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Die Erfindung betrifft eine Halteanordnung einer Kühleinrichtung zum Kühlen von rückgeführtem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Die
DE 10 2006 039 497 A1 offenbart einen integralgeformten Krümmerkörper für einen Verbrennungsmotor, wobei der Krümmerkörper eine Abgasrückführkühlerhöhlung umfasst, die angepasst ist, um einen Abgasrückführkühler aufzunehmen. Der Krümmerkörper umfasst eine Ölkühlerhöhlung, die angepasst ist, um einen Ölkühler aufzunehmen. Ferner umfasst der Krümmerkörper einen Lufteinlasskrümmer, welcher konfiguriert ist, um eine Gasmischung an den Verbrennungsmotor zuzuführen. Die Abgasrückführkühlerhöhlung, die Ölkühlerhöhlung und der Lufteinlasskrümmer sind dabei im Allgemeinen parallel zueinander angeordnet. Dabei kann der Abgasrückführkühler in der Abgasrückführkühlerhöhlung aufgenommen und somit über den Krümmerkörper an einem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors befestigt werden.
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Die
US 6 478 017 B2 offenbart einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf, welcher Wärmetauschmittel aufweist, um rückgeführtes Abgas zu kühlen. Die Wärmetauschmittel umfassen wenigstens eine Kühlkammer, welche in dem Zylinderkopf angeordnet ist und welche einen Teil eines Kühlkreises des Verbrennungsmotors bildet.
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Aus der
DE 10 2004 041 700 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse bekannt, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist. An der Kurbelwelle ist zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt, wobei der Kolben in einem von einem Zylinderkopf unter Bildung eines Arbeitsraums abgedeckten Zylinder bewegbar ist. Der Arbeitsraum ist über Gaswechseleinrichtungen mit einer Frischgasleitung sowie einer Abgasleitung verbunden. Die Abgasleitung und die Frischgasleitung sind über eine Abgasrückführleitung miteinander verbunden, die in einem Teilbereich als Luft-Abgas-Wärmetauscher ausgebildet ist. Der Luft-Abgas-Wärmetauscher ist von einem Teilstrom eines Kühlluftstroms zur Kühlung der Brennkraftmaschine durchströmt. Dabei ist ein Ladeluftwärmetauscher der abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine im Bereich oberhalb eines an der Kurbelwelle befestigten Schwungrades angeordnet. Der Luft-Abgas-Wärmetauscher ist im Bereich zwischen der auf einer Zylinderkopflängsseite angeordneten Frischgasleitung und Abgasleitung angeordnet.
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Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Ladeluftwärmetauscher der abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine im Bereich oberhalb des an der Kurbelwelle befestigten Schwungrads angeordnet ist, wobei der Luft-Abgas-Wärmetauscher oberhalb des Schmieröl-Wärmetauschers und/oder des Ladeluftwärmetauschers angeordnet ist.
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Der
DE 10 2009 054 824 A1 ist ein integrierter Deckel und Abgasrückführungskühler für einen Verbrennungsmotor als bekannt zu entnehmen, der einen Deckel zum Umschließen eines Teils eines Motors sowie einen Abgasrückführkühler umfasst, der ein Gehäuse umfasst, das einstückig mit dem Deckel ausgebildet ist.
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Die
DE 10 2005 031 300 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit Kühlsystem und Abgasrückführsystem, mit einem Maschinengehäuse mit einem Zylinderkopf, mehreren Zylindern und mehreren Kühlmittelleitungen. Das Maschinengehäuse ist mit wenigstens einer Kühlmittelzulauföffnung und wenigstens einer Kühlmittelablauföffnung versehen. Es Ist eine Kühlmittel-Sammelleiste mit wenigstens einer ersten Kühlmittelzulauföffnung vorgesehen, die mit einer Kühlmittelablauföffnung des Maschinengehäuses verbunden ist. Die Kühlmittel-Sammelleiste weist ferner eine Kühlmittelablauföffnung auf, die über eine Kühlmittelleitung mit einem Kühler verbunden ist.
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Die Brennkraftmaschine umfasst ferner einen Abgasrückführwärmetauscher mit einem Abgaskanal und einem Kühlmittelkanal, die miteinander in Wärmeaustausch stehen, sowie mit einer Kühlmittelzulauföffnung und einer Kühlmittelablauföffnung. Der Abgasrückführwärmetauscher ist direkt an der Kühlmittel-Sammelleiste befestigt. Ferner ist die Kühlmittelablauföffnung des Abgasrückführwärmetauschers direkt mit einer zweiten Kühlmittelzulauföffnung der Kühlmittel-Sammelleiste verbunden.
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Die bekannten Halteanordnungen von Abgasrückführkühlern an Zylinderköpfen von Brennkraftmaschinen weisen weiteres Potential auf, ihre Kosten sowie ihren Bauraumbedarf zu reduzieren.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halteanordnung einer Kühleinrichtung zum Kühlen von rückgeführtem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, welche geringere Kosten sowie einen geringen Bauraumbedarf aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Halteanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Halteanordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestalten mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Der erste Aspekt der Erfindung betrifft eine Halteanordnung einer Kühleinrichtung zum Kühlen von rückgeführtem Abgas einer Verbrennungskraftmaschine an einem Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine. Die Kühleinrichtung, welche auch als Abgasrückführkühler bezeichnet wird, weist eine erste Kanalanordnung auf, mittels welcher ein Kühlmittel zum Kühlen des rückgeführten Abgases zu führen ist. Der Zylinderkopf weist eine zweite Kanalanordnung zur Führung des Kühlmittels auf. Bei der Halteanordnung ist die Kühleinrichtung über ein der Kühleinrichtung zugeordnetes Halteelement an dem Zylinderkopf gehalten. Das Halteelement weist dabei eine dritte Kanalanordnung zur Führung des Kühlmittels auf. Die erste Kanalanordnung der Kühleinrichtung ist dabei über die dritte Kanalanordnung des Halteelements fluidisch mit der zweiten Kanalanordnung des Zylinderkopfs verbunden.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Kühleinrichtung mittels wenigstens eines Spannbands an dem Zylinderkopf gehalten ist. Dadurch ist die Kühleinrichtung mit relativ einfachen, kosten- und bauraumgünstigen Mitteln in Form des Spannbands an dem Zylinderkopf gehalten. Dies hält die Kosten sowie den Bauraumbedarf der Halteanordnung und damit der Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, gering. Dies trägt zur Lösung und/oder zur Vermeidung von Package-Problemen insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie ein Motorraum eines Kraftwagens mit der erfindungsgemäßen Halteanordnung bei.
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Die erfindungsgemäße Halteanordnung birgt ferner den Vorteil, dass die Kühleinrichtung (der Abgasrückführkühler) bzw. dessen erste Kanalanordnung über das Halteelement bzw. dessen dritter Kanalanordnung direkt, das heißt ohne Vermittlung eines Schlauchs oder dergleichen Leitungselements, fluidisch mit dem Zylinderkopf bzw. mit dessen zweiter Kanalanordnung verbunden ist. Dadurch kann der ersten Kanalanordnung das Kühlmittel zum Kühlen des rückgeführten Abgases direkt und auf nur einem sehr geringen Weg von dem Zylinderkopf zugeführt werden. Zusätzliche und separate Schläuche oder dergleichen Leitungselemente zum Zuführen des Kühlmittels sowie ggf. zum Abführen des Kühlmittels von der Kühleinrichtung sind nicht von Nöten und nicht vorgesehen. Dies hält die Teileanzahl, das Gewicht, die Kosten und den Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Halteanordnung gering.
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Darüber hinaus weist das Halteelement eine sehr hohe Funktionsintegration und damit eine hohe Multifunktionalität auf, da das Halteelement zum Haltern der Kühleinrichtung an dem Zylinderkopf sowie zur Kühlmittelversorgung der Kühleinrichtung (Kühlmittelzufuhr und Kühlmittelabfuhr) dient. Dadurch ist es ermöglicht, die Kühleinrichtung sehr kompakt am Zylinderkopf und darüber an der Verbrennungskraftmaschine zu haltern und mit einem nur sehr geringen Bauraumbedarf mit dem Kühlmittel zu versorgen. Dies führte zu einem sehr geringen Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine.
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Das Kühlmittel ist beispielsweise als Kühlwasser ausgebildet und kann das Abgas infolge eines Wärmeübergangs von dem heißen rückgeführten Abgas an das dazu kältere Kühlmittel kühlen. Die Kühleinrichtung umfasst beispielsweise wenigstens ein Kühlelement mit wenigstens einer Lamelle, insbesondere einer Mehrzahl von Lamellen. Das Kühlelement stellt somit eine besonders hohe Oberfläche bereit, woraus ein besonders effizienter Wärmeübergang von dem heißen Abgas an das relativ dazu kühlere Kühlmittel resultiert. Durch diesen Wärmeübergang wird das der Kühleinrichtung zugeführte Kühlmittel erwärmt. Im Anschluss an den Wärmeübergang wird das erwärmte Kühlmittel von der Kühleinrichtung abgeführt und der Kühleinrichtung wird neues, kälteres Kühlmittel zugeführt. Dadurch kann das rückgeführte Abgas zumindest im Wesentlichen kontinuierlich und sehr effizient und mit einer hohen Kühlleistung gekühlt werden.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Halteanordnung infolge der sehr kompakten Halterung der Kühleinrichtung an dem Zylinderkopf ist, dass die Halteanordnung ein besonders vorteilhaftes Schwingungsverhalten aufweist. Der Schwerpunkt der Kühleinrichtung ist bei der erfindungsgemäßen Halteanordnung besonders nah an der Verbrennungskraftmaschine angeordnet. Daraus resultieren besonders kleine inertiale Kräfte und/oder Momente. Daraus resultieren Eigenfrequenzen der gesamten Baugruppe aus Verbrennungskraftmaschine und Kühleinrichtung, welche vorteilhafter Weise relativ hoch sind.
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Ein weiterer Vorteil der Halterung der Kühleinrichtung an dem Zylinderkopf mittels des wenigstens einen Spannbands ist, dass die Kühleinrichtung dadurch besonders zeit- und kostengünstig an dem Zylinderkopf zu montieren und von diesem zu demontieren ist. Damit einhergehen besonders geringe Montagekosten der erfindungsgemäßen Halteanordnung.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Spannband einerseits am Zylinderkopf und andererseits an dem an dem Zylinderkopf befestigten Halteelement befestigt. Dadurch ist die Kühleinrichtung besonders bauraumgünstig und besonders kompakt an dem Zylinderkopf gehalten, was dem geringen Bauraumbedarf der Halteanordnung zugute kommt.
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Zum Befestigen des Halteelements am Zylinderkopf kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Halteelement mittels wenigstens eines Schraubelements mit dem Zylinderkopf verschraubt ist. Dadurch ist das Halteelement zeit- und kostengünstig an dem Zylinderkopf zu montieren.
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In weiterer Ausgestaltung ist wenigstens ein weiteres Spannband vorgesehen, mittels welchem die Kühleinrichtung an dem Zylinderkopf gehalten ist. Durch diese Mehrzahl von Spannbändern kann die Kühleinrichtung besonders fest und definiert an dem Zylinderkopf gehalten werden, sodass eine unerwünschte Relativbewegung der Kühleinrichtung zum Zylinderkopf oder gar ein etwaiges Lösen der Kühleinrichtung von dem Zylinderkopf auch bei hohen auftretenden Belastungen vermieden ist. Die Spannbänder ermöglichen dabei eine besonders zeit- und kostengünstige Montage der Kühleinrichtung am Zylinderkopf.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Kühleinrichtung wenigstens ein zu dem Halteelement separates Gehäuseteil, in welchem das wenigstens eine Kühlelement der Kühleinrichtung zumindest bereichsweise aufgenommen ist. Dadurch ist die Halteeinrichtung sehr zeit- und kostengünstig montierbar, da die Kühleinrichtung mit dem Gehäuseteil und dem Kühlelement als Modulbauteil zeitlich zumindest im Wesentlichen parallel zur Verbrennungskraftmaschine vormontiert und als das vormontierte Modulbauteil an dem Zylinderkopf gehaltert werden kann. Ferner ist die Kühleinrichtung beispielsweise in einem Reparaturfall dadurch besonders zeit- und kostengünstig demontierbar und austauschbar. Im Gegensatz zu einer Integration des Gehäuseteils der Kühleinrichtung in den Zylinderkopf und/oder in einen Deckel des Zylinderkopfs muss im Reparaturfall nicht der Deckel bzw. der Zylinderkopf ausgetauscht werden. Vielmehr kann lediglich das separate Gehäuseteil auf zeit- und kostengünstige Weise repariert bzw. ausgetauscht werden.
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Bei dem zweiten Aspekt der Erfindung ist an dem wenigstens einen zu dem Halteelement separaten Gehäuseteil der Kühleinrichtung ein erstes Positionierungselement angeordnet, welches zur Positionierung der Kühleinrichtung relativ zu dem Halteelement und damit relativ zur Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem zweiten, an dem Halteelement angeordneten Positionierungselement zusammenwirkt. Vorteilhafte Ausgestaltungen des ersten Aspekts der Erfindung sind als vorteilhafte Ausgestalten des zweiten Aspekts der Erfindung anzusehen und umgekehrt. Dadurch kann die Kühleinrichtung mit einfachen und somit kostengünstigen sowie bauraumgünstigen Mitteln ausgerichtet und positioniert werden, was mit einem besonders geringen Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Halteanordnung einhergeht.
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Das Halteelement weist bei auch dem zweiten Aspekt der Erfindung eine besonders hohe Funktionsintegration und damit eine besonders hohe Multifunktionalität auf, da das Halteelement zur Halterung der Kühleinrichtung an dem Zylinderkopf, zur Kühlmittelversorgung der Kühleinrichtung (Kühlmittelzufuhr und Kühlmittelabfuhr) sowie zur Positionierung der Kühleinrichtung dient. Diese Funktionen sind somit in einem einzigen Bauteil in Form des Halteelements dargestellt.
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Gleichzeitig ist auch bei dem zweiten Aspekt der Erfindung die direkte und leitungsfreie Anbindung der Kühleinrichtung an der Verbrennungskraftmaschine und deren Kühlkreislauf realisiert, wobei die erste Kanalanordnung über die dritte Kanalanordnung fluidisch mit der zweiten Kanalanordnung leitungsfrei verbunden ist. Dabei ist die zweite Kanalanordnung des Zylinderkopfs beispielsweise mit dem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine verbunden, in welchem das Kühlmittel zirkuliert und die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere im Bereich von Brennräumen, insbesondere Zylindern, kühlt.
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Bei einer Ausführungsform ist die Kühleinrichtung über das Gehäuseteil in jeweiligen Abstützbereichen an dem Halteelement abgestützt. Dabei weist das Gehäuseteil in den Abstützbereichen wenigstens eine Durchgangsöffnung auf, über welche die erste Kanalanordnung mit der dritten Kanalanordnung und darüber mit der zweiten Kanalanordnung fluidisch verbunden ist. Dadurch weist die Halteanordnung einen besonders geringen Bauraumbedarf auf, was den Bauraumbedarf der gesamten Verbrennungskraftmaschine mit der Halteanordnung gering hält.
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In weiterer Ausgestaltung umfasst eines der Positionierungselemente wenigstens ein Positionierungsteil, welches zumindest bereichsweise in einer korrespondierenden Aufnahme des anderen Positionierungselements angeordnet ist. Dadurch ist eine definierte und exakte Positionierung und Ausrichtung der Kühleinrichtung relativ zum Halteelement und somit relativ zur Verbrennungskraftmaschine möglich.
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Das Positionierungsteil kann dabei in die Aufnahme eingesteckt sein, wobei eine Steckrichtung dieser Steckverbindung beispielsweise zumindest im Wesentlichen in Querrichtung der Verbrennungskraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes verläuft. Dadurch ist es möglich, die Kühleinrichtung bei deren Montage an dem Zylinderkopf zeit- und kostengünstig in das Halteelement einzustecken und somit besonders schnell auszurichten.
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Das Positionierungsteil ist dabei beispielsweise an dem Gehäuseteil angeordnet, während die Aufnahme an dem Halteelement vorgesehen ist. Bevorzugt weist die Aufnahme eine Aufnahmekontur auf, welche als zumindest im Wesentlichen zu einer Außenkontur des Positionierungsteils zumindest im Wesentlichen korrespondierende Gegenkontur (Negativkontur) ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine besonders exakte und vorteilhafte Positionierung der Kühleinrichtung relativ zu dem Halteelement und damit relativ zu der Verbrennungskraftmaschine.
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Das Positionierungsteil ist beispielsweise als Führungsstein, Führungsplatte oder dergleichen ausgebildet und weist eine positive Außenkontur auf, welches in die negative Gegenkontur der Aufnahme einsteckbar ist. Die Aufnahme ist beispielsweise als Tasche ausgebildet und ermöglicht eine vorteilhafte Aufnahme des Positionierungsteils.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen das erste Positionierungselement eine erste Durchgangsöffnung und das zweite Positionierungselement eine zweite Durchgangsöffnung auf, wobei sich an die erste Durchgangsöffnung ein Kanal der ersten Kanalanordnung anschließt, über welche die erste Kanalanordnung mit der dritten Kanalanordnung fluidisch verbunden ist. An die zweite Durchgangsöffnung schließt sich ein Kanal der dritten Kanalanordnung auf, wobei die dritte Kanalanordnung über die zweite Durchgangsöffnung mit der ersten Kanalanordnung fluidisch verbunden ist. Dies bedeutet, dass die fluidische Verbindung der ersten Kanalanordnung mit der dritten Kanalanordnung in die Positionierungselemente integriert ist. Dadurch weist die erfindungsgemäße Halteanordnung einen besonders geringen Bauraumbedarf auf.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass sich die Aufnahme in axialer Richtung einer der Durchgangsöffnungen an diese Durchgangsöffnung anschließt. Dabei ist eine weitere, sich in axialer Richtung dieser Durchgangsöffnung an die Aufnahme anschließende und auf einer unterschiedlichen Höhe als die Aufnahme angeordnete, weitere Aufnahme vorgesehen. In der weiteren Aufnahme ist zumindest bereichsweise wenigstens ein Dichtungselement angeordnet, mittels welchem die erste und die dritte Kanalanordnung abgedichtet sind. Mit anderen Worten ist die weitere Aufnahme in die erste Aufnahme integriert. Dadurch ist die Anordnung des Dichtungselements in die erste Aufnahme integriert, was den Bauraumbedarf der erfindungsgemäßen Halteanordnung besonders gering hält. Somit kann die fluidische Verbindung der ersten und der dritten Kanalanordnung besonders bauraumgünstig abgedichtet und ein Austreten von Kühlmittel aus einer Schnittstelle zwischen der ersten und der dritten Kanalanordnung vermieden werden.
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Die Aufnahmen weisen dabei bevorzugt unterschiedliche, quer zur axialen Richtung der Durchgangsöffnung verlaufende Erstreckungen auf, wobei die weitere Aufnahme beispielsweise kleiner ausgebildet ist als die erste Aufnahme. Dadurch kann das Dichtungselement besonders vorteilhaft in der weiteren Aufnahme angeordnet werden, während des Positionierungsteil vorteilhaft in der ersten Aufnahme angeordnet werden kann.
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Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass das Dichtungselement in axialer Richtung der Durchgangsöffnung zwischen den Positionierelementen geklemmt ist. Somit können die erste und die dritte Kanalanordnung besonders effizient gegeneinander abgedichtet werden, sodass ein unerwünschtes Austreten von Kühlmittel vermieden ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht einer Halteanordnung eines Abgasrückführkühlers an einem Zylinderkopf einer Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine, bei welcher der Abgasrückführkühler über ein Halter an dem Zylinderkopf gehalten und über den Halter leitungsfrei fluidisch mit dem Zylinderkopf verbunden ist;
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2 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht der Halteanordnung gemäß 1;
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3 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Ansicht der Halteanordnung gemäß 2;
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4 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht der Halteanordnung gemäß den 1 bis 3;
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5 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Halters der Halteanordnung gemäß den 1 bis 4;
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6 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht des Halters gemäß 5;
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7 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Halters gemäß den 5 und 6;
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8 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Perspektivansicht der Halteanordnung gemäß den 1 bis 7;
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9 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Halteanordnung gemäß den 1 bis 8; und
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10 teilweise eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht der Halteanordnung gemäß den 1 bis 9, wobei schematisch eine fluidische Verbindung des Halters mit einer Wasserpumpe zum Fördern von Kühlwasser zum Kühlen des Abgasrückführkühlers gezeigt ist.
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Die 1 zeigt eine Halteanordnung 10 eines Abgasrückführkühlers 12 an einem Zylinderkopf 14 einer Verbrennungskraftmaschine 16 für einen Kraftwagen, insbesondere einen Nutzkraftwagen. Mittels des Abgasrückführkühlers 12 ist dabei von einem Abgastrakt zu einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 16 rückzuführendes Abgas kühlbar. Dies bedeutet, dass die Verbrennungskraftmaschine 16, welche als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, eine Abgasrückführung aufweist, bei welcher Abgas aus dem Abgastrakt an einer Abzweigstelle abgezweigt und zu dem Ansaugtrakt rückgeführt wird. Das rückgeführte Abgas wird an einer Einleitstelle in den Ansaugtrakt eingeleitet, wodurch von der Verbrennungskraftmaschine 16 angesaugte Luft mit dem Abgas beaufschlagt wird. Das rückgeführte Abgas wirkt bei Verbrennungen in Brennräumen, insbesondere Zylindern, der Verbrennungskraftmaschine 16 als Inertgas, wodurch Stickoxid-Emissionen (NOx-Emissionen) sowie Partikelemission gering gehalten werden können.
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Zum Rückführen des Abgases ist eine Abgasrückführleitung 18 mit einem ersten Rückführleitungsteil 20 und einem zweiten Rückführleitungsteil 22 vorgesehen. Die Rückführleitungsteile 20 und 22 sind fluidisch mit wenigstens einem Abgaskanal einer Abgaskanalanordnung des Abgasrückführkühlers 12 verbunden, sodass der Abgaskanal von dem rückgeführten Abgas durchströmt werden kann.
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Bei der Halteanordnung 10 ist der Abgasrückführkühler 12 über ein Halter 24 an dem Zylinderkopf 14 gehalten. Der Halter 24 ist dabei mittels Schrauben 26 an dem Zylinderkopf 14 angeschraubt und so an dem Zylinderkopf 14 befestigt. Zum Halten des Abgasrückführkühlers 12 an dem Halter 24 sind Spannbänder 28 vorgesehen. Wie insbesondere der 8 zu entnehmen ist, sind die Spannbänder 28 einerseits am Zylinderkopf 14, insbesondere an einem Kipphebelrahmen, in einem Bereich A befestigt. Andererseits sind die Spannbänder 28 in einem Bereich B an dem Halter 24 befestigt. Dadurch wird der Abgasrückführkühler 12 an den Kipphebelrahmen und damit an die Verbrennungskraftmaschine 16 gedrückt und an dieser gehalten. Dies stellt eine bauraum- und kostengünstige Weise dar, den Abgasrückführkühler 12 an dem Zylinderkopf 14 zu halten. Dadurch kann der Abgasrückführkühler 12 besonders kompakt und in enger Nähe zu dem Zylinderkopf 14 an diesem gehalten werden, was einem geringen Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine 16 zugute kommt.
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Wie insbesondere der 1 zu entnehmen ist, sind zum Haltern des Abgasrückführkühlers 12 an dem Zylinderkopf 14 drei Spannbänder 28 vorgesehen, welche in Längsrichtung der Verbrennungskraftmaschine 16 und damit des Abgasrückführkühlers 12 voneinander beabstandet sind und so den Abgasrückführkühler fest und definiert am Zylinderkopf 14 halten.
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Der Abgasrückführkühler 12 umfasst dabei ein Gehäuse 30, durch welches ein Aufnahmeraum 32 begrenzt ist. In dem Aufnahmeraum 32 ist ein in den 1 bis 10 nicht dargestelltes Kühlelement mit Kühllammellen anzuordnen, mittels welchem das rückgeführte Abgas zu kühlen ist. Die Kühllammellen stellen dabei eine besonders hohe Oberfläche bereit, sodass ein besonders effizienter Wärmeaustausch zwischen dem heißen rückgeführten Abgas und einem dazu kühleren Kühlwasser zum Kühlen des rückgeführten Abgases möglich ist.
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Zum Kühlen des rückgeführten Abgases durch das Kühlwasser umfasst der Abgasrückführkühler 12 eine erste Kanalanordnung mit wenigstens einem ersten Kanal, welcher von dem Kühlwasser zu durchströmen ist. So kann ein Wärmeübergang von dem den Abgaskanal durchströmenden Abgas auf das den ersten Kanal durchströmende Kühlwasser erfolgen. Zur Versorgung des Abgasrückführkühlers 12 mit dem Kühlwasser ist die erste Kanalanordnung des Abgasrückführkühlers 12 fluidisch mit einer zweiten Kanalanordnung des Zylinderkopfes 14 verbunden. Die zweite Kanalanordnung des Zylinderkopfes 14 umfasst dabei wenigstens einen zweiten Kanal, welcher von dem Kühlwasser zu durchströmen ist und welcher fluidisch mit einem Kühlkreislauf der Verbrennungskraftmaschine 16 verbunden ist. Dies bedeutet, dass das in dem Kühlkreislauf zirkulierende Kühlwasser zum Kühlen der Verbrennungskraftmaschine 16 von dem Zylinderkopf 14 über dessen zweite Kanalanordnung zur ersten Kanalanordnung strömen kann, um dort das rückgeführte Abgas zu kühlen.
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Zur fluidischen Verbindung der ersten Kanalanordnung mit der zweiten Kanalanordnung umfasst der Halter 24 eine dritte Kanalanordnung mit wenigstens einem dritten Kanal 34 und wenigstens einem vierten Kanal 36. Die dritte Kanalanordnung des Halters 24 ist dabei fluidisch mit der zweiten Kanalanordnung des Zylinderkopfes 14 sowie fluidisch mit der ersten Kanalanordnung des Abgasrückführkühlers 12 verbunden. So kann das Kühlwasser von der zweiten Kanalanordnung in den dritten Kanal 34 einströmen und von dem dritten Kanal 34 weiter in die erste Kanalanordnung einströmen. Dies ist in der 2 durch einen Richtungspfeil 38 dargestellt. Diese Versorgung bzw. Zuführung des Kühlwassers von dem Zylinderkopf 14 zum Abgasrückführkühler 12 wird als Vorlauf bezeichnet.
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Das die erste Kanalanordnung durchströmende Kühlwasser kann nach seiner Erwärmung infolge des Wärmeübergangs von dem heißen Abgas an das Kühlwasser dann über den vierten Kanal 36 von dem Abgasrückführkühler 12 abgeführt werden. Dazu kann das erwärmte Kühlwasser von der ersten Kanalanordnung in den vierten Kanal 36 einströmen, was in der 4 durch einen Richtungspfeil 40 dargestellt ist. Dies wird als Rücklauf bezeichnet.
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Wie den 1 bis 10 zu entnehmen ist, erfolgt der Vorlauf über die direkte fluidische und leitungsfreie Verbindung der ersten Kanalanordnung mit der zweiten Kanalanordnung und damit mit einem Wasserraum des Zylinderkopfes 14. Dies bedeutet, dass zur fluidischen Verbindung der ersten Kanalanordnung und der zweiten Kanalanordnung bzw. des Wasserraums des Zylinderkopfs 14 keine Schläuche oder dergleichen Leitungselemente vorgesehen sind. Auch zur fluidischen Verbindung zwischen der ersten Kanalanordnung und der dritten Kanalanordnung sind keine Schläuche oder dergleichen Leitungselemente vorgesehen. Vielmehr sind die erste und die dritte Kanalanordnung direkt und leitungsfrei fluidisch miteinander verbunden.
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Analoges trifft auf den Rücklauf zu. Auch der Rücklauf erfolgt direkt und leitungsfrei, da die erste Kanalanordnung ohne Schläuche oder dergleichen Leitungselemente direkt fluidisch mit der dritten Kanalanordnung verbunden ist. Ferner ist die dritte Kanalanordnung leitungsfrei mit einer in der 10 sehr schematisch dargestellten Wasserpumpe 42 zum Fördern des Kühlwassers verbunden. Auch die fluidische Verbindung sowohl beim Vorlauf als auch beim Rücklauf zwischen der dritten Kanalanordnung und der zweiten Kanalanordnung ist direkt und leitungsfrei und somit ohne separate Schläuche oder dergleichen Leitungselemente dargestellt. Dies hält die Teileanzahl, die Kosten und den Bauraumbedarf der Halteanordnung 10 gering.
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Wie der 10 ferner zu entnehmen ist, fungiert der Halter 24 als Wassersammler. Wie durch Richtungspfeile 44 dargestellt ist, kann mittels der dritten Kanalanordnung des Halters 24 Kühlwasser aus dem Zylinderkopf 14 gesammelt werden und mittels eines separaten, fünften Kanals 46 der dritten Kanalanordnung zur Wasserpumpe 42 geführt werden. Dies ist durch einen Richtungspfeil 48 dargestellt. Durch das so gesammelte und zur Wasserpumpe 42 geführte Kühlwasser ist ein Parallelstrom zum rückgeführten Abgas dargestellt.
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Wie insbesondere den 1 bis 8 zu entnehmen ist, ist der Abgasrückführkühler 12 über jeweilige Abstützbereiche 50 an dem Halter 24 abgestützt. In den Abstützbereichen 50 sind jeweilige Durchtrittsöffnungen 52 und 54 des Gehäuses 30 und des Halters 24 vorgesehen, über welche die erste Kanalanordnung mit der dritten Kanalanordnung fluidisch verbunden ist. Dabei erfolgt der Vorlauf über die Durchtrittsöffnung 52, während der Rücklauf über die Durchtrittsöffnung 54 erfolgt. Wie in Zusammenschau mit der 1 ersichtlich ist, sind die Durchtrittsöffnungen 52 und 54 in Längserstreckungsrichtung der Verbrennungskraftmaschine 16 sowie des Abgasrückführkühlers 12 voneinander beabstandet.
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Die Durchtrittsöffnungen 52 und 54 sind dabei in jeweilige, in den Abstützbereichen 50 angeordnete Positionierungselemente 56 integriert. Mittels der Positionierungselemente 56 kann der Abgasrückführkühler 12 relativ zum Halter 24 und damit relativ zur Verbrennungskraftmaschine 16 ausgerichtet und positioniert werden.
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Die jeweiligen Positionierungselemente 56 umfassen dabei jeweils eine erste als Tasche ausgebildete Aufnahme 58 sowie eine zweite, als Tasche ausgebildete und sich in axialer Richtung der Durchtrittsöffnungen 52 bzw. 54 an die erste Aufnahme 58 anschließende zweite Aufnahme 60. Dabei weist die Aufnahme 58 eine quer zur axialen Richtung der Durchtrittsöffnung 52 bzw. 54 verlaufende Erstreckung auf, welche größer ist als die quer zur axialen Richtung der Durchtrittsöffnung 52 bzw. 54 verlaufende Erstreckung der sich daran anschließenden Aufnahme 60. Dadurch ist es auf vorteilhafte Weise möglich, in der zweiten Aufnahe 60 eine Dichtung 62 anzuordnen, welche zwischen dem den Abgasrückführkühler 12 zugeordneten Positionierungselement 56 und dem den Halter 24 zugeordneten Positionierungselement 56 in axialer Richtung der Durchtrittsöffnung 52 bzw. 54 und damit in axialer Richtung der Dichtung 62 geklemmt ist. Dies bedeutet, dass sich die Dichtung 42 bzw. dass sich die Dichtungen 62 in den Abstützbereichen 50 im Nebenschluss befinden. Die Dichtungen 62 dienen dabei dazu, die erste Kanalanordnung und die dritte Kanalanordnung gegenseitig abzudichten, sodass ein unerwünschtes Austreten von Kühlwasser vermieden ist.
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Die den Abgasrückführkühler 12 zugeordnete Positionierungselemente 56 umfassen jeweils eine Platte 64, welche an dem Gehäuse 30 befestigt ist. Dazu ist die Platte 64 beispielsweise mit dem Gehäuse 30 verschweißt. Wie insbesondere in Zusammenschau mit den 5 bis 7 erkennbar ist, kann die an dem Gehäuse 30 befestigte Platte 64 zumindest im Wesentlichen in Querrichtung der Verbrennungskraftmaschine 16 in die dazu korrespondierende jeweilige erste Aufnahme 58 der dem Halter 24 zugeordneten Positionierungselemente 56 eingeschoben, d. h. eingesteckt, werden. Dabei sei angemerkt, dass das zu dem Positionierungselement 56 bzw. zu den Positionierungselementen 56 Geschilderte sowohl auf das bzw. die Positionierungselement 56 im Bereich der Durchtrittsöffnung 52 sowie auf das Positionierungselement 56 bzw. die Positionierungselemente 56 im Bereich der Durchtrittsöffnung 54 zutrifft.
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Dadurch, dass sich die zweite Aufnahme 60 an die erste Aufnahme 58 anschließt und eine kleinere Erstreckung aufweist, kann die Dichtung 62 zwischen dem Halter 24 und der Platte 64 in axialer Richtung der Durchtrittsöffnung 52 bzw. 54 geklemmt werden. Die erste Aufnahme 58 ist dabei in Querrichtung der Verbrennungskraftmaschine 16 zu einer Seite, insbesondere zur Außenseite, hin offen ausgebildet, sodass die Platte 64 bzw. die Platten 64 bei der Montage des Abgasrückführkühlers 12 an dem Zylinderkopf 14 zeitgünstig in die dazu korrespondierenden ersten Aufnahmen 58 im Bereich der Durchtrittsöffnung 52 und im Bereich der Durchtrittsöffnung 54 eingeschoben werden können. Dadurch ermöglichen die in den Halter 24 eingeformten Taschen eine zeit- und kostengünstige Positionierung des Abgasrückführkühlers 12 relativ zum Halter 24 und damit zum Zylinderkopf 14 in Zusammenwirken mit den am Gehäuse 30 angebrachten Platten 64. Dies ist in der 7 durch Linien 66 und 68 nochmals verdeutlicht.
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Die axiale Abdichtung der ersten und der dritten Kanalanordnung durch die axial geklemmten, insbesondere gequetschten, Dichtungen 62 ermöglichen dabei eine effiziente und sichere Abdichtung, sodass die Gefahr eines Austretens von Kühlwasser besonders gering ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Halteanordnung
- 12
- Abgasrückführkühler
- 14
- Zylinderkopf
- 16
- Verbrennungskraftmaschine
- 18
- Abgasrückführleitung
- 20
- Rückführleitungsteil
- 22
- Rückführleistungsteil
- 24
- Halter
- 26
- Schraube
- 28
- Spannband
- 30
- Gehäuse
- 32
- Aufnahmeraum
- 34
- dritter Kanal
- 36
- vierter Kanal
- 38
- Richtungspfeil
- 40
- Richtungspfeil
- 42
- Wasserpumpe
- 44
- Richtungspfeil
- 46
- fünfter Kanal
- 48
- Richtungspfeil
- 50
- Abstützbereiche
- 52
- Durchtrittsöffnung
- 54
- Durchtrittsöffnung
- 56
- Positionierungselemente
- 58
- erste Aufnahme
- 60
- zweite Aufnahme
- 62
- Dichtung
- 64
- Platte
- 66
- Linie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006039497 A1 [0002]
- US 6478017 B2 [0003]
- DE 102004041700 A1 [0004]
- DE 102009054824 A1 [0006]
- DE 102005031300 A1 [0007]
