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Die Erfindung betrifft einen Abgas-Rückführ-Kühler mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die europäische Patentanmeldung
EP 2 466 103 A2 hingewiesen. Aus dieser Patentanmeldung ist ein Abgasrückführmodul für eine Verbrennungskraftmaschine mit zwei Abgasrückführkanälen, zwei Regelventilkörpern, welche zwei in einem Abgasrückführgehäuse ausgebildete durch Strömungsquerschnitte der Abgasrückführkanäle beherrschen, zwei Abgaskühlkanäle, die im Wärmeaustausch mit einem Kühlmittelkanal stehen, wobei jeder der zwei Abgasrückführkanäle fluidisch mit je einem der Abgaskühlkanäle verbunden ist, zwei Bypasskanälen, über die die Abgaskühlkanäle umgehbar sind und zwei Bypassventile, welche jeweils über einen separaten Aktuator betätigbar sind und über die wahlweise der Durchströmungsquerschnitt zu den Bypasskanälen oder zu den Abgaskühlkanälen freigebbar oder verschließbar ist bekannt. Die in dieser Patentanmeldung offenbarte Erfindung betrifft ein Abgasrückführmodul in dem die Bypassventile in einem gemeinsamen Abgasrückführgehäuse angeordnet sind, in dem die zwei getrennten Abgasrückführkanäle ausgebildet sind und von dem aus sich die Bypasskanäle und die Abgaskühlkanäle erstrecken.
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Nachteilig an diesem Stand der Technik ist, dass die Bypassklappe prinzipbedingt eine Leckage zulässt. Diese Leckage führt zu einer Reduzierung der Abgastemperatur im Bypassbetrieb (hier ist eine hohe Abgastemperatur erwünscht) und zu einer Erhöhung der Abgastemperatur im Kühlbetrieb (hier ist eine niedrige Abgastemperatur gewünscht).
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Mit anderen Worten: Aufgrund der technischen Ausführung der Bypassklappe bzw. des Strömungsleitelements in einem Abgas-Rückführ-Kühler entstehen sowohl im Kühl- als auch im Bypassbetrieb eine Leckage und dadurch eine „Parallelströmung” über den nicht aktiven Pfad des AGR-Moduls (Abgas-Rückführ-Kühler-Modul). Durch die Zusammenführung der beiden Pfade im Austrittsdiffusor resultiert eine Mischtemperatur. Diese Mischtemperatur ist im Kühlbetrieb höher und im Bypassbetrieb niedriger als das eigentliche Potenzial des AGR-Moduls.
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Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 104 545 A1 eine Vorrichtung zur Abgasführung für eine Verbrennungskraftmaschine bekannt. In dieser Offenlegungsschrift ist offenbart, dass Vorrichtungen zur Abgasführung in einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Wärmetauscher mit einem Innengehäuse und einem Außengehäuse, einer Bypassklappe, einem Mischgehäuse, in dem die Bypassklappe gelagert ist, und weiches am Wärmetauscher befestigt ist, einem ersten Ventilsitz, der im Mischgehäuse ausgebildet ist und auf dem die Bypassklappe in dem bypassverschließenden Zustand aufliegt, einem zweiten Ventilsitz, auf dem die Bypassklappe im wärmetauscherverschließenden Zustand aufliegt. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, um eine möglichst einfache Montage des zweiten Ventilsitzes zu gewährleisten, ohne das Mischgehäuse mechanisch bearbeiten zu müssen, ist am Innengehäuse des Wärmetauschers eine Kragen ausgebildet, der den zweiten Ventilsitz bildet.
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Auch für diesen bekannten Stand der Technik gelten die oben genannten Nachteile.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Maßnahme aufzuzeigen, um oben genannte Nachteile zu verhindern.
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Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Um diesem oben genannten „Parallelstrom” entgegen zu wirken wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass das Strömungsleitelement eine doppelt wirkendende Bypassklappe ist. Dies führt in vorteilhafter Weise zu einer Erhöhung der Austrittstemperatur des Abgases im Bypassbetrieb und zu einer Erniedrigung der Austrittstemperatur des Abgases im Kühlbetrieb, wodurch der Wirkungsgrad des Abgas-Rückführ-Kühlers deutlich verbessert wird.
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Unter doppelt wirkender Bypassklappe als Strömungsleitelement wird eine Klappe verstanden, die mittels eines an dieser Klappe befestigten Hebelarms verschwenkbar gelagert ist, und wechselseitig jeweils eine zu dichtende Öffnung verschließt.
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Entsprechend der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird der Schwenkarm vorzugsweise schwimmend gelagert, wodurch eine moderate dreidimensionale Beweglichkeit der Bypassklappe gegeben ist, wodurch die Dichtheit aufgrund verbessertem Anliegen der Bypassklappe auf den Dichtflächen nochmals erhöht wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtflächen der Bypassklappe gemäß Patentanspruch 3 mechanisch bearbeitet, um eine optimale Dichtfläche zu erhalten. Dies kann beispielsweise durch Drehen oder Fräsen oder Schleifen oder eine Kombination der Fertigungsverfahren erfolgen.
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Um eine „Ideale” Dichtheit zu erzielen, sind auch die zweiten, korrespondierenden Dichtflächen des Abgas-Rückführ-Kühlers gemäß Patentanspruch 4 mechanisch bearbeitet. Es können die gleichen Fertigungsverfahren wie oben genannt zum Einsatz kommen.
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In einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Patentanspruch 5 ist die Bypassklappe in einem eigenen Gehäuse angeordnet, welches an das Abgas-Rückführ-Kühlergehäuse anordenbar und befestigbar ist, wodurch die Verwendung einer baulich gleichen Bypassklappe an unterschiedlichen Ausführungen eines Abgas-Rückführ-Kühlers möglich ist.
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In einer werteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Dichtflächen der Bypassklappe gemäß Patentanspruch 6 weitgehend rund ausgeführt, was eine einfache Herstellung und Bearbeitung sowie eine besonders gute Dichtheit bewirkt.
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Die Ausführungsformen gemäß Patentanspruch 7 und Patentanspruch 8 sind besonders bevorzugte Ausführungsformen, die einfach und kostengünstig zu fertigen sind.
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Zusammenfassung der Erfindung: Das Strömungsleitelement ist erfindungsgemäß als doppelt (beidseitig) wirkende Bypassklappe ausgeführt, die Bypassklappe ist vorzugsweise weitgehend in der Mitte „schwimmend” an einem Schwenkhebel gelagert, um eine Winkelabweichung zwischen der Achse des Schwenkhebels und der abzudichtenden Flächen auszugleichen. Der Schwenkhebel wird zwischen den beiden Dichtflächen der Bypassklappe angeordnet, um die Leckage über einen Spalt zwischen Schwenkhebel und Bypassgehäuse zu egalisieren. Die im Bypassgehäuse abzudichtenden Flächen werden bevorzugt mechanisch durch Fräsen, Schleifen etc. bearbeitet. Der gesamte Bypassverschlussmechanismus wird, wenn möglich als eigenes Bauteil in einem eigenen Gehäuse ausgeführt, um einen Einsatz in verschiedenen AGR-Modulen zu ermöglichen. Die Form der Bypassklappe kann grundsätzlich beliebig sein. Um einem Klemmen der Bypassklappe im Bypassgehäuse entgegen zu wirken ist die günstigste Form jedoch eine kreisrunde Ausführung. Die Bypassklappe kann durch zwei einzelne Platten oder auch als Gussteil mit mechanischer Bearbeitung ausgeführt werden.
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Im Folgenden ist die Erfindung anhand des Stands der Technik in einer Figur und einer erfindungsgemäßen Bypassklappe drei weiteren Figuren näher erläutert.
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1 zeigt ein Strömungsleitelement gemäß dem Stand der Technik.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Strömungsleitelement als doppelt wirkende Bypassklappe.
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3 zeigt eine Einbaulage eines erfindungsgemäßes Strömungsleitelements in einem Abgas-Rückführ-Kühler.
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4 zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel für ein erfindungsgemäßes Strömungsleitelement.
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Im Folgenden gelten in den 1 bis 4 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
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1 zeigt eine Aufsicht auf ein dreidimensional dargestelltes, gattungsgemäßes Strömungsleitelement 6, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Das Strömungsleitelement 6 ist eine, an einen nicht bezifferten Schwenkarm angeordnete weitgehend viereckige Dichtplatte, dargestellt in zwei Endlagen A und B. Der Schwenkarm und somit das Strömungsleitelement 6 sind von einem Stellelement 10 in die Endlagen A und B verschwenkbar. Dieses Strömungsleitelement 6 ist für einen Abgas-Rückführ-Kühler für eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine vorgesehen, mit einem in 3 erkennbaren Abgas-Kühlkanal 2 zur Kühlung eines Abgases der Brennkraftmaschine und einen zum Abgas-Kühlkanal 2 parallel angeordneten Bypasskanal 3, zur Umgehung des Abgas-Kühlkanales 2, wobei eine gemeinsame Abgas-Einströmöffnung 4 und eine gemeinsame Abgas-Ausströmöffnung 5 für den Abgas-Kühlkanal 2 und den Bypasskanal 3 vorgesehen sind und wobei zwischen der Abgas-Einströmöffnung 4 und dem Abgas-Kühlkanal 2 und dem Bypasskanal 3 in dem Abgas-Rückführ-Kühler 1 das verschwenkbare Strömungsleitelement 6 angeordnet ist, zur Aufteilung des Abgasstroms durch den Abgas-Kühlkanal 2 und/oder den Bypasskanal 3.
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Demgegenüber zeigt 2 eine Aufsicht auf ein dreidimensional dargestelltes, erfindungsgemäßes Strömungsleitelement 6, welches als eine doppelwirkende Bypassklappe ausgeführt ist, mit beidseitig angeordneten ersten Dichtflächen 7. Dargestellt ist des Strömungsleitelement 6 ebenfalls in zwei Endlagen A und B. Bevorzugt ist das Strömungsleitelement 6 weitgehend zentral schwimmend an einem nicht bezifferten Betätigungsarm gelagert. Für eine besonders gute Dichtheit sind die ersten Dichtflächen 7 beidseitig des Strömungsleitelements 6 mechanisch bearbeitet, beispielsweise durch Drehen, Fräsen oder Schleifen. Ferner ist eine Außenkontur des erfindungsgemäßen Strömungsleitelementes 6 vorzugsweise rund.
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3 zeigt eine Einbaulage des Strömungsleitelements 6 in dem Abgas-Rückführ-Kühler 1. Wie aus 3 ersichtlich ist, ist mit dem Strömungsleitelement 6 die Aufteilung des Abgasmassenstromes durch den Abgas-Kühlkanal 2 und/oder den Bypasskanal 3 möglich. Der Abgas-Kühlkanal 2 ist als „Kühlungspfad” beschriftet, der Bypasskanal 3 ist zusätzlich als „Bypasspfad” beschriftet und die Strömungsrichtung des Abgases ist durch Pfeile dargestellt in Richtung einer nicht dargestellten Abgas-Ausströmöffnung 5. Bevorzugt wird der Schwenkarm schwimmend weitgehend mittig an dem Strömungsleitelement 6 gelagert, wodurch eine moderate dreidimensionale Beweglichkeit der Bypassklappe gegeben ist und die Dichtheit aufgrund verbessertem Anliegen der Bypassklappe auf den Dichtflächen nochmals erhöht wird. Das Verschwenken des Strömungsleitelements 6 erfolgt wie bekannt mit einem Stellelement 10. Weiter ist das Strömungsleitelement 6 in 3 in den beiden Endstellungen dargestellt, wobei die korrespondierenden zweiten Dichtflächen 8 des Abgas-Rückführ-Kühlers 1 ebenfalls mechanisch bearbeitet sind.
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4 zeigt eine Aufsicht auf ein dreidimensional dargestelltes separates Gehäuse 9 für das erfindungsgemäße Strömungsleitelement 6. Das Strömungsleitelement 6 und das Stellelement 10 sind an eine nicht bezifferte Trägerplatte angeordnet, wobei die Trägerplatte gemeinsam mit dem Strömungsleitelement 6 und dem Stellelement 10 mittels Befestigungsmitteln 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Schrauben, an das Gehäuse 9 schraubbar sind. Zur gasdichten Abdichtung zwischen dem Gehäuse 9 und den Befestigungselementen bzw. der Befestigungsplatte ist eine Dichtung 11 vorgesehen.
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Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Strömungsleitelements 6 sind:
- – Dass das Strömungsleitelement 6 weitgehend runde Dichtflächen 7 aufweist,
- – Dass das Strömungsleitelement 6 aus einzelnen Platten gebaut ist,
- – Dass das Strömungsleitelement 6 in einem werteren Ausführungsbeispiel ein Gussteil mit anschließender mechanischer Bearbeitung ist.
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Zusammenfassung der Erfindung:
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Das Strömungsleitelement 6 ist erfindungsgemäß als doppelt (beidseitig) wirkende Bypassklappe ausgeführt, die Bypassklappe ist vorzugsweise weitgehend in der Mitte „schwimmend” an dem Schwenkarm gelagert, um eine Winkelabweichung zwischen der Achse des Schwenkarms und der abzudichtenden Flächen auszugleichen. Der Schwenkarm wird zwischen den beiden Dichtflächen 7 der Bypassklappe angeordnet, um die Leckage über einen Spalt zwischen Schwenkhebel und Bypassgehäuse zu egalisieren. Die im Bypassgehäuse abzudichtenden Flächen werden bevorzugt mechanisch durch Fräsen, Schleifen etc. bearbeitet. Der gesamte Bypassverschlussmechanismus wird, wenn möglich als eigenes Bauteil in einem eigenen Gehäuse 9 ausgeführt, um einen Einsatz in verschiedenen AGR-Modulen zu ermöglichen. Die Form der Bypassklappe kann grundsätzlich beliebig sein. Um einem Klemmen der Bypassklappe im Bypassgehäuse entgegen zu wirken ist die günstigste Form jedoch eine kreisrunde Ausführung. Die Bypassklappe kann durch zwei einzelne Platten oder auch als Gussteil mit mechanischer Bearbeitung ausgeführt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abgas-Rückführ-Kühler
- 2
- Abgas-Rückführkanal
- 3
- Bypasskanal
- 4
- Abgas-Einströmöffnung
- 5
- Abgas-Ausströmöffnung
- 6
- Strömungsleitelement
- 7
- erste Dichtflächen
- 8
- zweite Dichtflächen
- 9
- Gehäuse
- 10
- Stellelement
- 11
- Dichtung
- 12
- Befestigungsmittel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 2466103 A2 [0002]
- DE 102012104545 A1 [0005]
