EP3085942B1 - Abgasrückführungsmodul mit austauschbarer wärmetauscherkassette - Google Patents

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EP3085942B1
EP3085942B1 EP16159188.8A EP16159188A EP3085942B1 EP 3085942 B1 EP3085942 B1 EP 3085942B1 EP 16159188 A EP16159188 A EP 16159188A EP 3085942 B1 EP3085942 B1 EP 3085942B1
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EP
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heat
exchanger
housing
heat exchanger
exhaust gas
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F28F9/26—Arrangements for connecting different sections of heat-exchange elements, e.g. of radiators

Definitions

  • the invention relates to an exhaust gas recirculation module for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with an exhaust gas recirculation valve, with which a volumetric flow of Wegfitdem exhaust gas can be determined, and a heat exchanger in which the recirculated exhaust gas can be cooled, wherein the heat exchanger comprises a replaceable heat exchanger cassette and the heat exchanger a heat exchanger housing having an access opening closed by a valve housing of the exhaust gas recirculation valve, the heat exchanger cassette being inserted through the access opening into the heat exchanger housing, wherein the valve housing is connected to the heat exchanger housing by a flange connection, clamped, caulked or crimped thereto.
  • exhaust gas is usually taken from the exhaust pipe and admixed with the combustion air. This is for the reduction of nitrogen oxides (NOx) and compliance with emission limits in accordance with applicable regulations.
  • NOx nitrogen oxides
  • the exhaust gas can for example be taken directly from the exhaust manifold and be reintroduced on the intake side of the internal combustion engine. Depending on the conditions, the exhaust gas is either cooled before it is supplied to the combustion air, or it is supplied uncooled.
  • the exhaust gas recirculation module In order to cool the exhaust gas, the exhaust gas recirculation module has an exhaust gas cooler through which the exhaust gas can be passed. If the exhaust gas is to be supplied uncooled, a bypass is opened (for example, by a vacuum box that opens or closes a bypass flap valve), so that the exhaust gas flows through a bypass channel and bypasses the heat exchanger. The amount of exhaust gas that is recycled as a whole, is controlled by a control valve that allows, for example, map-controlled the desired volume flow rate.
  • the heat exchanger for the cooling of the recirculated exhaust gas is designed for the most powerful engine variant, and this heat exchanger is then installed in low-performance engines.
  • the reason for this is that different variants lead to additional development costs.
  • the individual components of the heat exchanger have quite high material and processing costs (stainless steels, cast stainless steel, sheets with high degree of deformation, furnace soldering with temperatures above 1000 ° C).
  • the EP 0 930 429 A2 shows an exhaust gas recirculation device comprising an exhaust gas cooler with a cooling insert, which is arranged in a channel through which the cooling liquid flows.
  • This cooling insert can be made in the manner of a cartridge and is inserted through an opening, which is then closed by a housing.
  • the DE 10 2006 039 497 A1 which is considered as the closest prior art, shows an exhaust gas cooler, which is part of an exhaust gas recirculation system.
  • the exhaust gas cooler has a cooler cassette, which is inserted into a housing, which is then closed by a housing part, in which an exhaust valve is arranged.
  • the DE 10 2010 014 843 A1 shows an exhaust gas recirculation module, which consists of a total of four different housing parts.
  • the cooling module here two exhaust ducts are arranged to return sufficient amounts of exhaust gas in large-volume engines
  • the object of the invention is to optimize the exhaust gas recirculation module to the effect that lower total costs result even taking into account the development effort.
  • the invention provides an exhaust gas recirculation module of the type mentioned above, that the heat exchanger cassette is provided with a sealing flange which is clamped between the heat exchanger housing and the valve housing, and that the heat exchanger cassette is provided on the exhaust gas downstream side with a plug connection. Furthermore, the invention provides a modular system for a heat exchanger of an exhaust gas recirculation module for internal combustion engines of the aforementioned type, with a Heat exchanger housing, a valve housing and a plurality of heat exchanger cassettes, which differ in terms of their heat exchanger capacity, wherein in the heat exchanger housing that heat exchanger cassette is installed, which is adapted to the heat exchanger requirements of the respective internal combustion engine.
  • the invention is based on the idea to use a largely standardized heat exchanger, which is used with one and the same heat exchanger housing and with the same valve housing for different internal combustion engines, ie for internal combustion engines, which differ in terms of volume flow of guriquedem exhaust.
  • a suitable heat exchanger cassette is inserted into the heat exchanger housing, that is, in the case of a large volume flow, a cassette with a greater heat exchanger capacity than at a smaller volume flow.
  • This has the advantage that in terms of the heat exchanger housing and the valve housing large quantities are possible, resulting in lower unit costs.
  • different EGR valves need not be designed and designed. However, material costs can be saved by using adapted heat exchanger cassettes.
  • the "largest" engine variant for which the exhaust gas recirculation module is basically designed, usually has a rather small share of the sales figures.
  • a "smaller" heat exchanger cassette may be used which requires less material for heat exchanger plates, exhaust ducts, etc. There is no need for a separate housing cover or closure element to close the heat exchanger housing after the heat exchanger cassette is inserted; For closing the exhaust gas recirculation valve, which is anyway attached to the heat exchanger housing, is used.
  • the flange connection makes it possible to connect the valve housing in a technically simple and robust manner to the heat exchanger housing, for example by a plurality of fastening screws, clamps, by caulking, by crimping, etc. Due to the sealing flange, the heat exchanger cassette automatically ensures the seal between the heat exchanger housing and the valve housing, so no additional seals are necessary.
  • the plug connection allows a tight connection without further measures between the exhaust gas outlet side of the heat exchanger cassette and the heat exchanger housing.
  • the sealing flange is provided with a recess through which a coolant from the valve housing to the heat exchanger housing can be passed. This allows an integrated cooling water supply of the exhaust gas recirculation valve and the heat exchanger can be achieved without external hoses or pipes are necessary.
  • the heat exchanger housing may be made of plastic, an aluminum alloy or steel sheet. Such comparatively inexpensive materials can be used in particular because the heat exchanger housing itself is cooled.
  • the different heat exchanger cassettes may differ in the area of the heat transfer elements and / or in the type of heat transfer elements used.
  • a heat exchanger cassette for a "smaller" internal combustion engine can use a heat exchanger cassette in which the heat exchanger package is made shorter inside than in a variant for a "large” internal combustion engine.
  • Different heat exchanger capacities can also be achieved by using, if necessary, more complex solutions with better heat transfer coefficients.
  • one cassette may contain a tube bundle cooler while another cassette contains a plate cooler.
  • the cassettes may also differ in that turbulence liners are provided in one type, while no turbulence liners are used in the other type.
  • a cylinder head 10 which serves in a conventional manner to supply intake air to a plurality of cylinders of an internal combustion engine and to remove combustion gases from the cylinders.
  • the intake air is provided via an intake system 12, and the combustion gases are exhausted via an exhaust manifold 14.
  • a part of the exhaust gas can be taken from the exhaust line of the internal combustion engine and returned to the intake side.
  • two different flow paths are possible.
  • a first flow path passes through a heat exchanger 16, in which heat can be withdrawn from the exhaust gas.
  • a coolant inlet 18 and a coolant outlet 20 are provided.
  • an exhaust gas recirculation valve 22 is provided in order to control or regulate the volume flow through the heat exchanger 16.
  • a second flow path extends through a bypass channel 24, through which exhaust gas can be passed directly from the exhaust gas to the suction side, bypassing the heat exchanger 16.
  • the bypass channel 24 is associated with a bypass valve 26, with which the volume flow through the bypass channel can be controlled or regulated.
  • the heat exchanger 16 has a heat exchanger housing 50, which may consist of plastic, an aluminum alloy or steel sheet.
  • the heat exchanger housing 50 is provided with a mounting flange 52 which surrounds an access opening to the interior of the heat exchanger housing 50.
  • valve housing 60 of the exhaust gas recirculation valve 22 is mounted on the mounting flange 52 of the heat exchanger housing 50.
  • the valve housing 60 is also provided with a mounting flange, here designated by the reference numeral 62 is. To connect the two mounting flanges 52, 62 together, mounting screws 64 may be used.
  • the interface can also be crimped or crimped with brackets or, in the case of a heat exchanger housing which consists of sheet metal.
  • the valve housing 60 of the exhaust gas recirculation valve 22 is provided with an internal cooling passage 66 through which a coolant flowing from the coolant inlet 18 through the valve housing 60 of the exhaust gas recirculation valve 22 and then through the heat exchanger housing 50 to the coolant outlet 20.
  • the transfer of the coolant from the cooling channel 66 in the interior of the valve housing 60 of the exhaust gas recirculation valve 22 to the heat exchanger housing 50 is effected by a plug connection 68 which is integrated into the connection surfaces of the mounting flanges 52, 62.
  • a heat exchanger cassette 70 is arranged, the function of which is to ensure a reliable seal between the exhaust gas flowing through the heat exchanger 16 and the coolant also flowing through the heat exchanger 16 and, on the other hand, to allow good heat transfer from the exhaust gas to the coolant .
  • a plurality of heat transfer elements 72 are arranged inside the heat exchanger cassette 70, which consist of a good heat-conducting and corrosion-resistant material, usually stainless steel.
  • the heat exchanger cassette 70 is provided with a sealing flange 74 which is clamped between the two mounting flanges 52, 62.
  • the sealing flange 74 may be associated with different seals, for example here a circumferential elastomeric seal 76 on the side of the heat exchanger housing 50 and a gasket 78 on the side of the valve housing 60th
  • the heat exchanger cassette 70 On the side facing away from the sealing flange 74, the heat exchanger cassette 70 is provided with a plug connection 80 which engages in a plug-in receptacle 82 when the heat exchanger cassette 70 is mounted inside the heat exchanger housing 50.
  • the volume flow of exhaust gas to be passed through the heat exchanger 16 enters the valve housing 60 via an inlet 84, to which a valve seat 86 and a valve element 88 of the exhaust gas recirculation valve 22 are connected. Depending on the position of the exhaust gas recirculation valve 22, a more or less large flow cross section for the recirculated exhaust gas is released.
  • the exhaust gas flows in the direction of the arrow P through the valve seat 86 and enters the heat exchange cassette 70. There it can deliver a portion of the entrained heat via the heat transfer elements 72 to the coolant and finally pass via the plug connection 80 to a port 90, from which it is supplied to the intake system.
  • FIG. 5a schematically the heat exchanger housing 50 and the valve housing 60 of the exhaust gas recirculation valve 22 are shown. Further, it can be seen that there is an access opening Z to the interior of the heat exchanger housing 50 when the valve housing 60 is not yet secured to the mounting flange 62 of the heat exchanger housing 50.
  • heat transfer elements 72 are used. These may differ in terms of their geometric design, their material, their packing density, their area and / or other parameters.
  • FIG. 5d a heat exchanger cassette 70 is shown, which in terms of their length of the in the FIGS. 5b and 5c shown heat exchanger cassettes 70 different.
  • the cartridge according to 5d is suitable for "smaller" engines in which a lower volume flow of exhaust gas must be recycled. Accordingly, a smaller amount of heat within the heat exchanger 16 must be removed. It can be seen that the distance to the plug-in receptacle 82 of the heat exchanger housing 50 at the in FIG. 5d shown heat exchanger cassette 70 can be bridged with little effort, that the connector 80 is made longer.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Abgasrückführungsmodul für eine Verbrennungskraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Abgasrückführungsventil, mit dem ein Volumenstrom von rückzuführendem Abgas bestimmt werden kann, und einem Wärmetauscher, in dem das rückzuführende Abgas gekühlt werden kann, wobei der Wärmetauscher eine austauschbare Wärmetauscherkassette aufweist und der Wärmetauscher ein Wärmetauschergehäuse aufweist, das eine Zugangsöffnung aufweist, die von einem Ventilgehäuse des Abgasrückführungsventils verschlossen ist, wobei die Wärmetauscherkassette durch die Zugangsöffnung in das Wärmetauschergehäuse eingesetzt ist, wobei das Ventilgehäuse mit dem Wärmetauschergehäuse durch eine Flanschverbindung verbunden oder mit diesem verklammert, verstemmt oder vercrimpt ist.
  • Bei Verbrennungskraftmaschinen wird üblicherweise Abgas aus der Abgasleitung entnommen und der Verbrennungsluft beigemischt. Dies dient der Reduktion von Stickoxiden (NOx) und der Einhaltung von Emissionsgrenzen gemäß den geltenden Vorschriften.
  • Das Abgas kann beispielsweise unmittelbar am Abgaskrümmer entnommen werden und auf der Ansaugseite der Verbrennungskraftmaschine wieder eingeleitet werden. In Abhängigkeit von den Rahmenbedingungen wird das Abgas entweder gekühlt, bevor es der Verbrennungsluft zugeführt wird, oder es wird ungekühlt zugeführt.
  • Um das Abgas kühlen zu können, weist das Abgasrückführungsmodul einen Abgaskühler auf, durch den das Abgas geführt werden kann. Wenn das Abgas ungekühlt zugeführt werden soll, wird ein Bypass geöffnet (beispielsweise durch eine Unterdruckdose, die ein Bypass-Klappenventil öffnet oder schließt), sodass das Abgas durch einen Bypasskanal strömt und den Wärmetauscher umgeht. Die Menge des Abgases, das insgesamt rückgeführt wird, wird dabei gesteuert durch ein Regelventil, das beispielsweise kennfeldgesteuert den gewünschten Volumendurchsatz ermöglicht.
  • Stetig steigende Umweltauflagen und hiermit verbundene, reduzierte Emissionsgrenzen erfordern neue, qualitativ höherwertige Regelsysteme im Abgasrückführungsbereich. Dabei ist der rückzuführende Volumenstrom an Abgas je nach Motorvariante (Motoren mit drei, vier, sechs, ... Zylindern) unterschiedlich.
  • Bisher wird im Stand der Technik allerdings der Wärmetauscher für die Kühlung des rückgeführten Abgases auf die leistungsstärkste Motorenvariante ausgelegt, und dieser Wärmetauscher wird dann auch in leistungsschwächeren Motoren eingebaut. Der Grund hierfür ist, dass unterschiedliche Varianten zu zusätzlichen Entwicklungskosten führen. Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass die einzelnen Komponenten des Wärmetauschers recht hohe Material- und Verarbeitungskosten haben (Edelstähle, Edelstahlguss, Bleche mit hohem Umformgrad, Ofenlötung mit Temperaturen oberhalb 1000 °C).
  • Die EP 0 930 429 A2 zeigt eine Abgasrückführeinrichtung, die einen Abgaskühler mit einem Kühleinsatz aufweist, der in einem Kanal angeordnet ist, durch den Kühlflüssigkeit strömt. Dieser Kühleinsatz kann nach Art einer Kartusche ausgeführt und wird durch eine Öffnung eingesetzt, die anschließend durch eine Gehäuse verschlossen wird.
  • Die DE 10 2006 039 497 A1 , die als nächstkommender Stand der Technik angesehen wird, zeigt einen Abgaskühler, der Teil eines Abgasrückführsystems ist. Der Abgaskühler weist eine Kühlerkassette auf, die in ein Gehäuse eingesetzt wird, das dann von einem Gehäuseteil verschlossen wird, in dem auch ein Abgasventil angeordnet ist.
  • Die DE 10 2010 014 843 A1 zeigt ein Abgasrückführmodul, das aus insgesamt vier verschiedenen Gehäuseteilen besteht. Am Kühlmodul sind hier zwei Abgaskanäle angeordnet, um bei großvolumigen Motoren ausreichende Abgasmengen zurückzuführen
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das Abgasrückführungsmodul dahingehend zu optimieren, dass sich auch unter Berücksichtigung des Entwicklungsaufwandes geringere Gesamtkosten ergeben.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß bei einem Abgasrückführungsmodul der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Wärmetauscherkassette mit einem Dichtungsflansch versehen ist, der zwischen dem Wärmetauschergehäuse und dem Ventilgehäuse eingespannt ist, und dass die Wärmetauscherkassette auf der Abgas-stromabwärtigen Seite mit einem Steckanschluss versehen ist. Weiterhin ist erfindungsgemäß ein Baukastensystem für einen Wärmetauscher eines Abgasrückführungsmoduls für Verbrennungskraftmaschinen der vorstehend genannten Art vorgesehen, mit einem Wärmetauschergehäuse, einem Ventilgehäuse und mehreren Wärmetauscherkassetten, die sich hinsichtlich ihrer Wärmetauscherkapazität unterscheiden, wobei im Wärmetauschergehäuse diejenige Wärmetauscherkassette verbaut ist, die an den Wärmetauscherbedarf der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine angepasst ist. Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, einen weitestgehend standardisierten Wärmetauscher zu verwenden, der mit ein und demselben Wärmetauschergehäuse und mit ein und demselben Ventilgehäuse für unterschiedliche Verbrennungskraftmaschinen verwendet wird, also für Verbrennungskraftmaschinen, die sich hinsichtlich des Volumenstroms von rückzuführendem Abgas unterscheiden. In Abhängigkeit vom Volumenstrom wird jedoch eine geeignete Wärmetauscherkassette in das Wärmetauschergehäuse eingesetzt, also bei einem großen Volumenstrom eine Kassette mit einem größeren Wärmetauschervermögen als bei einem kleineren Volumenstrom. Dies hat den Vorteil, dass hinsichtlich des Wärmetauschergehäuses und des Ventilgehäuses große Stückzahlen möglich sind, was zu niedrigeren Stückkosten führt. Außerdem müssen nicht unterschiedliche Abgasrückführungsventile entwickelt und ausgelegt werden. Jedoch lassen sich Materialkosten dadurch einsparen, dass angepasste Wärmetauscherkassetten verwendet werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die "größte" Motorenvariante, für die das Abgasrückführungsmodul grundsätzlich ausgelegt wird, üblicherweise einen eher geringen Anteil an den Verkaufszahlen hat. Für den Großteil der tatsächlich verwendeten Abgasrückführungsmodule kann eine "kleinere" Wärmetauscherkassette eingesetzt werden, bei der weniger Material für Wärmetauscherplatten, Abgasführungskanäle, etc. notwendig ist. Es ist kein separater Gehäusedeckel oder ein ähnliches Verschlusselement notwendig, um das Wärmetauschergehäuse zu verschließen, nachdem die Wärmetauscherkassette eingesetzt ist; zum Verschließen wird das sowieso am Wärmetauschergehäuse angebrachte Abgasrückführungsventil verwendet. Die Flanschverbindung ermöglicht es, das Ventilgehäuse in technisch einfacher und robuster Weise mit dem Wärmetauschergehäuse zu verbinden, beispielsweise durch mehrere Befestigungsschrauben, Klammern, durch Verstemmen, durch Vercrimpen, etc. Aufgrund des Dichtungsflansches gewährleistet die Wärmetauscherkassette automatisch die Abdichtung zwischen dem Wärmetauschergehäuse und dem Ventilgehäuse, sodass keine zusätzlichen Dichtungen notwendig sind. Der Steckanschluss ermöglicht es, ohne weitere Maßnahmen eine dichte Verbindung zwischen der Abgas-Auslassseite der Wärmetauscherkassette und dem Wärmetauschergehäuse herzustellen.
  • Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Dichtungsflansch mit einer Aussparung versehen ist, durch die ein Kühlmittel vom Ventilgehäuse zum Wärmetauschergehäuse geleitet werden kann. Hierdurch kann eine integrierte Kühlwasserversorgung des Abgasrückführungsventils und des Wärmetauschers erzielt werden, ohne dass externe Schläuche oder Rohre notwendig sind.
  • Das Wärmetauschergehäuse kann aus Kunststoff, einer Aluminiumlegierung oder Stahlblech bestehen. Solche vergleichsweise kostengünstige Werkstoffe können insbesondere deshalb eingesetzt werden, da das Wärmetauschergehäuse selbst gekühlt ist.
  • Die unterschiedlichen Wärmetauscherkassetten können sich hinsichtlich der Fläche der Wärmeübertragungselemente und/oder hinsichtlich des Typs der verwendeten Wärmeübertragungselemente unterscheiden. So kann beispielsweise eine Wärmetauscherkassette für eine "kleinere" Verbrennungskraftmaschine eine Wärmetauscherkassette verwenden, bei der das Wärmetauscherpaket im Inneren kürzer ausgeführt ist als bei einer Variante für eine "große" Verbrennungskraftmaschine. Unterschiedliche Wärmetauscherkapazitäten können auch dadurch erreicht werden, dass bei Bedarf aufwendigere Lösungen mit besserem Wärmeübergangskoeffizienten verwendet werden. So kann eine Kassette einen Rohrbündelkühler enthalten, während eine andere Kassette einen Plattenkühler enthält. Die Kassetten können sich auch dadurch unterscheiden, dass in einem Typ Turbulenzeinlagen vorgesehen sind, während im anderen Typ keine Turbulenzeinlagen verwendet werden.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
    • Figur 1 in einer perspektivischen Explosionsansicht einen Zylinderkopf mit Abgasrückführungsmodul;
    • Figur 2 den Zylinderkopf von Figur 1 mit Abgasrückführungsmodul in einer ersten perspektivischen Ansicht;
    • Figur 3 in einer perspektivischen Explosionsansicht den Wärmetauscher des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Abgasrückführungsmoduls;
    • Figur 4 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht des Wärmetauschers von Figur 3; und
    • Figur 5 schematisch ein Abgaswärmetauschergehäuse und ein Ventilgehäuse zusammen mit verschiedenen Wärmetauscherkassetten.
  • Anhand der Figuren 1 und 2 wird nachfolgend der grundlegende Aufbau eines Abgasrückführungsmoduls erläutert, wie es im Rahmen der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist.
  • Es ist ein Zylinderkopf 10 zu sehen, der in an sich bekannter Weise dazu dient, mehreren Zylindern einer Verbrennungskraftmaschine Ansaugluft zuzuführen und Verbrennungsgase von den Zylindern abzuführen. Die Ansaugluft wird über ein Ansaugsystem 12 bereitgestellt, und die Verbrennungsgase werden über einen Abgaskrümmer 14 abgeführt.
  • Bei bestimmten Betriebszuständen kann ein Teil des Abgases aus dem Abgasstrang der Verbrennungskraftmaschine entnommen und zur Ansaugseite zurückgeführt werden. Hierfür sind zwei unterschiedliche Strömungswege möglich.
  • Ein erster Strömungsweg verläuft durch einen Wärmetauscher 16, in welchem dem Abgas Wärme entzogen werden kann. Zu diesem Zweck sind ein Kühlmitteleinlass 18 und ein Kühlmittelauslass 20 vorgesehen. Um den Volumenstrom durch den Wärmetauscher 16 zu steuern oder zu regeln, ist ein Abgasrückführungsventil 22 vorgesehen.
  • Ein zweiter Strömungsweg verläuft durch einen Bypasskanal 24, durch den Abgas unter Umgehung des Wärmetauschers 16 direkt von der Abgas- zur Ansaugseite geleitet werden kann. Dem Bypasskanal 24 ist ein Bypassventil 26 zugeordnet, mit dem der Volumenstrom durch den Bypasskanal gesteuert oder geregelt werden kann.
  • Der Wärmetauscher 16 weist ein Wärmetauschergehäuse 50 auf, das aus Kunststoff, einer Aluminiumlegierung oder Stahlblech bestehen kann.
  • Das Wärmetauschergehäuse 50 ist mit einem Montageflansch 52 versehen, der eine Zugangsöffnung zum Inneren des Wärmetauschergehäuses 50 umgibt.
  • Am Montageflansch 52 des Wärmetauschergehäuses 50 ist ein Ventilgehäuse 60 des Abgasrückführungsventils 22 angebracht. Das Ventilgehäuse 60 ist ebenfalls mit einem Montageflansch versehen, der hier mit dem Bezugszeichen 62 bezeichnet ist. Um die beiden Montageflansche 52, 62 miteinander zu verbinden, können Befestigungsschrauben 64 verwendet werden.
  • Alternativ zur Schraublösung kann die Schnittstelle auch mit Klammern oder im Falle eines Wärmetauschergehäuses, das aus Blech besteht, durch verstemmt oder vercrimpt werden.
  • Das Ventilgehäuse 60 des Abgasrückführungsventils 22 ist mit einem internen Kühlkanal 66 versehen, durch den ein Kühlmittel strömen kann, das vom Kühlmitteleinlass 18 durch das Ventilgehäuse 60 des Abgasrückführungsventils 22 und dann durch das Wärmetauschergehäuse 50 zum Kühlmittelauslass 20 strömt. Die Übergabe des Kühlmittels vom Kühlkanal 66 im Inneren des Ventilgehäuses 60 des Abgasrückführungsventils 22 zum Wärmetauschergehäuse 50 erfolgt durch einen Steckanschluss 68, der integriert ist in die Anschlussflächen der Montageflansche 52, 62.
  • Im Inneren des Wärmetauschergehäuses 50 ist eine Wärmetauscherkassette 70 angeordnet, deren Funktion darin besteht, einerseits eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem durch den Wärmetauscher 16 strömende Abgas und das ebenfalls durch den Wärmetauscher 16 strömende Kühlmittel zu gewährleisten und andererseits einen guten Wärmeübergang vom Abgas zum Kühlmittel zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind im Inneren der Wärmetauscherkassette 70 mehrere Wärmeübertragungselemente 72 angeordnet, die aus einem gut wärmeleitenden und korrosionsbeständigen Material bestehen, üblicherweise Edelstahl.
  • Die Wärmetauscherkassette 70 ist mit einem Dichtungsflansch 74 versehen, der zwischen den beiden Montageflanschen 52, 62 eingespannt wird. Dem Dichtungsflansch 74 können verschiedene Dichtungen zugeordnet sein, beispielsweise hier eine umlaufende Elastomerdichtung 76 auf der Seite des Wärmetauschergehäuses 50 sowie eine Flachdichtung 78 auf der Seite des Ventilgehäuses 60.
  • Auf der vom Dichtungsflansch 74 abgewandten Seite ist die Wärmetauscherkassette 70 mit einem Steckanschluss 80 versehen, der in eine Steckaufnahme 82 eingreift, wenn die Wärmetauscherkassette 70 im Inneren des Wärmetauschergehäuses 50 montiert ist.
  • Der durch den Wärmetauscher 16 zu leitende Volumenstrom an rückzuführendem Abgas tritt in das Ventilgehäuse 60 über einen Eintritt 84 ein, an den sich ein Ventilsitz 86 und ein Ventilelement 88 des Abgasrückführungsventils 22 anschließen. In Abhängigkeit von der Stellung des Abgasrückführungsventils 22 ist ein mehr oder weniger großer Strömungsquerschnitt für das rückzuführende Abgas freigegeben.
  • Wenn ein Strömungsquerschnitt freigegeben ist, strömt das Abgas in der Richtung des Pfeils P durch den Ventilsitz 86 und tritt in die Wärmetauscherkassette 70 ein. Dort kann es einen Teil der mitgeführten Wärme über die Wärmeübertragungselemente 72 an das Kühlmittel abgeben und schließlich über den Steckanschluss 80 zu einem Anschluss 90 gelangen, von dem es dem Ansaugsystem zugeführt wird.
  • In Figur 5a sind schematisch das Wärmetauschergehäuse 50 und das Ventilgehäuse 60 des Abgasrückführungsventils 22 gezeigt. Ferner ist zu sehen, dass eine Zugangsöffnung Z zum Inneren des Wärmetauschergehäuses 50 vorliegt, wenn das Ventilgehäuse 60 noch nicht am Montageflansch 62 des Wärmetauschergehäuses 50 befestigt ist.
  • In das Wärmetauschergehäuse 50 können unterschiedliche Wärmetauscherkassetten eingesetzt werden, die in den Figuren 5b, 5c und 5d schematisch angedeutet sind. Auf diese Weise ist ein Baukastensystem geschaffen, welches es ermöglicht, zwischen dasselbe Wärmetauschergehäuse 50 und dasselbe Ventilgehäuse 60 unterschiedliche Wärmetauscherkassetten 70 einzusetzen. Hierdurch können mit geringem Aufwand das Abgasrückführungsmodul und insbesondere der Wärmetauscher 16 an unterschiedliche Volumenströme von rückzuführendem Abgas und an unterschiedliche benötigte Wärmeübertragungskapazitäten angepasst werden.
  • Der Unterschied zwischen den in den Figuren 5b und 5c gezeigten Wärmetauscherkassetten, besteht darin, dass unterschiedliche Wärmeübertragungselemente 72 verwendet werden. Diese können sich hinsichtlich ihrer geometrischen Gestaltung, ihres Materials, ihrer Packungsdichte, ihrer Fläche und/oder weiterer Parameter unterscheiden.
  • In Figur 5d ist eine Wärmetauscherkassette 70 gezeigt, die sich hinsichtlich ihrer Länge von den in den Figuren 5b und 5c gezeigten Wärmetauscherkassetten 70 unterscheidet. Die Kassette gemäß 5d ist für "kleinere" Motoren geeignet, bei denen ein geringerer Volumenstrom an Abgas rückgeführt werden muss. Dementsprechend muss auch eine geringere Wärmemenge innerhalb des Wärmetauschers 16 entzogen werden. Es ist zu sehen, dass der Abstand zur Steckaufnahme 82 des Wärmetauschergehäuses 50 bei der in Figur 5d gezeigten Wärmetauscherkassette 70 mit geringem Aufwand dadurch überbrückt werden kann, dass der Steckanschluss 80 länger ausgeführt ist.

Claims (7)

  1. Abgasrückführungsmodul für eine Verbrennungskraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Abgasrückführungsventil (22), mit dem ein Volumenstrom von rückzuführendem Abgas bestimmt werden kann, und einem Wärmetauscher (16), in dem das rückzuführende Abgas gekühlt werden kann, wobei der Wärmetauscher (16) eine austauschbare Wärmetauscherkassette (70) aufweist und der Wärmetauscher ein Wärmetauschergehäuse (50) aufweist, das eine Zugangsöffnung (Z) aufweist, die von einem Ventilgehäuse (60) des Abgasrückführungsventils (22) verschlossen ist, wobei die Wärmetauscherkassette (70) durch die Zugangsöffnung (Z) in das Wärmetauschergehäuse (50) eingesetzt ist, wobei das Ventilgehäuse (60) mit dem Wärmetauschergehäuse (50) durch eine Flanschverbindung (52, 62) verbunden oder mit diesem verklammert, verstemmt oder vercrimpt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmetauscherkassette (70) mit einem Dichtungsflansch (74) versehen ist, der zwischen dem Wärmetauschergehäuse (50) und dem Ventilgehäuse (60) eingespannt ist, und dass die Wärmetauscherkassette (70) auf der Abgas-stromabwärtigen Seite mit einem Steckanschluss (80) versehen ist,
    wobei der Dichtungsflansch (74) mit einer Aussparung (68) versehen ist, durch die ein Kühlmittel vom Ventilgehäuse (60) zum Wärmetauschergehäuse (50) geleitet werden kann.
  2. Abgasrückführungsmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmetauschergehäuse (50) aus Kunststoff, einer Aluminiumlegierung oder Stahlblech besteht.
  3. Baukastensystem für einen Wärmetauscher eines Abgasrückführungsmoduls für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Wärmetauschergehäuse (50), einem Ventilgehäuse (60) und mehreren Wärmetauscherkassetten (70), die sich hinsichtlich ihrer Wärmetauscherkapazität unterscheiden, wobei im Wärmetauschergehäuse diejenige Wärmetauscherkassette (70) verbaut ist, die an den Wärmetauscherbedarf der jeweiligen Verbrennungskraftmaschine angepasst ist.
  4. Baukastensystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die unterschiedlichen Wärmetauscherkassetten (70) hinsichtlich der Fläche der Wärmeübertragungselemente (72) unterscheiden.
  5. Baukastensystem nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die unterschiedlichen Wärmetauscherkassetten (70) hinsichtlich des Typs der verwendeten Wärmeübertragungselemente (72) unterscheiden.
  6. Baukastensystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Typ Wärmeübertragungselemente (72) Rohre enthält, während ein anderer Typ Platten enthält.
  7. Baukastensystem nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Typ Wärmeübertragungselemente (72) Turbulenzeinlagen enthält.
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