DE112008001959T5

DE112008001959T5 - Abgasrückführungskühler

Info

Publication number: DE112008001959T5
Application number: DE112008001959T
Authority: DE
Inventors: Steven P. Racine Meshenky; David Wesley Burlington Mast; Robert Waterford Barfknecht
Original assignee: Modine Manufacturing Co
Current assignee: Modine Manufacturing Co
Priority date: 2007-08-30
Filing date: 2008-08-01
Publication date: 2010-07-15
Also published as: WO2009029382A1; US8671921B2; US20110011376A1

Abstract

Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel, wobei der Abgasrückführungskühler Folgendes umfasst:
ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern (32);
einen sich zwischen dem Paar Endkammern (32) erstreckenden Rohrkörper, der entlang einem Strömungsweg (36) für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg (34) für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs (18) zwischen dem Paar Endkammern (32) definiert; und
einen gewellten Einsatz (48), der in einem Innenraum des Rohrs (18) gestützt wird und eine Höhe (H_I) in Richtung mehrerer Wellungen und eine Breite (W_I) zwischen dem ca. 8,6 und ca. 13,5-fachen der Höhe (H_I) aufweist, wobei die Breite im Wesentlichen senkrecht zu der Länge des Rohrs (18) und im Wesentlichen senkrecht zu der Höhe des Einsatzes (48) verläuft.

Description

QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der am 30. August 2007 eingereichten US Provisional Patent Application mit der lfd. Nr. 60/969,098, auf deren gesamten Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgasrückführungskühler für einen Fahrzeugmotor.
KURZDARSTELLUNG
Bei einigen Ausführungsformen stellt die Erfindung einen Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel bereit, der ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern und einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper enthält, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs zwischen dem Paar Endkammern definiert. Des Weiteren kann der Abgasrückführungskühler einen gewellten Einsatz enthalten, der in einem Innenraum des Rohrs gestützt wird und eine Höhe in Richtung mehrerer Wellungen und eine Breite zwischen dem ca. 8,6 und ca. 13,5-fachen der Höhe aufweist. Die Breite kann im Wesentlichen senkrecht zu der Länge des Rohrs und im Wesentlichen senkrecht zu der Höhe des Einsatzes verlaufen.
Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung einen Abgasrückführungskühler, der ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern und einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper enthält, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs zwischen dem Paar Endkammern definiert. Der Rohrkörper kann ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden und eine sich zwischen dem Paar bogenförmiger Enden erstreckende Seitenwand, die eine Breite aufweist, enthalten. Ein gewellter Einsatz kann in einem Innenraum des Rohrs gestützt werden und eine Breite in einer im Wesentlichen senkrecht zu mehreren Wellungen und im Wesentlichen senkrecht zu der Länge des Rohrs verlaufenden Richtung aufweisen, die nicht kleiner als das 0,96-fache und nicht größer als 1,00-fache der Breite der Seitenwand sein kann.
Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung einen Abgasrückführungskühler bereit, der ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern und einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper enthält, der entlang einem Strö mungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs zwischen dem Paar Endkammern definiert. Der Rohrkörper kann ein Paar paralleler Seitenwände und ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden enthalten, die sich zwischen dem Paar voneinander beabstandeter Seitenwände erstrecken. Eine Breite zwischen den bogenförmigen Enden kann nicht mehr als das 1,12-fache einer Breite einer des Paars voneinander beabstandeter Seitenwände betragen. Der Abgasrückführungskühler kann weiterhin einen gewellten Einsatz enthalten, der in einem Innenraum des Rohrs gestützt wird und einander gegenüberliegende Enden aufweist, die kurz vor den bogenförmigen Enden des Rohrs enden.
Bei einigen Ausführungsformen stellt die vorliegende Erfindung einen Abgasrückführungskühler bereit, der ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern und einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper enthält, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs zwischen dem Paar Endkammern definiert. Der Rohrkörper kann ein Paar paralleler Seitenwände und ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden enthalten, die sich zwischen dem Paar voneinander beabstandeter Seitenwände erstrecken. Des Weiteren kann der Abgasrückführungskühler einen gewellten Einsatz enthalten, der in ei nem Innenraum des Rohrs gestützt wird und eine Breite in einer im Wesentlichen senkrecht zu mehreren Wellungen und im Wesentlichen senkrecht zu der Länge des Rohrs verlaufenden Richtung aufweisen. Die Breite des Einsatzes kann größer als das 0,9-fache einer Breite des Rohrs zwischen dem Paar bogenförmiger Enden betragen.
Weitere Aspekte der Erfindung gehen bei Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine teilweise weggeschnittene Ansicht eines Teils des in 1 gezeigten Wärmetauschers.
3 ist eine auseinander gezogene Ansicht eines Teils eines Rohrs und eines Einsatzes des in 1 gezeigten Wärmetauschers.
4 ist eine vergrößerte Endansicht des in 3 gezeigten Rohrs und Einsatzes.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Bevor irgendwelche Ausführungsformen der Erfindung ausführlich erläutert werden, versteht sich, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Konstruktionsdetails und die Komponentenanordnung, die in der folgenden Beschreibung ange führt werden oder in den folgenden Zeichnungen dargestellt sind, beschränkt ist. Die Erfindung kann andere Ausführungsformen umfassen und auf verschiedenste Weise ausgeübt oder durchgeführt werden. Des Weiteren versteht sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie der Beschreibung dienen und nicht als einschränkend betrachtet werden sollten. Die Verwendung von ”enthalten”, ”umfassen” oder ”aufweisen” und Variationen davon soll die danach angeführten Objekte und Äquivalente davon sowie zusätzliche Objekte mit umfassen.
Wenn nicht angegeben oder auf andere Weise eingeschränkt, werden die Begriffe ”angebracht”, ”verbunden”, ”gestützt” und ”gekoppelt” und Variationen davon allgemein verwendet und umfassen sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Stützen und Kopplungen. Des Weiteren sind verbunden” und ”gekoppelt” nicht auf physische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt.
Des Weiteren versteht sich, dass die hier verwendete Ausdrucksweise und Terminologie bei Bezugnahme auf eine Vorrichtungs- oder Elementausrichtung (wie zum Beispiel Begriffe wie ”mittlere(r)”, ”obere(r)”, ”untere(r)”, ”vordere(r)”, ”hintere(r)” und dergleichen) nur zur Vereinfachung der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet werden und zeigen nicht alleine, dass die Vorrichtung oder das Element, auf die bzw. auf das Bezug genommen wird, eine bestimmte Ausrichtung aufweisen muss und implizieren dies auch nicht. Darüber hin aus werden Begriffe wie ”erste(r)” und ”zweite(r)” hier für Beschreibungszwecke verwendet und sollen keine relative Wichtigkeit oder Bedeutung anzeigen oder implizieren.
Die 1–4 zeigen einen Wärmetauscher 10 gemäß einigen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Bei einigen Ausführungsformen, darunter die dargestellten Ausführungsformen der 1–4, kann der Wärmetauscher 10 als ein Abgasrückführungskühler (EGRC – exhaust gas recirculation cooler) betrieben werden und kann als Teil des Auslasssystems und/oder des Abgassystems eines Fahrzeugs betrieben werden. Im Betrieb, und wie unten ausführlicher erläutert, kann der Wärmetauscher 10 Wärme von einem ersten Arbeitsfluid mit hoher Temperatur (zum Beispiel Abgas, Wasser, Motorkühlmittel, CO₂, ein organisches Kältemittel und dergleichen) auf ein zweites Arbeitsfluid mit niedrigerer Temperatur (zum Beispiel Wasser, Motorkühlmittel, CO₂, ein organisches Kältemittel, R12, R245fa, R22, R410A, Luft und dergleichen) übertragen.
Der Wärmetauscher 10 kann ein Gehäuse 12 enthalten, das sich entlang einem Teil der Länge des Wärmetauschers 10 erstrecken und einen Wärmetauscherkern 14 zumindest teilweise einschließen kann. Bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform enthält der Wärmetauscherkern 14 sieben Flachrohre 18, die in dem Gehäuse 12 gestützt werden. Bei der in den 1–4 dargestellten Ausführungsform weist jedes der Rohre 18 eine längliche Querschnittsform mit zwei paral lelen Seiten 20, 22 und zwei bogenförmigen Enden 24, 26, die sich zwischen den Seiten 20, 22 erstrecken, auf. Bei anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 ein, zwei, drei, vier, fünf, sechs, acht oder mehr Rohre 18 enthalten, die jeweils eine kreisförmige, ovale oder unregelmäßige Querschnittsform aufweisen können. Wie in den 3 und 4 gezeigt, kann jedes der Rohre 18 eine Breite W_T aufweisen, die zwischen den bogenförmigen Enden 24, 26 definiert ist. Wie weiterhin in 4 gezeigt, kann jede der Seiten 20, 22 eine Breite W_S aufweisen.
Wie in 2 gezeigt, kann der Wärmetauscher 10 Endkammern 32 aufweisen, die an einander gegenüberliegenden Enden des Wärmetauscherstapels 14 positioniert und an einem oder mehreren Rohren 18 angebracht sind. Bei anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 eine einzige Endkammer 32 aufweisen, die sich an einem der Enden des Wärmetauscherstapels 14 oder an anderen Stellen am Wärmetauscher 10 befinden kann. Wie in den 1 und 2 gezeigt, kann jedes der Rohre 18 mit der Endkammer 32 verbunden sein, so dass ein durch den Wärmetauscher 10 strömendes erstes Arbeitsfluid von einem durch den Wärmetauscher 10 strömenden zweiten Fluid getrennt gehalten wird. Insbesondere definiert der Wärmetauscher 10 einen ersten Strömungsweg (der in 1 durch Pfeile 34 gezeigt wird) für das erste Arbeitsfluid und einen zweiten Strömungsweg (der in 1 durch Pfeile 36 gezeigt wird) für ein zweites Arbeitsfluid.
Bei einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel bei der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform, können die Rohre 18 in einer Stapelrichtung angeordnet und mit der Endkammer 14 verbunden sein, wodurch gestattet wird, dass sich das erste Arbeitsfluid entlang dem ersten Strömungsweg 34, in die offenen Einlassenden 40 der Rohre 18, durch eine Länge L_T der Rohre 18 zwischen den Einlass- und Auslassenden 40, 42 der Rohre 18, und durch die Auslassenden 42 aus den Rohren 18 heraus bewegt. Bei einigen Ausführungsformen strömt das zweite Arbeitsfluid entlang dem zweiten Strömungsweg 36 und über eine Außenseite der Rohre 18.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 10 als ein Parallelstrom-Wärmetauscher konfiguriert, so dass der erste Strömungsweg 34 oder ein Teil des ersten Strömungswegs 34 im Wesentlichen parallel zu dem zweiten Strömungsweg 36 oder einem Teil des zweiten Strömungswegs 36 verläuft. Bei anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 auch andere Konfigurationen und Anordnungen aufweisen, wie zum Beispiel eine Querstrom- oder Gegenstrom-Konfiguration.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform ist der Wärmetauscher 10 als ein 1-Zug-Wärmetauscher dargestellt, wobei das erste Arbeitsfluid entlang dem ersten Strömungsweg 34 durch mindestens eines mehrerer Rohre 18 strömt und das zwei te Arbeitsfluid entlang dem zweiten Strömungsweg 36 zwischen benachbarten Rohren 18 strömt. Bei anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 als ein mehrzügiger Wärmetauscher konfiguriert sein, wobei das erste Arbeitsfluid in einem ersten Zug durch eines oder mehrere der Rohre 18 strömt und dann in einem zweiten Zug durch eines oder mehrere andere Rohre 18 in einer der Strömungsrichtung des ersten Arbeitsfluids im ersten Zug entgegengesetzten Richtung strömt. Bei diesen Ausführungsformen kann das zweite Arbeitsfluid entlang dem zweiten Strömungsweg 36 zwischen benachbarten Rohren 18 strömen.
Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Wärmetauscher 10 als ein mehrzügiger Wärmetauscher konfiguriert sein, wobei das zweite Arbeitsfluid in einem ersten Zug zwischen einem ersten Paar benachbarter Rohre 18 und dann in einem zweiten Zug zwischen einem anderen Paar benachbarter Rohre 18 in einer der Strömungsrichtung des zweiten Arbeitsfluids im ersten Zug entgegengesetzten Richtung strömt. Bei diesen Ausführungsformen kann das erste Arbeitsfluid dann entlang dem ersten Strömungsweg 34 durch mindestens eines der Rohre 18 strömen.
Wie in den 2–4 gezeigt, kann der Wärmetauscher 10 Einsätze 48 enthalten, um die Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsfluid zu verbessern, wenn das erste und das zweite Arbeitsfluid entlang dem ersten und dem zweiten Strömungsweg 34 bzw. 36 strömt. Wie in den 2–4 gezeigt können die Einsätze 48 getrennt von den Rohren 18 geformt und darin positioniert sein. Bei anderen Ausführungsformen können die Einsätze 18 integral mit den Rohren 18 ausgebildet sein und können sich von Innenflächen 46 der Rohre 18 nach innen erstrecken.
Bei der in den 2–4 dargestellten Ausführungsform wird ein Einsatz 48 in jedem der Rohre 18 gestützt und erstreckt sich entlang der ganzen Länge L_T oder im Wesentlichen entlang der ganzen Länge L_T jedes der Rohre 18 zwischen einander gegenüberliegenden Einlass- und Auslassenden 40, 42, der Rohre 18. Wie weiterhin in 1 dargestellt, kann der Einsatz 48 zwischen den Seiten 20, 22 des Rohrs 18 positioniert werden, die den Einsatz 48 stützen, und kann einander gegenüberliegende Enden aufweisen, die kurz vor den bogenförmigen Enden 24, 26 des Rohrs 18 enden. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Einsatz 48 in nur einem oder weniger als allen der Rohre 18 gestützt werden, und der (die) Einsatz (Einsätze) 48 kann bzw. können sich im Wesentlichen über die ganze Länge L_T des Rohrs bzw. der Rohre 18 zwischen einander gegenüberliegenden Einlass- und Auslassenden 40, 42 des Rohrs bzw. der Rohre 18 erstrecken, oder als Alternative kann bzw. können sich der (die) Einsatz (Einsätze) 48 entlang im We sentlichen weniger als der gesamten Länge L_T des Rohrs bzw. der Rohre 18 durch das Rohr bzw. die Rohre 18 erstrecken.
Bei einigen Ausführungsformen können die Einsätze 48 an den Rohren 18 befestigt sein. Bei einigen solcher Ausführungsformen können die Einsätze 48 an den Rohren 18 weich- oder hartgelötet oder geschweißt sein. Bei anderen Ausführungsformen können die Einsätze 48 auf andere Weise mit den Rohren 18 verbunden sein, wie zum Beispiel durch eine Presspassung, Klebstoff, kohäsives Verbindungsmaterial, Befestigungselemente usw.
Bei einigen Ausführungsformen können die Enden der Rohre 18 durch Presspassung in einer Endkammer 32 angebracht sein. Bei einigen solchen Ausführungsformen können die Enden der Rohre 18 und die in den Rohren 18 oder zwischen den Rohren 18 gestützten Einsätze 48 zumindest teilweise verformt werden, wenn die Rohre 18 und/oder die Einsätze 48 durch Presspassung in der Endkammer 14 angebracht werden. Bei einigen solchen Ausführungsformen werden die Rohre 18 und/oder die Einsätze 48 eingeklemmt und unter Druck gehalten, um die Rohre 18 und/oder die Einsätze 48 in einer gewünschten Ausrichtung zu befestigen und Lecken zu verhindern.
Bei der in den 2–4 dargestellten Ausführungsform werden die Einsätze 48 aus gefalztem oder gewelltem Metall blech geformt. Bei anderen Ausführungsformen können die Einsätze 48 in eine gewünschte Form gegossen oder geformt sein und können aus anderen Materialien (zum Beispiel Aluminium, Eisen und anderen Metallen, Verbundmaterial und dergleichen) hergestellt werden. Bei noch anderen Ausführungsformen können die Einsätze 48 auf eine beliebige Weise in Form geschnitten oder maschinell bearbeitet werden, können extrudiert oder gepresst, können in irgendeiner Kombination solcher Arbeitsgänge gefertigt und dergleichen werden.
Wie in den 3 und 4 gezeigt, kann jeder der Einsätze 48 eine Höhe H_I in Richtung der Wellungen, eine Länge L_I zwischen den Endkammern 32 und eine Breite W_I zwischen einander gegenüberliegenden Seiten und senkrecht sowohl zur Länge L_I als auch zur Höhe H_I aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen kann sich ein Paar Bypasse 52 (siehe 4) durch jedes der Rohre 18 zwischen den bogenförmigen Enden 24, 26 des Rohrs 18 und den Enden des Einsatzes 48 erstrecken.
Es hat sich herausgestellt, dass die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Arbeitsfluid, das über den Einsatz 48 in jedem Rohr 18 strömt, und dem zweiten Arbeitsfluid, das über das Rohr 18 strömt, wesentlich größer als die Wärmeübertragung zwischen dem ersten Arbeitsfluid, das durch die Bypasse 52 der Rohre 18 strömt, und dem zweiten Arbeitsfluid, das über die Rohre 18 strömt, ist. Bei einigen Ausführungsformen, wie zum Beispiel den Ausführungsformen nach den unten gezeigten Beispielen 1–5, können die Rohre 18 und die Einsätze 48 so konfiguriert sein, dass sie die Wärmeübertragung zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsfluid verbessern, indem die Größe der Bypasse 52 als ein Prozentanteil der Gesamtquerschnittsfläche jedes Rohrs 18 verkleinert wird, wodurch die negativen Wärmeübertragungsauswirkungen der Bypasse 52 auf ein Minimum reduziert werden. Des Weiteren weist bei den unten angeführten Ausführungsformen jeder der Einsätze 48 gleichförmig bemessene Wellungen auf (das heißt, die Wellungen an den Enden der Einsätze 48 weisen die gleiche Größe wie die Wellungen in der Mitte der Einsätze 48 auf).
Zur Verbesserung des Wärmeübertragungswirkungsgrads können die Einsätze 48 und die Rohre 18 dazu konfiguriert sein, die Querschnittsfläche der Bypasse 52 als einen Prozentanteil der Gesamtquerschnittsfläche jedes der Rohre 18 zu minimieren, ohne die Gesamtgröße jedes Rohrs 18 wesentlich und unerwünschterweise zu vergrößern. Es kann besonders wichtig sein, den in einem Fahrzeugmotor für einen Wärmetauscher mit solchen Rohren 18 benötigten Raum auf ein Minimum zu reduzieren. Des Weiteren oder als Alternative dazu können die Einsätze 48 und die Rohre 18 dazu konstruiert sein, die Oberfläche der Einsätze 48 zu maximieren. Insbesondere können die Rohre 18 dazu konstruiert sein, die Breite W_S der Rohrseiten 20, 22 zu maximieren und/oder das Verhältnis der Breite W_S der Rohrsei ten 20, 22 zu der Rohrbreite W_T zu vergrößern. Als Alternative oder zusätzlich dazu können die Rohre 18 und/oder die Einsätze 48 dazu konstruiert und bemessen sein, Turbulenzen entlang dem ersten Strömungsweg 34 und/oder dem zweiten Strömungsweg 36 zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen können die Rohre 18 und die Einsätze 48 dazu konstruiert sein, die Höhe H_t der Rohre 18 und die Höhe H_I der Einsätze 48 zu minimieren und eine Außen-Oberfläche der Rohre 18 und/oder der Einsätze 48 zu maximieren.
Es hat sich herausgestellt, dass Einsätze 48 mit einer Breite W_I zwischen dem 8,6- und dem 13,5-fachen der H_I des Einsatzes 48 äußerst vorteilhaft sind. Es hat sich herausgestellt, dass Einsätze 48 mit einer Breite W_I von mindestens dem 7,0-fachen der Höhe H_I des Einsatzes 48 ganz besonders vorteilhaft sind. Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass Einsätze 48 mit eine Höhe H_I von zwischen 5 mm und ca. 7 mm, einer Breite W_I von mindestens dem 0,90-fachen einer Breite W_T des Rohrs 18, das den Einsatz 48 stützt, und/oder einer Breite W_I von zwischen dem 0,96- und dem 1,0-Fachen einer Breite W_S der Seiten 20, 22 des Rohrs 18, das den Einsatz 48 stützt, auch äußerst vorteilhaft sind. Weiterhin hat sich herausgestellt, dass Rohre 18 mit einer Breite W_T, die nicht größer ist als das 1,12-Fache einer Breite W_S der Seiten 20, 22 des Rohrs 18, äußerst vorteilhaft sind.

Um die Wirksamkeit solch einer Ausführung zu beweisen, haben die Erfinder eine Reihe von verschiedenen Wärmetauschern, wie zum Beispiel den oben beschriebenen Wärmetauscher 10, konstruiert und mehrere verschieden bemessene und verschieden konfigurierte Rohre 18 und Einsätze 48 eingebaut. Die Abmessungen der Rohre 18 und der Einsätze 48 dieser Ausführungen sind in Tabelle 1 angeführt. Tabelle 1

	H_I (mm)	W_I (mm)	W_T (mm)	W_S (mm)	W_I/W_T	W_T/W_S	W_I/H_I	W_T/H_I	W_I/W_S
Beispiel 1	6,50	88,00	95,00	88,25	0,93	1,08	13,54	14,62	1,00
Beispiel 2	6,50	77,00	85,00	78,25	0,91	1,09	11,85	13,08	0,98
Beispiel 3	6,50	66,00	75,00	68,25	0,88	1,10	10,15	11,54	0,97
Beispiel 4	6,50	56,00	65,00	58,25	0,86	1,12	8,62	10,00	0,96
Beispiel 5	6,50	35,18	44,20	37,45	0,80	1,18	5,41	6,80	0,94

In Beispiel 1 weist das Rohr 18 eine Rohrbreite W_T von ca. 95 mm auf, und jede der Seiten 20, 22 des Rohrs 18 weist eine Breite W_S von 88,25 mm auf. Der Einsatz 48 weist eine Höhe H_I von 6,5 mm und eine Breite W_I von 88,00 mm auf. Es hat sich herausgestellt, dass bei dieser Ausführungsform die Wärme übertragungsleistungseigenschaften und die Fluidströmungseigenschaften des Rohrs 18 und des Einsatzes 48 für einige Anwendungen äußerst vorteilhaft sind, während die Querschnittsfläche jedes der Bypasse 52 und das Vorkommen von Verunreinigungen auf ein Minimum reduziert wurden. Insbesondere ist aufgrund der Minimierung des Verhältnisses der Rohrbreite W_T zu der Breite W_S der Rohrseiten 20, 22 und aufgrund der Maximierung des Verhältnisses der Einsatzbreite W_I zu der Rohrbreite W_T die Querschnittsfläche jedes der Bypasse 52 minimiert, ohne dass die Fluidströmung durch das Rohr 18 und über den Einsatz 48 beeinträchtigt wird.
In Beispiel 2 weist das Rohr 18 eine Rohrbreite W_T von ca. 85 mm auf, und jede der Seiten 20, 22 des Rohrs 18 weist eine Breite W_S von 78,25 mm auf. Der Einsatz 48 weist eine Höhe H_I von 6,5 mm und eine Breite W_I von 77,00 mm auf. Es hat sich herausgestellt, dass bei diesen Ausführungsformen die Wärmeübertragungsleistungseigenschaften und die Fluidströmungseigenschaften des Rohrs 18 und des Einsatzes 48 für andere Anwendungen äußerst vorteilhaft sind, während die Querschnittsfläche jedes der Bypässe 52 und das Vorkommen von Verunreinigungen auf ein Minimum reduziert wurden. Wiederum ist aufgrund der Minimierung des Verhältnisses der Rohrbreite W_T zu der Breite W_S der Rohrseiten 20, 22 und aufgrund der Maximierung des Verhältnisses der Einsatzbreite W_I zu der Rohrbreite W_T die Querschnittsfläche jedes der Bypässe 52 mi nimiert, ohne dass die Fluidströmung durch das Rohr 18 und über den Einsatz 48 beeinträchtigt wird.
In Beispiel 3 weist das Rohr 18 eine Rohrbreite W_T von ca. 75 mm auf, und jede der Seiten 20, 22 des Rohrs 18 weist eine Breite W_S von 68,25 mm auf. Der Einsatz 48 weist eine Höhe H_I von 6,5 mm und eine Breite W_I von 66,00 mm auf. In Beispiel 4 weist das Rohr 18 eine Rohrbreite W_T von ca. 65 mm auf, und jede der Seiten 20, 22 des Rohrs 18 weist eine Breite W_S von 58,25 mm auf. Der Einsatz 48 weist eine Höhe H_I von 6,5 mm und eine Breite W_I von 56,00 mm auf. Es hat sich herausgestellt, dass auch bei diesen Ausführungsformen die Wärmeübertragungsleistungseigenschaften und die Fluidströmungseigenschaften des Rohrs 18 und der Einsätze 48 äußerst vorteilhaft sind, während die Querschnittsfläche jedes der Bypasse 52 und das Vorkommen von Verunreinigungen auf ein Minimum reduziert wurden.
Das Rohr 18 von Beispiel 5, das eine Rohrbreite W_T von ca. 44,20 mm und Seiten 20, 22 18 mit einer Breite W_S von 37,45 mm aufweist, und der Einsatz 48 von Beispiel 5, der eine Höhe H_I von 6,5 mm und eine Breite W_I von 35,18 mm aufweist, zeigten auch günstige Leistungseigenschaften und Fluidströmungseigenschaften.
Die oben beschriebenen und in den Figuren veranschaulichten Ausführungsformen werden rein beispielhaft dargestellt und sollen nicht als Einschränkung für die Konzepte und Grundzüge der vorliegenden Erfindung gelten. Somit liegt für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass die Elemente und ihre Konfiguration und Anordnung auf verschiedene Weise geändert werden können, ohne von dem Gedanken und Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung stellt einen Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel bereit, der ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern, einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs zwischen dem Paar Endkammern definiert, und einen gewellten Einsatz, der in einem Innenraum des Rohrs gestützt wird und eine Höhe in Richtung mehrerer Wellungen und eine Breite zwischen dem ca. 8,6 und ca. 13,5-Fachen der Höhe aufweist, enthält. Die Breite kann im Wesentlichen senkrecht zu der Länge des Rohrs und kann im Wesentlichen senkrecht zu der Höhe des Einsatzes verlaufen.

Claims

Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel, wobei der Abgasrückführungskühler Folgendes umfasst: ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern (32); einen sich zwischen dem Paar Endkammern (32) erstreckenden Rohrkörper, der entlang einem Strömungsweg (36) für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg (34) für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs (18) zwischen dem Paar Endkammern (32) definiert; und einen gewellten Einsatz (48), der in einem Innenraum des Rohrs (18) gestützt wird und eine Höhe (H_I) in Richtung mehrerer Wellungen und eine Breite (W_I) zwischen dem ca. 8,6 und ca. 13,5-fachen der Höhe (H_I) aufweist, wobei die Breite im Wesentlichen senkrecht zu der Länge des Rohrs (18) und im Wesentlichen senkrecht zu der Höhe des Einsatzes (48) verläuft.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1, wobei das Rohr (18) ein Paar voneinander beabstandeter Wände (20, 22) enthält, und wobei die Breite (W_I) des Einsatzes (48) zwischen dem ca. 0,96-fachen und ca. dem 1,0-fachen einer Breite (W_S) einer der Wände beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1, wobei das Rohr (18) ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden (24, 26) und ein Paar Seitenwände (20, 22) enthält, die sich zwischen dem Paar bogenförmiger Enden (24, 26) erstrecken, und wobei eine Breite (W_S) der Seitenwände größer gleich der Breite (W_I) des Einsatzes ist, so dass der Einsatz (48) kurz vor dem Paar bogenförmiger Enden (24, 26) des Rohrs endet.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1, wobei das Rohr ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden (24, 26) und ein Paar Seitenwände (20, 22) enthält, die sich zwischen dem Paar bogenförmiger Enden erstrecken, und wobei eine Breite (W_T) des Rohrs (18) zwischen den bogenförmigen Enden (24, 26) nicht größer als das 1,12-Fache einer Breite (W_S) einer des Paars von Seitenwänden (20, 22) ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 4, wobei die Höhe (H_I) des Einsatzes (48) nicht größer als 7 mm und nicht kleiner als 5 mm ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1, wobei das Rohr ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden und ein Paar Seitenwände enthält, die sich zwischen dem Paar bogenförmiger Enden (24, 26) erstrecken, und wobei die Breite (W_I) des Einsatzes (48) mindestens das 0,90-fache einer Breite (W_T) des Rohrs (18) zwischen den bogenförmigen Enden beträgt.
Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel, wobei der Abgasrückführungskühler Folgendes umfasst: ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern (32); einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs (18) zwischen dem Paar Endkammern (32) definiert, wobei der Rohrkörper ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden (24, 26) und eine sich zwischen dem Paar bogenförmiger Enden erstreckende Seitenwand (20, 22) enthält, die eine Breite (W_S) aufweist; und einen gewellten Einsatz (48), der in einem Innenraum des Rohrs (18) gestützt wird und eine Breite (W_I) in einer im Wesentlichen senkrecht zu mehreren Wellungen und im Wesentlichen senkrecht zur Länge des Rohrs (18) verlaufenden Richtung aufweist, wobei die Breite (W_I) des Einsatzes zwischen dem ca. 0,96-fachen und ca. dem 1,0-fachen der Breite (W_S) der Seitenwand beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 7, wobei der Einsatz (48) eine Höhe in Richtung der mehreren Wellungen aufweist und wobei die Breite (W_I) des Einsatzes mindestens das 8,6-fache der Höhe beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 7, wobei der Einsatz (48) eine Höhe in Richtung der mehreren Wellungen aufweist, und wobei die Breite (W_I) des Einsatzes kleiner als das 13,5-fache der Höhe ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 7, wobei der Einsatz kurz vor dem Paar bogenförmiger Enden des Rohrs endet.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 7, wobei eine Breite des Rohrs zwischen den bogenförmigen Enden nicht größer als das 1,12-fache einer Breite der Seitenwand ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 7, wobei die Höhe des Einsatzes nicht größer als 7 mm und nicht kleiner als 5 mm ist.
Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel, wobei der Abgasrückführungskühler Folgendes umfasst: ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern (32); einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs (18) zwischen dem Paar Endkammern definiert, wobei der Rohrkörper ein Paar paralleler Seitenwände und ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden enthält, die sich zwischen dem Paar voneinander beabstandeter Seitenwände erstrecken, wobei eine Breite (W_T) zwischen den bogenförmigen Enden (24; 26) nicht mehr als das 1,12-fache einer Breite (W_S) einer des Paars voneinander beabstandeter Seitenwände (20; 22) beträgt; und einen gewellten Einsatz (48), der in einem Innenraum des Rohrs (18) gestützt wird und einander gegenüberliegende Enden aufweist, die kurz vor den bogenförmigen Enden (24; 26) des Rohrs enden.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 13, wobei der Einsatz eine Höhe in Richtung mehrerer Wellungen aufweist, und wobei eine Breite des Einsatzes in einer im Wesentlichen senkrecht zur Länge des Rohrs sowie zur Höhe des Einsatzes verlaufenden Richtung mindestens das 8,6-fache der Höhe beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 14, wobei die Breite des Einsatzes weniger als das 13,5-fache der Höhe beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 13, wobei eine Breite des Einsatzes zwischen dem 0,96- und dem 1,0-fachen der Breite der einen des Paars von Wänden des Rohrs beträgt, wobei die Breite des Einsatzes im Wesentlichen senkrecht zur Länge des Rohrs und im Wesentlichen senkrecht zur Höhe des Einsatzes verläuft.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 13, wobei der Einsatz eine Höhe in Richtung mehrerer Wellungen aufweist, und wobei die Höhe des Einsatzes nicht größer als 7 mm ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 13, wobei der Einsatz eine Höhe in Richtung mehrerer Wellungen aufweist, und wobei die Höhe des Einsatzes nicht kleiner als 5 mm ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 13, wobei das Rohr ein Paar voneinander beabstandeter Wände enthält, und wobei eine Breite zwischen dem Paar Seitenwänden des Rohrs mindestens das Achtfache der Höhe des Einsatzes beträgt.
Abgasrückführungskühler zur Übertragung von Wärme von Motorabgas auf Kühlmittel, wobei der Abgasrückführungskühler Folgendes umfasst: ein Paar voneinander beabstandeter Endkammern (32); einen sich zwischen dem Paar Endkammern erstreckenden Rohrkörper, der entlang einem Strömungsweg für das Kühlmittel positioniert ist und zumindest teilweise einen Strömungsweg für das Motorabgas entlang einer Länge des Rohrs (18) zwischen dem Paar Endkammern definiert, wobei der Rohrkörper ein Paar paralleler Seitenwände und ein Paar voneinander beabstandeter bogenförmiger Enden enthält, die sich zwischen dem Paar voneinander beabstandeter Seitenwände erstrecken; und einen gewellten Einsatz (48), der in einem Innenraum des Rohrs gestützt wird und eine Breite in einer im Wesentlichen senkrecht zu mehreren Wellungen und im Wesentlichen senkrecht zur Länge des Rohrs verlaufenden Richtung aufweist, wobei die Breite (W_I) des Einsatzes (48) nicht kleiner als das 0,90-fache einer Breite (WT) des Rohrs (18) zwischen dem Paar bogenförmiger Enden (24; 26) ist.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 21, wobei der Einsatz eine Höhe in Richtung mehrerer Wellungen aufweist, und wobei die Breite des Einsatzes zwischen ca. dem 8,6-Fachen und dem 13,5-fachen der Höhe des Rohrs beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 21, wobei die Breite des Einsatzes mindestens das 0,96-fache einer Breite einer des Paars von Seitenwänden beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 22, wobei die Breite des Einsatzes nicht mehr als das 1,0-fache der Breite des Paars von Seitenwänden beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 21, wobei die Breite des Rohrs zwischen den bogenförmigen Enden nicht mehr als das 1,12-fache einer Breite einer des Paars von Seitenwänden beträgt.
Abgasrückführungskühler nach Anspruch 21, wobei die Höhe des Einsatzes nicht größer als 7 mm und nicht kleiner als 5 mm ist.