DE102008056810B4 - Cooling device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit
einem Innenrohr (2), welches vom zu kühlenden Medium durchströmt wird,
einem Außenrohr (12)
und einem zwischen dem Innenrohr (2) und dem Außenrohr (12) angeordneten Schraubenkörper (4), dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Innenrohrs entspricht und dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Außenrohres entspricht,
wobei die Schraubengänge des Schraubenkörpers (4) zwischen dem Innenrohr und dem Schraubenkörper (4) vom zu kühlenden Medium durchströmt sind und der Schraubenkörper (4) vom Kühlmedium umströmt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Schraubenkörper (4) mehrgängig ausgeführt ist, wobei die Schraubengänge (40, 42, 44) axial hintereinander angeordnet sind, wobei entsprechend der Anzahl der Schraubengänge (40, 42, 44) Eintrittsöffnungen (34, 35, 38) am ersten axialen Ende (16) des Schraubenkörpers (4) und Austrittsöffnungen (46, 48) am zweiten axialen Ende (22) des Schraubenkörpers (4) angeordnet sind.Cooling device for an internal combustion engine with
an inner tube (2) through which the medium to be cooled flows,
an outer tube (12)
and a screw body (4) arranged between the inner tube (2) and the outer tube (12), the inner diameter of which essentially corresponds to the outer diameter of the inner tube and whose outer diameter substantially corresponds to the inner diameter of the outer tube,
wherein the screw threads of the screw body (4) between the inner tube and the screw body (4) are flowed through by the medium to be cooled and the screw body (4) flows around the cooling medium,
characterized in that
the screw body (4) is designed to run more frequently, the screw threads (40, 42, 44) being arranged axially one behind the other, corresponding to the number of screw threads (40, 42, 44), inlet openings (34, 35, 38) at the first axial end ( 16) of the screw body (4) and outlet openings (46, 48) at the second axial end (22) of the screw body (4) are arranged.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Innenrohr, welches vom zu kühlenden Medium durchströmbar ist, einem Außenrohr und einem zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr angeordneten Schraubenkörper, dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Innenrohrs entspricht und dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Außenrohres entspricht, wobei die Schraubengänge des Schraubenkörpers zwischen dem Innenrohr und dem Schraubenkörper vom zu kühlenden Medium durchströmt sind und der Schraubenkörper vom Kühlmedium umströmt ist.The invention relates to a cooling device for an internal combustion engine having an inner tube, which is flowed through by the medium to be cooled, an outer tube and a arranged between the inner tube and the outer tube screw body whose inner diameter substantially corresponds to the outer diameter of the inner tube and the outer diameter substantially to the inner diameter of the Outer tube corresponds, wherein the screw threads of the screw body between the inner tube and the screw body are flowed through by the medium to be cooled and the screw body is flowed around by the cooling medium.

Derartige Kühlvorrichtungen dienen in Kraftfahrzeugen beispielsweise als Abgaskühler zur Reduzierung von Schadstoffen. Der Vorteil solcher Schraubenkühler ist der relativ geringe vorhandene Druckverlust, der zu einer möglichen Erhöhung des Durchflusses bei gegebenen Druckverhältnissen führt. Bekannt sind Kühlvorrichtungen, bei denen Kühlschlangen als gewundene Rohre um das Innenrohr angeordnet sind. Diese weisen jedoch aufgrund der relativ geringen Wärmeübertragungsflächen einen unzureichenden Wirkungsgrad auf.Such cooling devices are used in motor vehicles, for example, as an exhaust gas cooler to reduce pollutants. The advantage of such screw coolers is the relatively low existing pressure loss, which leads to a possible increase in the flow at given pressure conditions. Cooling devices are known in which cooling coils are arranged as spiral tubes around the inner tube. However, these have due to the relatively low heat transfer surfaces insufficient efficiency.

Aus FR 2 304 884 A1 ist ein Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt, der ein Innenrohr aufweist, um welches zwei aufeinander liegende geformte Bleche angeordnet sind, die gemeinsam einen schraubenförmig verlaufenden Kanal bilden, der von einem Kühlmedium durchströmt ist. Diese Bleche sind von einem Außenrohr umgeben, so dass zwischen den vom Kühlmedium durchströmten Schlangen und dem Innenrohr beziehungsweise dem Außenrohr zwei schraubenförmige Kanäle für das zu kühlende Medium gebildet werden. In einer weiteren Ausführungsform werden mehrere Bleche entsprechend umeinanderliegend angeordnet, so dass zusätzliche Kanäle für das Kühlmittel und für das zu kühlende Medium gebildet werden. Bei einer derartigen Ausführung sind jedoch mehrere Kühlmitteleinlass und -auslassstutzen erforderlich, um die Kühlmittelkanäle zu versorgen. Hierdurch wird zwar der Wirkungsgrad des Wärmetauschers verbessert, jedoch erhöht sich hierdurch die radiale Ausdehnung des Wärmetauschers deutlich, so dass dieser in modernen Verbrennungsmotoren zu viel Bauraum einnehmen würde. Zusätzlich müssen die Bleche aneinander befestigt, beispielsweise verlötet werden, wodurch der Aufwand zur Herstellung eines derartigen Wärmetauschers extrem groß wird.Out FR 2 304 884 A1 a heat exchanger according to the preamble of claim 1 is known, which has an inner tube about which two superimposed shaped sheets are arranged, which together form a helical channel through which a cooling medium flows. These sheets are surrounded by an outer tube, so that two helical channels are formed for the medium to be cooled between the serpentine flows through the cooling medium and the inner tube or the outer tube. In a further embodiment, a plurality of metal sheets are arranged correspondingly adjacent one another, so that additional channels for the coolant and for the medium to be cooled are formed. In such an embodiment, however, multiple coolant inlet and outlet ports are required to supply the coolant channels. As a result, although the efficiency of the heat exchanger is improved, but this increases the radial extent of the heat exchanger significantly, so that this would take up too much space in modern internal combustion engines. In addition, the sheets must be secured together, for example, be soldered, whereby the cost of producing such a heat exchanger is extremely large.

Aus der DE 1 111 654 A ist ein rohrförmiger Wärmeaustauscher mit einem Innenrohr und einem Außenrohr bekannt, wobei zwischen dem Innenrohr und dem Außenrohr ein Schraubenkörper angeordnet ist, der vom Innenrohr beabstandet ist. Zwischen dem Innenrohr und dem Schraubenkörper strömt das zu kühlende Fluid, während zwischen dem Außenrohr und dem Schraubenkörper eine Kühlflüssigkeit strömt. Nachteilig ist, dass sich in den Schraubengängen strömungsfreie Zonen ausbilden, da ein Kurzschlussstrom ohne Strömungswiderstände zwischen dem Schraubenkörper und dem Innenrohr möglich ist. Die axiale Ausdehnung ist relativ groß.From the DE 1 111 654 A a tubular heat exchanger with an inner tube and an outer tube is known, wherein between the inner tube and the outer tube, a screw body is arranged, which is spaced from the inner tube. Between the inner tube and the screw body, the fluid to be cooled flows while a cooling liquid flows between the outer tube and the screw body. The disadvantage is that form in the screw flights flow-free zones, since a short-circuit current without flow resistance between the screw body and the inner tube is possible. The axial extent is relatively large.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Kühlvorrichtung zu schaffen, welche einen hohen Wirkungsgrad bei geringem Druckverlust aufweist, leicht zu montieren ist und bei der gleichzeitig insbesondere bezüglich der radialen Ausdehnung ein möglichst geringer Bauraum benötigt wird.It is therefore the object to provide a cooling device which has a high efficiency with low pressure loss, is easy to assemble and at the same time in particular with respect to the radial extent of the smallest possible space is needed.

Diese Aufgabe wird wie im Patentanspruch 1 angegeben dadurch gelöst, dass der Schraubenkörper mehrgängig ausgeführt ist, wobei die Schraubengänge axial hintereinander angeordnet sind, wobei entsprechend der Anzahl der Schraubengänge Eintrittsöffnungen am ersten axialen Ende des Schraubenkörpers und Austrittsöffnungen am zweiten axialen Ende des Schraubenkörpers angeordnet sind. Es ergeben sich somit im Querschnitt jeweils mehrere zueinander parallel liegende vom zu kühlenden Medium durchströmte Schraubengänge, welche über die Trennwand des Schraubenkörpers in Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium stehen. Dies bedeutet, dass eine große Menge heißen Abgases gleichzeitig durch eine entsprechende Menge kalten Kühlmittels gekühlt wird. Da in diesem Bereich der Temperaturgradient zwischen den beiden Medien am höchsten ist, entfaltet sich hier die höchste Kühlwirkung. Gleichzeitig bleibt der in radialer Richtung verwendete Bauraum unverändert zu einem eingängigen Schraubenkörper. Da der Wärmetauscher im Wesentlichen aus nur drei Teilen besteht, ist der Herstellungsaufwand sehr gering.This object is achieved as indicated in claim 1, characterized in that the screw body is designed to run more smoothly, wherein the screw threads are arranged axially one behind the other, wherein according to the number of screw threads inlet openings at the first axial end of the screw body and outlet openings are arranged at the second axial end of the screw body. This results in cross section in each case a plurality of mutually parallel from the medium to be cooled flowed through screw threads, which are on the partition wall of the screw body in heat exchange with the cooling medium. This means that a large amount of hot exhaust gas is simultaneously cooled by a corresponding amount of cold coolant. Since the temperature gradient between the two media is highest in this area, the highest cooling effect unfolds here. At the same time, the space used in the radial direction remains unchanged to a catchy screw body. Since the heat exchanger consists essentially of only three parts, the production cost is very low.

Vorzugsweise sind am Außenrohr ein Kühlmitteleinlassstutzen und ein Kühlmittelauslassstutzen angeordnet. Somit strömt das Kühlmittel im äußeren Bereich, wodurch die Kühlmittelstutzen auf einfache Weise am Außenrohr befestigt werden können. Ein Durchdringen eines weiteren äußeren Gehäuseteils ist entsprechend nicht erforderlich, wodurch Abdichtungsprobleme vermieden werden. Bei entsprechender Ausführung insbesondere des Kühlmitteleinlassstutzens können somit die axial hintereinander liegenden Schraubengänge, welche gleichzeitig vom zu kühlenden Medium durchströmt werden, auch im Wesentlichen gleichzeitig mit dem noch kalten Kühlmedium beaufschlagt werden.Preferably, a coolant inlet nozzle and a Kühlmittelauslassstutzen are arranged on the outer tube. Thus, the coolant flows in the outer region, whereby the coolant nozzle can be easily attached to the outer tube. A penetration of a further outer housing part is accordingly not required, whereby sealing problems are avoided. With a corresponding design, in particular of the coolant inlet nozzle, the screw threads lying axially one behind the other, which are simultaneously flowed through by the medium to be cooled, can thus also be acted on substantially simultaneously with the still cold cooling medium.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Schraubenkörper im Druckgussverfahren hergestellt, wobei der Innendurchmesser in axialer Richtung konisch zulaufend ausgeführt ist und der Außendurchmesser konstant ist. Dies erleichtert die Herstellung des Schraubenkörpers, da das formende Werkzeug bei der Herstellung des Schraubenkörpers mit einer kleinen Verdrehung im Werkstück gelöst werden kann. Diese Drehung erfolgt bereits in einer frühen Erstarrungsphase, das heißt vor dem Öffnen der äußeren Form. Die äußere zylindrische Form des Schraubenkörpers hat den Vorteil, dass für das Außenrohr ein Standardohr verwendet werden kann.In a preferred embodiment, the screw body is produced by die casting, wherein the inner diameter is designed to taper in the axial direction and the Outer diameter is constant. This facilitates the production of the screw body, since the forming tool can be achieved in the manufacture of the screw body with a small twist in the workpiece. This rotation takes place already in an early solidification phase, that is before the opening of the outer mold. The outer cylindrical shape of the screw body has the advantage that a standard ear can be used for the outer tube.

In einer hierzu alternativen Ausführung ist der Schraubenkörper aus geformtem Blech hergestellt. Eine solche Ausführung zeichnet sich insbesondere durch die kostengünstige Herstellung aus.In an alternative embodiment, the screw body is made of molded sheet metal. Such an embodiment is characterized in particular by the cost-effective production.

In einer weiterführenden Ausführungsform ist am zweiten axialen Ende des Schraubenkörpers ein Deckel befestigt, wobei zwischen dem Deckel und dem axialem Ende des Schraubenkörpers ein Raum ausgebildet ist, über den das zu kühlende Medium in das Innenrohr und in Richtung zum ersten axialen Ende des Schraubenkörpers zurückströmt, an dem ein Auslassstutzen für das zu kühlende Medium angeordnet ist. Entsprechend können Einlass und Auslass in einer gemeinsamen Flanschebene angeordnet werden.In a further embodiment, a lid is attached to the second axial end of the screw body, wherein between the lid and the axial end of the screw body a space is formed, through which the medium to be cooled flows back into the inner tube and toward the first axial end of the screw body, where an outlet for the medium to be cooled is arranged. Accordingly, the inlet and outlet can be arranged in a common flange plane.

In einer hierzu alternativen Ausführungsform ist am zweiten axialen Ende des Schraubenkörpers ein Auslassstutzen für das zu kühlende Medium angeordnet, in den die Auslässe des Schraubenkörpers und des Innenrohres münden, wobei das Innenrohr als Bypasskanal zur Umgehung des Schraubenkörpers dient. Somit werden beide vom zu kühlenden Medium durchströmbaren Kanäle in der gleichen Richtung durchströmt. Durch eine entsprechend angeordnete Klappe wäre es somit möglich, eine Abgastemperatur zu regeln. Zusätzlich kann ein Verbrennungsmotor durch die Anordnung des Bypasskanals bei der Verwendung der Kühlvorrichtung als Abgaskühler schneller aufgeheizt werden.In an alternative embodiment, an outlet for the medium to be cooled is arranged at the second axial end of the screw body into which the outlets of the screw body and the inner tube open, wherein the inner tube serves as a bypass channel for bypassing the screw body. Thus, both flowed through by the medium to be cooled channels are flowed through in the same direction. By a correspondingly arranged flap, it would thus be possible to regulate an exhaust gas temperature. In addition, an internal combustion engine can be heated faster by the arrangement of the bypass channel when using the cooling device as an exhaust gas cooler.

Vorzugsweise ist das Innenrohr doppelwandig ausgeführt. Die Doppelwandigkeit des Innenrohres dient dabei als Isolierung zum radial außen liegenden heißen vom zu kühlenden Medium durchströmbaren Kanal, so dass eine Aufheizung nach dem Kühlvorgang beim U-förmig durchströmten Kühler ebenso verhindert werden kann wie ein Wärmeverlust im Bypasskanal.Preferably, the inner tube is double-walled. The double walledness of the inner tube serves as insulation for the radially outer channel through which the medium to be cooled can flow, so that heating after the cooling process in the U-shaped radiator can be prevented as well as heat loss in the bypass channel.

Es wird somit eine Kühlvorrichtung geschaffen, deren radiale Ausdehnung und deren Druckverlust bei hohem Kühlerwirkungsgrad sehr gering sind. Die Anzahl der notwendigen Herstellungsschritte und somit die Montagekosten werden gleichzeitig im Vergleich zu bekannten Ausführungen deutlich reduziert.It is thus created a cooling device, the radial extent and the pressure loss are very low at high radiator efficiency. The number of necessary manufacturing steps and thus the assembly costs are significantly reduced compared to known designs at the same time.

Zwei Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Kühlvorrichtungen sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend beschrieben.Two embodiments of inventive cooling devices are shown in the figures and are described below.

1 zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit Vorlauf und Rücklauf des zu kühlenden Mediums in geschnittener Darstellung. 1 shows a side view of a cooling device according to the invention with flow and return of the medium to be cooled in a sectional view.

2 zeigt eine Kopfansicht der Kühlvorrichtung aus der 1. 2 shows a head view of the cooling device of the 1 ,

3 zeigt eine Seitenansicht einer zweiten Ausführung einer erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung mit Bypass in geschnittener Darstellung. 3 shows a side view of a second embodiment of a cooling device according to the invention with bypass in a sectional view.

Die in 1 dargestellte Kühlvorrichtung besteht aus einem zu beiden axialen Enden offenem Innenrohr 2, um welches ein Schraubenkörper 4 derart angeordnet ist, dass die radial innen liegenden Enden der Wände 8 des Schraubenkörpers 4 an der Außenwand 10 des Innenrohres 2 anliegen.In the 1 shown cooling device consists of an open to both axial ends of the inner tube 2 around which a bolt body 4 is arranged such that the radially inner ends of the walls 8th of the screw body 4 on the outside wall 10 of the inner tube 2 issue.

Der Schraubenkörper 4 ist aus Druckguss hergestellt. Zur leichteren Entformung des Schraubenkörpers 4 bei der Herstellung weisen die radial innen liegenden Enden der Wände 8 in axialer Richtung eine geringe Konusform auf, während die radial außen liegenden Enden der Wände 8 eine zylindrische Form aufweisen. Durch den Innenkonus kann das Werkzeug mit einer kleinen Verdrehung im Werkstück gelöst werden. Dies erfolgt bereits in einer frühen Erstarrungsphase, bevor die äußere Form geöffnet wird. Selbstverständlich ist das Innenrohr 2 oder zumindest deren Außenwand 10 mit einem entsprechenden Außenkonus zu versehen, um das Innenrohr 2 in den Schraubenkörper 4 einschieben zu können, ohne dass größere Spalte nach dem Zusammenbau vorhanden bleiben.The screw body 4 is made of die-cast. For easier removal of the screw body 4 in the manufacture point the radially inner ends of the walls 8th in the axial direction, a small conical shape, while the radially outer ends of the walls 8th have a cylindrical shape. Through the inner cone, the tool can be solved with a small twist in the workpiece. This already takes place in an early solidification phase before the outer mold is opened. Of course, the inner tube 2 or at least its outer wall 10 provided with a corresponding outer cone to the inner tube 2 in the screw body 4 to be able to insert without larger gaps remain after assembly.

Der Schraubenkörper 4 ist umgeben von einem Außenrohr 12, dessen begrenzende Rohrwand 14 gegen die radial außen liegenden Enden der Wände 8 des Schraubenkörpers 4 anliegt und entsprechend zur äußeren zylindrischen Form des Schraubenkörpers 4 ebenfalls zylindrisch ausgeführt ist, so dass ein Standardrohrstück verwendet werden kann. Kurz vor einem ersten axialen Ende 16 des Schraubenkörpers 4 weist das Außenrohr 12 an der Rohrwand 14 eine Öffnung auf, von deren begrenzenden Seitenwänden aus sich ein Kühlmitteleinlassstutzen 18 radial erstreckt, über den eine fluidische Verbindung zu einem außen liegenden Schraubenkanal 20 hergestellt wird, der zwischen dem Außenrohr 12 und dem Schraubenkörper 4 ausgebildet ist. Kurz vor einem zweiten gegenüberliegenden axialen Ende 22 des Schraubenkörpers 4 weist die Rohrwand 14 des Außenrohrs 12 eine weitere Öffnung auf, von deren begrenzenden Seitenwänden sich ein Kühlmittelauslassstutzen 24 radial erstreckt.The screw body 4 is surrounded by an outer tube 12 whose limiting pipe wall 14 against the radially outer ends of the walls 8th of the screw body 4 abuts and corresponding to the outer cylindrical shape of the screw body 4 is also cylindrical, so that a standard pipe section can be used. Just before a first axial end 16 of the screw body 4 has the outer tube 12 on the pipe wall 14 an opening, from the limiting side walls of which a coolant inlet nozzle 18 extends radially through which a fluidic connection to an external screw channel 20 is made between the outer tube 12 and the screw body 4 is trained. Just before a second opposite axial end 22 of the screw body 4 has the pipe wall 14 of the outer tube 12 another opening, from the limiting side walls, a Kühlmittelauslassstutzen 24 extends radially.

An den axialen Enden 16, 22 weist der Schraubenkörper 4 jeweils eine flanschförmige Erweiterung 26, 28 auf, gegen die die axialen Rohrenden des Außenrohrs 12 anliegen. Hier wird das Außenrohr 12 beispielsweise durch Schweißen oder Löten mit dem Schraubenkörper 4 verbunden. An seinem axialen Ende 22 ist an der zum Außenrohr 12 gegenüberliegenden Seite der flanschförmigen Erweiterung 28 ein Deckel 30 an der flanschförmigen Erweiterung 28 befestigt, der eine Topfform aufweist, so dass zwischen Innenrohr 2 beziehungsweise Schraubenkörper 4 und dem Deckel 30 ein nach außen geschlossener Raum 32 gebildet wird. At the axial ends 16 . 22 points the screw body 4 each a flange-shaped extension 26 . 28 on, against the axial tube ends of the outer tube 12 issue. Here is the outer tube 12 for example, by welding or soldering with the screw body 4 connected. At its axial end 22 is at the to the outer tube 12 opposite side of the flange-shaped extension 28 a lid 30 on the flange-shaped extension 28 attached, which has a pot shape, so that between inner tube 2 or screw body 4 and the lid 30 a space closed to the outside 32 is formed.

Aus 2 wird deutlich, dass der Schraubenkörper 4 am ersten axialen Ende 16 drei Eintrittsöffnungen 34, 36, 38 aufweist, die jeweils fluidisch mit einem zugehörigen Schraubengang 40, 42, 44 verbunden sind, die im Schraubenkörper 4 durch die Wände 8 und die Außenwand 10 des Innenrohres 2 gebildet werden.Out 2 it becomes clear that the screw body 4 at the first axial end 16 three inlets 34 . 36 . 38 each having fluidic with an associated screw thread 40 . 42 . 44 connected in the screw body 4 through the walls 8th and the outer wall 10 of the inner tube 2 be formed.

Dies bedeutet, dass in der 1 jeder dritte sichtbare Schraubengang 40, 42, 44 vom gleichen Fluidstrom durchströmt wird, also ein Fluidstrom durch die Eintrittsöffnung 34 durch den Schraubengang 40 strömt, während der in die Eintrittsöffnung 36 einströmende Fluidstrom lediglich den Schraubengang 42 durchströmt. Es handelt sich somit erfindungsgemäß um einen dreigängig ausgeführten Schraubenkörper 4, dessen verschiedene Schraubengänge 40, 42, 44 axial hintereinander angeordnet sind. Dies bedeutet, dass im Vergleich zu bekannten Ausführungen eine sehr geringe axiale Ausdehnung bei gleicher Durchströmung erreicht wird.This means that in the 1 every third visible thread 40 . 42 . 44 flows through the same fluid flow, ie a fluid flow through the inlet opening 34 through the screw thread 40 flows while in the inlet 36 inflowing fluid flow only the screw thread 42 flows through. It is thus according to the invention to a three-speed executed screw body 4 whose different screw threads 40 . 42 . 44 are arranged axially one behind the other. This means that in comparison to known designs a very small axial extent is achieved with the same flow.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Kühlvorrichtung gemäß der 1 am Beispiel einer Verwendung der Kühlvorrichtung als Abgaskühler beschrieben. Das zu kühlende Medium ist somit das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine.The operation of the cooling device according to the 1 using the example of a use of the cooling device described as exhaust gas cooler. The medium to be cooled is thus the exhaust gas of an internal combustion engine.

Das Abgas strömt über eine nicht dargestellte Abgasleitung um das Innenrohr 2 herum zu den Eintrittsöffnungen 34, 36, 38. Selbstverständlich ist hierzu vor dem Eintritt in den Abgaskühler ein entsprechend geformter Einlasskonus ausgebildet, der fluidisch vom Innenrohr 2 getrennt ausgeführt ist.The exhaust gas flows via an exhaust pipe, not shown, around the inner tube 2 around to the inlets 34 . 36 . 38 , Of course, for this purpose, before entry into the exhaust gas cooler, a correspondingly shaped inlet cone is formed, which fluidly from the inner tube 2 is executed separately.

Das Abgas strömt von der Eintrittsöffnung 34 in den Schraubengang 40, von der Eintrittsöffnung 36 in den Schraubengang 42 und von der Eintrittsöffnung 38 in den Schraubengang 44. Gleichzeitig strömt Kühlmittel über den Kühlmitteleinlassstutzen 18 in den Schraubengang 20. In der 1 ist zu erkennen, dass der kalte Kühlmittelstrom etwa gleichzeitig die vorderen Schraubengänge 40, 42, 44 erreicht und somit eine etwa gleiche Kühlwirkung auf die drei Schraubengänge 40, 42, 44 ausübt. In diesem Bereich ist der Temperaturgradient zwischen dem Kühlmittel und dem Abgas am höchsten, so dass hier der höchste Kühlerwirkungsgrad erreicht wird. Das Abgas strömt nun parallel zum Kühlmittelstrom in den Schraubengängen 20 weiter durch die Schraubengänge 40, 42, 44 in Richtung zum zweiten axialen Ende 22 des Schraubenkörpers 4. Während der Kühlmittelstrom über den Kühlmittelauslassstutzen 24 die Kühlvorrichtung verlässt, strömt das Abgas aus drei Austrittsöffnungen 46, 48, von denen zwei in der Figur ersichtlich sind, in den Raum 32 im Deckel 30. Hier erfährt das Abgas eine Umkehrung und strömt durch das Innenrohr 2 zurück zum ersten axialen Ende 16 des Schraubenkörpers 4, von wo aus es schließlich über einen nicht dargestellten Auslassstutzen die Kühlvorrichtung wieder verlässt und von hier beispielsweise zurück zum Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine geführt werden kann. Zur Vermeidung einer wärmenden Wirkung auf das über das Innenrohr zurückgeleitete Abgas kann das Innenrohr selbstverständlich auch doppelwandig ausgeführt werden, wie es bei der Ausführung gemäß der 3 dargestellt ist.The exhaust gas flows from the inlet opening 34 in the screw thread 40 , from the entrance opening 36 in the screw thread 42 and from the entrance opening 38 in the screw thread 44 , At the same time, coolant flows through the coolant inlet port 18 in the screw thread 20 , In the 1 It can be seen that the cold coolant flow is about the same time as the front screw flights 40 . 42 . 44 achieved and thus an approximately equal cooling effect on the three screw threads 40 . 42 . 44 exercises. In this area, the temperature gradient between the coolant and the exhaust gas is highest, so that here the highest radiator efficiency is achieved. The exhaust gas now flows parallel to the coolant flow in the screw flights 20 continue through the screw threads 40 . 42 . 44 towards the second axial end 22 of the screw body 4 , While the coolant flow through the Kühlmittelauslassstutzen 24 leaves the cooling device, the exhaust gas flows from three outlet openings 46 . 48 , two of which are visible in the figure, in the room 32 in the lid 30 , Here, the exhaust gas undergoes a reversal and flows through the inner tube 2 back to the first axial end 16 of the screw body 4 from where it finally leaves the cooling device via an outlet connection, not shown, and from here, for example, back to the intake manifold of the internal combustion engine. To avoid a warming effect on the exhaust gas recirculated via the inner tube, the inner tube can of course also be made double-walled, as in the embodiment according to the 3 is shown.

Es wird ersichtlich, dass durch die Form der Schraubengänge 40, 42, 44 durch die Wände 8 eine deutlich größere Wärmeübertragungsfläche zur Verfügung gestellt wird als dies beispielsweise bei einer gewundenen Rohrschlange der Fall wäre. Somit erhält man einen deutlich verbesserten Wirkungsgrad. Gleichzeitig ist durch die hohe Ausführung der einzelnen Schraubengänge nur ein geringer Druckverlust vorhanden. Die axial hintereinander liegenden Schraubengänge 40, 42, 44 sorgen gleichzeitig dafür, dass trotz des erhöhten Kühlerwirkungsgrades nur ein geringer radialer Bauraum benötigt wird.It will be seen that by the shape of the screw threads 40 . 42 . 44 through the walls 8th a significantly larger heat transfer surface is provided as would be the case, for example, in a coiled coil. This gives a significantly improved efficiency. At the same time there is only a small pressure loss due to the high execution of the individual screw threads. The axial successive screw threads 40 . 42 . 44 ensure at the same time that despite the increased radiator efficiency only a small radial space is needed.

Die in der 3 dargestellte Kühlvorrichtung ist zu großen Teilen baugleich mit der bereits beschriebenen Kühlvorrichtung aus der 1. Entsprechend sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Entsprechend wird im Folgenden auf die Unterschiede im Vergleich zur ersten Ausführungsform eingegangen.The in the 3 shown cooling device is largely identical to the already described cooling device from the 1 , Accordingly, the same parts are provided with the same reference numerals. Accordingly, the differences compared to the first embodiment will be discussed below.

Die Kühlvorrichtung gemäß der 3 weist am zweiten axialen Ende 22 des Schraubenkörpers 4 einen Deckel 50 auf, an welchem ein Auslassstutzen 52 ausgebildet ist. Zusätzlich ist in das Innenrohr 2 ein weiteres Rohr 54 eingeschoben, welches unter Zwischenlage von Dichtungen 56 im Bereich der beiden axialen Enden 16, 22 des Schraubenkörpers 4 beabstandet vom Innenrohr 2 angeordnet ist. Dieses Rohr 54 dient als Bypasskanal 58 der Kühlvorrichtung.The cooling device according to the 3 points at the second axial end 22 of the screw body 4 a lid 50 on, on which an outlet 52 is trained. In addition, in the inner tube 2 another tube 54 inserted, which with the interposition of seals 56 in the region of the two axial ends 16 . 22 of the screw body 4 spaced from the inner tube 2 is arranged. This pipe 54 serves as a bypass channel 58 the cooling device.

Vor diesem Bypasskanal 58 beziehungsweise den Eintrittsöffnungen 34, 36, 38 des Schraubenkörpers 4 ist ein nicht dargestelltes Bypassventil angeordnet, so dass einströmendes Abgas wahlweise in das als Bypasskanal 58 dienende Rohr 54 oder über die Eintrittsöffnungen 34, 36, 38 in den Schraubenkörper 4 strömt. Ist nun der Bypasskanal 58 durch das Bypassventil geschlossen strömt das Abgas in der bereits zu 1 beschriebenen Weise unter der Kühlwirkung des Kühlfluids durch die Schraubengänge 40, 42, 44 zum zweiten axialen Ende 22 der Kühlvorrichtung und tritt über die Austrittsöffnungen 46, 48 aus dem Schraubenkörper 4 in den Raum 32 aus. Von hier gelangt das Abgas zum Auslassstutzen 52 und strömt aus der Kühlvorrichtung heraus.In front of this bypass channel 58 or the inlet openings 34 . 36 . 38 of the screw body 4 an unillustrated bypass valve is arranged so that incoming exhaust gas optionally in the bypass channel 58 serving pipe 54 or over the entrance openings 34 . 36 . 38 in the screw body 4 flows. Is now the bypass channel 58 closed by the bypass valve, the exhaust gas flows in the already closed 1 described manner under the cooling effect of the cooling fluid through the screw threads 40 . 42 . 44 to the second axial end 22 the cooling device and enters through the outlet openings 46 . 48 from the screw body 4 in the room 32 out. From here, the exhaust gas reaches the outlet nozzle 52 and flows out of the cooler.

Verschließt das Bypassventil die Eintrittsöffnungen 34, 36, 38 des Schraubenkörpers 4 strömt das Abgas durch den Bypasskanal 58 ebenfalls in den Raum 32 und kann über den Auslassstutzen 52 ausströmen. Hierbei wird ein Wärmeeinfluss auf das Abgas durch die vorhandene Doppelwandigkeit nach dem Zusammenbau der beiden Rohre 2, 54 verhindert, da die Luft zwischen den beiden Rohren 2, 54 als Isolator dient. Selbstverständlich wäre es möglich, den Raum zwischen den beiden Rohren 2, 54 zu evakuieren oder mit einem Isolationsstoff zu versehen um diese Isolationswirkung zu verstärken. Bei dieser Stellung des Bypassventils wird somit ungekühltes Abgas zum Verbrennungsmotor zurückgeführt, so dass die Warmlaufphase des Verbrennungsmotors verkürzt werden kann.The bypass valve closes the inlet openings 34 . 36 . 38 of the screw body 4 the exhaust gas flows through the bypass channel 58 also in the room 32 and can over the outlet 52 flow out. In this case, a heat influence on the exhaust gas by the existing double-walledness after assembly of the two tubes 2 . 54 prevents the air between the two pipes 2 . 54 serves as insulator. Of course it would be possible the space between the two pipes 2 . 54 to evacuate or provided with an insulating material to reinforce this isolation effect. In this position, the bypass valve uncooled exhaust gas is thus returned to the engine, so that the warm-up phase of the engine can be shortened.

Es sollte deutlich sein, dass durch die beschriebenen Ausführungen eine radial sehr klein bauende Kühlvorrichtung geschaffen wird, die bei hoher vorhandener Kühlwirkung nur geringe Druckverluste aufweist. Zusätzlich ist diese Kühlvorrichtung kostengünstig herzustellen und mit wenigen Schritten zu montieren.It should be clear that a radially very small cooling device is created by the described embodiments, which has only low pressure losses at high existing cooling effect. In addition, this cooling device is inexpensive to manufacture and install in a few steps.

Selbstverständlich sind im Vergleich zu den beschriebenen Ausführungen verschiedene Modifikationen möglich, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. So kann beispielsweise der Schraubenkörper aus Aluminium- oder VA-Blechen hergestellt werden. Auch ist es selbstverständlich möglich, eine erfindungsgemäße Kühlvorrichtung mit zwei oder mehr als drei Schraubengängen und somit Eintrittsöffnungen auszuführen. Insbesondere ist es auch sinnvoll, die Kühlvorrichtung mit Rückströmung mit einem doppelwandigen Innenrohr auszuführen, da auf diese Weise ein nachträglicher Wärmeverlust des bereits gekühlten Abgases durch den Kontakt zum ungekühlten Abgas im Schraubengang vermieden wird. Weitere konstruktive Änderungen beispielsweise bezüglich der Anbindung der Einzelteile aneinander sind ebenfalls denkbar.Of course, various modifications are possible in comparison to the described embodiments, without departing from the scope of the main claim. For example, the screw body can be made of aluminum or VA sheets. It is of course also possible to carry out a cooling device according to the invention with two or more than three screw threads and thus inlet openings. In particular, it is also useful to perform the cooling device with backflow with a double-walled inner tube, since in this way a subsequent heat loss of the already cooled exhaust gas is avoided by the contact with the uncooled exhaust gas in the screw. Other design changes, for example, with respect to the connection of the individual parts to each other are also conceivable.

Claims (7)

Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Innenrohr (2), welches vom zu kühlenden Medium durchströmt wird, einem Außenrohr (12) und einem zwischen dem Innenrohr (2) und dem Außenrohr (12) angeordneten Schraubenkörper (4), dessen Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Innenrohrs entspricht und dessen Außendurchmesser im Wesentlichen dem Innendurchmesser des Außenrohres entspricht, wobei die Schraubengänge des Schraubenkörpers (4) zwischen dem Innenrohr und dem Schraubenkörper (4) vom zu kühlenden Medium durchströmt sind und der Schraubenkörper (4) vom Kühlmedium umströmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkörper (4) mehrgängig ausgeführt ist, wobei die Schraubengänge (40, 42, 44) axial hintereinander angeordnet sind, wobei entsprechend der Anzahl der Schraubengänge (40, 42, 44) Eintrittsöffnungen (34, 35, 38) am ersten axialen Ende (16) des Schraubenkörpers (4) und Austrittsöffnungen (46, 48) am zweiten axialen Ende (22) des Schraubenkörpers (4) angeordnet sind.Cooling device for an internal combustion engine with an inner tube ( 2 ), which is flowed through by the medium to be cooled, an outer tube ( 12 ) and one between the inner tube ( 2 ) and the outer tube ( 12 ) arranged bolt body ( 4 ), whose inner diameter substantially corresponds to the outer diameter of the inner tube and whose outer diameter substantially corresponds to the inner diameter of the outer tube, wherein the screw threads of the screw body ( 4 ) between the inner tube and the screw body ( 4 ) are flowed through by the medium to be cooled and the screw body ( 4 ) is flowed around by the cooling medium, characterized in that the screw body ( 4 ) is designed to be multi-threaded, whereby the screw threads ( 40 . 42 . 44 ) are arranged axially one behind the other, wherein according to the number of screw threads ( 40 . 42 . 44 ) Inlet openings ( 34 . 35 . 38 ) at the first axial end ( 16 ) of the screw body ( 4 ) and outlet openings ( 46 . 48 ) at the second axial end ( 22 ) of the screw body ( 4 ) are arranged. Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenrohr (12) ein Kühlmitteleinlassstutzen (18) und ein Kühlmittelauslassstutzen (24) angeordnet sind.Cooling device for an internal combustion engine according to claim 1, characterized in that on the outer tube ( 12 ) a coolant inlet nozzle ( 18 ) and a coolant outlet ( 24 ) are arranged. Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkörper (4) im Druckgussverfahren hergestellt ist, wobei der Innendurchmesser in axialer Richtung konisch zulaufend ausgeführt ist und der Außendurchmesser konstant ist.Cooling device for an internal combustion engine according to one of claims 1 or 2, characterized in that the screw body ( 4 ) is produced by die casting, wherein the inner diameter is tapered in the axial direction and the outer diameter is constant. Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkörper (4) aus geformtem Blech hergestellt istCooling device for an internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the screw body ( 4 ) is made of molded sheet metal Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten axialen Ende (22) des Schraubenkörpers (4) ein Deckel (30) befestigt ist, wobei zwischen dem Deckel (30) und dem zweiten axialen Ende (22) des Schraubenkörpers (4) ein Raum (32) ausgebildet ist, über den das zu kühlende Medium in das Innenrohr (2) und in Richtung zum ersten axialen Ende (16) des Schraubenkörpers (4) zurückströmt, an dem ein Auslassstutzen für das zu kühlende Medium angeordnet ist.Cooling device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that at the second axial end ( 22 ) of the screw body ( 4 ) a lid ( 30 ), wherein between the lid ( 30 ) and the second axial end ( 22 ) of the screw body ( 4 ) a room ( 32 ) is formed, via which the medium to be cooled in the inner tube ( 2 ) and toward the first axial end ( 16 ) of the screw body ( 4 ) flows back, on which an outlet for the medium to be cooled is arranged. Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am zweiten axialen Ende (22) des Schraubenkörpers (4) ein Auslassstutzen (52) für das zu kühlende Medium angeordnet ist, in den die Auslässe (46, 48) des Schraubenkörpers (4) und des Innenrohres (2) münden, wobei das Innenrohr (2) als Bypasskanal (58) zur Umgehung des Schraubenkörpers (4) dient.Cooling device for an internal combustion engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that at the second axial end ( 22 ) of the screw body ( 4 ) an outlet ( 52 ) is arranged for the medium to be cooled, in which the outlets ( 46 . 48 ) of the screw body ( 4 ) and the inner tube ( 2 ), wherein the inner tube ( 2 ) when Bypass channel ( 58 ) for bypassing the screw body ( 4 ) serves. Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenrohr (2) doppelwandig ausgeführt ist.Cooling device for an internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the inner tube ( 2 ) is double-walled.
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