DE102009035723B3

DE102009035723B3 - Kühlvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102009035723B3
Application number: DE102009035723A
Authority: DE
Inventors: Peter Heuer; Jurgen Papen
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03
Anticipated expiration: 2029-08-01
Also published as: EP2284471A2; EP2284470A2; EP2284470A3; EP2284471A3

Abstract

Kühlvorrichtung, insbesondere Abgaskühlvorrichtung, für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Außenschale, in der zumindest eine Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist, die einen Kühlmitteleinlass sowie einen Kühlmittelauslass aufweist und die ein Außengehäuse aufweist, derart, dass ein zwischen der Außenschale und der Wärmeübertragungseinheit ausgebildeter, von einem Kühlmittel durchströmter Mantel von einem Kanal getrennt ist, der in der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet ist und durch den das zu kühlende Fluid strömt, wobei zwischen Außenschale und Außengehäuse im Bereich des Kühlmittelauslasses mindestens ein Leitorgan vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung, insbesondere Abgaskühlvorrichtung, für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Außenschale, in der zumindest eine Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist, die einen Kühlmitteleinlass sowie einen Kühlmittelauslass aufweist und die ein Außengehäuse aufweist, derart, dass ein zwischen der Außenschale und der Wärmeübertragungseinheit ausgebildeter von einem Kühlmittel durchströmter Mantel von einem Kanal getrennt ist, der in der Wärmeübertragungseinheit ausgebildet ist und durch den das zu kühlende Fluid strömt.
Derartige Kühlvorrichtungen werden beispielsweise in Verbrennungskraftmaschinen als Abgaskühlvorrichtungen zur Verminderung von Schadstoffemissionen eingesetzt, in denen das Abgas gekühlt mit der frisch angesaugten Luft vermischt und den Zylindern zugeführt wird. Durch diese Temperaturminderung der Zylinderfüllung werden Schadstoffemissionen reduziert.
Eine derartige Kühlvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2005 045 103 B3 bekannt. Dieser Kühlvorrichtung wird Kühlmittel über einen Kühlmitteleinlass zugeführt, wobei sich dann das Kühlmittel über den gesamten Umfang der Wärmeübertragungseinheit verteilt, um die Kühlmittelvorrichtung nach Wärmeaustausch mit dem zu kühlenden Medium, hier Abgas, über den Kühlmittelauslass zu verlassen. Die DE 10 2005 045 098 A1 beschreibt ebenfalls eine derartige Kühlvorrichtung, wobei der Kühlmittelstrom durch Leitorgane gelenkt wird. Derartige, den Kühlmittelstrom in der Kühlvorrichtung in Richtung des Kühlmittelauslasses führende Leitorgane sind auch aus der JP 62-22993 bekannt. Bei allen bekannten Kühlvorrichtungen ergibt sich jedoch häufig ein Drall innerhalb des Kühlmittelrohres bei der Einströmung des Kühlmittels in den Kühlmittelauslass, wobei sich das Kühlmittelrohr an den Kühlmittelauslass anschließt. Dieser Effekt wird bei einem abgewinkelten Kühlmittelrohr sogar noch verstärkt. Eine Drallerzeugung des Kühlmittels im Kühlmittelauslass führt jedoch zu erheblichen Druckverlusten mit den damit verbundenen Nachteilen für den gesamten Kühlkreislauf.
Eine derartige Kühlvorrichtung ist auch aus der DE 20 2004 003 131 U1 bekannt, wobei der Wasserumlauf durch Strömungsleitflächen steuerbar ist.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kühlvorrichtung bereit zu stellen, die die oben genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass zwischen Außenschale und Außengehäuse im unmittelbaren Bereich des Kühlmittelauslasses mindestens ein Leitorgan vorgesehen ist, wobei das mindestens eine Leitorgan sich in Richtung des Mittelpunktes des Kühlmittelauslasses erstreckt.
Dabei hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, dass die Leitorgane sternförmig angeordnet sind. Dabei ist es montagetechnisch vom Vorteil, wenn die Leitorgane auf dem Außengehäuse der Wärmeübertragungseinheit angeordnet sind. Eine vollständige Umströmung der Wärmeübertragungseinheit mit dem Kühlmittel, kann dadurch gewährleistet werden, dass zwischen Außenschale und Außengehäuse der Wärmeübertragungseinheit mindestens ein Steg angeordnet ist, der im Mantel einen kühlmitteldurchströmten Kanal begrenzt.
Dabei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass das mindestens eine Leitorgan als Steg ausgeführt ist oder das mindestens eine Leitorgan durch Leitteilstücke, wie z. B. Stützelemente ausgeführt ist.
Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben, hierbei zeigt:
1 eine teilweise geschnittene Draufsicht der erfindungsgemäßen Kühlvorrichtung, und
2 eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausführungsform einer Wärmeübertragungseinheit.
In 1 ist eine Kühlvorrichtung 1, die insbesondere als Abgaskühlvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt wird, dargestellt. Die Kühlvorrichtung 1 besteht im Wesentlichen aus einer topfförmigen Außenschale 2, in der eine an sich bekannte Wärmeübertragungseinheit 3 eingesetzt ist. Die Außenschale 2 weist sowohl einen Kühlmitteleinlass 4, als auch einen Kühlmittelauslass 5 auf. Mit 4, 5 sind in der vorliegenden Darstellung lediglich die Positionen, an denen das Kühlmittel in die Kühlvorrichtung tritt, oder aus dieser heraustritt, dargestellt.
Die Wärmeübertragungseinheit 3 ist in der vorliegenden Zeichnung lediglich schematisch dargestellt. Es sollte jedoch deutlich sein, dass in dieser Wärmeübertragungseinheit 3 ein mit Abgas durchströmter Kanal ausgebildet ist und das entsprechend ein Abgaseinlass 9 und ein Abgasauslass 10 vorgesehen sind. Um die Wärmeübertragungseinheit 3 möglichst vollumfänglich mit dem Kühlmittel zu umströmen und damit einen möglichst hohen Wärmeaustausch mit dem im Innern der Wärmeübertragungseinheit 3 strömenden Abgas zu gewährleisten, sind Stege 6 angeordnet, die eine Zwangsführung des Kühlmittels in einem zwischen einem Außengehäuse 11 der Wärmeübertragungseinheit 3 und der Außenschale 2 ausgebildeten Mantel 12 ermöglichen.
Um in einem Kanal 7, der in 2 dargestellt ist, der sich dem Kühlmittelauslass anschließt, einen Drall und dem damit verbundenen Druckverlust der Kühlmittelstörung zu verhindern, sind im Bereich des Kühlmittelauslasses 5 Leitorgane 8 vorgesehen, die zu einer gleichmäßigen, zum Kühlmittelauslassmittelpunkt hingerichteten Einströmung des Kühlmittels führen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Leitorgane auf einem Außengehäuse 11 der Wärmeübertragungseinheit 3 angeordnet.
Eine alternative Anordnung der Leitorgane 8 ist insbesondere der 2 zu entnehmen, die die Wärmeübertragungseinheit 3 und damit das Außengehäuse 11in einer perspektivischen Darstellung zeigt. Mit 5 ist wieder die Position gekennzeichnet, an der der Kühlmittelauslass vorliegt und dem sich der Kanal 7 anschließt. Durch einen Steg 6 wird eine vollumfängliche Umströmung der Wärmeübertragungseinheit mit dem Kühlmittel gewährleistet. Die Leitorgane 8, die zum Teil die Wärmeübertragungseinheit umschließen, gewährleisten eine gleichmäßige Einströmung des Kühlmittels in den Kühlmittelauslass 5.
Es sollte deutlich sein, dass die Leitorgane auch auf einer anderen Weise angeordnet sein können, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt. Auch ist die Anzahl der eingesetzten Leitorgane im Wesentlichen abhängig von den einströmenden Randbedingungen des Kühlmittels in den Kühlmittelauslass. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Leitorgane als durchgehende Stege ausgeführt. Sie können jedoch auch als voneinander beabstandete Leitteilstücke, wie z. B. Stifte ausgeführt werden.

Claims

Kühlvorrichtung (1) für eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Außenschale (2), in der zumindest eine Wärmeübertragungseinheit (3) angeordnet ist, die einen Kühlmitteleinlass (4) sowie einen Kühlmittelauslass (5) aufweist und die ein Außengehäuse (11) aufweist, derart dass ein zwischen der Außenschale (2) und der Wärmeübertragungseinheit (3) ausgebildeter, von einem Kühlmittel durchströmter Mantel (12) von einem Kanal getrennt ist, der in der Wärmeübertragungseinheit (3) ausgebildet ist und durch den das zu kühlende Fluid strömt, wobei zwischen Außenschale (2) und Außengehäuse (11) im unmittelbaren Bereich des Kühlmittelauslasses (5) mindestens ein Leitorgan (8) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Leitorgane (8) sich in Richtung des Mittelpunktes des Kühlmittelauslasses (5) erstrecken und um die Mittelachse des Kühlmittelauslasses (5) sternförmig angeordnet sind.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitorgane (8) auf dem Außengehäuse (11) der Wärmeübertragungseinheit (3) angeordnet sind.
Kühlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Außenschale (2) und Außengehäuse (11) der Wärmeübertragungseinheit (3) mindestens ein Steg (6) angeordnet ist, der im Mantel einen Kühlmittel durchströmten Kanal begrenzt.
Kühlvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitorgan (8) als Steg ausgeführt ist.
Kühlvorrichtung nach Anspruch 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Leitorgan (8) durch Leitteilstücke, wie z. B. Stützelemente ausgeführt ist.