DE10014266A1 - Luftgekühlter Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug - Google Patents
Luftgekühlter Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes KraftfahrzeugInfo
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Abstract
Ein Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug umfaßt einen Abgaseinlaß, einen Abgasauslaß und eine Mehrzahl abgasdurchströmter Kanäle (1), die sich zwischen dem Abgaseinlaß und dem Abgasauslaß erstrecken und von Kühlluft umströmbar sind. Dabei ist mindestens eine Kühlluftleitplatte (7) vorgesehen, durch welche die abgasdurchströmten Kanäle (1) hindurchtreten, wobei die Kühlluftleitplatte(n) schräg zu der Längsrichtung (A) der abgasdurchströmten Kanäle angeordnet ist/sind.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskühler
für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahr
zeug, umfassend einen Abgaseinlaß, einen Abgasauslaß
und eine Mehrzahl abgasdurchströmter Kanäle, die sich
zwischen dem Abgaseinlaß und dem Abgasauslaß erstrecken
und von Kühlluft umströmbar sind.
Die bei modernen Kraftfahrzeugen mit Magermotoren
eingesetzte Abgastechnologie erfordert unter bestimmten
Voraussetzungen, daß die Temperatur des Abgases in
einer bestimmten Behandlungsstufe möglichst in einem
bestimmten Temperaturfenster gehalten wird, und unter
anderem einen vorgegebenen oberen Grenzwert nicht
überschreitet. Dies gilt insbesondere bei Einsatz eines
Katalysators in Form eines NOx-Speichers. Die
entsprechende Problematik ist beispielsweise in der DE 197 46 658 A1,
die bereits die Kühlung des Abgasstromes
stromaufwärts eines NOx-Speichers beschreibt, erörtert.
Mit der Kühlung des Abgasstromes eines Verbrennungs
motors befassen sich des weiteren die DE 196 29 015 A1,
die EP 0677715 A1, die DE 198 57 509 A1, die DE 199 05 345 A1,
die DE 44 14 429 C1, die DE 197 21 132 A1, die DE 198 17 341 A1
und die DE 299 03 382 U1. Beispielsweise aus
dem zuletzt genannten Dokument geht im übrigen ein
Abgaskühler der hier in Rede stehenden Art als bekannt
hervor.
Ein stets aktueller Problemkreis bei Kraftfahrzeugen
ist der für die einzelnen Aggregate, Komponenten und
Teile zur Verfügung stehende Einbauraum. Dies gilt
namentlich für moderne Kompaktfahrzeuge, insbesondere
wenn diese unter strömungstechnischen Gesichtspunkten
optimiert sind. In der zurückliegenden Zeit wurde die
strömungstechnische Optimierung auch und gerade auf die
Bodengruppe der Fahrzeuge und die im Bodenbereich ange
ordneten Aggregate ausgedehnt. Die moderne Kraftfahr
zeugtechnik verlangt somit nach kompakten, hoch
effizienten Bauteilen. Vor diesem Hintergrund liegt der
vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen
luftgekühlten Abgaskühler der eingangs genannten Art zu
schaffen, der sich durch eine besonders hohe Effizienz
auszeichnet.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung dadurch, daß der Abgaskühler mindestens eine
Kühlluftleitplatte aufweist, durch welche die
abgasdurchströmten Kanäle hindurchtreten, wobei die
Kühlluftleitplatte(n) schräg zu der Längsrichtung der
abgasdurchströmten Kanäle angeordnet ist/sind. Von
besonderer Bedeutung für die vorliegende Erfindung ist
somit, daß eine, bevorzugt jedoch mehrere
Kühlluftleitplatten, welche von den abgasdurchströmten
Kanälen durchsetzt sind, vorgesehen sind, welche nicht
senkrecht sondern vielmehr schräg zu der Längsrichtung
der abgasdurchströmten Kanäle angeordnet sind.
Hierdurch ergibt sich bei einer raumsparenden
Einbaulage des Abgaskühlers im Bereich des Unterbodens
eines Fahrzeugs eine hervorragende Beaufschlagung der
abgasdurchströmten Kanäle mit Kühlluft, so daß sich der
Abgaskühler gemäß der vorliegenden Erfindung durch
einen besonders hohen Wirkungsgrad auszeichnet.
Gemäß einer ersten bevorzugten Weiterbildung der
Erfindung ist vorgesehen, daß die Kühlluftleitplatten
in mindestens einem ihrer Randbereiche schaufelartig
gebogen sind. Dies trägt zu einer nochmals verbesserten
Beaufschlagung der abgasdurchströmten Kanäle mit
Kühlluft bei. Dies gilt namentlich dann, wenn die
Kühlluftleitplatten im Bereich ihrer Eintrittskanten
für die Kühlluft schaufelartig gebogen sind.
Ebenso ist es besonders günstig für die Beaufschlagung
der abgasdurchströmten Kanäle mit Kühlluft, wenn die
Eintrittskanten der einzelnen Kühlluftleitplatten
relativ zueinander gestaffelt sind. Bei dieser Weiter
bildung der Erfindung ragen die einzelnen Kühlluftleit
platten mit anderen Worten im Bereich ihrer Eintritts
kanten unterschiedlich weit gegenüber den nächstliegen
den abgasdurchströmten Kanälen hervor. Insbesondere
kann in diesem Sinne vorgesehen sein, daß die Kühlluft
leitplatten im Bereich ihrer Eintrittskanten - bezogen
auf die Fahrzeuglängsrichtung - von vorn nach hinten
zunehmend weiter gegenüber den benachbarten abgasdurch
strömten Kanälen hervorstehen.
Zur Herstellung des Abgaskühlers gemäß der vorliegenden
Erfindung eignen sich grundsätzlich verschiedene
Verfahren. So ist es grundsätzlich möglich, den aus den
abgasdurchströmten Kanälen und den Kühlluftleitplatten
gebildeten Kühlbereich aus einer Mehrzahl von vorge
fertigten, Durchbrüche für die abgasdurchströmten
Kanäle aufweisenden Kühlluftleitplatten einerseits und
einer Mehrzahl von abgasdurchströmten Kanälen anderer
seits zusammenzufügen, wobei insbesondere die abgas
durchströmten Kanäle durch die entsprechenden Durch
brüche der Kühlluftleitplatten hindurchgeführt und die
Komponenten anschließend fest miteinander verbunden
werden können. Eine besonders bevorzugte Weiterbildung
der vorliegenden Erfindung zeichnet sich allerdings
dadurch aus, daß die Kühlluftleitplatten aus einer
Mehrzahl von Kühlluftleitplattensegmenten zusammen
gefügt sind, die ihrerseits jeweils einstückig mit
einem abgasdurchströmten Kanal oder einem Bündel von
abgasdurchströmten Kanälen hergestellt sind.
Zur Herstellung solchermaßen abgasdurchströmter Kanäle
mit einstückig daran angeformten
Kühlluftleitplattensegmenten eignet sich insbesondere
das nachstehend angegebene Verfahren: Zunächst werden
unter Anwendung der Tiefziehtechnik aus ebenem
Flachmaterial Profilbleche hergestellt, die jeweils
eine Halbschale des abgasdurchströmten Kanals bzw.
Bündels von abgasdurchströmten Kanälen mit mindestens
einer daran angeformten Hälfte eines
Kühlluftleitplattensegments bilden. Hierzu weist das
tiefgezogene Blech einerseits mindestens eine sich über
die gesamte Länge des Bleches erstreckende muldenartige
Vertiefung, bevorzugt eine Mehrzahl von parallelen,
sich über die gesamte Länge des Blechs erstreckenden
muldenartigen Vertiefungen, die nach dem Zusammenfügen
zweier spiegelbildlich profilierter Bleche den/die
zwischen diesen gebildeten abgasdurchströmten
Kanal/Kanäle definiert/definieren, sowie desweiteren
mindestens eine schräg zur - durch die Erstreckung der
muldenartigen Vertiefung(en) definierten -
Längsrichtung verlaufende Sicke bzw. Rippe, die die
zugeordnete Hälfte des mindestens einen
Kühlluftleitplattensegments des betreffenden
abgasführenden Kanals bzw. Bündels von abgasführenden
Kanälen bildet, auf. Zwei spiegelbildlich derartig
profilierte Bleche werden anschließend, wie oben
bereits angesprochen, zusammengefügt, wobei jeweils
zwei zueinander korrespondierende muldenartige
Vertiefungen jeweils einen abgasdurchströmten Kanal
begrenzen. Die beiden Bleche werden sodann miteinander
fest verbunden, und zwar mittels mindestens zweier
Schweißnähte, welche sich längs der gemeinsamen
Längskanten der beiden Bleche erstrecken, sowie - je
nach statischen Erfordernissen - ggf. ergänzend
vorgesehener Punktschweißungen jeweils zwischen zwei
benachbarten abgasdurchströmten Kanälen.
Um die Rippen bzw. Sicken flach zu drücken kann ein
derartig hergestellter, zunächst überlang ausgeführter
abgasdurchströmter Kanal bzw. ein Bündel von überlang
ausgeführten abgasdurchströmten Kanälen nach Bedarf in
Längsrichtung gestaucht werden. Das vorstehend
angegebene Verfahren eignet sich dabei gleichermaßen
für das Anformen von Kühlluftleitplattensegmenten an
einzelnen abgasdurchströmten Kanälen wie auch an eine
Mehrzahl paralleler abgasdurchströmter Kanäle. Von
besonderem Vorteil ist es dabei, wenn die entsprechende
Mehrzahl von abgasdurchströmten Kanälen durch zwei
Bleche gebildet ist, die spiegelbildlich zueinander so
profiliert sind, daß sie zwischen sich eine Mehrzahl
von Kanälen definieren, zwischen denen die beiden
Bleche jeweils aneinander anliegen. Mehrere solcher
Bündel von abgasdurchströmten Kanälen mit einstückig
angeformten Kühlluftleitplattensegmenten werden
anschließend derart miteinander verbunden, daß die
einzelnen Kühlluftleitplattensegmente zur Bildung der
entsprechenden Kühlluftleitplatten jeweils in einer
Ebene liegen.
Das vorstehend angegebene Verfahren zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen Abgaskühlers eignet sich
ersichtlich auch zur Herstellung anderer Wärmetauscher,
wobei die Rippen schräg oder auch senkrecht zu den
durchströmten Kanälen angeordnet sein können. Insoweit
wird die Weiterverfolgung des Verfahrens in Verbindung
mit der Herstellung jedweder Wärmetauscher im Wege
einer Teilanmeldung vorbehalten.
Was den Einbau des erfindungsgemäßen Abgaskühlers in
ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug
angeht, so ist besonders bevorzugt in Fahrtrichtung vor
dem Abgaskühler ein Luftführungsbauteil angeordnet, das
Luft in den Arbeitsbereich des Abgaskühlers führt. Bei
einem solchen Luftführungsbauteil kann es sich insbe
sondere um eine NACA-Düse handeln. Dies trägt wiederum
zu einer Verbesserung der Einströmung von Kühlluft zu
den abgasdurchströmten Kanälen bei
Im übrigen ist der erfindungsgemäße Abgaskühler
besonders bevorzugt in einer Abgashauptleitung angeord
net, wobei eine den Abgaskühler umgehende Abgas-Bypass
leitung vorgesehen werden kann. Auf diese Weise kann
der Abgaskühler bei solchen Betriebszuständen umgangen
werden, in denen eine Abgaskühlung zu vermeiden ist,
beispielsweise in der Aufwärmphase. Zur Steuerung der
Verteilung des Abgasstroms auf den Abgaskühler
einerseits und die Bypassleitung andererseits kann
entweder in der Bypassleitung oder aber in der
Hauptleitung eine einstell- oder umstellbare
Strömungsdrossel vorgesehen sein. Additiv oder
alternativ hierzu kann, um die Funktion des
Abgaskühlers zu beeinflussen, die Zufuhr von Kühlluft
zu dem Abgaskühler mittels einer einstellbaren
Strömungsdrossel veränderbar sein.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand
eines in der Zeichnung veranschaulichten bevorzugten
Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung
zeigt dabei in perspektivischer Ansicht ein Kühlsegment
eines Abgaskühlers nach der vorliegenden Erfindung.
Der in der Zeichnung veranschaulichte Ausschnitt des
Kühlteils eines Abgaskühlers umfaßt sechs abgasführende
Kanäle 1, und zwar in Form von zwei Bündeln von je drei
abgasführenden Kanälen. Jedes Bündel der abgasführenden
Kanäle ist gebildet durch zwei profilierte Bleche 2, 3.
Die beiden Bleche 2 und 3 sind dabei spiegelbildlich
zueinander dergestalt profiliert, daß sie einander
zwischen jeweils zwei benachbarten abgasdurchströmten
Kanälen 1 linienförmig berühren. Längs der entsprechen
den Berührungsflächen 4 können die beiden Bleche 2 und
3 jeweils auf als solches bekannte Weise, (z. B. mittels
Punktschweißung), miteinander verbunden sein. Im
übrigen sind die beiden profilierten Bleche 2, 3 längs
ihrer gemeinsamen Längskanten 8 miteinander gasdicht
verschweißt.
In demselben Arbeitsgang, in dem die muldenartigen
Vertiefungen 9 durch Tiefziehen in das zunächst ebene
Ausgangsmaterial der profilierten Bleche 2, 3 eingeformt
wurden, wurden auch schräg zur Längsrichtung A
angeordnete Rippen 10 in die Bleche eingeformt.
Durch Stauchen in Längsrichtung A der zunächst über
langen Bündel abgasdurchströmter Rohre können die vier
Rippen 10 jedes der beiden Bleche 2, 3 zu Stauchsicken
flachgedrückt werden. Jeweils zwei zugeordnete, in
derselben Ebene liegende Rippen 10 bilden ein
Kühlluftleitplattensegment 5.
Zwei einander benachbarte Bündel abgasführender Kanäle
werden jeweils durch Verbindung der einander
gegenüberstehenden, in derselben Ebene angeordneten
Kühlluftleitplattensegmente 5 mittels stirnseitig
angeordneter Schweißnähte 11 miteinander verbunden. Die
Summe sämtlicher jeweils in einer Ebene angeordneter,
miteinander verbundener Kühlluftleitplattensegmente 5
bildet später eine Kühlluftleitplatte 7 des fertigen
Abgaskühlers. Im übrigen setzt der Begriff der
"Kühlluftleitplatten" nicht zwingend voraus, daß die
einzelnen Kühlluftleitplattensegmente untereinander
fest verbunden sind. Vielmehr können zwischen diesen
durchaus auch Luftspalte bestehen. Allerdings ist die
Verbindung der Kühlluftleitplattensegmente miteinander
eine günstige Art, die Bündel der abgasdurchströmten
Kanäle miteinander zu verbinden.
Jede der Kühlluftleitplatten weist im Eintrittsbereich
ein schaufelförmig gebogenes Eintrittsblech 6 auf. Die
Größe der Eintrittsbleche 6 nimmt in Fahrtrichtung des
Kraftfahrzeugs von vorn nach hinten gesehen zu, so daß
bei einem parallel zum Unterboden montierten Abgas
kühler die einzelnen Leitbleche 6 in Fahrtrichtung
betrachtet zunehmend nach unten hervorstehen, um auf
diese Weise eine optimale Kühlluftzufuhr in die
einzelnen Kühlsegmente und damit über den gesamten
Abgaskühler zu bewirken.
Claims (12)
1. Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetrie
benes Kraftfahrzeug, umfassend einen Abgaseinlaß,
einen Abgasauslaß und eine Mehrzahl abgasdurch
strömter Kanäle (1), die sich zwischen dem Abgas
einlaß und dem Abgasauslaß erstrecken und von
Kühlluft umströmbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine Kühlluftleitplatte (7) vorge
sehen ist, durch welche die abgasdurchströmten
Kanäle (1) hindurchtreten, wobei die Kühlluftleit
platte(n) schräg zu der Längsrichtung (A) der
abgasdurchströmten Kanäle angeordnet ist/sind.
2. Abgaskühler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlluftleitplatten (7) in mindestens einem
ihrer Randbereiche schaufelartig gebogen sind.
3. Abgaskühler nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß sich die Kühlluftleitplatten (7) aus einer
Mehrzahl von Kühlluftleitplattensegmenten (5)
zusammensetzen.
4. Abgaskühler nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlluftleitplattensegmente (5) einstückig
mit einem oder mehreren abgasdurchströmten Kanälen
(1) hergestellt sind.
5. Abgaskühler nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils ein abgasdurchströmter Kanal (1) oder
ein Bündel von abgasdurchströmten Kanälen (1) sowie
das mindestens eine zugeordnete
Kühlluftleitplattensegment (5) aus zwei
profilierten Blechen (2, 3) gebildet ist, wobei
sich in Längsrichtung (A) erstreckende muldenartige
Vertiefungen (9) den mindestens einen
abgasdurchströmten Kanal und in die Bleche (2, 3)
eingeformte Rippen (10) das mindestens eine
Kühlluftleitplattensegment (5) definieren.
6. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils eine Mehrzahl von abgasdurchströmten
Kanälen (1) durch zwei profilierte Bleche (2, 3)
begrenzt sind.
7. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß Eintrittskanten der Kühlluftleitplatten (7)
relativ zueinander gestaffelt sind.
8. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, dessen
Abgasanlage einen NOx-Speicherkat aufweist, dem ein
Abgaskühler gemäß Anspruch 1 vorgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Fahrtrichtung vor dem Abgaskühler ein
Luftführungsbauteil, z. B. eine NACA-Düse ange
ordnet ist, das Luft in den Arbeitsbereich des
Abgaskühlers führt.
9. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, dessen
Abgasanlage einen NOx-Speicherkat aufweist, dem ein
Abgaskühler gemäß Anspruch 1 vorgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Abgaskühler in einer Hauptleitung angeord
net ist und daß eine den Abgaskühler umgehende
Bypassleitung vorgesehen ist.
10. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Bypassleitung eine einstellbare
Strömungsdrossel vorgesehen ist.
11. Kraftfahrzeug nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Hauptleitung eine einstell- oder
umstellbare Strömungsdrossel vorgesehen ist.
12. Kraftfahrzeug mit einem Verbrennungsmotor, dessen
Abgasanlage einen NOx-Speicherkat aufweist, dem ein
Abgaskühler gemäß Anspruch 1 vorgeschaltet ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zufuhr von Kühlluft zu dem Abgaskühler
mittels einer einstellbaren Strömungsdrossel
und/oder einer Kapselung des Kühlers veränderbar
ist.
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DE10014266A DE10014266A1 (de) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Luftgekühlter Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE10014266A DE10014266A1 (de) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Luftgekühlter Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug |
Publications (1)
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DE10014266A1 true DE10014266A1 (de) | 2001-09-27 |
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Family Applications (1)
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DE10014266A Ceased DE10014266A1 (de) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | Luftgekühlter Abgaskühler für ein verbrennungsmotorisch angetriebenes Kraftfahrzeug |
Country Status (2)
Country | Link |
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EP (1) | EP1136667A3 (de) |
DE (1) | DE10014266A1 (de) |
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