöffnung 60 des Abgaskühlers 56 mit einem vierten Abgaseinlass 62 der Trägerplatte 2 verbunden.This fourth flange level 10 is essentially at the third flange level 8th opposite head of the support member 2 arranged and in particular in 3 to recognize. Accordingly, the second exhaust outlet 52 fluidic with an exhaust gas inlet opening 58 of the exhaust gas cooler 56 connected and an exhaust outlet 60 of the exhaust gas cooler 56 with a fourth exhaust inlet 62 the carrier plate 2 connected.

Der Abgaskühler 56 besteht aus einem Abgas durchströmten innen liegenden Gehäuse 64 und einem dieses Gehäuse 64 mit Ausnahme der Kopfseite, an der die Abgaseinlassöffnung 58 und die Abgasauslassöffnung 60 ausgebildet sind, umgebenden Außengehäuse 66. Entsprechend handelt es sich um einen U-förmig von Abgas durchströmten Abgaskühler 56, bei dem zwischen dem Innengehäuse 64 und dem Außengehäuse 66 ein Kühlmittelmantel 68 ausgebildet ist. Dieser ist mit einem ersten im Trägerteil 2 ausgebildeten Kühlmittelkanal 69, der senkrecht vom Kühlmittelkanal 20 abzweigt, sich in dem Trägerteil 2 erstreckt und an einem zweiten Kühlmittelauslass 70 endet, über eine zwischen Innengehäuse 64 und Außengehäuse 66 ausgebildete Kühlmitteleinlassöffnung 72 fluidisch verbunden. Neben vom Innengehäuse 64 in den Abgas durchströmten Kanal 74 des Abgaskühlers 56 ragenden Rippen 76 weist dieser zur Realisierung der U-förmigen Durchströmung eine Mittelwand 78 auf, die vor dem Ende des Abgaskühlers 56 endet und an ihrer Vorderseite eine Trennwand 80 im Wesentlichen verlängert, die den Abgaskanal 50 vom Bypasskanal 54 im Trägerteil 2 trennt.The exhaust gas cooler 56 consists of an exhaust gas flowed through the inner housing 64 and a this case 64 with the exception of the head end, where the exhaust inlet opening 58 and the exhaust outlet opening 60 are formed, surrounding outer housing 66 , Accordingly, it is a U-shaped exhaust gas flowed through exhaust gas cooler 56 in which between the inner housing 64 and the outer casing 66 a coolant jacket 68 is trained. This is with a first in the carrier part 2 trained coolant channel 69 , which is perpendicular to the coolant channel 20 branches off, in the carrier part 2 extends and at a second coolant outlet 70 ends, via an between inner casing 64 and outer casing 66 formed coolant inlet opening 72 fluidly connected. In addition to the inner housing 64 in the exhaust gas flowed through channel 74 of the exhaust gas cooler 56 protruding ribs 76 this has to realize the U-shaped flow through a middle wall 78 on that before the end of the exhaust gas cooler 56 ends and on its front a partition 80 essentially extends the exhaust duct 50 from the bypass channel 54 in the carrier part 2 separates.

Erfindungsgemäß ist das Innengehäuse 64 des Abgaskühlers 56 an der vierten Flanschebene 10 mit dem Trägerteil 2, den vierten Abgaseinlass 62 sowie den zweiten Abgasauslass 52 umgebend verschweißt, so dass eine thermische Kopplung zwischen dem Trägerteil 2 und dem Abgaskühler 56 entsteht. Entsprechend wird Wärme aus dem Abgaskühler 56 beziehungsweise dem Abgasstrom in das Trägerteil 2 geleitet, über dessen große Oberfläche zusätzlich Wärmeableitfläche an die umgebende Luft abgegeben wird. Eine zusätzliche Kühlwirkung wird dadurch erhalten, dass auch im Trägerteil 2 Kühlmittel führende Kanäle ausgebildet sind und dass durch dieses Kühlwasser bei Verwendung eines gut leitenden Magnesium- oder Aluminiumdruckgusses zur Herstellung des Trägerteils 2 dieses als Vorkühler mit großer Wärmeleitfläche dient. So kann im Vergleich zur Wirkung des Abgaskühlers alleine ein über 20% höherer Kühlwirkungsgrad des Abgaskühlmoduls erzielt werden.According to the invention, the inner housing 64 of the exhaust gas cooler 56 at the fourth flange level 10 with the carrier part 2 , the fourth exhaust inlet 62 and the second exhaust outlet 52 surrounding welded, so that a thermal coupling between the support part 2 and the exhaust gas cooler 56 arises. Accordingly, heat from the exhaust gas cooler 56 or the exhaust gas flow into the carrier part 2 passed over the large surface in addition heat dissipation surface is discharged to the surrounding air. An additional cooling effect is obtained in that also in the carrier part 2 Coolant channels are formed and that by this cooling water when using a good conductive magnesium or aluminum die-casting for the production of the support member 2 this serves as a precooler with a large heat conduction surface. Thus, in comparison to the effect of the exhaust gas cooler alone, a more than 20% higher cooling efficiency of the exhaust gas cooling module can be achieved.

Das Außengehäuse 66 des Abgaskühlers 56 wird an der vierten Flanschebene 10 verschraubt und weist einen Kühlmittelauslassstutzen 82 zur Abfuhr von Kühlmittel aus dem Kühlmittelmantel 68 auf.The outer housing 66 of the exhaust gas cooler 56 becomes at the fourth flange level 10 bolted and has a Kühlmittelauslassstutzen 82 for the removal of coolant from the coolant jacket 68 on.

Nach dem Durchströmen des Abgaskühlers 56 gelangt das gekühlte Abgas über die Abgasauslassöffnung 60 und den vierten Abgaseinlass 62 zu einem dritten Abgasauslass 84, der von einem Abgas führenden Kanal abzweigt, dessen zum Abgaskühler gewandtes Ende als Kanalteil 86 für das gekühlte Abgas dient und dessen zur Abgasregelvorrichtung 34 gewandtes Ende als Bypasskanal 54 dient. Von diesem Kanal 86, 54 zweigt dieser dritte Abgasauslass 84 ab, der mit einer zum Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine führenden Abgasrückführleitung verbunden ist.After flowing through the exhaust gas cooler 56 the cooled exhaust gas passes through the exhaust outlet opening 60 and the fourth exhaust inlet 62 to a third exhaust outlet 84 , which branches off from a flue-carrying channel whose end facing the exhaust gas cooler end as a channel part 86 is used for the cooled exhaust gas and the exhaust gas control device 34 facing end as a bypass channel 54 serves. From this channel 86 . 54 branches this third exhaust outlet 84 from, which is connected to a leading to the intake manifold of the internal combustion engine exhaust gas recirculation line.

Bei Verwendung eines derartigen Abgaskühlmoduls gelangen Kühlmittel und Abgas vom Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine in den Abgaseinlasskanal 16 beziehungsweise in den Kühlmittelkanal 20. Während das Kühlmittel entsprechend der Stellung des Thermostatventils 24 entweder lediglich über den Kühlmittelkanal 69 in den Kühlmittelmantel 68 des Abgaskühlers 56 strömt oder bei geöffnetem Thermostatventil 24 zu großen Teilen in Richtung des Hauptkühlers gefördert wird, wie es insbesondere bei ausreichend warmem Kühlmittel nach der Startphase der Fall ist, gelangt das Abgas vom Abgaseinlasskanal 16 über den senkrecht hierzu angeordneten ersten Abgasauslass 39 zur Abgasregelvorrichtung 34.When using such an exhaust gas cooling module, coolant and exhaust gas pass from the cylinder head of the internal combustion engine into the exhaust gas inlet duct 16 or in the coolant channel 20 , While the coolant according to the position of the thermostatic valve 24 either only via the coolant channel 69 in the coolant jacket 68 of the exhaust gas cooler 56 flows or when the thermostatic valve is open 24 is conveyed to a large extent in the direction of the main radiator, as is the case in particular with sufficiently warm coolant after the starting phase, the exhaust gas from the exhaust gas inlet passage 16 via the first exhaust gas outlet arranged perpendicular thereto 39 to the exhaust control device 34 ,

Während der Startphase des Motors, also bei noch nicht aufgeheiztem Kühlmittel, ist die erste Abgasmengenregeleinrichtung, die als Abgasrückführventil dient, üblicherweise in der geschlossenen Stellung, während sich die zweite, als Bypassventil dienende Abgasmengenregeleinrichtung, in einer den Ventilsitz freigebenden Stellung befindet. Somit strömt Abgas ungekühlt aus der Abgasregelvorrichtung 34 in den Bypasskanal 54 und von hier aus über den dritten Abgasauslass 84 in den Abgasrückführkanal.During the starting phase of the engine, that is, when not yet heated coolant, the first exhaust gas quantity control device, which serves as an exhaust gas recirculation valve, usually in the closed position, while the second, serving as a bypass valve exhaust quantity control device is in a position releasing the valve seat. Thus, exhaust gas flows uncooled from the exhaust gas control device 34 in the bypass channel 54 and from here via the third exhaust outlet 84 in the exhaust gas recirculation channel.

Nach Beendigung der Startphase wird die zweite Abgasmengenregeleinrichtung in Form des Bypassventils geschlossen, während die erste Abgasmengenregeleinrichtung ihre Funktion als Abgasrückführventil aufnimmt. So wird ein definierter Abgasstrom, der abhängig ist von der Stellung des Schließkörpers der zweiten Abgasmengenregeleinrichtung, von der Abgasregelvorrichtung 34 über den Abgaskanal 50 zum Abgaskühler 56 geleitet. Während des Durchströmens des Trägerteils 2 und hier insbesondere des Abgaskanals 50 wird dem Abgas bereits Wärme durch die vom Kühlwasser im Trägerteil 2 gekühlten Oberflächen entzogen. Die stärkste Kühlung des Abgases findet im Abgaskühler 56 durch Wärmeübergang vom Abgas zum Kühlmittel statt. Die Wärmeabfuhr findet dabei nicht nur über das aus dem Kühlmittelmantel 68 ausströmende Kühlmittel statt, sondern wird durch die thermische Kopplung des Innengehäuses 64 an das Trägerteil 2 zusätzlich verstärkt, da über die Oberflächen des Trägerteils 2 Wärme aus dem Abgaskühler 56 an die umgebende Luft abgeführt werden kann. Nach dem Durchströmen des Abgaskühlers 56 gelangt das nunmehr gekühlte Abgas über den dritten Abgasauslass 84 wiederum in den Abgasrückführkanal.After completion of the starting phase, the second exhaust gas quantity regulating device in the form of the bypass valve is closed, while the first exhaust gas quantity regulating device takes up its function as an exhaust gas recirculation valve. Thus, a defined exhaust gas flow, which is dependent on the position of the closing body of the second exhaust gas quantity regulating device, from the exhaust gas control device 34 over the exhaust duct 50 to the exhaust gas cooler 56 directed. While flowing through the carrier part 2 and here in particular the exhaust duct 50 The exhaust gas is already heat by the cooling water in the carrier part 2 deprived of cooled surfaces. The strongest cooling of the exhaust gas takes place in the exhaust gas cooler 56 by heat transfer from the exhaust gas to the coolant instead. The heat dissipation is not only about that from the coolant jacket 68 outflowing coolant instead, but is due to the thermal coupling of the inner housing 64 to the carrier part 2 additionally reinforced, as over the surfaces of the support member 2 Heat from the exhaust gas cooler 56 can be dissipated to the surrounding air. After flowing through the exhaust gas cooler 56 the now cooled exhaust gas passes through the third exhaust outlet 84 turn into the exhaust gas recirculation channel.

Durch die dargestellte und beschriebene Ausführung wird somit im Vergleich zu bekannten Ausführungen eine deutlich verbesserte Kühlleistung erreicht, wobei gleichzeitig nur wenig Bauraum zur Integration aller wesentlichen Komponenten zur Temperatur und Mengenregelung eines Abgassystems verwendet wird. Alle Bauteile bleiben dabei gut erreichbar und einfach zu montieren.By The illustrated and described embodiment is thus Compared to known designs a significantly improved Cooling capacity achieved, while at the same time only little space for the integration of all essential components to the temperature and Volume control of an exhaust system is used. All components stay easily accessible and easy to assemble.

Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich der Ansprüche nicht auf die beschriebene Ausführungsform beschränkt ist. So können insbesondere der Aufbau des Abgaskühlers oder der Abgasregelvorrichtung verändert werden. Bei Verwendung eines anderen Abgaskühlers sollte die thermische Kopplung durch die Schweißnaht entsprechend nicht gezwungenermaßen am Innengehäuse, sondern an einem anderen vom Abgas durchströmten Gehäuseteil erfolgen. Zusätzlich können die unterschiedlichen Flanschebenen je nach Anforderung und zur Verfügung stehendem Bauraum verschoben werden.It It should be clear that the scope of the claims not limited to the described embodiment is. In particular, the structure of the exhaust gas cooler or the exhaust control device can be changed. Using another exhaust gas cooler should have the thermal coupling accordingly not forced by the weld on the inner housing, but at another flowed through by the exhaust gas Housing part done. In addition, you can the different flange levels depending on the requirement and the Be available space to be moved.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102005031300 A1 [0004] DE 102005031300 A1 [0004]
  • - EP 1643097 A1 [0005] - EP 1643097 A1 [0005]

Claims (9)

Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Trägerteil, über welches das Abgaskühlmodul am Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine befestigt ist, einem Abgaskühler, der an dem Trägerteil befestigt ist, einer Abgasregelvorrichtung, welche an dem Trägerteil befestigt ist und den Abgasstrom im Abgaskühlmodul steuert und einem Thermostatventil, welches den Kühlmittelstrom aus dem Zylinderkopf in das Abgaskühlmodul steuert, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil (2) vier Flanschebenen (4, 6, 8, 10) aufweist, wobei die erste Flanschebene (4) am Zylinderkopf befestigt ist, das Thermostatventil (24) an der zweiten Flanschebene (6) befestigt ist, die Abgasregelvorrichtung (34) an der dritten Flanschebene (8) befestigt ist und ein Abgas durchströmtes Gehäuse (64) des Abgaskühlers (56) über zumindest eine Schweißnaht thermisch gekoppelt an der vierten Flanschebene (10) befestigt ist.An exhaust gas cooling module for an internal combustion engine with a support part, via which the exhaust gas cooling module is attached to the cylinder head of the internal combustion engine, an exhaust gas cooler, which is attached to the support member, an exhaust gas control device which is attached to the support member and controls the exhaust gas flow in the exhaust gas cooling module and a thermostatic valve, which Coolant flow from the cylinder head into the exhaust gas cooling module controls, characterized in that the carrier part ( 2 ) four flange levels ( 4 . 6 . 8th . 10 ), wherein the first flange plane ( 4 ) is attached to the cylinder head, the thermostatic valve ( 24 ) at the second flange level ( 6 ), the exhaust control device ( 34 ) at the third flange level ( 8th ) is attached and a exhaust gas flowed through housing ( 64 ) of the exhaust gas cooler ( 56 ) via at least one weld thermally coupled to the fourth flange plane ( 10 ) is attached. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasregelvorrichtung (34) eine Abgaseinlassöffnung (38), zwei Abgasmengenregeleinrichtungen und zwei Abgasauslassöffnungen (40, 42) aufweist.Exhaust gas cooling module for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the exhaust gas control device ( 34 ) an exhaust gas inlet opening ( 38 ), two exhaust gas quantity control devices and two exhaust gas outlet openings ( 40 . 42 ) having. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasmengenregeleinrichtung den Abgasstrom zum Abgaskühler (56) steuert und die zweite Abgasmengenregeleinrichtung den Abgasstrom zu einem Bypasskanal (54) steuert.Exhaust cooling module for an internal combustion engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the first exhaust gas quantity control device, the exhaust gas flow to the exhaust gas cooler ( 56 ) and the second exhaust gas quantity control device controls the exhaust gas flow to a bypass channel ( 54 ) controls. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Trägerteil (2) ein Kühlmittelkanal (20, 64) mit einem Kühlmitteleinlass (22), der mit einer Kühlmittelaustrittsöffnung des Zylinderkopfes fluidisch verbunden ist, mit einem ersten Kühlmittelauslass (23), der mit einem Kühlmittelrohr (26) fluidisch verbunden ist, welches zu einem Hauptkühler der Verbrennungskraftmaschine führt und mit einem zweiten Kühlmittelauslass (70), der mit einem Kühlmittelmantel (68) des Abgaskühlers (56) fluidisch verbunden ist, ausgebildet ist.Exhaust gas cooling module for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the carrier part ( 2 ) a coolant channel ( 20 . 64 ) with a coolant inlet ( 22 ), which is fluidically connected to a coolant outlet opening of the cylinder head, with a first coolant outlet ( 23 ) fitted with a coolant tube ( 26 ), which leads to a main cooler of the internal combustion engine and with a second coolant outlet ( 70 ), which with a coolant jacket ( 68 ) of the exhaust gas cooler ( 56 ) is fluidically connected, is formed. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Trägerteil (2) ein Abgaseinlasskanal (16), ein Abgaskanal (50) und ein Bypasskanal (54) ausgebildet sind.Exhaust gas cooling module for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that in the support part ( 2 ) an exhaust gas inlet duct ( 16 ), an exhaust duct ( 50 ) and a bypass channel ( 54 ) are formed. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trägerteil einen ersten Abgaseinlass (18), der mit einer Abgasaustrittsöffnung des Zylinderkopfes fluidisch verbunden ist und einen ersten Abgasauslass (39), der mit der Abgaseinlassöffnung (38) der Abgasregelvorrichtung (34) fluidisch verbunden ist, einen zweiten und einen dritten Abgaseinlass (46, 48), die fluidisch mit den zwei Abgasauslassöffnungen (40, 42) der Abgasregelvorrichtung (34) verbunden sind sowie einen zweiten Abgasauslass (52), der mit einer Abgaseinlassöffnung (58) des Abgaskühlers (56) fluidisch verbunden ist und einen vierten Abgaseinlass (62), der mit einer Abgasauslassöffnung des Abgaskühlers (60) fluidisch verbunden ist sowie einen dritten Abgasauslass (84), der mit einer Abgasrückführleitung der Verbrennungskraftmaschine verbunden ist, aufweist.Exhaust cooling module for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier part has a first exhaust gas inlet ( 18 ), which is fluidically connected to an exhaust gas outlet opening of the cylinder head and a first exhaust gas outlet ( 39 ) connected to the exhaust gas inlet opening ( 38 ) of the exhaust gas control device ( 34 ) is fluidly connected, a second and a third exhaust gas inlet ( 46 . 48 ), which are fluidically connected to the two exhaust gas outlet openings ( 40 . 42 ) of the exhaust gas control device ( 34 ) and a second exhaust outlet ( 52 ), which with an exhaust gas inlet opening ( 58 ) of the exhaust gas cooler ( 56 ) is fluidly connected and a fourth exhaust inlet ( 62 ), which is connected to an exhaust gas outlet opening of the exhaust gas cooler ( 60 ) is fluidly connected and a third exhaust outlet ( 84 ), which is connected to an exhaust gas recirculation line of the internal combustion engine has. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem dritten Abgaseinlass (48) und dem dritten Abgasauslass (84) eine fluidische Verbindung besteht, die den Bypasskanal (54) bildet, zwischen dem zweiten Abgaseinlass (46) und dem zweiten Abgasauslass (52) eine fluidische Verbindung besteht, die den Abgaskanal (50) bildet, und zwischen dem ersten Abgaseinlass (18) und dem ersten Abgasauslass (39) ein Abgaseinlasskanal (16) ausgebildet ist.Exhaust-cooling module for an internal combustion engine according to claim 6, characterized in that between the third exhaust gas inlet ( 48 ) and the third exhaust outlet ( 84 ) there is a fluidic connection connecting the bypass channel ( 54 ), between the second exhaust inlet ( 46 ) and the second exhaust outlet ( 52 ) there is a fluidic connection connecting the exhaust duct ( 50 ) and between the first exhaust inlet ( 18 ) and the first exhaust outlet ( 39 ) an exhaust gas inlet duct ( 16 ) is trained. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Abgasauslass (84) sowohl als Auslass des Bypasskanals (54) als auch als Auslass für das im Abgaskühler (56) gekühlte Abgas dient.Exhaust gas cooling module for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the third exhaust gas outlet ( 84 ) both as an outlet of the bypass channel ( 54 ) as well as an outlet for the exhaust gas cooler ( 56 ) cooled exhaust gas is used. Abgaskühlmodul für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasmengenregeleinrichtungen über eine gemeinsame Stelleinheit (44) antreibbar sind.Exhaust gas cooling module for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas quantity control devices via a common control unit ( 44 ) are drivable.
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