DE19749620C2 - EGR-Gaskühlvorrichtung - Google Patents
EGR-GaskühlvorrichtungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kühlvorrichtung für das Kühlen
eines Abgas-Rezirkulationsgases (EGR) durch ein Kühlmedium, wie
beispielsweise eine Kühlflüssigkeit für einen Motor, ein Kühlmittel für einen
Zwischenkühler, ein Kühlmittel für eine Auto-Klimavorrichtung und für Kühlluft
und insbesondere auf eine EGR-Gaskühlvorrichtung, welche in dem Fall, wo das
Kühlmedium ein Fluid ist, wie beispielsweise die Motor-Kühlflüssigkeit, die
Erzeugung von Blasen an einer äußeren Oberfläche eines
Wärmeübertragungsrohres verhindert, das in der Nähe eines Einlaßteiles der
Vorrichtung angeordnet ist. Das Aufbrodeln des EGR-Gases, welches eine hohe
Temperatur über einer Kühlkapazität und einen hohen Fließbetrag besitzt,
verhindert einen Abfall einer Wärmeübertragungsleistung, so daß eine
Wärmeaustauschgeschwindigkeit verbessert wird und verhindert, daß korrosives
Material auf Grund von in dem EGR-Gas enthaltenen Tauwasser erzeugt wird,
wenn dieses übertrieben in dem Wärmeübertragungsrohr durch das Kühlmedium
abgekühlt wird, wodurch eine Widerstandsfähigkeit gegen Teile verbessert wird,
die das EGR-Gaszirkulationssystem bilden und der Motor ohne Störung betrieben
wird.
Ein Verfahren zur Herausnahme eines Teiles eines Abgases aus einem
Abgassystem und zur erneuten Zuführung in ein Einlaßsystem und die
Hinzufügung eines Mischgases wird allgemein als Abgas-Rezirkulation
(nachstehend als EGR bezeichnet) bezeichnet. Die EGR besitzt eine Vielzahl von
Wirkungen, wie beispielsweise eine Verhinderung der Erzeugung von NOx, eine
Reduzierung eines Pumpverlustes, eine Reduzierung eines Wärmeabgabeverlustes
an eine Kühlflüssigkeit zusammen mit einer Temperaturreduzierung eines
Verbrennungsgases, eine Erhöhung eines spezifischen Wärmeverhältnisses auf
Grund einer Änderung in einem Betrag und eine Zusammensetzung eines
Betriebsgases und eine Verbesserung einer Zyklusleistung im Zusammenhang
damit, so daß die EGR vorteilhaft ist bei der Reinigung des Abgases des Motors
und bei der Verbesserung der Wärmeleistung.
Es ist jedoch bekannt, daß, wenn die Temperatur des EGR-Gases hoch wird, die
Widerstandsfähigkeit des EGR-Ventils auf Grund einer Abnahme eines
spezifischen Brennstoffverbrauchs zusammen mit einem Anwachsen der Einlaßluft
und eines thermischen Effektes nachteilig beeinflußt wird, so daß ein Fall auftritt,
bei dem das EGR-Ventil frühzeitig zerstört wird oder das EGR-Ventil selbst als
eine wassergekühlte Struktur gebildet wird, um eine Zerstörung zu verhindern.
Um den obigen Fall zu vermeiden, wird eine Kühlvorrichtung für das Kühlen des
EGR-Gases durch die Kühlflüssigkeit des Motors verwendet. In dieser
Vorrichtung wird hauptsächlich ein Wärmetauscher mit mehreren Rohren
verwendet und in anderen Fällen kann ein Rippenrohr oder ein Wärmetauscher
vom Platten/Rohr-Typ verwendet werden oder es können das Rippenrohr bzw.
der Wärmetauscher vom Platten/Rohr-Typ zusätzlich zu dem Wärmetauscher vom
Mehrfachrohrtyp verwendet werden.
Der Anmelder der vorliegenden Patentanmeldung hat in der japanischen
Patentanmeldung Nr. 7-267691 als EGR-Gaskühlvorrichtung eine Vorrichtung
vorgeschlagen, die den Wärmetauscher vom Mehrfachrohrtyp verwendet. Wie in
Fig. 7 gezeigt, entspricht die Vorrichtung einer EGR-Gaskühlvorrichtung vom
Mehrfachrohrtyp und umfaßt mehrere Wärmeübertragungsrohre 12, die mit
Rohrplatten 3a und 3b befestigt sind, welche mit einer Innenwand eines
Gehäuserohres 11 mit beiden Endteilen des Gehäuserohres 11 montiert sind und
wobei ein EGR-Gasfluß-Einlaßanschluß 14a und ein EGR-Gasfluß-
Auslaßanschluß 14b an dem Endteil des Gehäuserohres 11 angeordnet ist. Die
Vorrichtung ist ferner mit einem Kühlmediumsfluß-Einlaßanschluß 6a und einem
Kühlmediumsfluß Auslaßanschluß 6b in dem Gehäuserohr 11 versehen und
Abzweigrohre 7a und 7b sind direkt mit dem Kühlmediumsfluß-Einlaßanschluß
6a und dem Kühlmediumsfluß-Auslaßanschluß 6b durch Verlöten oder
Verschweißen verbunden. Die Bezugsziffer 10 bezeichnet eine Prallplatte, die
zwischen der Rohrplatte 3a und 3b in einem erforderlichen Abstand angeordnet
ist und die zu dem Zweck vorgesehen ist, die Wärmeaustauschleistung zu
verbessern, indem das in das Gehäuserohr 11 fließende Kühlmedium sich in einer
Zickzack-Richtung bewegt, wodurch die Zeit verlängert wird, während der es
sich in Kontakt mit dem Wärmeübertragungsrohr 12 befindet. In Fig. 7 zeigt ein
ausgezogener Pfeil einen Fluß des Kühlmediums und eine gestrichelte Linie zeigt
einen Fluß des EGR-Gases. In diesem Fall kann die Fließrichtung des
Kühlmediums zu der fest ausgezogenen Linie umgekehrt werden.
In der EGR-Gaskühlvorrichtung, wie sie in der japanischen Patentanmeldung Nr.
7-267691 vorgeschlagen ist, besitzt jedoch das EGR-Gas eine extrem hohe
Temperatur und fließt in das Gehäuserohr, das aus einer Gruppe von
Wärmeübertragungsrohren besteht und das durch das Gehäuserohr verlaufende
EGR-Gas wird durch Wärmeaustausch mit dem Kühlmedium in dem Einlaßsystem
des Motors so wie es ist rezirkuliert.
Die Temperatur des EGR-Gases ist extrem hoch, wie zuvor erwähnt. In dem Fall,
wo das Kühlmedium ein Fluid ist und speziell, wenn der Motor mit einer hohen
Geschwindigkeit und bei hoher Last betrieben wird, besitzt das EGR-Gas eine
höhere Temperatur als die Kühlleistung des Wärmeübertragungsrohres, das in der
Nähe der EGR-Gas-Einlaßseite der EGR-Gaskühlvorrichtung angeordnet ist und
es fließt ein hoher Fließbetrag und die Wärme wird auf die äußere Oberfläche des
Wärmeübertragungsrohres in der Nähe des Fließeinlasses des EGR-Gases
übertragen, so daß die Temperatur der Außenoberfläche extrem hoch wird. Da
die Kühlflüssigkeit, welche sich in Kontakt mit der äußeren Oberfläche befindet,
teilweise aufkocht, werden dementsprechend Blasen gebildet und die Blasen
werden groß, so daß sie größtenteils eine Blasenschicht auf der äußeren
Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres bilden, so daß sich ein Problem ergibt,
indem die wirksame Wärmeübertragungsfläche (eine Fläche, die wirksam eine
Wärmeübertragung auf Grund eines Kontaktes zwischen dem Kühlfluid und der
Außenfläche des Wärmeübertragungsrohres durchführt) vermindert wird, wodurch
die Wärmeaustauschgeschwindigkeit vermindert wird, so daß die Temperatur des
EGR Gases an der Fluß Auslaßseite in großem Umfang erhöht wird.
Auf der anderen Seite enthält das EGR-Gas, das zu dem Einlaßsystem des Motors
durch die EGR Gaskühlvorrichtung von dem Abgassystem des Motors rezirkuliert
wird, ein Schweldioxyd oder ein Stickstoffdioxyd entsprechend einer
Zusammensetzung des Abgases. Wenn das EGR Gas übertrieben durch das
Kühlmedium abgekühlt wird, so unterschreitet das Wasser in dem EGR Gas den
Taupunkt und es wird ein Nebel und kleine Tropfen erzeugt. Infolgedessen, daß
das EGR Gas durch die EGR-Gaskühlvorrichtung übertrieben abgekühlt wird,
unterschreitet das in dem Gas enthaltene Wasser den Taupunkt und wird zu Nebel
und kleinen Tropfen und das Schwefeldioxyd und das Stickstoffdioxyd wird mit
dem Nebel und den kleinen Tropfen gemischt, wodurch eine schwefelhaltige
Säure bzw. eine salpeterhaltige Säure erzeugt wird. Ferner wird die
schwefelhaltige Säure bzw. die salpetrige Säure oxidiert, um Schwefelsäure oder
Salpetersäure zu bilden bzw. eine starke Säure durch eine Mischung dieser
Säuren.
Die auf die obige Weise erzeugte starke Säure, die die schwefelhaltige Säure und
die salpeterhaltige Säure umfaßt, greift das Wärmeübertragungsrohr und die
innere Umfangsfläche des EGR-Rohres bzw. die Motorteile an, wie
beispielsweise einen Zylinder, Kolbenring und ein Einspritzventil, und stört einen
normalen Betrieb des Motors.
Eine gattungsgemäße Abgasrezirkulations-Kühlvorrichtung, von der die
vorliegende Erfindung ausgeht, ist aus der DE 37 15 713 C1 bekannt. Dort ist
gasaustrittsseitig ein von einem zu kühlenden Gas durchströmtes Rohr von einer
Hülse umgeben. Diese Hülse ist mit Durchbohrungen versehen bzw sie besteht
aus einem Drahtgeflecht, das auf dem Rohr aufliegt. Eine vollständige
Wärmeisolierung wird hierdurch nicht vorgegeben, da das Kühlmedium über die
Durchbrechungen bzw die Poren des Drahtgeflechtes immer noch mit dem
Wärmeübertragungsrohr in Kontakt gelangen kann.
Ferner ist aus der DE 37 06 645 A1 ein Wärmetauscher bekannt, der aus einer
Doppelrohranordnung besteht, wobei in einem äußeren Rohr ein inneres Rohr mit
einer dazwischen befindlichen Wärmeisolierschicht angeordnet ist. Dies führt zu
einer befriedigenden Wärmeisolierung; das innere Rohr stört aber beträchtlich die
Strömungsverhältnisse.
Hiervon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Abgasrezirkulations-Kühlvorrichtung anzugeben, durch deren Ausgestaltung eine
adiabatische Wirkung vorgegeben wird und die die Strömungsverhältnisse nicht
negativ beeinflußt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch die kennzeichnenden Merkmale des
Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sind den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Nachfolgend wird die Erfindung in Ausführungsbeispielen
anhand von beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht, welche
einen Hauptteil eines Ausführungsbeispiels einer EGR-
Gaskühlvorrichtung
zeigt;
Fig. 2A und 2B sind teilweise vergrößerte Ansichten, welche modifizierte
Ausführungsbeispiele des Ausführungsbeispiels gemäß Fig.
1 zeigen, wobei Fig. 2A ein erstes modifiziertes
Ausführungsbeispiel und Fig. 2B ein zweites modifiziertes
Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 3 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche ein weiteres
Ausführungsbeispiel der Erfindung
zeigt;
Fig. 4 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche ein
modifiziertes Ausführungsbeispiel des Ausführungsbeispieles
gemäß Fig. 3 zeigt;
Fig. 5 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, welche das andere
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht, die weiter das andere
Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
Fig. 7 ist eine horizontale Querschnittsansicht, welche eine
herkömmliche EGR-Gaskühlvorrichtung zeigt, die zuvor
durch den Anmelder der Erfindung vorgeschlagen wurde.
Die Erfindung bezieht sich auf eine EGR-Gaskühlvorrichtung, wie sie
beispielsweise in Fig. 7 gezeigt ist und sie umfaßt eine Gruppe von
Wärmeübertragungsrohren 12, die innerhalb eines Gehäuserohres 11 befestigt und
angeordnet sind, einen EGR-Gasfluß-Einlaßanschluß 14a und einen EGR-
Gasfluß-Auslaßanschluß 14b, die an einer Endkappe 14 vorgesehen sind, welche
mit wenigstens einem Endteil des Gehäuserohres 11 befestigt ist und einen
Kühlmediumsfluß-Einlaßanschluß 6a und einen Kühlmediumsfluß-Auslaßanschluß
6b für ein Kühlmedium, wie beispielsweise eine Motor-Kühlflüssigkeit, der an
einer äußeren Umfangsfläche nahe dem Endteil des Gehäuserohres 11 befestigt
ist, in welchem adiabatische Einrichtungen wenigstens eine Hülse umfassen, die
auf einer äußeren Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres 12 an einer Seite
vorgesehen ist, in welche das EGR-Gas hinein- oder herausfließt oder an beiden
Seiten desselben, wobei die Hülse 15 dicht an der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres 12 oder in einem Abstand in radialer Richtung
angeordnet ist.
Durch Aufbau in der vorstehenden Weise wird das Kühlfluid daran gehindert,
teilweise an der Außenfläche des Wärmeübertragungsrohres 12 aufzukochen,
wenn das EGR-Gas eine hohe Temperatur besitzt und in das
Wärmeübertragungsrohr 12 fließt, um Blasen zu erzeugen. Dementsprechend wird
eine Wärme-Austauschgeschwindigkeit an einer Verringerung durch die Blasen
gehindert, die nach der Erzeugung anwachsen und sich an der äußeren
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres ansetzen. Ferner wird die
Erzeugung eines Nebels oder von kleinen Tropfen auf Grund der Taubildung von
Wasser verhindert, das in dem EGR-Gas enthalten ist, wenn dieses am Auslaß
herausfließt. Daher wird eine Korrosion und eine Beeinträchtigung der Elemente
durch ein korrosives Material verhindert, das durch das gekühlte EGR-Gas an
einer inneren Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres und innerhalb des
Rohrsystems, durch welches das EGR-Gas verläuft, erzeugt wird und der Motor
wird normal angesteuert.
Als nächstes sei die Erfindung in Einzelheiten unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Erfindung kann angewendet werden bei einer EGR-Gaskühlvorrichtung, die
den bekannten Mehrrohr-Wärmetauscher verwendet, der in der japanischen
Gebrauchsmuster-Veröffentlichung Nr. 57-309 zusätzlich zu der EGR-
Gaskühlvorrichtung gemäß Fig. 7 gezeigt ist, wobei jedoch die folgende
Beschreibung beispielhaft Bezug auf die in Fig. 7 gezeigte EGR-
Gaskühlvorrichtung nimmt.
Bei der EGR-Gaskühlvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung werden der Kühlmediumsfluß-Einlaßanschluß 6a und der
Kühlmediumsfluß Auslaßanschluß 6b für die Motor-Kühlflüssigkeit gebildet
durch Aufbiegen nach außen eines Teiles des Gehäuserohres 11 nahe den beiden
Enden in einer solchen Weise, daß ein abstehender Teil gebildet wird, der eine
gebogene Oberfläche an einem inneren Teil aufweist. Ein Kühlmedium-
Anschlußversorgungsrohr 7a und ein Kühlmedium-Anschlußversorgungsrohr 7b
für die Motor-Kühlflüssigkeit aus einem Metallmaterial sind direkt mit dem
Kühlmediumsfluß-Einlaßanschluß 6a und dem Kühlmediumsfluß Auslaßanschluß
6b durch Verlöten oder Verschweißen entsprechend verbunden, wobei dies in
einer solchen Weise geschieht, daß sie nicht in das Gehäuserohr 11 hineinragen.
Da in diesem Fall der abstehende Teil durch die zuvor erwähnte Kurvenbildung
an dem inneren Teil des Kühlmediumsfluß-Einlaßanschlusses 6a und des
Kühlmediumsfluß-Auslaßanschlusses 6b vorgesehen wird, kann das Kühlmedium,
wie beispielsweise die Motor-Kühlflüssigkeit und die Kühlluft, ohne einen
Widerstand glatt entlang der Kurve einfließen.
Ferner sind beide Endteile eines jeden Wärmeübertragungsrohres 12 mit
Rohrplatten 3a und 3b verschweißt, um die Gruppe der
Wärmeübertragungsrohre 12 zu bilden und die Rohrplatten 3a und 3b sind
innerhalb eines Innenumfanges beider Endteile des Gehäuserohres 11 durch
Verschweißen befestigt und angeordnet. Die Endkappen 14, die den EGR-
Gasfluß-Einlaßanschluß 14a und den EGR-Gasfluß Auslaßanschluß 14b
aufweisen, sind entsprechend mit beiden Endteilen des äußeren Umfangsteiles des
Gehäuserohres 11 durch Verlöten oder Verschweißen befestigt. In diesem Fall
zeigt in den Fig. 1 bis 6 ein fest ausgezogener Pfeil einen Fluß des
Kühlmediums und ein gestrichelter Pfeil zeigt einen Fluß des EGR-Gases, wobei
jedoch, wie zuvor erwähnt, der Fluß des Kühlmediums in umgekehrter Richtung
zu dem fest ausgezogenen Pfeil gerichtet werden kann, obgleich eine thermische
Beanspruchung erhöht wird, wobei aber auch das Aufkochen des EGR-Gases an
der Einlaßseite und die Tauwasserbildung des EGR-Gases auf der Auslaßseite
vermindert wird.
In der in der obigen Weise gemäß der Erfindung strukturierten EGR-
Gaskühlvorrichtung sind in Fig. 1 gezeigte Hülsen 15a und 15b mit der äußeren
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres 12 an der EGR-Gasfluß-Einlaßseite
und/oder der EGR-Gasfluß-Auslaßseite in einer solchen Weise befestigt, daß ein
Abstand 13 in Bezug auf die äußere Umfangsfläche in radialer Richtung verbleibt,
wobei diese Hülsen durch Verlöten oder Verschweißen befestigt sind.
Wenn ferner in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die freien Enden der
Hülsen 15a und 15b, die durch Verschweißen oder Verlöten befestigt sind,
abgebogen werden oder als ein sich nach innen erstreckender dicker Teil gebildet
sind und der abgebogene bzw. der dicke Teil mit der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres 12 durch Verwendung eines Vakuumofens gemäß Fig.
2A verlötet ist, so kann der Abstand (Lücke) 13, der zwischen der inneren
Umfangsfläche der Hülsen 15a und 15b und der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres 12 gebildet wird, als ein adiabatischer Abstand
ausgebildet werden bzw. wenn das Verlöten durch den Vakuumofen erfolgt, kann
der Abstand (Lücke) 13 als ein adiabatischer Vakuumabstand ausgebildet werden.
Ferner körnen gemäß Fig. 2B zweite Hülsen 16a und 16b innerhalb des
abgedichteten oder dicken Teiles vorgesehen sein. Wenn die Struktur gemäß Fig.
2 hergestellt wird, ergibt eine Schnittstelle zwischen der äußeren Umfangsfläche
des Wärmeübertragungsrohres 12 und den Hülsen 15a und 15b und eine
Schnittstelle zwischen den Hülsen 15a und 15b und den zweiten Hülsen 16a
und 16b einen Wärme-Abschirmeffekt und der adiabatische Effekt kann weiter
verbessert werden, wenn die zweiten Hülsen 16a und 16b aus einem
adiabatischen Material, wie beispielsweise einem Keramikmaterial, hergestellt
werden.
In den Fig. 2A und 2B ist die Struktur auf der Fluß-Einlaßseite des EGR-
Gases veranschaulicht, wobei jedoch diese Struktur auch auf die Struktur auf der
Fluß Auslaßseite des EGR-Gases übertragen werden kann, so daß die letztere
Struktur in Klammern angedeutet ist.
Ferner können die Hülsen 15a und 15b im Pressitz mit der äußeren
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres 12 angeordnet werden, so daß sie
gemäß Fig. 3 eng anliegend befestigt sind bzw. die zweiten Hülsen 16a und 16b
sind zwischen den Hülsen 15a und 15b und der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres 12 angeordnet und aufeinandergestapelt, um eine Hülse
zu bilden, die mehrere Schichten aufweist (zwei Schichten in der Zeichnung), wie
dies in Fig. 4 gezeigt ist. In dem Fall, wo mehrere Hülsen gemäß Fig. 4
vorgesehen sind, ergeben die Schnittstelle zwischen der äußeren Umfangsfläche
des Wärmeübertragungsrohres 12 und den Hülsen 15a und 15b und die
Schnittstelle zwischen den Hülsen 15a und 15b und den zweiten Hülsen 16a
und 16b einen Wärme-Abschirmungseffekt in der gleichen Weise, wie bei dem in
Fig. 2B gezeigten Ausführungsbeispiel und der Wärme-Abschirmungseffekt kann
noch weiter verbessert werden, wenn jede der Hülsenschichten aus
unterschiedlichem Material mit einem unterschiedlichen Wärme-
Übertragungskoeffizienten besteht. In Fig. 4 ist ferner die Struktur auf der Fluß-
Einlaßseite des EGR-Gases veranschaulicht, wobei jedoch die Struktur auf der
Fluß-Auslaßseite angewendet werden kann, und die letztere Struktur in Klammern
veranschaulicht ist.
Als nächstes wird erforderlichenfalls der dicht anliegende Teil durch Verlöten
befestigt und ferner sind gemäß Fig. 5 ringförmige Nuten nach innen gerichtet
und es sind mehrere Ausnehmungsteile in Umfangsrichtung 15a' und 15b' an
den Hülsen 15a und 15b vorgesehen, um eine Wellrohrform gemäß Fig. 5 zu
bilden, wobei die inneren Teile der Nuten oder Ausnehmungsteile 15a' und 15b'
in Kontakt mit der äußeren Umfängsfläche des Wärmeübertragungsrohres 12
gebracht werden, um einen Abstandshalter zu bilden. Demgemäß können die
Hülsen 15a und 15b mit dem Abstand 13 in Bezug auf die äußere
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres 12 in der radialen Richtung
befestigt werden und ferner kann erforderlichenfalls der Kontaktteil durch
Verlöten befestigt werden. In diesem Fall dient der Abstand 13, der durch
Verlöten gebildet wird, als ein adiabatischer Abstand. Wenn ferner das Verlöten
durch den Vakuumofen ausgeführt wird, kann der Abstand (Lücke) 13 als ein
adiabatischer Vakuumabstand ausgeführt werden.
Wenn ferner mehrere Prallplatten 10 erforderlichenfalls gemäß Fig. 6 vorgesehen
werden, so sind die Hülsen 15a und 15b zwischen der Prallplatte in der Nähe
des EGR-Gasfluß-Einlaßanschlusses 14a und/oder des EGR-
Gasflußauslaßanschlusses 14b und den Rohrplatten 3a und 3b angeordnet,
wobei die Endflächen der Hülsen 15a und 15b mit der Prallplatte 11 und den
Rohrplatten 3a und 3b befestigt sind und ein adiabatischer Abstand gebildet
wird, indem die innere Umfangsfläche der Hülsen 15a und 15b und die äußere
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres 12 in radialem Abstand gehalten
werden. Wenn in diesem Fall das Verlöten durch den Vakuumofen erfolgt, so
ergibt sich bei der Befestigung der Endfläche der Hülsen 15a und 15b mit der
Prallplatte 11 und den Rohrplatten 3a und 3b der Abstand (Lücke) 13 als ein
adiabatischer Vakuumabstand in der gleichen Weise wie bei dem zuvor erwähnten
Ausführungsbeispiel.
Ob bei der Erfindung die als die adiabatische Einrichtung dienende Hülse auf der
EGR-Gasfluß-Einlaßseite, auf der EGR-Gasfluß-Auslaßseite oder auf beiden
Seiten angeordnet wird und welche Länge die Hülse besitzt, wird in geeigneter
Weise festgelegt, nachdem zuvor und insgesamt die Maschinenleistung in Betracht
gezogen wird, wie beispielsweise der Abgas-Luftbetrag, das maximale
Drehmoment, die maximale Drehgeschwindigkeit, die Art und die Kühlkapazität
des Kühlmediums, wie beispielsweise der Motor-Kühlflüssigkeit, das Kühlmittel
für den Zwischenkühler, das Kühlmittel für die Auto-Klimaanlage oder die
Kühlluft, die Temperatur des EGR-Gases, der Fließbetrag, die
Fließgeschwindigkeit, die Zusammensetzung und die Größe der EGR-
Gaskühlvorrichtung.
Bei dem obigen Ausführungsbeispiel sind die Hülsen 15a und 15b, die die
gleiche Struktur besitzen, auf der äußeren Umfangsfläche auf der EGR-Gasfluß-
Einlaßseite und der EGR-Gasfluß Auslaßseite des Wärmeübertragungsrohres 12
vorgesehen; Hülsen mit unterschiedlicher Struktur können jedoch auf der EGR-
Gasfluß-Einlaßseite und der EGR-Gasfluß-Auslaßseite vorgesehen sein.
Beispielsweise kann die Struktur so gemacht werden, daß die Hülse gemäß Fig. 1
auf der äußeren Umfangsfläche auf der EGR-Gasfluß-Einlaßseite und die Hülse
gemäß Fig. 3 auf der äußeren Umfangsfläche der EGR-Gasfluß-Auslaßseite
vorgesehen ist, wobei die jeweils gewünschte Hülse unabhängig vorgesehen wird.
Wie zuvor erwähnt, sind die Hülsen 15a und 15b und die zweiten Hülsen 16a
und 16b gemäß der Notwendigkeit auf der äußeren Umfangsfläche auf der EGR-
Gasfluß-Einlaßseite und/oder der EGR-Gasfluß Auslaßseite des
Wärmeübertragungsrohres 12 vorgesehen, um die adiabatische Einrichtung zu
bilden, wobei in dem Fall, wo das Kühlmedium ein Fluid ist, auch bei hoher
Temperatur des EGR-Gases über der Kühlkapazität und bei einem hohen
Fließbetrag die Temperatur auf der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres in der Nähe der EGR-Gasfluß-Einlaßseite vermindert
wird, um die Erzeugung von Blasen zu verhindern oder wenn Blasen erzeugt
werden, ihr Anwachsen zu verhindern, so daß die Blasen daran gehindert werden,
weitgehend die äußere Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres abzudecken.
Dementsprechend dient die gesamte äußere Oberfläche des
Wärmeübertragungsrohres wirksam der Wärmeübertragung, verhindert eine
Reduzierung der Wärme-Austauschgeschwindigkeit durch Absenkung der
Temperatur des EGR-Gasflusses am Auslaßanschluß und hindert das in dem
EGR-Gas enthaltene Wasser an der Taubildung und an der Erzeugung von
korrosivem Material auf Grund des Zustandes, daß die Temperatur des EGR-
Gases innerhalb des Wärmeübertragungsrohres übertrieben durch das
Kühlmedium abgekühlt wird, so daß die Temperatur an den Taupunkt heranreicht
oder darunter liegt.
Da, wie zuvor erwähnt, die EGR-Gaskühlvorrichtung gemäß der Erfindung mit
der adiabatischen Einrichtung auf der äußeren Umfangsfläche von wenigstens
einer Seite der EGR-Gasfluß-Einlaßseite und der EGR-Gasfluß Auslaßseite des
Wärmeübertragungsrohres vorgesehen ist, wird in dem Fall, wo das Kühlmedium
ein Fluid ist, auch bei einem EGR-Gas in einem Zustand mit hoher Temperatur
über der Kühlkapazität der EGR-Gaskühlvorrichtung auf der EGR-Gasfluß-
Einlaßseite und bei einem hohen Fließbetrag, die Temperatur der äußeren
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres in der Nähe der EGR-Gasfluß-
Einlaßseite vermindert, so daß die Erzeugung von Blasen verhindert wird und
auch in dem Fall, wo Blasen erzeugt werden, deren Wachstum verhindert wird,
so daß die gesamte äußere Oberfläche des Wärmeübertragungsrohres wirksam der
Wärmeübertragung dient, ohne daß die äußere Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres in großem Umfang durch Blasen abgedeckt wird.
Dementsprechend wird eine Reduktion der Wärmeaustauschgeschwindigkeit
verhindert und die Temperatur an dem EGR-Gasfluß Auslaßanschluß abgesenkt.
Da andererseits das Wasser, das in dem EGR-Gas enthalten ist, welches in die
EGR-Gaskühlvorrichtung fließt, an einer Taubildung bei übertriebener Abkühlung
durch das Kühlmedium und an der Erzeugung von Nebel und kleinen Tropfen
gehindert wird, verhindert die Vorrichtung, daß Schwefeldioxyd oder
Stickstoffdioxyd mit dem Nebel und den kleinen Tropfen gemischt wird und
dadurch schwefelhaltige oder salpeterhaltige Säure erzeugt wird und daß ferner
die schwefelhaltige Säure und die salpeterhaltige Säure oxidiert wird, um
Schwefelsäure oder Salpetersäure zu erzeugen oder eine starke Säure
entsprechend einer Mischung dieser Säuren. Daher wird korrosives Material an
seiner Erzeugung gehindert. Infolgedessen wird Korrosion und eine Störung auf
Grund der Ablagerung von korrosivem Material an der inneren Umfangsfläche
des Wärmeübertragungsrohres der EGR-Gaskühlvorrichtung und an der inneren
Umfangsfläche der verschiedenen Arten von Teilen, die das Röhrensystem bilden,
durch welches das EGR-Gas verläuft, in weitem Umfang verhindert und der
Motor kann reibungslos betrieben werden.
Ferner kann gemäß der Erfindung der adiabatische Abstand zwischen der inneren
Umfangsfläche der Hülse und der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres durch Verlöten der Hülse mit der äußeren
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres gebildet werden und ferner kann
der adiabatische Vakuumabstand zwischen der inneren Umfangsfläche der Hülse
und der äußeren Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres durch Verlöten
mittels des Vakuumofens gebildet werden.
Claims (8)
1. Abgasrezirkulations (EGR)-Kühlvorrichtung mit einer Gruppe von
Wärmeübertragungsrohren (12), die innerhalb eines Gehäuserohres (11)
angeordnet sind, mit einem Einlaß-Gasanschluß (14a) und einem Auslaß-
Gasanschluß (14b), die jeweils an Endkappen (14) des Gehäuserohres (11)
angeordnet sind, und mit einem Kühlmedium-Einlaßanschluß (6a) und
einem Kühlmedium Auslaßanschluß (6b), die am Außenumfang des
Gehäuserohres (11) angeordnet sind, sowie mit Hülsen (15a, 15b), die die
Wärmeübertragungsrohre (12) über einen Teil ihrer Länge umgeben,
dadurch gekennzeichnet, daß die Hülsen (15a, 15b) zwischen sich und dem
Wärmetauscherrohr (12) ein Vakuum (13) bzw. ein anderes Material (16a,
16b) einschließen, um eine adiabatische Wirkung vorzugeben.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmeübertragungsrohre (12) in Rohrplatten (3a, 3b) gehalten sind und
daß die Hülsen (15a, 15b) mit einem Ende an den Rohrplatten (3a, 3b)
befestigt sind und mit dem anderen Ende an dem Wärmeübertragungsrohr
(12) anliegen bzw. mit diesem befestigt sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
zusätzliche Hülse (16a, 16b) aus einem adiabatisch wirkenden Material
zwischen der inneren Umfangsfläche der Hülse (15a, 15b) und der äußeren
Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres (12) durch Befestigung der
beiden Enden angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse
durch Aufeinanderstapeln mehrerer Hülsen (15a, 15b; 16a, 16b) mit
unterschiedlichen Wärmeübertragungseigenschaften gebildet ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse
(15a, 15b) eine Wellrohrform aufweist, wobei ein innerer Teil (15a', 15b')
derselben mit der äußeren Umfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres
(12) befestigt ist und ein adiabatisch wirkender Abstand zwischen der
inneren Umfangsfläche der Hülse und der äußeren Umfangsfläche des
Wärmeübertragungsrohres gebildet wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand
mit Vakuum (13) gefüllt ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mind. eine
Prallplatte (10) zwischen den Rohrplatten (3a, 3b) in einem Abstand
vorgesehen ist und die Hülsen (15a, 15b) mit einem Ende an den Rohrplatten (3a, 3b)
und mit dem anderen Ende an der
Außenumfangsfläche des Wärmeübertragungsrohres (12) oder an der
Prallplatte (10) mit einem Abstand in radialer Richtung befestigt sind.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Hülsen (15a, 15b) von beiden Rohrplatten (3a, 3b) in das
Innere des Gehäuserohres (11) erstrecken.
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