EP1975400B1

EP1975400B1 - Kühlvorrichtung für rückgeführtes Abgas

Info

Publication number: EP1975400B1
Application number: EP07105067A
Authority: EP
Inventors: Andreas Kuske
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-03-28
Filing date: 2007-03-28
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: DE502007004716D1; EP1975400A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von rückgeführtem Abgas (EGR-oder AGR-Kühler, Abgaskühler) einer Brennkraftmaschine. Dabei ist die Kühlvorrichtung so ausgestaltet, daß die Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Kühlvorrichtung umkehrbar ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regeneration der Kühlvorrichtung.
Die JP 10-281016 offenbart eine Kühlvorrichtung zur Kühlung von rückgeführten Abgasen einer Brennkraftmaschine, bestehend aus mindestens einem Gehäuse und mindestens einer Wärmetauschereinheit. Das Gehäuse weist eine erste und eine zweite Anschlussöffnung auf. Um die Wärmetauschereinheit von Ablagerungen zu befreien, wird simultan zum Schließen eines ersten Pfades ein zweiter Pfad geöffnet, so dass die Ablagerungen ausgeblasen werden.
Die WO 01/63175 offenbart Kühlvorrichtung (1) zur Kühlung von rückgeführtem Abgas einer Brennkraftmaschine, bestehend mindestens aus einem Gehäuse und mindestens einer Wärmetauschereinheit, wobei das Gehäuse mindestens eine erste und eine zweite Anschlußöffnung aufweist, wobei die Kühlvorrichtung derart ausgestaltet ist, daß die Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Wärmetauschereinheit umkehrbar ist,
Die Rückführung von Abgas (EGR) in den oder die Verbrennungsräume einer Brennkraftmaschine zur Mischung mit der Verbrennungsluft oder mit dem brennbaren Luft/Kraftstoffgemisch ist seit langem Stand der Technik. Sowohl bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen als auch bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung wird die Rückführung von Abgas genutzt, um die Verbrennungstemperaturen zu senken und damit den Schadstoffausstoß zu senken. Vorteilhaft bei der Rückführung von Abgas ist es, das Abgas noch zusätzlich vor der Rückführung abzukühlen, da sich dadurch nochmals die Verbrennungstemperaturen senken lassen. Daher sind seit einiger Zeit Kühlvorrichtungen für rückgeführtes Abgas bekannt und in vielfältiger Form im Einsatz, z. B. in Form von Blechrippen- und Mehrfachröhrenkühlvorrichtungen.
Jedes Abgas enthält einen Anteil an unverbrannten, teilverbrannten und/oder auskondensierbaren Stoffen. Da naturgemäß eine Kühlvorrichtung für Abgas die Temperatur des Abgases vermindert, besteht das Problem, daß die oben genannten Bestandteile zumindest zum Teil auskondensieren können und sich innerhalb der Kühlvorrichtung niederschlagen, z. B. in Form von Rußablagerungen. Die Durchgänge für das Abgas durch den Abgaskühler werden so im Laufe der Einsatzzeit des Kühlers langsam zugesetzt und können im Extremfall sogar blockieren. Dadurch wird die Wärmetausch- bzw. Kühlfähigkeit deutlich herabgesetzt. Zusätzlich verengt sich der Querschnitt und der Druckverlust über den Abgaskühler erhöht sich.
Die o. g. Ablagerungen bilden sich überwiegend im kälteren Teil der Kühlvorrichtung, d. h. in der Nähe des Auslasses der Kühlvorrichtung, da dort das Abgas schon abgekühlt wurde und so die o. g. Stoffe zumindest zum Teil auskondensieren konnten. Im Einlaßbereich der Kühlvorrichtung ist die Abgastemperatur in der Regel so hoch, daß hier kaum Ablagerungen zu finden sind.
Die DE 198 48 564 offenbart eine Möglichkeit, um diesem Problem der Ablagerungen entgegenzuwirken. Gezeigt wird eine Kühlvorrichtung enthaltend ein Gehäuse, in dem sich eine Abgasrezirkulationsleitung und eine Kühlfluidleitung nebeneinander befinden, um miteinander parallel zu verlaufen, und ein Wärmetauscherkernelement, das drehbar im Gehäuse angebracht ist und eine Vielzahl von Leitungen abgrenzt, die sich im wesentlichen parallel zur Drehachse des Kernelementes erstrecken, sowie einen Drehmechanismus, der das Kernelement dreht. Die Vielzahl der Leitungen des Kernelementes steht sowohl mit der Abgasrezirkulationsleitung als auch mit der Kühlfluidleitung in Verbindung. Wird das Kernelement gedreht, wird das EGR-Gas, das durch die Abgasrezirkulationsleitung strömt, mit Hilfe eines Teils der Leitungen des Kernelementes gekühlt, die mit Hilfe eines Kühlfluids gekühlt wurden, das durch die Kühlfluidleitung strömt. Da das Kernelement gedreht wird, strömen darüber hinaus das EGR-Gas und das Kühlfluid durch dieselben Leitungen des Kernelements in entgegengesetzten Richtungen, wodurch ein Zusetzen der Leitungen aufgrund unverbrannter Substanzen des Treibstoffes verhindert wird. Nachteilig ist hier allerdings, daß immer Reste des Kühlmittels in die Abgaszirkulationsleitung mitgenommen werden.
Bekannt ist es auch, Kühlvorrichtungen für Abgasrückführungssysteme schaltbar auszugestalten. So offenbart die DE 10 2004 019 554 ein Abgasrückführungssystem bestehend aus einem Gehäuse in dem eine Wärmetauschereinheit, sowie ein Bypaßkanal und eine Bypaßklappe angeordnet sind. Das Gehäuse enthält wiederum einen Wassermantel, der die Kühlung der Wärmetauschereinheit sicherstellt. Durch die Betätigung der Bypaßklappe kann der rückgeführte Abgasstrom nun wahlweise durch die Wärmetauschereinheit oder an der Wärmetauschereinheit vorbei geführt werden.
Der Erfindung liegt die daher Aufgabe zugrunde, eine Kühlvorrichtung für rezirkuliertes Abgas bereitzustellen, bei der die Ablagerungen von unverbrannten Treibstoffbestandteilen innerhalb der Kühlvorrichtung deutlich vermindert oder sogar vermieden werden können, d. h. es findet eine Regeneration der Kühlvorrichtung ähnlich einer Regeneration eines bekannten Partikelfilters statt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kühlvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch ein Verfahren des Anspruchs 9 gelöst.
Die Kühlvorrichtung zur Kühlung von rückgeführtem Abgas einer Brennkraftmaschine enthält ein Gehäuse und eine Wärmetauschereinheit. Das Gehäuse weist dabei mindestens eine erste Anschlußöffnung zum Einlaß von Abgas und eine zweite Anschlußöffnung zum Auslaß des Abgases auf. Die Wärmetauschereinheit weist ein erstes Ende und ein zweites Ende auf. Üblicherweise strömt das Abgas mit einer ersten Durchströmungsrichtung durch die erste Anschlußöffnung des Gehäuses in das erste Ende der Wärmetauschereinheit und verläßt die Wärmetauschereinheit am zweiten Ende, um dann durch die zweite Anschlußöffnung das Gehäuse zu verlassen. Vorteilhaft ist die Kühlvorrichtung derart ausgestaltet, daß die Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Wärmetauschereinheit umkehrbar ist. Durch die Änderung der Durchströmungsrichtung wird das zweite Ende der Wärmetauschereinheit nun mit den heißen Abgasen beaufschlagt, d. h. die Abgase verlassen nun den Wärmetauscher durch das erste Ende, d. h. es handelt sich um eine zweite Durchströmungsrichtung. Die heißen Abgase sind nunmehr in der Lage, eventuelle Ablagerungen am zweiten Ende der Wärmetauschereinheit aufzulösen und mitzunehmen.
Üblicherweise werden Kühlvorrichtungen zur Kühlung von rückgeführtem Abgas als Baueinheit ausgeführt, wobei die erste und zweite Anschlußöffnung im Gehäuse im allgemeinen als Flansche ausgebildet sind. Die erste Anschlußöffnung nennt sich daher auch Einlaßflansch (zum Einlaß der heißen Abgase) während die zweite Anschlußöffnung Auslaßflansch genannt wird (zum Auslaß der dann abgekühlten Abgase). Zusätzlich sind in der Regel zwei Stutzen zum Ein- und Auslaß eines Kühlmittels vorgesehen und häufig mit dem Gehäuse einstückig verbunden. Bevorzugt wird die Kühlvorrichtung zur Kühlung von rückgeführtem Abgas so ausgestaltet, daß die erste Anschlußöffnung, also der Einlaßflansch für den Eintritt des Abgases in das Gehäuses und die zweite Anschlußöffnung, also der Auslaßflansch zum Austritte des dann abgekühlten Abgases, identisch ausgeformt bzw. derart dimensioniert sind, daß das Gehäuse demontiert, gedreht und mit umgekehrter (zweiter) Durchströmungsrichtung durch Gehäuse und Wärmetauschereinheit wieder montiert wird.
Alternativ kann die Kühlvorrichtung auch so ausgestaltet sein, daß Mittel vorgesehen sind, daß Gehäuse zu öffnen, um die Wärmetauschereinheit entnehmen bzw. einführen zu können. Vorteilhaft wird dann zur Umkehrung der Durchströmungsrichtung das Gehäuse geöffnet, die Wärmetauschereinheit entnommen und mit umgekehrter Durchströmungsrichtung, d. h. mit einer zweiten Durchströmungsrichtung wieder in das Gehäuse verbracht und das Gehäuse wieder verschlossen.
Die zuvor genannten vorteilhaften Ausgestaltungen werden bevorzugt bei sogenannten Röhrenwärmetauscher oder Rohrbündelwärmetauschern angewendet, wobei üblicherweise diese Wärmetauscher aus einem Gehäuse und einer Vielzahl von Röhren bzw. Rohren, durch die das Abgas strömt, besteht, wobei die Röhren/Rohre von einem Kühlmittel umgeben sind und wobei das Kühlmittel an den Röhren/Rohren vorbeiströmt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das Gehäuse doppelwandig ausgeführt, wobei zwischen beiden Wänden ein Kühlmittel fließen kann (sogenannter Wassermantel), so daß das Gehäuse durch dieses Kühlmittel gekühlt werden kann. Innerhalb des Gehäuses befindet sich mindestens ein Wärmetauscher, der die Wärme des Abgases an das Gehäuse ableitet, wobei das Gehäuse dann die Wärme an das Kühlfluid leiten kann. Der mindestens eine Wärmetauscher ist z. B. ein Rippenwärmetauscher oder wie zuvor ein Rohrbündelwärmetauscher.
Der mindestens eine Wärmetauscher kann auch aus Segmenten bestehen, z. B. aus zwei Einheiten von Rohrbündeln oder aus zwei Einheiten von Rippenkühlern. Es können auch z. B. auch zwei oder mehrere Segmente zu einer Einheit einstückig verbunden sein wobei es auch möglich ist, daß eine Trennung der Einheiten z. B. durch eine Trennwand vorgesehen ist. Die vorteilhafte Ausgestaltung läßt sich auch auf verschiedene Arten von Gehäusen bzw. Bauweisen der Kühlvorrichtung anwenden. Gebräuchlich sind z. B. linear durchströmte Gehäuse (I-Kühler), bei der die erste Anschlußöffnung auf einer Seite und die zweite Anschlußöffnung auf einer gegenüberliegenden Seite eines Gehäuses angeordnet sind.
Gebräuchlich sind auch Kühlvorrichtungen, bei denen die erste und zweite Anschlußöffnung auf einer Gehäuseseite angeordnet sind, sogenannte U-Kühler. Dabei erfährt der Abgasstrom innerhalb der Kühlvorrichtung eine Umlenkung. Dies wird üblicherweise durch ein Wärmetauscherelement in U-Form, d. h. mit Umlenkung des Abgasstromes innerhalb des Wärmetauscherelements, erreicht. Eine andere Variante sieht zwei oder mehr Wärmetauscherelemente vor, wobei die Umlenkung bzw. Umkehrung der Strömungsrichtung des Abgasstromes zumindest teilweise außerhalb der Wärmetauscherelemente vorgesehen ist, z. B. durch Umlenkung des Abgasstromes durch die Wandung des Gehäuses. Die zwei oder mehr Wärmetauscherelemente können dabei getrennt sein, z. B. durch eine Trennwand. Auch ist es vorstellbar, die zwei oder mehr Wärmetauscherelemente mit oder ohne Trennwand oder -wände miteinander einstückig zu verbinden.
Bei den zuvor beschriebenen Varianten der vorteilhaften Kühlvorrichtung läßt sich die Umkehrung der Durchströmungsrichtung durch Öffnen des jeweiligen Gehäuses, Entnahme des oder der Wärmetauscher und Wiedereinsetzen des oder der Wärmetauscher mit umgekehrter Durchströmungsrichtung erreichen.
Bevorzugt sind aber auch vorteilhafte Varianten der zuvor beschriebenen Kühlvorrichtungskonfigurationen bei denen Mittel vorgesehen sind, die geeignet sind, die Durchströmungsrichtung durch den mindestens einen Wärmetauscher umzukehren, ohne daß das Gehäuse geöffnet werden muß und ohne daß die Kühlvorrichtung demontiert und - wie zuvor beschrieben - mit umgekehrter Durchströmungsrichtung wieder montiert wird.
Die oben genannten Mittel können z. B. mindestens ein Ventil oder eine Klappe beinhalten, wobei die Mittel in geeigneter Weise mit einem oder mehreren Kanälen derart verbunden sind, daß sich die Durchströmungsrichtung durch den mindestens einen Wärmetauscher umkehren läßt.
Bevorzugt bestehen die zuvor genannten Mittel zur Umkehr der Durchströmungsrichtung aus zwei 4/2-Wege Ventilen und zwei zusätzlichen Kanälen. Dabei sind Varianten mit manueller Verstellung der Ventile als auch mit Fremdkraft betätigter Verstellung z. B. durch mindestens einen Elektromotor und/oder mindestens einen Vakuumaktuator vorstellbar.
Es ist auch vorstellbar, daß eine gebräuchliche elektronische Steuerung für eine Brennkraftmaschine eine entsprechende Betätigung der Ventile einleitet bzw. durchführt, z. B. wie oben beschrieben nach einer gewissen Betriebsdauer bzw. bei Fahrzeugen nach einer bestimmten Fahrstrecke.
In einer besonders bevorzugten Variante der Erfindung besteht die Kühlvorrichtung aus einem zumindest überwiegend zylindrischen Gehäuse wobei das Gehäuse wie zuvor beschrieben einen Wassermantel zur Durchleitung eines Kühlfluids aufweist. Bevorzugt sind die erste und zweite Anschlußöffnung für das Abgas auf einer gemeinsamen Gehäuseseite angeordnet, es handelt sich also um eine Kühlvorrichtung des U-Typs. Die Wärmetauschereinheit besteht erfindungsgemäß aus zwei oder mehr Segmenten, die so angeordnet sind, daß der durch die erste Anschlußöffnung eintretende Abgasstrom zumindest ein erstes Segment in einer ersten Richtung durchströmt und der an der zweiten Anschlußöffnung austretende Abgasstrom zuvor mindestes ein zweites Segment in einer dem ersten Segment entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung durchströmt hat. Die Segmente können, wie zuvor beschrieben, einstückig miteinander verbunden sein und können Trennwände aufweisen. Erfindungsgemäß ist die Wärmetauschereinheit zumindest überwiegend als Zylinder ausgeführt und drehbar im Gehäuse gelagert wobei die Drehachse der Wärmetauschereinheit in der Regel überwiegend parallel zur Achse des Gehäusezylinders verläuft, so daß eine der beiden Grundflächen des Zylinders in Richtung von erster bzw. zweiter Anschlußöffnung zeigt. Im Idealfall fallen die Achsen von Gehäuse und Wärmetauschereinheit aufeinander bzw. sind identisch. Wird nun die oben beschriebene, erfindungsgemäße Wärmetauschereinheit bestehend aus zwei Segmenten, die bevorzugt jeweils ungefähr die Form eines längsgeschnittenen halben Zylinders aufweisen, um 180° gedreht, so tauschen das erste und das zweite Segment ihre Position, so daß sich als Folge bei beiden Segmenten jeweils die Durchströmrichtung des Abgases umkehrt.
Alternativ sind auch Wärmetauschereinheiten aus drei, vier oder mehr Segmenten vorstellbar, wobei eine gleichmäßige Aufteilung des Zylinders vorteilhaft ist. So würde z. b. bei einer Wärmetauschereinheit bestehend aus 3 Segmenten jedes Segment 120° bezogen auf die Grundfläche abdecken. Eine Drehung der Wärmetauschereinheit zur Umkehr der Strömungsrichtung würde dann z. B. 120° oder 240° betragen unter der Annahme, daß ein Segment zeitweise nicht vom Abgasstrom beaufschlagt wird.
Die Drehung der Wärmetauschereinheit kann erfindungsgemäß z. B. manuell nach einer bestimmten Zeit oder bei Fahrzeugen z. B. nach einer bestimmten Fahrstrecke erfolgen.
Zur Drehung der Wärmetauschereinheit können erfindungsgemäß geeignete Mittel vorgesehen sein, die ein Drehen ermöglichen, ohne daß das Gehäuse geöffnet werden muß. Diese Mittel können manuell betätigt werden, es sind aber auch fremdkraftbetriebene Mittel vorstellbar. So kann z. B. ein Elektromotor oder ein Vakuumaktuator diese Drehung ausführen.
Es ist auch vorstellbar, daß eine gebräuchliche elektronische Steuerung für eine Brennkraftmaschine eine entsprechende Drehung der Wärmetauschereinheit einleitet bzw. durchführt, z. B. wie oben beschrieben nach einer gewissen Betriebsdauer bzw. bei Fahrzeugen nach einer bestimmten Fahrstrecke.
Bei den zuvor beschriebenen bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung ist auf einen guten Wärmeübergang und eine gewisse Leichtgängigkeit zwischen Wärmetauschereinheit und dem vom Kühlmittel durchflossenen Gehäuse zu achten, z. B. durch Applikation geeigneter wärmeübertragender Mittel zwischen Wärmetauschereinheit und Gehäuse wie z. B. Kupferpaste.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Regeneration einer Kühlvorrichtung. Unter Regeneration wird hier die Auflösung oder Verminderung von Ablagerungen aus Verbrennungsrückständen verstanden, wie sie z. T. bereits oben beschrieben wurde.
Erfindungsgemäß werden daher mit einer der oben beschriebenen Vorrichtungen, insbesondere bei der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung folgende Schritte durchgeführt

Bestimmung einer festgelegten Betriebdauer, Wegstrecke oder eines davon abhängigen Kennwertes
Einleitung einer Drehung einer Wärmetauschereinheit einer Kühlvorrichtung um einen vorbestimmten Winkel nach Erreichen der festgelegten Betriebsdauer, Wegstrecke bzw. Kennwertes.

Wie bereits bei der Beschreibung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung gezeigt, kann durch die Drehung der Wärmetauschereinheit die Durchströmungsrichtung in einzelnen Segmenten der Wärmetauschereinheit umgekehrt werden und somit eventuelle Ablagerungen aufgelöst oder zumindest vermindert werden. Vorteilhaft ist es, die Drehung der mindestens Wärmetauschereinheit nach einer bestimmten Betriebsdauer oder Wegstrecke vorzunehmen, um ein Zusetzen der mindestens einen Wärmetauschereinheit zu verhindern. Es kann auch sinnvoll sein, die Belastung, die Betriebsbedingungen und/oder die Umwelteinflüsse auf die Brennkraftmaschine zu berücksichtigen und die Drehung der Wärmetauschereinheit in Abhängigkeit von diesen Parametern einzuleiten. Dies kann z. B. durch Bildung eines Kennwertes aus den zuvor genannten Parametern geschehen wobei die Drehung der Wärmetauschereinheit bei Erreichen eines zuvor festgelegten Kennwertes eingeleitet wird.
Die zur Verdeutlichung der Erfindung beigefügten Figuren zeigen:

Fig. 1: eine einfache Ausführung einer Kühlvorrichtung in I-Form zum wechselseitigen Einbau mit z. T. aufgeschnittenem Gehäuse
Fig. 2a, b: eine einfache Ausführung einer Kühlvorrichtung mit einer Wärmetauschereinheit bestehend aus zwei Segmenten in Seitenansicht und Draufsicht ebenfalls mit z. T. aufgeschnittenem Gehäuse
Fig. 3a: eine Ausführung der Kühlvorrichtung in I-Form mit Mitteln zur Umkehr der Durchströmungsrichtung durch die Wärmetauschereinheit mit Darstellung einer ersten Durchströmungsrichtung wobei das Gehäuse teilweise aufgeschnitten dargestellt ist
Fig. 3b: eine Ausführung der Kühlvorrichtung in I-Form mit Mitteln zur Umkehr der Durchströmungsrichtung durch die Wärmetauschereinheit mit Darstellung einer zweiten Durchströmungsrichtung. Das Gehäuse ist wiederum z. T. aufgeschnitten.
Fig. 4a, b: Kühlvorrichtung mit drehbarer Wärmetauschereinheit in Seitenansicht und die Darstellung des Schnittes A-A mit z. T. aufgeschnittenem Gehäuse
Fig. 5: Kühlvorrichtung mit drehbarer Wärmetauschereinheit mit 3 Segmenten im Schnitt A-A

Figur 1 zeigt die Kühlvorrichtung 1 in einer einfachen Ausführung. Die Kühlvorrichtung 1 besteht dabei aus einem Gehäuse 2 enthaltend eine Wärmetauschereinheit 3. Dargestellt ist eine doppelwandige Ausführung des Gehäuses 2 wobei zwischen den beiden Wänden ein Kühlmittel fließen kann, d. h. das Gehäuse 2 ist mit einem sogenannten Kühlwassermantel 4 versehen. Das Gehäuse 2 weist an den gegenüberliegenden Enden je einen Stutzen 5, 6 auf, durch die das Kühlmittel einströmen bzw. das Gehäuse wieder verlassen kann. Die von der Wärmetauschereinheit 3 aufgenommene Wärme wird an das Gehäuse 2 abgegeben und vom Kühlmittel 4 abtransportiert. In der gezeigten Ausführungsform weist das Gehäuse 2 zwei Anschlüsse 7, 8, 9, 10 für den Ein- bzw. Auslaß von Abgas in Form von Abgasleitungen 7, 9 auf, wobei jede Abgasleitung 7, 9 in einem Flansch 8, 10 endet. Mittels der Flansche 8, 10 wird die Kühlvorrichtung 1 mit dem Abgassystem einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt) verbunden, z. B. über Schraub- oder Klemmverbindungen (nicht dargestellt). Vorteilhaft sind nun die Flansche 8, 10 überwiegend identisch dimensioniert bzw. ausgeformt, so daß die Kühlvorrichtung 1 demontiert, gedreht und mit umgekehrter Durchströmungsrichtung wieder montiert werden kann.
Eine zweite, erfindungsgemäße Ausführungsform ist in Figur 2 skizziert, wobei Figur 2a eine Seitenansicht und Figur 2b eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1 darstellen. In das doppelwandige Gehäuse 2, d. h. mit einem Kühlwassermantel 4 versehenen Gehäuse 2, ist eine Wärmetauschereinheit 3 verbracht, wobei die Wärmetauschereinheit 3 hier aus zwei Segmenten 3a, 3b besteht. Das Gehäuse 2 weist wie zuvor an den gegenüberliegenden Enden je einen Stutzen 5, 6 auf, durch die das Kühlmittel einströmen bzw. das Gehäuse wieder verlassen kann. In der gezeigten Ausführungsform weist das Gehäuse 2 zwei Anschlüsse 7, 8, 9, 10 für den Ein- bzw. Auslaß von Abgas in Form von Abgasleitungen 7, 9 auf, wobei jede Abgasleitung 7, 9 in einem Flansch 8, 10 endet. Mittels der Flansche 8, 10 wird die Kühlvorrichtung 1 mit dem Abgassystem einer Brennkraftmaschine verbunden, wobei bei der gezeigten Ausführungsform die Anschlüsse 7, 8, 9, 10 auf einer Seite des Gehäuses 2 angeordnet sind. Das zu kühlende Abgas strömt bei der hier gezeigten Darstellung durch den ersten Anschluß 7, 8 in die Kühlvorrichtung 1, durchströmt das erste Segment , 3a der Wärmetauschereinheit 3, wird anschließend in einem Leerraum 11 des Gehäuses 2 um 180° umgelenkt, um dann durch das zweite Segment 3b des Wärmetauschers 3 und den zweiten Anschluß 9, 10 die Kühlvorrichtung 1 wieder zu verlassen. Vorteilhaft kann nun zur Umkehrung der Durchströmungsrichtung durch die Wärmetauschereinheit 3 die Wärmetauschereinheit 3 dem Gehäuse 2 entnommen werden, um 180° gedreht werden und wieder in das Gehäuse 2 verbracht werden. Das Gehäuse 2 weist dazu eine entsprechende Ausgestaltung auf (hier nicht gezeigt) z. B. durch entsprechende Trennung in zwei Gehäusehälften oder Gehäuseteile und eine lösbare Verbindung der beiden Gehäusehälften oder Gehäuseteile z. B. durch Verschraubung, Clipse oder Spannelemente.
Die Figuren 3a und 3b zeigen eine weitere Ausführungsform. Auch hier besteht die Kühlvorrichtung 1 wieder aus einem Gehäuse 2 enthaltend eine Wärmetauschereinheit 3. Das Gehäuse ist wieder doppelwandig ausgeführt und weist einen Kühlwassermantel 4 auf, wobei die Stutzen 5, 6 die Zu- bzw. Abfuhr des Kühlmittels sicherstellen. Das Abgas wird wie zuvor durch die beiden Abgasanschlüsse 7, 8, 9, 10 der Kühlvorrichtung 1 zu- bzw. abgeführt. Zusätzlich sind Mittel 13, 14, 15, 16 vorgesehen, die Durchströmungsrichtung durch die Kühlvorrichtung 1 umzukehren. Diese Mittel bestehen hier aus zwei geeigneten Ventilen 15, 16 und zwei zusätzlichen Abgaskanälen 13, 14. Dabei wird der Abgasstrom zur Durchströmung der Kühlvorrichtung 1 in einer ersten Durchströmungsrichtung ausgehend von der Abgasleitung 17 direkt durch das Ventil 15 über den Flansch 8 und die Abgasleitung 7 in die Kühlvorrichtung 1 geleitet. Abgekühlt verläßt der Abgasstrom die Kühlvorrichtung 1 durch die Abgasleitung 9 den Flansch 10 über das Ventil 16 und die Abgasleitung 18. Zur Umkehrung der Durchströmungsrichtung (zweite Durchströmungsrichtung) der Kühlvorrichtung 1 wird der eintretende Abgasstrom vom Ventil 15 in den Abgaskanal 13 umgelenkt. Vom Abgaskanal 13 lenkt das Ventil 16 den Abgasstrom über den Flansch 10 und die Abgasleitung 9 durch die Kühlvorrichtung 1, die nunmehr in einer zweiten Durchströmungsrichtung passiert wird. Das Abgas verläßt die Kühlvorrichtung durch die Abgasleitung 7 und den Flansch 8 und wird im Ventil 15 in den zweiten Abgaskanal 14 geleitet. Das Ventil 16 führt das Abgas dann in die Abgasleitung 18 weiter zur Brennkraftmaschine. Die Ventile 15, 16 können auch so geschaltet werden, daß der Abgasstrom zuerst die Abgasleitung 14 auf dem Weg zur Kühlvorrichtung passiert, um dann abgekühlt durch die Abgasleitung 13 weitergeführt zu werden.
Figur 4 zeigt eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung 1, wobei das Gehäuse 2 eine drehbare Wärmetauschereinheit 3 beherbergt. Das Gehäuse ist wieder doppelwandig ausgeführt und weist einen Kühlwassermantel 4 auf, wobei die Stutzen 5, 6 die Zu- bzw. Abfuhr des Kühlmittels sicherstellen. Das Abgas wird wie zuvor durch die beiden Abgasanschlüsse 7, 8, 9, 10 der Kühlvorrichtung 1 zu- bzw. abgeführt, wobei der zweite Abgasanschluß 9, 10 durch den ersten Abgasanschluß in der Skizze verdeckt wird. Erfindungsgemäß besteht die Wärmetauschereinheit 3 aus mindestens zwei Segmenten 3a, 3b, wobei die Wärmetauschereinheit 3 drehbar um die Achse 19 gelagert ist und wobei die Achse 19 hier gleichzeitig mit der Gehäusemittellinie identisch ist. Ein Leerraum 11 übernimmt - wie zuvor - die Umlenkung des Abgasstromes vom ersten Segment 3a in das zweite Segment 3b der Wärmetauschereinheit 3. Erfindungsgemäß wird nun die Wärmetauschereinheit zur Umkehrung der Strömungsrichtung durch die Wärmetauschereinheit um 180° um die Achse 19 gedreht. Dadurch wird nun das zweite Segment 3b zuerst vom Abgas durchströmt, während das erste Segment 3a nun in der Durchströmungsrichtung an zweiter Stelle liegt.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch eine alternative Ausgestaltung der zuvor beschriebenen Kühlvorrichtung 1 bei der die Wärmetauschereinheit aus 3 Segmenten 3a, 3b, 3c besteht. Hier werden im Betrieb der Kühlvorrichtung immer nur zwei Segmente durchströmt, während das dritte Segment nicht durchströmt wird. Eine Regeneration wird dann durch eine Drehung um 120° oder 240° eingeleitet, wobei wie zuvor die Segmente 3a, 3b, 3c ihre Durchströmungsrichtung ändern bzw. ein zuvor durchströmtes Segment nun nicht mehr durchströmt wird.

Bezugszeichenliste

1: Kühlvorrichtung
2: Gehäuse
3: Wärmetauschereinheit (Segmente)
3a, 3b, 3c: Segmente der Wärmetauschereinheit
4: Kühlmittel
5: Stutzen für Kühlmittel
6: Stutzen für Kühlmittel
7: Abgasleitung
8: Flansch
9: Abgasleitung
10: Flansch
11: Leerraum
12: Pfeil
13: Kanal
14: Kanal
15: Ventil
16: Ventil
17: Abgasleitung
18: Abgasleitung
19: Mittellinie/Achse

Claims

Kühlvorrichtung (1) zur Kühlung von rückgeführtem Abgas einer Brennkraftmaschine, bestehend mindestens aus einem Gehäuse (2) und mindestens einer Wärmetauschereinheit (3), wobei das Gehäuse (2) mindestens eine erste und eine zweite Anschlußöffnung (8, 10) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (1) derart ausgestaltet ist, daß die Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Wärmetauschereinheit (3) umkehrbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der an einer ersten Anschlußöffnung (8) eintretende Abgasstrom zumindest ein erstes Segment (3a) der Wärmetauschereinheit (3) in einer ersten Richtung durchströmt und der an einer zweiten Anschlußöffnung (10) austretende Abgasstrom zuvor mindestens ein zweites Segment (3b) der Wärmetauschereinheit (3) in einer dem ersten Segment entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung durchströmt, wobei die Wärmetauschereinheit (3) drehbar innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist, und wobei die Umkehrung der Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Wärmetauschereinheit (3) durch eine Drehung der Wärmetauschereinheit (3) innerhalb des Gehäuses (2) bewirkt wird.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Wärmetauschereinheit (3) zumindest überwiegend als Zylinder ausgebildet ist und/oder das Gehäuse (2) zumindest überwiegend die Form eines Zylinders aufweist.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Achsen (19) des überwiegend zylindrischen Gehäuses (2) und der überwiegend zylindrischen Wärmetauschereinheit (3) überwiegend parallel verlaufen.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Achsen (19) des überwiegend zylindrischen Gehäuses (2) und der überwiegend zylindrischen Wärmetauschereinheit (3) aufeinander fallen bzw. identisch sind.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
Mittel vorgesehen sind, die Wärmetauschereinheit (3) zu drehen, ohne daß das Gehäuse (2) geöffnet werden muß.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Mittel manuell oder mit Fremdkraft betrieben werden.
Kühlvorrichtung (1) nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Fremdkraftbetätigung durch eine gebräuchliche elektronische Steuerung für eine Brennkraftmaschine eingeleitet bzw. durchgeführt wird.
Kühlvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Gehäuse (2) doppelwandig ist und einen Kühlwassermantel (4) aufweist.
Verfahren zur Regeneration einer Kühlvorrichtung (1) zur Kühlung von Abgasen von Brennkraftmaschinen, bestehend mindestens aus einem Gehäuse (2) und mindestens einer Wärmetauschereinheit (3), wobei das Gehäuse (2) mindestens eine erste und eine zweite Anschlußöffnung (8, 10) aufweist, wobei die Kühlvorrichtung (1) derart ausgestaltet ist, daß die Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Wärmetauschereinheit (3) umkehrbar ist, wobei der an einer ersten Anschlußöffnung (8) eintretende Abgasstrom zumindest ein erstes Segment (3a) einer Wärmetauschereinheit (3) in einer ersten Richtung durchströmt und der an einer zweiten Anschlußöffnung (10) austretende Abgasstrom zuvor mindestens ein zweites Segment (3b) einer Wärmetauschereiriheit (3) in einer dem ersten Segment entgegengesetzten zweiten Strömungsrichtung durchströmt, wobei die Wärmetauschereinheit (3) drehbar innerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist und wobei die Umkehrung der Durchströmungsrichtung des Abgases durch die Wärmetauschereinheit (3) durch eine Drehung der Wärmetauschereinheit (3) innerhalb des Gehäuses (2) bewirkt wird,
umfassend folgende Schritte:
- Bestimmung einer festgelegten Betriebdauer oder Wegstrecke

- Einleitung der Drehung der Wärmetauschereinheit (3) der Kühlvorrichtung (1) um einen vorbestimmten Winkel nach Erreichen der festgelegten Betriebsdauer bzw. Wegstrecke.