EP1277945B1 - Kühler eines Abgasrückführsystems sowie Abgasrückführsystem mit einem derartigen Kühler - Google Patents
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- EP1277945B1 EP1277945B1 EP01116718A EP01116718A EP1277945B1 EP 1277945 B1 EP1277945 B1 EP 1277945B1 EP 01116718 A EP01116718 A EP 01116718A EP 01116718 A EP01116718 A EP 01116718A EP 1277945 B1 EP1277945 B1 EP 1277945B1
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—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
- F28D7/16—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
- 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
- F28D7/1669—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 the conduit assemblies having an annular shape; the conduits being assembled around a central distribution tube
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
- F02M26/23—Layout, e.g. schematics
- F02M26/25—Layout, e.g. schematics with coolers having bypasses
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- F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- 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
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- 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 radiator of an exhaust gas recirculation system according to the preamble of claim 1 and to an exhaust gas recirculation system with such a radiator.
- a bypass is usually provided, which bypasses the radiator, which can be controlled by a suitable valve device, to what extent the exhaust gas flows through the bypass or the radiator.
- a cooler according to the preamble of claim 1 is known from DE 197 33 964 A1.
- the radiator has a housing with connections for the supply and discharge of a coolant. Further, a bypass pipe is provided, which bypasses the radiator such that the recirculated exhaust gas at least partially flows through the bypass pipe and is not cooled.
- the document JP 2000/291455 shows a cooler of an exhaust gas recirculation system, in which the bypass pipe is designed as a double-walled tube.
- the invention has for its object to provide a radiator of an exhaust gas recirculation system and a so equipped exhaust gas recirculation system, which is simplified in terms of its structure.
- the bypass tube that it is disposed within the housing, is effectively integrated into the housing of the radiator, so runs in this.
- the housing of the cooler which has the inlet and outlet for the coolant, in particular the so-called jacket tube of the radiator, the outer boundary of the radiator. Outside the housing, only the supply and discharge lines for the coolant are provided in the region of the radiator.
- the bypass tube is not provided outside of the housing or the jacket tube, but integrated into this.
- the structure of the radiator is thereby considerably simplified, and the radiator can be made less complex. In particular, creates a pleasant, compact appearance of the radiator, in the environment no additional lines, such as the usually provided separately provided by the bypass tube are available.
- the cooling tubes can be lengthened compared to the bypass tube, for example by being coiled. In this way, on the one hand in the event that the exhaust gas flows through the cooling tubes, sufficient cooling can be achieved, while at a flow through the bypass tube, although this is within the radiator jacket tube, the cooling effect largely omitted.
- the bypass tube is thermally insulated, so that the cooling acting on the bypass tube cooling is relatively low.
- the bypass tube is designed as a double-walled tube. Through the gap between the two tubes enters the desired insulation.
- this embodiment can be combined particularly favorably with an advantageous production method for the cooler according to the invention by producing the bypass tube and preferably the entire cooler by vacuum soldering.
- the solder effectively closes the vacuum between the two walls of a double-walled bypass tube, so that a thermally largely insulated bypass tube can be produced without additional manufacturing costs, which can be integrated according to the invention in the housing of the radiator and at the same time largely in use cooling of the prevents the bypass pipe flowing exhaust gas.
- the cooler has separate inlets and outlets on at least one side.
- the exhaust gas flow would be branched before reaching the radiator, and depending on the setting of an actuator, the exhaust gas would reach the supply of the cooling tubes or the bypass of the radiator and then be subjected to cooling or not.
- there could be a single exhaust at the downstream end of the radiator since the lines described could still unite within the radiator.
- an actuator may be provided at the downstream end of the radiator.
- the upstream end of the radiator could have one or two supply lines, depending on whether the exhaust gas flow is already branched before the radiator or not.
- can also at This embodiment can be ensured by an actuator at the end of the radiator, that the closed flow path fills with exhaust gas, but is not flowed through, so that, for example, in the case that the bypass tube is closed at the end, the cooling tubes are flowed through, and a Cooling of the exhaust gas takes place.
- the cooler it is presently preferred within the scope of the invention for the cooler to have at least one single feed line and preferably also a single feed line.
- an actuator is integrated in the cooler in an advantageous manner, which serves to close at least the bypass tube.
- the actuator can in principle be provided so that it closes either the bypass tube or the cooling tube or the common supply line of several cooling tubes. Experiments have shown, however, that satisfactory results can be achieved, especially if the flow-through arrangement of the bypass is satisfactory, if only the bypass tube can be closed by the actuator. In other words, the bypass tube is closed in order to achieve a flow through the cooling tubes and thus a cooling of the exhaust gas.
- actuator is an advantageous Embodiment in that the actuator is a flap.
- This flap can either be hinged at one end such that it closes the bypass tube or the supply line to the cooling tubes in two different positions.
- the flap may be designed in the form of a throttle valve and be articulated in a central region, so that, for example, only the bypass tube is closed, if closing the cooling tubes, as stated above, is not absolutely necessary.
- a single actuator which is provided only for closing the bypass pipe, is particularly sufficient in that preferred embodiment in which the cooler has a single supply line for the recirculated exhaust gas, and the bypass pipe, in terms of flow, so located in the extension of the supply line, that the "path of least resistance" for the exhaust gas is to flow through the bypass tube.
- the bypass pipe will be arranged centrally.
- the bypass pipe as well as the surrounding cooling tubes is formed after a so-called perforated plate in such a way that the exhaust gas led into the cooler meets at a relatively low flow resistance to the opening behind which the bypass tube is located, so that the essential part of the Exhaust gas flows through this.
- the diameter of the cooler according to the invention in particular its jacket tube, can be kept relatively small, wherein the required cooling effect is achieved when the bypass tube is arranged largely centrally in the housing. If this arrangement is combined with a largely central supply line, those favorable flow conditions can be ensured, which, as stated above, only make it necessary to close the bypass if the exhaust gas is to be cooled. However, if the radiator is to be bypassed and the bypass tube is opened, the cooling tubes may remain open.
- the radiator according to the invention forms a single component of an exhaust gas recirculation system, it is provided according to the invention that a complete exhaust gas recirculation system is provided which has the radiator according to the invention in one of the previously described embodiments.
- bypass tube is integrated into the housing, in particular the jacket tube of a cooler.
- the bypass tube is preferably designed as a double-walled tube and at least the bypass tube, preferably the entire cooler, is produced by vacuum brazing.
- the advantage can be achieved that the vacuum between the two walls of the double-walled bypass tube is conserved by the solidified solder, so to speak, and the bypass tube can be thermally insulated with very little effort.
- the radiator 10 according to the invention can be seen in a side view.
- the radiator 10 has a Housing 12 in the form of a jacket tube. At the two ends of the housing flanges 14 are provided, which serve to connect the radiator according to the invention to front and then lying portions of an exhaust gas recirculation system.
- Through the jacket tube 12 extend, as will be explained in more detail below, at least one bypass tube and at least one cooling tube. Accordingly, as can already be seen from the side view of FIG. 1, there are no pipes outside the jacket tube 12 of the cooler. Rather, in particular, the bypass pipe is integrated into the jacket tube 12 of the radiator.
- the jacket tube 12 of the radiator is sealed at its ends so that in its interior via an inlet and outlet 16 coolant, such as water, can be passed, which flows around all extending through the casing tube 12 tubes.
- coolant such as water
- the cooling tubes and their contents are cooled, so that the exhaust gas flowing through is cooled.
- the bypass tube undergoes cooling.
- this is significantly less extensive than in the case where the exhaust gas flows through the cooling tubes, so that the radiator can be bypassed in the sense of a bypass.
- FIG. 2 shows the internal structure of the radiator 10 and the contents of its jacket tube 12 for a first preferred embodiment.
- the bypass tube 18 is provided in the case shown as a double-walled tube, wherein there is a vacuum between the two walls.
- the bypass tube is a tube which extends largely straight through the jacket tube 12
- exhaust gas as it flows through the bypass tube 18, experiences comparatively little cooling.
- numerous cooling tubes 20 are provided in the vicinity of the bypass tube 18, which represent branches of a preferably central cooling tube supply line.
- Cooling tubes 20 which have a smaller cross-section than the bypass tube 18 and beyond are not thermally insulated, occurs in the event that the exhaust gas flows through the cooling tubes 20, the desired cooling effect.
- the cooling tubes which can not be seen in Fig. 2, be designed coiled, so that they are extended. As a result, the residence time of the exhaust gas is increased in the cooling tubes, and it can enter a more extensive cooling.
- Fig. 3 is shown for the inflow region of the embodiment of FIG. 1 and 2 of the radiator, as in the radiator, an actuator in the form of a rotatable throttle valve 22 is integrated.
- the integration of the actuator 22 in the radiator means that the radiator has a single supply line 24, through which the exhaust gas to be recirculated is passed to the radiator.
- the branching takes place between the largely centrally arranged bypass tube 18 and the immediate cooling region, which is formed in the region of the jacket tube 12 in the form of numerous cooling tubes 20.
- the actuator 22 is provided largely in the form of a throttle valve which is rotatable about a rotational axis arranged in its central region such that the bypass tube 18 is opened by an orientation of the throttle valve 22 in the flow direction, as shown in FIG can.
- the bypass pipe 18 is located largely centrally in the jacket tube 12
- the exhaust gas to be recirculated flows predominantly through the bypass pipe 18 and experiences extremely low cooling.
- the temperature of the comparatively small amount of exhaust gas flowing through the cooling tubes is thereby reduced to a small extent, so that no appreciable cooling occurs, such as This is desirable by opening the bypass and thus bypassing the radiator.
- the closed position of the throttle valve 22 is shown, in which the throttle valve 22, the bypass tube 18 closes. In this position, the entire exhaust gas flows through the cooling tubes 20, and there is the desired cooling of the recirculated exhaust gas. It should be noted that by any intermediate positions of the throttle valve 12 between the positions shown in Fig. 3 and 4, a regulation of the flow through the bypass and thus the temperature reduction of the recirculated exhaust gas can be done.
- Fig. 5 is shown in cross section an alternative embodiment of the inventive cooler.
- the bypass pipe 18 is not centrally in the casing tube 12 but at its edge.
- the remaining area of the jacket tube 12 is occupied by cooling tubes 20.
- the operation is substantially the same as the previously described embodiment, except that the supply area is different.
- FIG. 5 is particularly suitable for a modification of the actuator by which either the bypass tube 18 or the cooling tubes 20 are to be closed.
- the cooling tubes 20 are closed when the bypass tube 18 is opened.
- a flap which is arranged hinged at its end in a region between the bypass pipe 18 and a common supply area for the cooling tubes 20.
- the bypass pipe 18 is closed.
- the flap 22 is folded down, the common supply area for the cooling tubes locked.
- bypass pipe 18 at the initial portion of the radiator ie substantially the part shown in Fig. 6, designed curved so that it extends to the center of the jacket tube 12 and thus in the further course of the jacket tube 12 in about centrally extends through it.
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Description
- 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.
- 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.
- Das Dokument JP 2000/291455 zeigt einen Kühler eines Abgasrückführsystems, bei dem das Bypassrohr als doppelwandiges Rohr ausgeführt ist.
- 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.
- Das Bypassrohr ist thermisch isoliert ausgebildet, so dass die auf das Bypassrohr wirkende Kühlung vergleichsweise gering ist. Das Bypassrohr ist als doppelwandiges Rohr vorgesehen. 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.
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
- 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.
- 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.
- 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 (6)
- Kühler (10) eines Abgasrückführsystems, mit:- einem Gehäuse (12) mit Anschlüssen (16) zur Zu- und Abführung von Kühlmittel,- zumindest einem Bypassrohr (18), das innerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist,- wobei das Bypassrohr (18) ein doppelwandiges Rohr ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Wänden des doppelwandigen Rohres (18) ein Vakuum ausgebildet ist.
- Kühler nach Anspruch 1,
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. - Kühler nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Stellorgan eine Klappe (22) ist. - Kühler nach 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. - Kühler nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Bypassrohr (18) weitgehend zentral in dem Gehäuse (12) angeordnet ist. - Abgasrückführsystem mit zumindest einem Kühler (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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