EP1277945A1 - Kühler eines Abgasrückführsystems sowie Abgasrückführsystem mit einem derartigen Kühler - Google Patents

Kühler eines Abgasrückführsystems sowie Abgasrückführsystem mit einem derartigen Kühler Download PDF

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EP1277945A1
EP1277945A1 EP01116718A EP01116718A EP1277945A1 EP 1277945 A1 EP1277945 A1 EP 1277945A1 EP 01116718 A EP01116718 A EP 01116718A EP 01116718 A EP01116718 A EP 01116718A EP 1277945 A1 EP1277945 A1 EP 1277945A1
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EP
European Patent Office
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cooler
exhaust gas
tube
bypass
bypass tube
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Bernhard Klipfel
Ralf Hördt
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Cooper Standard Automotive Deutschland GmbH
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    • F28D7/163—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation with conduit assemblies having a particular shape, e.g. square or annular; with assemblies of conduits having different geometrical features; with multiple groups of conduits connected in series or parallel and arranged inside common casing
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass

Definitions

  • the invention relates to a cooler Exhaust gas recirculation system according to the preamble of claim 1 and an exhaust gas recirculation system with such a cooler.
  • a cooler according to the preamble of claim 1 is known from the DE 197 33 964 A1 known.
  • the cooler has a housing Connections for the supply and discharge of a coolant. Furthermore, a bypass tube is provided which the cooler bypasses the recirculated exhaust gas at least in part flows through the bypass tube and is not cooled.
  • the invention has for its object a cooler Exhaust gas recirculation system and one equipped with it Exhaust gas recirculation system to create, in terms of his Construction is simplified.
  • the bypass tube that it is arranged within the housing, so to speak in the Housing of the cooler is integrated, so runs in this.
  • the housing of the cooler forms which has the supply and discharge for the coolant, in particular the so-called casing tube of the cooler, the external boundary of the cooler. Outside of the case are in Area of the cooler only the supply and discharge lines for the Coolant provided.
  • the bypass tube is not provided outside the housing or the casing tube, but integrated into it. The construction of the cooler will this considerably simplifies and the cooler can do less be made complex. In particular, a pleasant, compact appearance of the cooler, in its No additional lines in the environment, such as that Bypass pipe usually provided separately therefrom are.
  • the one to be achieved Effect namely cooling the bypass tube to largely avoid flowing exhaust gas
  • the bypass tube is significantly different is designed as the cooling tubes.
  • the coolant for example water
  • this cooling effect can be kept comparatively low if a single bypass tube with sufficient Cross section is provided, which is largely straight through extends the radiator.
  • the area that are flowed through by the exhaust gas for the purposes of cooling should be designed so that it branched numerous and accordingly has smaller tubes that are from the Coolant is washed around, so that the desired cooling effect entry.
  • cooling tubes can be compared to the Bypass tube can be extended, for example, by be designed to be coiled. This can on the one hand in the In case the exhaust gas flows through the cooling pipes, one sufficient cooling can be achieved, while at a Flow through the bypass tube, although this is located within the radiator jacket tube, the cooling effect largely avoided.
  • bypass tube is thermal is insulated so that the on the bypass tube acting cooling is comparatively low.
  • a special one preferred embodiment is formed in that the Bypass tube is provided as a double-walled tube. By the The space between the two pipes occurs the desired Insulating effect.
  • the cooler on at least one Side has separate inlets and outlets.
  • the exhaust gas flow before reaching the cooler branched would be the exhaust gas flow before reaching the cooler branched, and depending on the setting of an actuator the exhaust gas the supply of the cooling pipes or the bypass of the Reach cooler and then subjected to cooling be or not.
  • the downstream end of the cooler a single drain be present because the lines described are still could unite within the cooler.
  • two derivatives exist are, and the flow paths behind the cooler unite.
  • an actuator on the downstream Be provided end of the cooler. In this case it could upstream end of the cooler one or two leads have, depending on whether the exhaust gas flow before Cooler is branched or not.
  • Cooler at least a single supply line and preferably above also has a single derivative.
  • an actuator in an advantageous manner serves to close at least the bypass tube.
  • the actuator should always be provided can either the bypass tube or the cooling tube or closes the common supply line of several cooling pipes.
  • the bypass tube is closed to a Flow through the cooling tubes and thus cooling the To reach exhaust gas.
  • the bypass tube is opened, most of the exhaust gas flows through the bypass pipe, while a comparatively small part of the exhaust gas continues to flow through the cooling tubes.
  • the exhaust gas is a matter of course also cools down slightly.
  • the difference between the extent of cooling in this Case and the extent of cooling in the event that the Bypass tube is closed and only flows through the cooling tubes are, however, for influencing the temperature of the recirculated exhaust gas sufficient.
  • the actuator is a flap.
  • This flap can either be articulated at one end be in two different positions Bypass pipe or the supply line to the cooling pipes is closed.
  • the valve can be in the form of a throttle valve be designed and articulated in a central area, so that, for example, only the bypass tube is lockable when closing the cooling tubes, such as explained above, is not absolutely necessary.
  • a single actuator that only for closing the Bypass tube is provided, in particular in that preferred embodiment sufficient, in which the Cooler a single supply line for the exhaust gas to be recycled has, and the bypass tube, fluidically considered, such as in the extension of the supply line considers that the "path of least resistance" for the Exhaust gas consists of flowing through the bypass pipe.
  • the bypass tube can also be arranged centrally becomes.
  • the bypass tube is just like that surrounding cooling pipes in such a way following a so-called Perforated plate formed that that passed into the cooler Exhaust gas with a comparatively low flow resistance meets the opening behind which the bypass pipe is located located so that the major part of the exhaust gas passes through this flows.
  • the actuator is provided in this way is that it just closes the bypass.
  • the diameter of the cooler according to the invention, in particular its casing tube can be kept comparatively small, the required cooling effect is achieved if that Bypass tube is arranged largely centrally in the housing. If this arrangement with a largely central supply line combined, those can be cheap Flow conditions are guaranteed, as above executed, just closing the bypass required if the exhaust gas is to be cooled. If however, the cooler should be bypassed and the bypass pipe opened, the cooling tubes can remain open.
  • cooler according to the invention is a single one Forms component of an exhaust gas recirculation system According to the invention provided that a complete Exhaust gas recirculation system is provided that the cooler according to the invention in one of the preceding described embodiments.
  • bypass tube into the Housing in particular the casing tube of a cooler integrated becomes.
  • the bypass tube is preferably produced as a double-walled pipe Tube formed and at least the bypass tube, preferably the entire coolers are manufactured by vacuum soldering.
  • the cooler 10 according to the invention a side view.
  • the cooler 10 has a Housing 12 in the form of a jacket tube.
  • Extend through the casing tube 12, as follows is executed more precisely, at least one bypass tube and at least one cooling pipe. Accordingly, how 1 can already be seen from the side view of FIG. 1, no pipes outside the casing pipe 12 of the cooler. Rather, the bypass tube in particular is in the casing tube 12 of the cooler integrated.
  • the jacket tube 12 of the cooler is on its ends sealed so that inside it over a supply or discharge line 16 coolant, for example water, can be passed through, all through the Jacket tube 12 washed around extending tubes. This will especially the cooling pipes and their contents are cooled so that the exhaust gas flowing through it is cooled. That too Bypass tube is cooled. However, this is due of the measures described in more detail below less extensive than in the event that the exhaust gas through the Cooling pipes flow, so that the cooler in the sense of a bypass can be avoided.
  • coolant for example water
  • the bypass tube 18 Largely centrally in the casing tube 12 is the bypass tube 18, which in the case shown is provided as a double-walled tube, with between a vacuum is located on the two walls.
  • the bypass tube 18 Through this thermal Isolation as well as the fact that the Bypass tube around a largely straight through the jacket tube 12 extends pipe, experiences exhaust gas when it passes through the bypass tube 18 flows, a comparatively small Cooling.
  • the Branches of a preferably central cooling pipe feed line represent.
  • Cooling tubes 20 which have a smaller cross section have than the bypass tube 18 and beyond are thermally insulated in the event that the exhaust gas flows through the cooling tubes 20, the desired cooling effect on.
  • the cooling tubes which is not the case in FIG. 2 recognize is to be coiled so that they be extended. This will make the Exhaust gas in the cooling pipes increases and there can be one extensive cooling occur.
  • FIG. 3 is for the inflow area of the embodiment 1 and 2 of the cooler as shown in the cooler Actuator in the form of a rotatable throttle valve 22 is integrated.
  • the integration of the actuator 22 in the Cooler means that the cooler has a single supply line 24 through which the exhaust gas to be returned to the cooler is directed.
  • the branching takes place between the largely central arranged bypass tube 18 and the immediate cooling area, the numerous in the area of the casing tube 12 Cooling tubes 20 is formed.
  • the actuator 22 largely in shape a throttle valve is provided, one in its the central region of the center of rotation is rotatable in such a way that the bypass tube 18 by an orientation of the Throttle valve 22 in the flow direction, as shown in FIG. 3, can be opened.
  • this Embodiment also in the event that the bypass tube 18 is opened, the surrounding cooling area as well as the Cooling tubes 20 remain open. Since the bypass tube 18 but largely located centrally in the casing tube 12, the exhaust gas to be recycled mainly flows through the Bypass tube 18 and undergoes extremely little cooling. The Temperature of the comparatively small amount of exhaust gas, which flows through the cooling pipes, this is to a small extent reduced, so that no significant cooling occurs, such as this by opening the bypass and thus achieved Bypassing the cooler is desirable.
  • Fig. 5 is an alternative embodiment in cross section of the inventive cooler shown.
  • the bypass tube 18 is not centrally located in the jacket tube 12 but on the edge.
  • the rest of the casing tube 12 is taken up by cooling tubes 20.
  • the mode of action is essentially the same as the previous one described embodiment, except that the Supply area is to be designed differently.
  • FIG. 5 is suitable in particular for a modification of the actuator by which either the bypass tube 18 or the cooling tubes 20 are closed should be.
  • the Embodiment of an actuator 22 according to FIG. 6 also with a cooler cross section according to FIG. 2 can be combined.
  • the bypass tube 18 is at the beginning of the Radiator, essentially the part shown in FIG. 6 is so curved that it is towards the center of the Jacket tube 12 is sufficient and thus in the further course of Jacket tube 12 approximately centrally through this extends.

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Abstract

Ein Kühler (10) eines Abgasrückführsystems weist ein Gehäuse (12) mit Anschlüssen (16) zur Zu- und Abführung von Kühlmittel und zumindest ein Bypassrohr (18), das innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist, auf. <IMAGE>

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft einen Kühler eines Abgasrückführsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Abgasrückführsystem mit einem derartigen Kühler.
Auf dem Gebiet der Motortechnik ist es seit längerem zur Verminderung von Schadstoffemissionen bekannt, das Abgas teilweise auf die Frischluftseite des Motors zurückzuführen. Hierbei ist es in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors erforderlich, das Abgas zu kühlen. Gleichzeitig kann insbesondere bei niedriger Motortemperatur und/oder niedriger Motorlast eine Kühlung des Abgases unerwünscht sein. Zu diesem Zweck ist zumeist ein Bypass vorgesehen, der den Kühler umgeht, wobei durch eine geeignete Ventileinrichtung geregelt werden kann, inwieweit das Abgas durch den Bypass bzw. den Kühler strömt.
Stand der Technik
Ein Kühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 197 33 964 A1 bekannt. Der Kühler weist ein Gehäuse mit Anschlüssen zur Zu- und Abführung eines Kühlmittels auf. Ferner ist ein Bypassrohr vorgesehen, das den Kühler derart umgeht, dass das zurückgeführte Abgas zumindest teilweise durch das Bypassrohr strömt und nicht gekühlt wird.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kühler eines Abgasrückführsystems sowie ein damit ausgerüstetes Abgasrückführsystem zu schaffen, der/das hinsichtlich seines Aufbaus vereinfacht ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch den Kühler gemäß dem Patentanspruch 1.
Demzufolge ist für das Bypassrohr vorgesehen, dass es innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, gewissermaßen in das Gehäuse des Kühlers integriert ist, also in diesem verläuft. Mit anderen Worten bildet das Gehäuse des Kühlers, welches die Zu- und Abführung für das Kühlmittel aufweist, insbesondere das sogenannte Mantelrohr des Kühlers, die äußere Umgrenzung des Kühlers. Außerhalb des Gehäuses sind im Bereich des Kühlers lediglich die Zu- und Ableitungen für das Kühlmittel vorgesehen. Das Bypassrohr ist jedoch nicht außerhalb des Gehäuses oder des Mantelrohres vorgesehen, sondern in dieses integriert. Der Aufbau des Kühlers wird hierdurch erheblich vereinfacht, und der Kühler kann weniger komplex gestaltet werden. Insbesondere entsteht ein angenehmes, kompaktes Erscheinungsbild des Kühlers, in dessen Umgebung keine zusätzlichen Leitungen, wie beispielsweise das üblicherweise davon getrennt vorgesehene Bypassrohr vorhanden sind.
Bei Versuchen hat sich herausgestellt, dass die zu erzielende Wirkung, nämlich eine Kühlung des durch das Bypassrohr strömenden Abgases weitgehend zu vermeiden, schon dadurch erreicht werden kann, dass das Bypassrohr deutlich anders gestaltet wird als die Kühlrohre. Wenngleich aufgrund der Integration in das Mantelrohr des Kühlers, innerhalb dessen sich das Kühlmittel, beispielsweise Wasser, befindet, eine gewisse Kühlung des Bypassrohres und dessen Inhalt erfolgt, kann diese Kühlwirkung vergleichsweise gering gehalten werden, wenn ein einziges Bypassrohr mit einem ausreichenden Querschnitt vorgesehen ist, das sich weitgehend gerade durch den Kühler erstreckt. Im Gegensatz dazu kann der Bereich, der zu den Zwecken der Kühlung von dem Abgas durchströmt werden soll, derart gestaltet sein, dass er zahlreiche verzweigte und dementsprechend kleinere Rohre aufweist, die von dem Kühlmittel umspült werden, so dass die gewünschte Kühlwirkung eintritt. Zusätzlich können die Kühlrohre verglichen mit dem Bypassrohr verlängert werden, beispielsweise indem sie gewendelt gestaltet werden. Hierdurch kann einerseits in dem Fall, dass das Abgas die Kühlrohre durchströmt, eine ausreichende Kühlung erreicht werden, während bei einer Durchströmung des Bypassrohres, wenngleich sich dieses innerhalb des Kühler-Mantelrohres befindet, die Kühlwirkung weitgehend unterbleibt.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Grundsätzlich wird bevorzugt, dass das Bypassrohr thermisch isoliert ausgebildet ist, so dass die auf das Bypassrohr wirkende Kühlung vergleichsweise gering ist. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform wird dadurch gebildet, dass das Bypassrohr als doppelwandiges Rohr vorgesehen ist. Durch den Zwischenraum zwischen den beiden Rohren tritt die gewünschte Isolierwirkung ein.
Hierbei haben sich besonders gute Eigenschaften in dem Fall ergeben, in dem zwischen den beiden Wänden eines doppelwandigen Rohres ein Vakuum ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere der Einfluss von Konvektion eines Mediums, das sich zwischen den beiden Rohren befindet, ausgeschaltet werden. Ferner lässt sich diese Ausführungsform besonders günstig mit einem vorteilhaften Herstellungsverfahren für den erfindungsgemäßen Kühler kombinieren, indem das Bypassrohr und bevorzugt der gesamte Kühler durch Vakuumlöten hergestellt wird. Bei diesem Vorgang verschließt das Lot gewissermaßen das Vakuum zwischen den beiden Wänden eines doppelwandigen Bypassrohres, so dass ohne zusätzlichen Herstellungsaufwand ein thermisch weitgehend isoliertes Bypassrohr hergestellt werden kann, das sich erfindungsgemäß in das Gehäuse des Kühlers integrieren lässt und gleichzeitig im Gebrauch weitgehend eine Kühlung des durch das Bypassrohr strömenden Abgases verhindert.
Im Hinblick auf die für das Abgas vorgesehenen Zu- und Ableitungen des erfindungsgemäßen Kühlers ist es grundsätzlich denkbar, dass der Kühler an zumindest einer Seite getrennte Zu- bzw. Abführungen aufweist. In diesem Fall würde der Abgasstrom bereits vor Erreichen des Kühlers verzweigt, und je nach Einstellung eines Stellorgans würde das Abgas die Zuführung der Kühlrohre oder des Bypasses des Kühlers erreichen und anschließend einer Kühlung unterworfen werden oder nicht. In diesem Fall könnte an dem stromabwärtigen Ende des Kühlers eine einzige Abführung vorhanden sein, da sich die beschriebenen Leitungen noch innerhalb des Kühlers vereinigen könnten. Alternativ ist es selbstverständlich denkbar, dass zwei Ableitungen vorhanden sind, und sich die Strömungspfade hinter dem Kühler vereinigen. Ferner kann ein Stellorgan an dem stromabwärtigen Ende des Kühlers vorgesehen sein. In diesem Fall könnte das stromaufwärtige Ende des Kühlers eine oder zwei Zuleitungen aufweisen, je nachdem ob der Abgasstrom bereits vor dem Kühler verzweigt wird oder nicht. In jedem Fall kann auch bei dieser Ausführungsform durch ein Stellorgan am Ende des Kühlers gewährleistet werden, dass sich der verschlossene Strömungspfad allenfalls mit Abgas füllt, jedoch nicht durchströmt wird, so dass beispielsweise in dem Fall, dass das Bypassrohr an dessen Ende verschlossen ist, die Kühlrohre durchströmt werden, und eine Kühlung des Abgases erfolgt. Unabhängig von den beschriebenen denkbaren Ausführungsformen wird im Rahmen der Erfindung derzeit bevorzugt, dass der Kühler zumindest eine einzige Zuleitung und bevorzugt darüber hinaus eine einzige Ableitung aufweist. Um die Strömungspfade, also das Bypassrohr einerseits und die Kühlrohre andererseits, voneinander zu trennen, ist in den Kühler in vorteilhafter Weise ein Stellorgan integriert, das dem Verschließen zumindest des Bypassrohres dient. Es sei erwähnt, dass das Stellorgan grundsätzlich so vorgesehen sein kann, dass es wahlweise das Bypassrohr oder das Kühlrohr bzw. die gemeinsame Zuleitung mehrerer Kühlrohre verschließt. Versuche haben jedoch ergeben, dass sich insbesondere bei einer geeigneten strömungsgünstigen Anordnung des Bypasses zufriedenstellende Ergebnisse erzielen lassen, wenn lediglich das Bypassrohr durch das Stellorgan verschließbar ist. Mit anderen Worten wird das Bypassrohr verschlossen, um eine Durchströmung der Kühlrohre und damit eine Kühlung des Abgases zu erreichen. Wenn das Bypassrohr geöffnet wird, strömt der wesentliche Teil des Abgases durch das Bypassrohr, während ein vergleichsweise kleiner Teil des Abgases weiterhin durch die Kühlrohre strömt. Messungen haben ergeben, dass sich das Abgas hierbei selbstverständlich ebenfalls geringfügig abkühlt. Für bestimmte Anwendungsfälle ist der Unterschied zwischen dem Abkühlungsausmaß in diesem Fall und dem Umfang der Abkühlung für den Fall, dass das Bypassrohr geschlossen wird und nur die Kühlrohre durchströmt werden, jedoch für die Beeinflussung der Temperatur des rückgeführten Abgases ausreichend.
Im Hinblick auf das in den erfindungsgemäßen Kühler bevorzugt integrierte Stellorgan besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, dass das Stellorgan eine Klappe ist. Diese Klappe kann entweder an einem Ende derart angelenkt sein, dass sie in zwei unterschiedlichen Positionen das Bypassrohr bzw. die Zuleitung zu den Kühlrohren verschließt. Alternativ kann die Klappe in Form einer Drosselklappe gestaltet sein und in einem mittigen Bereich angelenkt sein, so dass hierdurch beispielsweise nur das Bypassrohr verschließbar ist, wenn ein Verschließen der Kühlrohre, wie oben ausgeführt, nicht unbedingt notwendig ist.
Ein einziges Stellorgan, das lediglich zum Verschließen des Bypassrohres vorgesehen ist, ist insbesondere bei derjenigen bevorzugten Ausführungsform ausreichend, bei welcher der Kühler eine einzige Zuleitung für das zurückzuführende Abgas aufweist, und sich das Bypassrohr, strömungstechnisch betrachtet, derart in der Verlängerung der Zuleitung befindet, dass der "Weg des geringsten Widerstandes" für das Abgas darin besteht, durch das Bypassrohr zu strömen. Im Einzelnen bedeutet dies, dass, wenn die Zuleitung zentral angeordnet ist, auch das Bypassrohr zentral angeordnet sein wird. Mit anderen Worten ist das Bypassrohr ebenso wie die umgebenden Kühlrohre derart im Anschluss an eine sogenannte Lochplatte ausgebildet, dass das in den Kühler geleitete Abgas bei einem vergleichsweise geringen Strömungswiderstand auf die Öffnung trifft, hinter der sich das Bypassrohr befindet, so dass der wesentliche Teil des Abgases durch dieses strömt. Im Gegensatz dazu trifft das Abgas in dem Fall, in dem eine Kühlung erwünscht ist und das Bypassrohr durch das Stellorgan verschlossen ist, auf die geschlossene Öffnung und strömt dementsprechend durch die parallel angeordneten Kühlrohre. Derselbe Effekt kann jedoch auch bei derjenigen Ausführungsform erhalten werden, bei der sich das Bypassrohr nicht zentral in dem Kühler sondern an dessen Rand befindet, indem die Zuleitung in diesem Fall derart schräg gestaltet ist, dass das Abgas zunächst schräg, im Wesentlichen in Richtung des Bypassrohres in den Kühler strömt, so dass es bei geöffnetem Bypassrohr den Weg des geringsten Widerstandes darstellt, durch dieses zu strömen. Auch hierdurch ist ein vergleichsweise einfaches Stellorgan, das lediglich das Bypassrohr verschließt, ausreichend. Im Übrigen wäre in diesem Fall der in den Figuren (vgl. Fig. 3 und 4) erkennbare Konus, der sich an die Zuleitung des Kühlers anschließt, derart schräg gestaltet, dass die gewünschte Strömung in Richtung des Bypassrohres, das sich an einem Rand befindet, gewährleistet wird. Es sei dementsprechend nochmals erwähnt, dass gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Stellorgan derart vorgesehen ist, dass es lediglich den Bypass verschließt.
Der Durchmesser des erfindungsgemäßen Kühlers, insbesondere dessen Mantelrohres, lässt sich vergleichsweise klein halten, wobei die erforderliche Kühlwirkung erreicht wird, wenn das Bypassrohr weitgehend zentral in dem Gehäuse angeordnet ist. Wenn diese Anordnung mit einer weitgehend zentralen Zuleitung kombiniert wird, können diejenigen günstigen Strömungsverhältnisse gewährleistet werden, die, wie oben ausgeführt, lediglich ein Verschließen des Bypasses erforderlich machen, wenn das Abgas gekühlt werden soll. Wenn jedoch der Kühler umgangen werden soll, und das Bypassrohr geöffnet wird, können die Kühlrohre geöffnet bleiben.
Wenngleich der erfindungsgemäße Kühler eine einzelne Komponente eines Abgasrückführsystems bildet, wird erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein vollständiges Abgasrückführsystem bereitgestellt wird, das den erfindungsgemäßen Kühler in einer der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen aufweist.
Es sei schließlich erwähnt, dass die Erfindung auch in einem Verfahren gesehen werden kann, bei dem das Bypassrohr in das Gehäuse, insbesondere das Mantelrohr eines Kühlers integriert wird. Bevorzugt wird das Bypassrohr herbei als doppelwandiges Rohr ausgebildet und zumindest das Bypassrohr, bevorzugt der gesamte Kühler, werden durch Vakuumlöten hergestellt.
Hierdurch lässt sich der Vorteil erzielen, dass durch das erstarrte Lot gewissermaßen das Vakuum zwischen den beiden Wänden des doppelwandigen Bypassrohres konserviert wird, und das Bypassrohr mit äußerst geringem Aufwand thermisch isoliert ausgebildet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kühlers;
Fig. 2
eine Querschnittsansicht des erfindungsgemäßen Kühlers;
Fig. 3
eine Längsschnittansicht des Zuleitungsbereichs des erfindungsgemäßen Kühlers in einer ersten Stellung eines Stellorgans;
Fig. 4
eine Längsschnittansicht des Zuleitungsbereichs des erfindungsgemäßen Kühlers in einer zweiten Stellung eines Stellorgans;
Fig. 5
eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kühlers; und
Fig. 6
eine Längsschnittansicht des Zuleitungsbereichs des erfindungsgemäßen Kühlers gemäß der zweiten Ausführungsform.
Ausführliche Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
In Fig. 1 ist zunächst der erfindungsgemäße Kühler 10 in einer Seitenansicht zu erkennen. Der Kühler 10 weist ein Gehäuse 12 in Form eines Mantelrohres auf. An den beiden Enden des Gehäuses sind Flansche 14 vorgesehen, die dazu dienen, den erfindungsgemäßen Kühler an davor und danach liegende Abschnitte eines Abgasrückführsystems anzuschließen. Durch das Mantelrohr 12 erstrecken sich, wie nachfolgend noch genauer ausgeführt wird, zumindest ein Bypassrohr und zumindest ein Kühlrohr. Dementsprechend befinden sich, wie aus der Seitenansicht von Fig. 1 bereits zu erkennen ist, keine Rohre außerhalb des Mantelrohres 12 des Kühlers. Vielmehr ist insbesondere das Bypassrohr in das Mantelrohr 12 des Kühlers integriert. Das Mantelrohr 12 des Kühlers ist an seinen Enden derart abgedichtet, dass in sein Inneres über eine Zu- bzw. Ableitung 16 Kühlmittel, beispielsweise Wasser, hindurchgeleitet werden kann, das sämtliche sich durch das Mantelrohr 12 erstreckende Rohre umspült. Hierdurch werden insbesondere die Kühlrohre und ihr Inhalt gekühlt, so dass das hindurchströmende Abgas abgekühlt wird. Auch das Bypassrohr erfährt eine Kühlung. Diese ist jedoch aufgrund der nachfolgend noch genauer beschriebenen Maßnahmen deutlich weniger umfangreich als in dem Fall, dass das Abgas durch die Kühlrohre strömt, so dass der Kühler im Sinne eines Bypasses umgangen werden kann.
Aus Fig. 2 geht der innere Aufbau des Kühlers 10 und der Inhalt seines Mantelrohres 12 für eine erste bevorzugte Ausführungsform hervor. Weitgehend zentral in dem Mantelrohr 12 befindet sich das Bypassrohr 18, das in dem gezeigten Fall als doppelwandiges Rohr vorgesehen ist, wobei sich zwischen den beiden Wänden ein Vakuum befindet. Durch diese thermische Isolierung sowie durch die Tatsache, dass es sich bei dem Bypassrohr um ein sich weitgehend gerade durch das Mantelrohr 12 erstreckendes Rohr handelt, erfährt Abgas, wenn es durch das Bypassrohr 18 strömt, eine vergleichsweise geringe Kühlung. Im Gegensatz dazu sind in der Umgebung des Bypassrohres 18 zahlreiche Kühlrohre 20 vorgesehen, die Verzweigungen einer bevorzugt zentralen Kühlrohr-Zuleitung darstellen. Schon aufgrund der Tatsache, dass zahlreiche Kühlrohre 20 vorliegen, die einen kleineren Querschnitt aufweisen als das Bypassrohr 18 und darüber hinaus nicht thermisch isoliert sind, tritt in dem Fall, dass das Abgas durch die Kühlrohre 20 strömt, die erwünschte Kühlwirkung ein. Ergänzend können die Kühlrohre, was in Fig. 2 nicht zu erkennen ist, gewendelt gestaltet sein, so dass sie verlängert werden. Hierdurch wird die Verweildauer des Abgases in den Kühlrohren vergrößert, und es kann eine umfangreichere Abkühlung eintreten.
Aus Fig. 3 ist für den Zuströmungsbereich der Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 des Kühlers gezeigt, wie in den Kühler ein Stellorgan in Form einer drehbaren Drosselklappe 22 integriert ist. Die Integration des Stellorgans 22 in den Kühler bedeutet, dass der Kühler eine einzige Zuleitung 24 aufweist, durch die das zurückzuführende Abgas zu dem Kühler geleitet wird. In dem in Fig. 3 gezeigten Bereich des Kühlers erfolgt die Verzweigung zwischen dem weitgehend zentral angeordneten Bypassrohr 18 und dem umgehenden Kühlbereich, der im Bereich des Mantelrohres 12 in Form zahlreicher Kühlrohre 20 ausgebildet ist. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist das Stellorgan 22 weitgehend in Form einer Drosselklappe vorgesehen, die um eine in ihrem mittleren Bereich angeordnete Drehachse derart drehbar ist, dass das Bypassrohr 18 durch eine Ausrichtung der Drosselklappe 22 in Strömungsrichtung, wie in Fig. 3 gezeigt, geöffnet werden kann. Es sei erwähnt, dass bei dieser Ausführungsform auch in dem Fall, dass das Bypassrohr 18 geöffnet wird, der umgebende Kühlungsbereich sowie die Kühlrohre 20 geöffnet bleiben. Da sich das Bypassrohr 18 jedoch weitgehend zentral in dem Mantelrohr 12 befindet, strömt das rückzuführende Abgas überwiegend durch das Bypassrohr 18 und erfährt eine äußerst geringe Kühlung. Die Temperatur der vergleichsweise geringen Abgasmenge, welche durch die Kühlrohre strömt, wird hierbei in geringem Umfang vermindert, so dass keine nennenswerte Kühlung eintritt, wie dies durch Öffnung des Bypasses und die damit erreichte Umgehung des Kühlers erwünscht ist.
In Fig. 4 ist die geschlossene Stellung der Drosselklappe 22 gezeigt, in welcher die Drosselklappe 22 das Bypassrohr 18 verschließt. In dieser Stellung strömt das gesamte Abgas durch die Kühlrohre 20, und es erfolgt die erwünschte Kühlung des rückgeführten Abgases. Es sei erwähnt, dass durch beliebige Zwischenstellungen der Drosselklappe 12 zwischen den in Fig. 3 und 4 gezeigten Stellungen eine Regulierung der Durchströmung des Bypasses und damit der Temperaturverminderung des rückgeführten Abgases erfolgen kann.
In Fig. 5 ist im Querschnitt eine alternative Ausführungsform des erfinderischen Kühlers gezeigt. In diesem Fall befindet sich das Bypassrohr 18 nicht zentral in dem Mantelrohr 12 sondern an dessen Rand. Der übrige Bereich des Mantelrohres 12 wird durch Kühlrohre 20 eingenommen. Die Wirkungsweise ist im Wesentlichen die gleiche wie bei der vorangehend beschriebenen Ausführungsform, mit der Ausnahme, dass der Zuleitungsbereich anders zu gestalten ist.
Dies ist in Fig. 6 gezeigt. Wie diese Darstellung deutlich macht, eignet sich die Ausführungsform von Fig. 5 insbesondere für eine Modifikation des Stellorgans, durch das entweder das Bypassrohr 18 oder die Kühlrohre 20 verschlossen werden sollen. Mit anderen Worten werden im Unterschied zu der Ausführungsform von Fig. 3 und 4 die Kühlrohre 20 verschlossen, wenn das Bypassrohr 18 geöffnet ist. Dies wird gemäß der Ausführungsform von Fig. 6 durch eine Klappe erreicht, die an ihrem Ende in einem Bereich zwischen dem Bypassrohr 18 und einem gemeinsamen Zuleitungsbereich für die Kühlrohre 20 klappbar angeordnet ist. In der in Fig. 6 gezeigten Stellung ist das Bypassrohr 18 verschlossen. In der alternativen Stellung, wenn die Klappe 22 nach unten geklappt wird, wird der gemeinsame Zuleitungsbereich für die Kühlrohre verschlossen. Abschließend sei erwähnt, dass die Ausführungsform eines Stellorgans 22 gemäß Fig. 6 auch mit einem Kühlerquerschnitt gemäß Fig. 2 kombiniert werden kann. Hierbei ist das Bypassrohr 18 an dem Anfangsabschnitt des Kühlers, also im Wesentlichen dem Teil, der in Fig. 6 gezeigt ist, derart gekrümmt gestaltet, dass es zu der Mitte des Mantelrohres 12 reicht und sich somit im weiteren Verlauf des Mantelrohres 12 in etwa zentral durch dieses hindurch erstreckt.

Claims (8)

  1. Kühler (10) eines Abgasrückführsystems, mit:
    einem Gehäuse (12) mit Anschlüssen (16) zur Zu- und Abführung von Kühlmittel,
    zumindest einem Bypassrohr (18),
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bypassrohr (18) innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist.
  2. Kühler nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bypassrohr (18) ein doppelwandiges Rohr ist.
  3. Kühler nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    zwischen den beiden Wänden des doppelwandigen Rohres (18) ein Vakuum ausgebildet ist.
  4. Kühler nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kühler eine einzige Zu- und/oder Ableitung für das zurückzuführende Abgas sowie ein Stellorgan (22) zum Verschließen zumindest des Bypassrohres (18) aufweist.
  5. Kühler nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Stellorgan eine Klappe (22) ist.
  6. Kühler nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    der Kühler eine einzige Zuleitung für das zurückzuführende Abgas aufweist, und sich das Bypassrohr (18) strömungstechnisch betrachtet in der Verlängerung der Zuleitung befindet.
  7. Kühler nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Bypassrohr (18) weitgehend zentral in dem Gehäuse (12) angeordnet ist.
  8. Abgasrückführsystem mit zumindest einem Kühler (10) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche.
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