DE10119484A1 - Liquid-cooled internal combustion engine has exhaust gas recirculation with feeder and discharge openings for exhaust gas and for coolant, and seal - Google Patents

Liquid-cooled internal combustion engine has exhaust gas recirculation with feeder and discharge openings for exhaust gas and for coolant, and seal

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Abstract

The exhaust gas recirculation system has an exhaust gas recirculation heat-exchanger (1) with an exhaust gas feeder (2) openng and an exhaust gas discharge (3) opening, a coolant feeder (4) and dsicharge (5) opening arranged on an assembly plane (11) and share a sealing element (6) in the form of a flat seal. The heat exchanger is fixed directly on the machine housinng of the internaal cobustion engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine filüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Ab­ gasrückführsystem gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Art.The invention relates to a liquid-cooled internal combustion engine with an Ab gas recirculation system according to that mentioned in the preamble of claim 1 Art.

Die Erfindung geht aus von der JP 11 237 192. In dieser ist ein AGR- Wärmetauscher (Abgas-Rückführ-Wärmetauscher) beschrieben, der in einem rohr­ förmigen Gehäuse angeordnet ist. Auf jeder Stirnseite befindet sich ein Flansch, an denen der AGR-Wärmetauscher in die Abgasrückführleitung eingebaut wird. Ein Flansch dient der Abgaszuführung und der andere der Abgasabfuhr. Am Außenum­ fang des rohrförmigen Gehäuses sind um 180° zueinander versetzt ein Kühlmittel­ zulaufstutzen und ein Kühlmittelablaufstutzen angeordnet. Das Kühlmittel wird durch ein labyrinthartiges Rohrsystem vom Kühlmittelzulaufstutzen durch das rohrförmige Gehäuse zum Kühlmittelablaufstutzen geleitet. Dieses Rohrsystem wird durch Längsröhrchen, die parallel zum rohrförmigen Gehäuse in diesem angeordnet sind; gebildet. Das heiße Abgas wird in die Längsröhrchen geleitet und von dem die Längsröhrchen umspülenden Kühlmittel abgekühlt.The invention is based on JP 11 237 192. In this is an EGR Heat exchanger (exhaust gas recirculation heat exchanger) described in a pipe shaped housing is arranged. There is a flange on each end face which the EGR heat exchanger is installed in the exhaust gas recirculation line. On The flange is used for exhaust gas supply and the other for exhaust gas discharge. On the outside A coolant is offset from the tubular housing by 180 ° to one another inlet connection and a coolant outlet connection arranged. The coolant is through a labyrinthine pipe system from the coolant inlet pipe through the tubular Housing directed to the coolant drain pipe. This pipe system is through Longitudinal tubes which are arranged parallel to the tubular housing therein; educated. The hot exhaust gas is led into the longitudinal tube and from which the Coolant rinsing longitudinal tubes cooled.

Darüber hinaus ist in der JP 11 082 186, insbesondere in Fig. 1 erkennbar, die brennkraftmaschinennahe Verbauung eines AGR-Wärmetauschers dargestellt. Deutlich sichtbar sind die vielfältigen Anschlüsse für den Kühlmittelzu- und den Kühlmittelablauf bzw. die Abgaszu- und die Abgasabführung. Furthermore, JP 11 082 186, particularly in FIG. 1, shows the installation of an EGR heat exchanger close to the internal combustion engine. The diverse connections for the coolant supply and the coolant discharge or the exhaust gas supply and exhaust gas discharge are clearly visible.

Nachteilig an derartigen AGR-Wärmetauschern sind die große Anzahl von separa­ ten Anschlussstellen für die Kühlmittelzu- und Kühlmittelabführung bzw. die Abgas­ zu- und Abgasabführung. Bei Betrieb der Brennkraftmaschine über lange Zeiträume können an diesen Verbindungsstellen Undichtigkeiten auftreten.A disadvantage of such EGR heat exchangers is the large number of separa Connection points for the coolant supply and coolant discharge or the exhaust gas supply and exhaust gas discharge. When the internal combustion engine is operated for long periods leaks can occur at these connection points.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die dauerhafte Dichtheit eines AGR- Wärmetauschers zu erhöhen, bei gleichzeitig kostengünstiger Fertigung.The object of the present invention is to ensure the permanent tightness of an EGR To increase heat exchanger, while at the same time cost-effective production.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruch 1 gelöst.This object is achieved by the features in the characterizing part of the patent spell 1 solved.

Durch diese besondere Ausgestaltung werden zusätzliche Kühlmittel- und Abgaslei­ tungen, sowie die Verbindungselemente zwischen den Leitungen und dem AGR- Wärmetauscher eingespart. Aufgrund der Bauteilreduzierung werden die Herstell­ kosten für eine Brennkraftmaschine mit einem AGR-Wärmetauscher deutlich redu­ ziert.This special design makes additional coolant and exhaust gas and the connecting elements between the lines and the EGR Heat exchanger saved. Due to the reduction in components, the manufacturing costs for an internal combustion engine with an EGR heat exchanger significantly reduced ed.

Gemäß Anspruch 2 wird in vorteilhafter Weise auch die Anzahl von Dichtelementen reduziert, wodurch die Herstellkosten nochmals gesenkt werden.According to claim 2, the number of sealing elements is also advantageous reduced, which further reduces the manufacturing costs.

Durch die Verwendung einer einzigen prozesssicher herstellbaren flächigen Blech­ sickendichtung nach den Ansprüchen 3 und 4 an Stelle von einzelnen Verbindungs­ elementen, wird die Langzeitdichtheit des AGR-Wärmetauschers erheblich verbes­ sert. Die Produktqualität wird wesentlich verbessert.By using a single, process-reliable, flat sheet Sick seal according to claims 3 and 4 instead of individual connections elements, the long-term tightness of the EGR heat exchanger is considerably improved sert. The product quality is significantly improved.

Aufgrund der kompakten Bauweise gemäß Anspruch 5 kann der AGR-Wärme­ tauscher sehr steif an den Zylinderkopf angebunden werden, wodurch die Langzeit­ dichtheit nochmals verbessert wird.Due to the compact design according to claim 5, the EGR heat Exchanger can be connected very stiff to the cylinder head, making the long-term tightness is further improved.

Nach den Ansprüchen 6 und 7 kann mit der in dem Abgas enthaltenen Wärmemen­ ge direkt nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Fahrgastzelle des Kraft­ fahrzeuges aufgeheizt werden. Durch diese Maßnahme werden in der Fahrgastzelle wesentlich schneller für die Fahrzeuginsassen angenehme Temperaturen erreicht, sowie die Zeit für das Abtauen der Scheiben verkürzt.According to claims 6 and 7 with the heat contained in the exhaust gas immediately after a cold start of the internal combustion engine, the passenger compartment of the engine vehicle are heated. This measure will be in the passenger compartment reaches comfortable temperatures much faster for the vehicle occupants, as well as the time for defrosting the panes.

Im nachfolgenden ist die Erfindung an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispie­ les in einer einzigen Figur dargestellt.In the following, the invention is based on a preferred exemplary embodiment les shown in a single figure.

Fig. 1 zeigt den Blick auf einen perspektivisch dargestellten AGR-Wärmetauscher 1. Bei dem Abgaswärmetauscher 1 handelt es sich um einen Flüssigkeit/Gas- Wärmetauscher. Erkennbar ist eine Montageebene 11, in der eine Abgaszuführöff­ nung 2, eine Abgasabführöffnung 3, eine Kühlmittelzulauföffnung 4 und eine Kühl­ mittelablauföffnung 5 angeordnet sind, die von einem gemeinsamen Dichtelement 6, welches plan auf der Montageebene 11 aufliegt, umgeben sind. Im Dichtungsbe­ reich sind in nicht erkennbaren Bohrungen in der Montageebene 11 und im Dicht­ element 6 Montageelemente 9, 9', hier Schrauben, angeordnet. Mit Hilfe dieser Montageelemente 11 wird der AGR-Wärmetauscher direkt an ein Maschinengehäu­ se einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine montiert. Fig. 1 shows a view of an illustrated perspective EGR heat exchanger 1. The exhaust gas heat exchanger 1 is a liquid / gas heat exchanger. An assembly level 11 can be seen , in which an exhaust gas inlet opening 2 , an exhaust gas discharge opening 3 , a coolant inlet opening 4 and a coolant outlet opening 5 are arranged, which are surrounded by a common sealing element 6 , which lies flat on the assembly level 11 . In the Dichtungsbe area, mounting elements 9 , 9 ', here screws, are arranged in unrecognizable holes in the assembly level 11 and in the sealing element 6 . With the help of these mounting elements 11 , the EGR heat exchanger is mounted directly on a machine housing of an internal combustion engine, not shown here.

Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird Abgas durch die Abgaszuführöffnung 2 in den AGR-Wärmetauscher eingeleitet. Im Inneren des AGR-Wärmetauschers befin­ den sich Abgaskanäle 7, 7', durch welche das Abgas zur Abgasabführöffnung 3 weitergeleitet wird. Die einzelnen Abgaskanäle 7, 7' stellen eine direkte Verbindung von der Abgaszuführöffnung 2 zur Abgasabführöffnung 3 dar und werden von Kühlmittel umspült, welches durch die Kühlmittelzulaufsöffnung 4 eintritt, anschlie­ ßend an den Aussenwandungen der Abgaskanäle 7, 7' vorbeigeleitet wird und aus der Kühlmittelöffnung 5 wieder austritt. Die Abgaskanäle 7, 7' können in anderen Ausführungsbeispielen auch gekrümmt oder sprialförmig sein.When the internal combustion engine is operating, exhaust gas is introduced into the EGR heat exchanger through the exhaust gas supply opening 2 . Inside the EGR heat exchanger are the exhaust gas channels 7 , 7 'through which the exhaust gas is passed on to the exhaust gas discharge opening 3 . The individual exhaust gas channels 7 , 7 'represent a direct connection from the exhaust gas supply opening 2 to the exhaust gas discharge opening 3 and are surrounded by coolant, which enters through the coolant supply opening 4 , is then conducted past the outer walls of the exhaust gas channels 7 , 7 ' and out of the coolant opening 5 emerges again. In other exemplary embodiments, the exhaust gas channels 7 , 7 'can also be curved or helical.

Senkrecht zu den Abgaskühlkanälen 7, 7' ist eine zweite Kühlmittelablauföffnung 10 an das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 angeformt. Durch die zweite Kühlmit­ telablauföffnung 10 kann bereits während des Warmlaufes der Brennkraftmaschine Kühlmittel von dem durch die Abgaskanäle 7, 7' geleiteten Abgas aufgeheizt wer­ den. Das auf diese Weise vorgewärmte Kühlmittel steht sofort für die Aufheizung des Fahrgastinnenraumes zur Verfügung.Perpendicular to the exhaust gas cooling channels 7, 7 'is a second coolant outflow opening formed on the housing of the EGR heat exchanger 1 10th By means of the second coolant discharge opening 10 , coolant can be heated by the exhaust gas passed through the exhaust gas channels 7 , 7 'during the warm-up of the internal combustion engine. The coolant preheated in this way is immediately available for heating the passenger compartment.

Die zweite Kühlmittelablauföffnung 10 kann in weiteren Ausführungsbeispielen in einem beliebigen Winkel zu den Abgaskanälen 7, 7' angeordnet sein. Der AGR- Wärmetauscher und die zweite Kühlmittelablauföffnung 10 können einstückig gefer­ tigt sein, oder als Einzelteile lösbar oder unlösbar miteinander verbunden werden.In further exemplary embodiments, the second coolant drain opening 10 can be arranged at any angle to the exhaust gas channels 7 , 7 '. The EGR heat exchanger and the second coolant drain opening 10 can be made in one piece, or can be connected to one another in a detachable or non-detachable manner.

Der AGR-Wärmetauscher 1 wird vorzugsweise direkt an einen hier nicht dargestell­ ten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine montiert, da in diesem Bereich das heiße Abgas direkt aus den Auslasskanälen zur Kühlung entnommen werden kann. Das Dichtelement 6 ist vorzugsweise eine Flachdichtung, in dem hier vorliegenden Fall handelt es sich um eine Blechsickendichtung. Die Bereiche radial um die Abgaszu­ führöffnung 2, die Abgasabführöffnung 3, die Kühlmittelzulauföffnung 4 und die Kühlmittelablauföffnung 5, können durch zusätzliche elastische, um die Öffnungen herumlaufende Sicken abgedichtet werden. Grundsätzlich sind alle Arten von Dich­ tungen möglich, die entsprechend korrosions- und temperaturfest sind.The EGR heat exchanger 1 is preferably mounted directly on a cylinder head, not shown here, of the internal combustion engine, since in this area the hot exhaust gas can be removed directly from the outlet channels for cooling. The sealing element 6 is preferably a flat seal, in the present case it is a sheet metal bead seal. The areas radially around the exhaust gas feed opening 2 , the exhaust gas discharge opening 3 , the coolant inlet opening 4 and the coolant outlet opening 5 can be sealed by additional elastic beads running around the openings. In principle, all types of seals are possible that are correspondingly corrosion and temperature resistant.

Das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 wird vorzugsweise mehrstückig aus einem Gussmaterial gefertigt, hierbei kann es sich beispielsweise um Edelstahl-, Aluminium- oder Messingguss handeln. Die Abgaskanäle 7, 7' werden bevorzugt aus Blech, vorzugsweise in Edelstahlausführung, um die geforderte Korrosions- und Temperaturfestigkeit zu gewährleisten, gefertigt. Diese werden vor der Endmontage in das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 eingebracht. Nach dem Anordnen der Abgaskanäle 7, 7' in das Gehäuse des AGR-Wärmetauschers 1 wird dieses gas- und flüssigkeitsdicht verschweißt. Auch Löt- oder Klebeverbindungen sind möglich.The housing of the EGR heat exchanger 1 is preferably made in several pieces from a cast material, for example cast stainless steel, aluminum or brass. The exhaust gas channels 7 , 7 'are preferably made of sheet metal, preferably in a stainless steel version, in order to ensure the required corrosion and temperature resistance. These are introduced into the housing of the EGR heat exchanger 1 before final assembly. After the exhaust gas channels 7 , 7 'have been arranged in the housing of the EGR heat exchanger 1 , the latter is welded in a gas-tight and liquid-tight manner. Soldered or adhesive connections are also possible.

In einer vereinfachten Ausführung kann die zweite Kühlmittelablauföffnung 10 entfal­ len. Als Montageelemente 9, 9' werden vorzugsweise lösbare Maschinenelemente, wie Schrauben, eingesetzt. Anstelle der Schraublösung sind auch Löt- bzw. Klebe­ verbindungen möglich. In a simplified embodiment, the second coolant drain opening 10 can be eliminated. Detachable machine elements, such as screws, are preferably used as mounting elements 9 , 9 '. Instead of the screw solution, solder or adhesive connections are also possible.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11

AGR-Wärmetauscher
EGR heat exchanger

22

Abgaszuführöffnung
Abgaszuführöffnung

33

Abgasabführöffnung
Abgasabführöffnung

44

Kühlmittelzulauföffnung
Coolant inflow opening

55

Kühlmittelablauföffnung .
Coolant drain opening.

66

Dichtelement
sealing element

77

, .

77

' Abgaskühlkanal
'' Exhaust cooling duct

88th

Kühloberfläche
cooling surface

99

, .

99

' Montageelement
'' Assembly element

1010

zweite Kühlmittelablauföffnung
second coolant drain opening

1111

Montageebene
mounting level

Claims (7)

1. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführsystem mit einem AGR-Wärmetauscher mit einer Abgaszuführöffnung und einer Abgas­ abführöffnung, einer Kühlmittelzulauföffnung und einer Kühlmittelablauföff­ nung, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgaszuführöffnung (2), die Abgasabführ­ öffnung (3), die Kühlmittelzulauföffnung (4) und die Kühlmittelablauföffnung (5) in einer Montageebene (11) angeordnet sind.1. Liquid-cooled internal combustion engine with an exhaust gas recirculation system with an EGR heat exchanger with an exhaust gas supply opening and an exhaust gas discharge opening, a coolant supply opening and a coolant discharge opening, characterized in that the exhaust gas supply opening ( 2 ), the exhaust gas discharge opening ( 3 ), the coolant supply opening ( 4 ) and the coolant drain opening ( 5 ) are arranged in an assembly level ( 11 ). 2. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaszuführöffnung (2), der Abgasabführ­ öffnung (3), der Kühlmittelzulauföffnung (4) und der Kühlmittelablauföffnung (5) ein gemeinsames Dichtelement (6) zugeordnet ist.2. Liquid-cooled internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the exhaust gas supply opening ( 2 ), the exhaust gas discharge opening ( 3 ), the coolant inlet opening ( 4 ) and the coolant outlet opening ( 5 ) is assigned a common sealing element ( 6 ). 3. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Dichtelement (6) eine Flach­ dichtung ist. 3. Liquid-cooled internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the common sealing element ( 6 ) is a flat seal. 4. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Dichtelement (6) eine Blech­ sickendichtung ist.4. Liquid-cooled internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the common sealing element ( 6 ) is a sheet metal seal seal. 5. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach zumindest einem der zuvor genannten Ansprüche, wobei ein Maschinengehäuse der Brennkraftmaschine über eine Abgaszuführöffnung eine Abgasabführöffnung, eine Kühlmittelzu­ lauföffnung und eine Kühlmittelablauföffnung verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der AGR-Wärmetauscher (1) direkt an das Maschinengehäuse befestigbar ist.5. Liquid-cooled internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, wherein a machine housing of the internal combustion engine has an exhaust gas inlet opening, an exhaust gas discharge opening, a coolant inlet opening and a coolant outlet opening, characterized in that the EGR heat exchanger ( 1 ) can be fastened directly to the machine housing. 6. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei die Brenn­ kraftmaschine über einen Heizkreislauf verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem AGR-Wärmetauscher (1) eine zweite Kühlmittelablauföffnung (10) angeordnet ist.6. Liquid-cooled internal combustion engine according to claim 1, wherein the internal combustion engine has a heating circuit, characterized in that a second coolant drain opening ( 10 ) is arranged on the EGR heat exchanger ( 1 ). 7. Flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kühlmittelablauföffnung (10) nicht in der Montageebene (11) angeordnet ist.7. Liquid-cooled internal combustion engine according to claims 1 and 6, characterized in that the second coolant drain opening ( 10 ) is not arranged in the assembly plane ( 11 ).
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