DE102009042258A1 - Heat transfer device - Google Patents
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Abstract
Um ein Innengehäuse mit senkrecht zueinander angeordneten Stutzen von einer Seite in ein Außengehäuse mit entsprechenden Öffnungen einlegen zu können, wird vorgeschlagen, dass an einer Außenwand des ersten Stutzens eine Kugelzone ausgebildet ist, die in einer korrespondierenden Kugelzone an einer die Öffnung begrenzenden Innenwand des Außengehäuses angeordnet ist. So entsteht eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigen Trennebenen und Bauteilen, die an einem Zylinderkopf direkt befestigt werden kann.In order to insert an inner housing with mutually perpendicular nozzles from one side into an outer housing with corresponding openings, it is proposed that on an outer wall of the first nozzle a spherical zone is formed, which is arranged in a corresponding spherical zone on an opening bounding the inner wall of the outer housing is. The result is a heat transfer device with few parting planes and components that can be attached directly to a cylinder head.
Description
Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Außengehäuse, welches einen Boden, von dem aus sich Seitenwände erstrecken sowie eine offene Fläche aufweist, einem Innengehäuse, welches von der offenen Seite des Außengehäuses in das Außengehäuse eingelegt, und von einem zu kühlenden Medium durchströmbar ist und einem Kühlmittelmantel, der zwischen Außengehäuse und Innengehäuse ausgebildet ist.The invention relates to a heat transfer device for an internal combustion engine having an outer housing, which has a bottom from which side walls extend and an open surface, an inner housing which is inserted from the open side of the outer housing in the outer housing, and flowed through by a medium to be cooled is and a coolant jacket, which is formed between the outer housing and the inner housing.
Derartige Wärmeübertragungsvorrichtungen werden beispielsweise als Abgaskühler in Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt. Die Innengehäuse und Außengehäuse bestehen beispielsweise aus Druckgussschalen, von denen aus sich Rippen in den vom Abgas durchströmbaren Kanal erstrecken. Üblicherweise dient die Schale, von der aus sich die Rippen in den vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal erstrecken, gleichzeitig als Trennwand zwischen dem Kühlfluid durchströmten Kanal und dem vom zu kühlenden Fluid durchströmten Kanal, so dass zwischen dem Innengehäuse und dem Außengehäuse ein Kühlmittelmantel entsteht. Zur Verringerung des benötigten Bauraums und zur Vermeidung zusätzlicher Kühlmittel und Abgas führender Leitungen ist es auch bekannt, Abgaskühler im oder am Zylinderkopf anzuordnen.Such heat transfer devices are used for example as exhaust gas cooler in internal combustion engines. The inner housing and outer housing consist for example of die-cast shells, from which ribs extend into the channel through which the exhaust gas can flow. The shell, from which the ribs extend into the channel through which the fluid to be cooled flows, simultaneously serves as a partition between the channel through which the cooling fluid flows and the channel through which the fluid to be cooled flows, so that a coolant jacket is formed between the inner housing and the outer housing. To reduce the required installation space and to avoid additional coolant and exhaust gas leading lines, it is also known to arrange exhaust gas cooler in or on the cylinder head.
Derartig am Zylinderkopf integrierte Abgaskühler und Ölkühler werden beispielsweise in der
Eine derartige Integration eines Abgasrückführventils in einen Kühler ist aus der
Es stellt sich somit die Aufgabe, eine Wärmeübertragungsvorrichtung bereitzustellen, mittels derer eine Integration einer Wärmeübertragungsvorrichtung in einen Zylinderkopf sowie eines Abgasrückführventils in die Wärmeübertragungsvorrichtung auch bei senkrecht zueinander angeordneten Öffnungen des Innengehäuses ermöglicht wird, wobei gleichzeitig die Anzahl der Gehäuseteile minimiert werden soll.It is therefore an object to provide a heat transfer device by means of which an integration of a heat transfer device in a cylinder head and an exhaust gas recirculation valve in the heat transfer device is also made possible with mutually perpendicular openings of the inner housing, while the number of housing parts should be minimized.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch, dass das Innengehäuse einen ersten Stutzen aufweist, der sich in eine Öffnung in einer Seitenwand des Außengehäuses erstreckt, und einen zweiten Stutzen aufweist, der sich in eine zweite Öffnung am Boden des Außengehäuses erstreckt, wobei an einer Außenwand des ersten Stutzens eine Kugelzone ausgebildet ist, die in einer korrespondierende Kugelzone an einer die Öffnung begrenzenden Innenwand des Außengehäuses angeordnet ist, kann das Innengehäuse in das Außengehäuse trotz der im Winkel zueinander angeordneten Stutzen eingeschwenkt werden. Dabei bildet der Mittelpunkt der Kugelzone des ersten Stutzens gleichzeitig den Drehpunkt für das Innengehäuse. Entsprechend kann auf weitere Trennebenen verzichtet werden, da durch die Kugelzone ein geschlossenes Innengehäuse in ein lediglich einseitig offenes Außengehäuse eingesetzt werden kann, obwohl die Anschlussstutzen in einem Winkel versetzt zueinander angeordnet sind. Entsprechend wird die Anzahl an Gehäuseteilen die miteinander zu verbinden sind minimiert. Des Weiteren ist eine Befestigung der Wärmeübertragungsvorrichtung am Zylinderkopf möglich. Bei einer solchen Ausführung kann das Innengehäuse mit dem Außengehäuse durch Verschweißen der Stutzen an den Öffnungen verbunden werden. Hierdurch entsteht gleichzeitig eine Abdichtung des Wassermantels.This object is achieved by a device having the characterizing part of the main claim. Characterized in that the inner housing has a first nozzle which extends into an opening in a side wall of the outer housing, and a second nozzle which extends into a second opening at the bottom of the outer housing, wherein formed on an outer wall of the first nozzle a spherical zone is, which is arranged in a corresponding spherical zone on an opening bounding the inner wall of the outer housing, the inner housing can be pivoted into the outer housing in spite of the angle to each other arranged nozzle. In this case, the center of the spherical zone of the first nozzle simultaneously forms the pivot point for the inner housing. Accordingly, it is possible to dispense with further parting planes, since a closed inner housing can be inserted into an outer housing which is open only on one side by the spherical zone, although the connecting pieces are arranged at an angle offset from one another. Accordingly, the number of housing parts to be connected to each other is minimized. Furthermore, attachment of the heat transfer device to the cylinder head is possible. In such an embodiment, the inner housing can be connected to the outer housing by welding the nozzle to the openings. This creates at the same time a seal of the water jacket.
In einer bevorzugten Ausführung sind die beiden Anschlussstutzen um 90° gedreht zueinander angeordnet. Entsprechend können einfach im Druckgussverfahren herstellbare, im Wesentlichen quaderförmige Gehäuseschalen verwendet werden.In a preferred embodiment, the two connecting pieces are arranged rotated by 90 ° to each other. Accordingly, can be produced in the die-casting process, essentially cuboidal housing shells are used.
Vorzugsweise ist am Innengehäuse ein dritter Stutzen und am Außengehäuse eine dritte Öffnung ausgebildet, in die der dritte Stutzen ragt. Entsprechend können ohne zusätzliche Bearbeitung der Gehäuseteile sowohl die Ein- und Auslässe für das Abgas als auch gegebenenfalls Öffnungen für Steckventile oder Anschlüsse für integrierte Bypassleitungen im Gehäuse ausgebildet werden.Preferably, a third port is formed on the inner housing and on the outer housing, a third opening, into which projects the third neck. Accordingly, without additional processing of the housing parts both the inlets and outlets for the exhaust gas and optionally openings for plug valves or connections for integrated bypass lines can be formed in the housing.
Ein einfacher Zusammenbau ergibt sich bei einer derartigen Wärmeübertragungsvorrichtung, wenn der erste Stutzen, an dem die Kugelzone ausgebildet ist, senkrecht zum zweiten und dritten Stutzen angeordnet ist, welche parallel zueinander durch Öffnungen im Boden des Außengehäuses ragen. So kann der Zusammenbau weiterhin durch einfaches Drehen um den Mittelpunkt der Kugelzone erfolgen, wobei dennoch alle drei Stutzen korrekt in die Öffnungen eingeschoben werden. Selbstverständlich ist es hierzu notwendig auch, die anderen Stutzen mit einer kugeligen oder kegeligen Außenwand auszuführen oder eine gewisse Toleranz zur Verfügung zu stellen. A simple assembly results in such a heat transfer device, when the first nozzle, on which the ball zone is formed, is arranged perpendicular to the second and third nozzle, which protrude parallel to each other through openings in the bottom of the outer housing. Thus, the assembly can continue to be done by simply turning around the center of the ball zone, yet all three sockets are correctly inserted into the openings. Of course, it is also necessary to perform the other socket with a spherical or conical outer wall or to provide a certain tolerance available.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die offene Seite des Außengehäuses durch einen Zylinderkopfdeckel verschlossen, in welchem zwei Öffnungen ausgebildet sind, über die eine fluidische Verbindung vom Zylinderkopf zum Kühlmittelmantel der Wärmeübertragungsvorrichtung besteht. So kann vollständig auf zusätzliche Kühlmittelleitungen verzichtet werden. Des Weiteren wird der benötigte Bauraum minimiert.In an advantageous embodiment, the open side of the outer housing is closed by a cylinder head cover, in which two openings are formed, via which there is a fluid connection from the cylinder head to the coolant jacket of the heat transfer device. So can be completely dispensed with additional coolant lines. Furthermore, the required space is minimized.
Weiterhin erstreckt sich erfindungsgemäß der erste Stutzen von einer Bohrung, in die ein Steckventil einschiebbar ist, über welches die Menge an zu kühlendem Medium regelbar ist und der zweite Stutzen und der dritte Stutzen dienen als Einlassstutzen und Auslassstutzen für das zu kühlende Medium. Dies hat den besonderen Vorteil, dass bei der Verwendung der Wärmeübertragungsvorrichtung beispielsweise als Abgaskühler, das Abgasrückführventil direkt im Gehäuse der Wärmeübertragungsvorrichtung integriert ist und somit von Kühlmittel umgeben ist. Entsprechend werden zu hohe thermische Belastungen des Abgasrückführventils ausgeschlossen. Des Weiteren werden erneut Schnittstellen zwischen einzelnen Gehäuseteilen minimiert, so dass auch der Montageaufwand minimiert und die Festigkeit gesteigert wird.Furthermore, according to the invention, the first nozzle extends from a bore into which a plug valve can be inserted, via which the amount of medium to be cooled can be regulated, and the second nozzle and the third nozzle serve as inlet nozzles and outlet nozzles for the medium to be cooled. This has the particular advantage that when using the heat transfer device, for example as exhaust gas cooler, the exhaust gas recirculation valve is integrated directly in the housing of the heat transfer device and is thus surrounded by coolant. Accordingly, too high thermal loads of the exhaust gas recirculation valve are excluded. Furthermore, interfaces between individual housing parts are minimized again, so that the assembly effort is minimized and the strength is increased.
Bevorzugt sind die Außenwände des zweiten und dritten Stutzens ebenfalls schräg oder kugelschnittförmig ausgebildet und sind in korrespondierend geformten Öffnungen des Außengehäuses angeordnet. Hierdurch wird das Einlegen des Innengehäuses in das Außengehäuse zusätzlich vereinfacht.Preferably, the outer walls of the second and third nozzle are also formed obliquely or in a spherical shape and are arranged in correspondingly shaped openings of the outer housing. As a result, the insertion of the inner housing in the outer housing is additionally simplified.
Es wird somit eine Wärmeübertragungsvorrichtung mit wenigen Gehäuseteilen geschaffen, die an einem Zylinderkopf angebracht werden kann, und in der ein Abgasrückführventil integriert ist. Trotz dieser hohen Integration bleibt der Zusammenbau einfach, so dass Herstellkosten verringert werden.It is thus provided a heat transfer device with a few housing parts, which can be attached to a cylinder head, and in which an exhaust gas recirculation valve is integrated. Despite this high integration, the assembly remains simple, so that manufacturing costs are reduced.
Ein Ausführungsbeispiel ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.An embodiment is shown in the figures and will be described below.
Die in den Figuren dargestellte Wärmeübertragungsvorrichtung gemäß der
Das Außengehäuse
Über das nicht dargestellte Ventil wird die Abgasmenge geregelt, die über zwei im Innengehäuse
Die Herstellung dieser Wärmeübertragungsvorrichtung erfolgt, indem zunächst das Außengehäuse
Im folgenden Schritt wird die Auszugsöffnung zur Herstellung der Vorkammer
Problematisch ist üblicherweise bei derartig aufgebauten Wärmeübertragungsvorrichtungen das Einsetzen des Innengehäuses
Diese Ausführung ermöglicht ein Einschwenken des Innengehäuses
Anschließend kann die gesamte Wärmeübertragungsvorrichtung am Zylinderkopf befestigt werden und das Steckventil in die Bohrung
Die Wärmeübertragungseinheit weist wenige Trennebenen und somit eine geringe Anzahl einzelner Bauteile auf. Hierdurch werden Montagekosten eingespart und die Festigkeit und Lebensdauer erhöht. Es wird eine gute Kühlung eines integrierten Ventils erreicht.The heat transfer unit has few parting planes and thus a small number of individual components. As a result, assembly costs are saved and increases the strength and service life. Good cooling of an integrated valve is achieved.
Selbstverständlich ist der Schutzbereich des Hauptanspruchs nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Konstruktive Änderungen bezüglich der Form oder der Herstellung der Gehäuse und der Anordnung des Ventils im Gehäuse sind denkbar. So muss das Ventil nicht gezwungenermaßen als Doppeltellerventil ausgeführt werden. Auch muss zum Einbringen des Ventils nicht der Anschlag vorgesehen werden. Weitere konstruktive Änderungen ergeben sich hieraus.Of course, the scope of the main claim is not limited to the described embodiment. Design changes with respect to the shape or the manufacture of the housing and the arrangement of the valve in the housing are conceivable. Thus, the valve does not necessarily have to be designed as a double-disc valve. Also, the stop must not be provided for introducing the valve. Further structural changes result from this.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- EP 1589214 A2 [0004] EP 1589214 A2 [0004]
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