EP2199722B1 - Abgaskühler - Google Patents
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- EP2199722B1 EP2199722B1 EP09177831A EP09177831A EP2199722B1 EP 2199722 B1 EP2199722 B1 EP 2199722B1 EP 09177831 A EP09177831 A EP 09177831A EP 09177831 A EP09177831 A EP 09177831A EP 2199722 B1 EP2199722 B1 EP 2199722B1
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- exhaust gas
- longitudinal direction
- inlet
- outlet
- protrusions
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- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D7/00—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
- F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
- F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F1/00—Tubular elements; Assemblies of tubular elements
- F28F1/10—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
- F28F1/42—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being both outside and inside the tubular element
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- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
Definitions
- the present invention relates to an exhaust gas cooler, in particular for exhaust gas recirculation of an internal combustion engine, preferably of a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
- Such an exhaust gas cooler comprises an exhaust inlet communicating with an inlet chamber, an exhaust outlet communicating with an outlet chamber, a plurality of exhaust pipes configured as flat tubes extending parallel to each other through a coolant chamber and communicating with the inlet chamber on the one hand and with the inlet chamber on the other hand communicatingly connected to the outlet chamber, a coolant inlet communicatively connected to the coolant chamber, and a coolant outlet communicatively connected to the coolant chamber.
- the exhaust pipes on opposite sides a plurality of outwardly projecting bulges, which are spaced apart in the longitudinal direction of the exhaust pipes.
- the bulges of one exhaust pipe in each case in the longitudinal direction of the exhaust pipes spaced from the nearest bulge of the other exhaust pipe directly to the other exhaust pipe.
- the exhaust pipes have on opposite sides a plurality of inwardly projecting recesses, which are spaced apart in the longitudinal direction of the exhaust pipes.
- An exhaust gas cooler comprising an exhaust gas inlet communicating with an inlet chamber, an exhaust gas outlet communicating with an outlet chamber, a plurality of exhaust gas pipes configured as flat tubes extending parallel to each other through a coolant chamber and communicating with the one hand inlet chamber and on the other hand communicatively connected to the outlet chamber, a coolant inlet communicating with the coolant chamber, and a coolant outlet communicatively connected to the coolant chamber.
- the exhaust pipes on opposite sides on a plurality of outwardly projecting bulges, which are spaced apart in the longitudinal direction of the exhaust pipes. About these bulges, adjacent exhaust pipes are based directly on each other.
- the bulges are arranged so that the bulges of the respective exhaust pipe are supported on the bulges of the respective adjacent exhaust pipe.
- the heights of the individual bulges add up to a comparatively large distance between adjacent exhaust pipes.
- a flow-through coolant path is generated between adjacent exhaust pipes.
- the individual bulges are respectively arranged along straight lines which extend inclined by approximately 45 ° relative to the longitudinal direction of the exhaust gas pipes.
- the present invention is concerned with the problem of providing for an exhaust gas cooler of the type mentioned in an improved embodiment, which in particular by a high cooling capacity with extremely compact design distinguished.
- the exhaust gas cooler should be relatively inexpensive to implement.
- the invention is based on the general idea, the bulges, which are formed on the opposite sides of the exhaust pipes to arrange so that in the mounted state, the bulges of an exhaust pipe between each two bulges of the other exhaust pipe directly abut this other exhaust pipe. It is clear that this can not apply to all bulges of the respective exhaust pipe, since at least the outer, so arranged in the region of the longitudinal ends of the respective exhaust pipe protrusions on each adjacent exhaust pipe only have an adjacent bulge.
- the proposed construction reduces the distance between adjacent exhaust pipes to the height of the bulges, ie the extent to which the bulges protrude from the respective side of the associated exhaust pipe.
- the flow-through cross section of the coolant path formed between adjacent exhaust pipes can be reduced, which increases the flow velocity and thus improves the heat transfer between the coolant and the exhaust pipe. Furthermore, it is still possible to dispense with fins between the adjacent exhaust pipes in this construction, which allows a low-cost realization of the exhaust gas cooler.
- the bulges of the one exhaust pipe are now adjacent to at least one recess of the other exhaust pipe on the other exhaust pipe in the case of two adjacent exhaust pipes.
- the flow in the region of the recesses can be comparatively strongly influenced by bulges, which favors heat transfer.
- the individual protrusions on the respective side of the respective exhaust pipe along a straight line may be adjacent to each other, which extends parallel to the longitudinal direction of the respective exhaust pipe. This results in a comparatively easy to produce geometry. In addition, comparatively much surface can be provided for heat transfer.
- the bulges may each have a rectilinear shape, wherein a longitudinal direction of these rectilinear bulges with respect to the longitudinal direction of the respective exhaust pipe is inclined.
- the bulges receive a flow guiding function, which passes the coolant in the longitudinal direction of the bulges through the coolant path, which is formed between adjacent exhaust pipes. For example, this allows the countercurrent principle to be supported in the flow through the exhaust gas cooler.
- bulges are conceivable, which are designed circular in a direction oriented perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe projection.
- the recesses are each arranged between the bulges.
- a reverse arrangement is possible, so that the bulges each between the Wells are arranged.
- the recesses and the bulges alternate in the longitudinal direction of the exhaust pipes. Irregular arrangements are also possible. These bulges increase the surface of the exhaust pipes, which improves the heat transfer between the exhaust pipe and exhaust gas flow. Further, the flow-through cross section of the exhaust pipes is thereby reduced, which increases the flow velocity of the exhaust gas. This also leads to improved heat transfer between exhaust and exhaust pipe. It is also possible, with the help of the recesses in the interior of the exhaust pipes to force a multiple or multiple flow deflection, which also improves the heat transfer between exhaust and exhaust pipe.
- the bulges of one exhaust pipe in the region of the recesses of the other exhaust pipe can now abut the other exhaust pipe, that in each case a transversely to the longitudinal direction of the exhaust gas flowable coolant path is formed, which communicates at its ends with the coolant chamber and the between its ends is limited on the one hand by the respective recess and on the other hand by the respective bulge.
- additional surface area is thus created in the coolant space as well, which is in contact with the coolant and improves the heat transfer between the exhaust pipe and the coolant. This also causes a flow deflection, which also favors the heat transfer between the exhaust pipe and coolant.
- the recesses may each have a rectilinear shape, wherein a longitudinal direction of the rectilinear recesses with respect to the longitudinal direction of the respective exhaust pipe is inclined.
- the rectilinear depressions extend parallel to each other, or that the longitudinal direction of the respective recess between 40 ° inclusive and inclusive 50 ° or inclined by about 45 ° relative to the longitudinal direction of the respective exhaust pipe, that the longitudinal direction of the rectilinear depressions extend parallel to the longitudinal direction of the rectilinear bulges, or that the longitudinal direction of the recesses on the one side of the respective exhaust pipe parallel to the longitudinal direction of the recesses the opposite side of the respective exhaust pipe is oriented.
- the individual bulges on the respective side of the respective exhaust pipe are adjacent to each other along a straight line extending parallel to the longitudinal direction of the respective exhaust pipe, or that on each exhaust pipe the bulges on the one side in the longitudinal direction of the respective exhaust pipe, in particular by half of the longitudinal spacing of adjacent bulges, offset from the bulges of the other side are arranged, or that the bulges are configured in a circular oriented in a direction perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe projection.
- the straight lobes extend parallel to each other, or that the longitudinal direction of the respective bulge between inclines 40 ° and 50 ° inclusive or about 45 ° with respect to the longitudinal direction of the respective exhaust pipe, or that the longitudinal direction of the bulges is oriented on the one side of the respective exhaust pipe parallel to the longitudinal direction of the bulges on the other side of the respective exhaust pipe.
- Fig. 1 - 4th comprises an exhaust gas cooler 1, which is preferably an exhaust gas recirculation cooler, an exhaust gas inlet 2 and an exhaust gas outlet 3.
- the exhaust gas inlet 2 communicates with an inlet chamber 4, while the exhaust gas outlet 3 communicates with an outlet chamber 5.
- An exhaust gas flow 6 leading to the exhaust gas cooler 1 and leading away from the exhaust gas cooler 1 is indicated by arrows.
- the exhaust gas cooler 1 may preferably be used in an exhaust gas recirculation system of an internal combustion engine in order to cool recirculated exhaust gases.
- the internal combustion engine is preferably arranged in a motor vehicle.
- the exhaust gas cooler 1 has a plurality of exhaust pipes 7. These are according to the Fig. 3 - 17 designed as flat tubes. This means that the exhaust pipes 7 are significantly wider in cross section than high. For example, they are at least five times or at least ten times wider than high.
- the exhaust pipes 7 are expediently designed as identical parts.
- the exhaust pipes 7 extend parallel to each other and thereby extend through a coolant chamber 8 of the exhaust gas cooler 1.
- the exhaust pipes 7 are connected on the one hand communicating with the inlet chamber 4 and on the other hand with the outlet chamber 5.
- the exhaust gas cooler 1 has a coolant inlet 9, which is connected to the coolant chamber 8, and a coolant outlet 10, which is also communicatively connected to the coolant chamber 8.
- a coolant flow 11 is in Fig. 1 symbolically indicated by arrows.
- the exhaust gas cooler 1 is integrated into the exhaust gas flow 6 and into the coolant flow 11 in such a way that a flow is formed in countercurrent.
- the exhaust pipes 7 pass through a wall 12 on the inlet side and a wall 13 on the outlet side.
- the exhaust pipes 7 are attached to these walls 12, 13 in a gas-tight manner.
- the inlet side wall 12 separates the coolant chamber 8 from the inlet chamber 4.
- the outlet side wall 13 separates the coolant chamber 8 from the outlet chamber 5.
- the coolant chamber 8 is enclosed by a housing 14.
- a cross section 15 of the housing 14 is larger than a in Fig. 4 It is also larger than a cross section of the exhaust gas inlet 2, not shown here.
- the cross section of the exhaust gas inlet 2 is the same size as the cross section 16 of the exhaust gas outlet 3.
- the inlet chamber 4 is corresponding to the Fig.
- an inlet funnel 17 connects the exhaust gas inlet 2 to the housing 14, the outlet funnel 18 creates a connection between the housing 14 and the exhaust gas outlet 3.
- At least one of the funnels 17, 18 is fitted onto the housing 14 from outside.
- both funnels 17, 18 are plugged onto the housing 14 from the outside.
- an axial overlap region 19 is created, which in Fig. 2 indicated by a curly bracket. In this overlap region 19 and the respective wall 12 and 13 is arranged. Visible pushes the respective wall 12, 13 at the edge on an unspecified inside of the housing 14 and is connected to shock with the housing 14.
- the exhaust gas cooler 1 here has an inlet flange 21 and an outlet flange 22, with the aid of which the exhaust gas cooler 1 can be integrated into an exhaust gas recirculation line.
- the inlet flange 21 of the exhaust inlet 2 is arranged.
- an inlet pipe 23 is provided, which has the exhaust gas inlet 2 and on the one hand projects into the inlet flange 21 and on the other hand protrudes into the inlet funnel 17.
- an outlet pipe 24 is provided which, on the one hand, projects into the outlet funnel 18 and, on the other hand, projects into the outlet flange 22.
- this outlet pipe 24 has the exhaust gas outlet 3.
- the coolant inlet 9 is formed on an inlet port 25, which is suitably connected to the housing 14.
- an outlet port 26 is provided which has the coolant outlet 10 and which is suitably connected to the housing 14.
- the exhaust gas cooler 1 is made entirely of stainless steel. However, at least one of the following components is made of stainless steel: inlet flange 21, inlet tube 23, inlet funnel 17, inlet side wall 12, housing 14, outlet side wall 13, outlet funnel 18, outlet tube 24, outlet flange 22, exhaust tube 7, inlet nozzle 25, outlet nozzle 26, Fastening tab 20.
- the separately produced components of the exhaust gas cooler 1 are preferably fastened to one another via welded connections.
- Corresponding Fig. 3 can be arranged in the coolant chamber 8 at least two juxtaposed stack 27, each comprising a plurality of stacked exhaust pipes 7.
- bulges 29 in the embodiments presented here are the Fig. 5-13 arranged and configured so that at the superposed exhaust pipes 7, the bulges 29 of the one exhaust pipe 7 - apart from the respective first bulge 29 and the last bulge 29 - between two adjacent bulges 29 of the other exhaust pipe 7 directly to this other exhaust pipe. 7 issue.
- all bulges 29 of the one exhaust pipe 7 are in each case in the longitudinal direction 30 spaced from the nearest bulge 29 of the other exhaust pipe 7 directly to this other exhaust pipe 7 at.
- the distance between adjacent exhaust pipes 7 corresponds to the height of the bulges 29.
- the individual bulges 29 are arranged on the respective side 28 of the associated exhaust pipe 7 along a straight line 31 which extends parallel to the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7.
- the bulges 29 may be arranged offset within the respective exhaust pipe 7 on the opposite sides 28 in the longitudinal direction 30 to each other.
- the offset carried out in the longitudinal direction 30 is expediently dimensioned such that it corresponds to half of a distance 32 measured in the longitudinal direction 30 between two adjacent bulges 29.
- the bulges 29 of one side are arranged with respect to a projection oriented perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe 7 between, in particular centrally, two adjacent bulges 29 of the other side 28 of this exhaust pipe 7.
- each of the bulges 29 have a rectilinear shape.
- a longitudinal direction 33 of these rectilinear bulges 29 is aligned with respect to the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7 inclined.
- the longitudinal direction 33 of the respective rectilinear bulge 29 is inclined by approximately 45 ° with respect to the longitudinal direction 30.
- the angle included between said longitudinal directions 33 and 30 is in a range of from 40 ° to 50 ° inclusive.
- all rectilinear bulges 29 are oriented parallel to each other on the respective side 28 of the associated exhaust pipe 7.
- the straight lobes 29 are inclined in the same direction and in particular parallel to each other with respect to the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7 at the respective exhaust pipe 7 on the two opposite sides 28, in particular in a perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe 7 projection.
- the Fig. 9 - 13 show another embodiment or a different shape for the bulges 29.
- they are designed in a projection which is oriented perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe 7, circular.
- the bulges 29 are thus designed wart-shaped.
- they are each arranged centrally on the respective side 28 with respect to the broad direction of the respective exhaust pipe 7.
- the exhaust pipes 7 on the opposite sides 28 also more, inwardly projecting recesses 34. These are also spaced apart in the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7. It is useful in the embodiments of the Fig. 5-13 shown arrangement in which 30 recesses 34 and bulges 29 alternate in the longitudinal direction. In each case a bulge 29 is arranged between two adjacent recesses 34.
- the recesses 34 are each formed in a straight line. They have a longitudinal direction 35, which also extends inclined relative to the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7. It is expedient that all recesses 34 of the respective exhaust pipe 7 extend parallel to each other.
- the angle which the longitudinal direction 35 of the recesses 34 encloses with the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7 is between 40 ° and 50 ° inclusive. In the example shown, said angle is 45 °.
- the longitudinal direction 33 of the bulges 29 extend parallel to the longitudinal direction 35 of the depressions 34.
- the depressions 34 on the two opposite sides 28 of the same exhaust gas pipe 7 are in the same direction with respect to the longitudinal direction 30 of the exhaust pipe 7 are inclined, resulting in the projection perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe 7, a parallel arrangement of the rectilinear recesses 34 and the rectilinear bulges 29 results.
- the Fig. 5-13 are the recesses 34 in the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7 narrower or shorter than the bulges 29. Further, the recesses 34 are transverse to the longitudinal direction 30 of the associated exhaust pipe 7 is greater or longer than the bulges 29. Accordingly Fig. 8
- the recesses 34 may expediently project into the interior of the respective exhaust pipe 7 so far that the recesses 34 on the opposite sides 28 abut one another in the interior of the exhaust pipe 7.
- the recesses 34 each protrude with a depth or height the exhaust pipe 7 in, which corresponds to half the distance of the opposite sides 28 of the exhaust pipe 7.
- the Fig. 5-13 are the recesses 34 and the bulges 29 coordinated so that the bulges 29 of the one exhaust pipe 7 in the region of the recesses 34 of the other exhaust pipe 7 abut the respective adjacent or other exhaust pipe 7, in such a way that thereby a coolant path is formed transversely to the longitudinal direction 30 of the exhaust pipes 7 can be flowed through.
- the respective coolant path is communicatively connected at its ends to the coolant chamber 8, since the bulges 29 can not completely cover the opposite depression 34. Between its ends, the respective coolant path is then delimited on the one hand by the respective depression 34 or by its wall and on the other hand by the respective bulge 29 or by its wall. With the help of these coolant paths, a targeted flow through the depressions 34 and flow around the bulges 29 is achieved. In this way, more surface may contact the coolant, which improves the heat transfer between the exhaust pipes 7 and the coolant.
- the exhaust pipes 7 on the opposite sides 28 each have a plurality of inwardly projecting recesses 36.
- no protrusions 29 are present.
- spacers can be provided, in addition, then either an edge, where no wave is, or the shaft can be interrupted.
- adjacent exhaust pipes 7 on the sides 28, which contain the recesses 36 lie directly and flat against each other and preferably be flat. For example, a distance of more than 1 mm can be maintained.
- the recesses 36 are configured or arranged so that they on the adjoining sides 28 and form at least one coolant path between adjacent exhaust pipes 7, which can be flowed through transversely to the longitudinal direction 30 of the exhaust pipes 7. Also, this coolant path communicates with the coolant chamber. 8
- the recesses 36 are in contrast to the embodiments of Fig. 5-13 not in the longitudinal direction 30 of the exhaust pipes 7, but transversely to the longitudinal direction 30 of the exhaust pipes 7 spaced from each other or arranged adjacent to each other. As in the FIGS. 14 and 15 is clearly visible, the recesses 36 are each configured continuously, so that they extend from an inlet-side longitudinal end portion 37 of the respective exhaust pipe 7 to an outlet side longitudinal end portion 38 of the respective exhaust pipe 7. This allows a cross-exchange of coolant over the entire length of the exhaust pipes 7 done.
- the depressions 36 are designed with a wavy or serpentine shape with respect to their longitudinal direction. Also conceivable are other shapes, such as a sawtooth shape.
- the arrangement or shaping of the recesses 36 takes place in such a way that the depressions 36 of the abutting sides 38 of adjacent exhaust pipes 7 intersect several times along the longitudinal direction 30 of the exhaust pipes 7.
- coolant can pass from the depressions 36 of one exhaust pipe 7 into the recesses 36 of the other, adjacent exhaust pipe 7.
- This improves the mixing and thus the heat transfer.
- the depressions 36 are formed or arranged within the respective exhaust pipe 7 in such a way that the depressions 36 of the opposite sides 28 in the interior of the respective exhaust pipe 7 along their longitudinal direction or along the longitudinal direction 30 of the exhaust pipe. 7 cut several times.
- a projection which is oriented perpendicular to the plane of the respective exhaust pipe 7.
- Corresponding Fig. 17 protrude the wells 36 in one example on the opposite sides 28 of the respective exhaust pipe 7 into the interior of the respective exhaust pipe 7 so far that they touch in the interior of the exhaust pipe 7.
- a symmetrical arrangement is expedient, so that the depressions 36 of the respective side 28 each overcome approximately half the distance between the sides 28.
- the recesses 36 are preferably flat against each other.
- the indentations can protrude into the exhaust pipe about 1/6 of the clear height. This leaves a continuous space in the middle.
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Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskühler, insbesondere für eine Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
- Aus der
US 6,321,835 ist ein derartiger Abgaskühler bekannt. Er umfasst einen Abgaseinlass, der mit einer Einlasskammer kommunizierend verbunden ist, einen Abgasauslass, der mit einer Auslasskammer kommunizierend verbunden ist, mehrere Abgasrohre, die als Flachrohre ausgestaltet sind, die sich parallel zueinander durch eine Kühlmittelkammer erstrecken und die einerseits mit der Einlasskammer und andererseits mit der Auslasskammer kommunizierend verbunden sind, einen Kühlmitteleinlass, der mit der Kühlmittelkammer kommunizierend verbunden ist, und einen Kühlmittelauslass, der mit der Kühlmittelkammer kommunizierend verbunden ist. Dabei weisen die Abgasrohre an sich gegenüberliegenden Seiten mehrere, nach außen abstehende Ausbuchtungen auf, die in der Längsrichtung der Abgasrohre voneinander beabstandet sind. Ferner liegen bei jeweils zwei benachbarten Abgasrohren die Ausbuchtungen des einen Abgasrohrs jeweils in der Längsrichtung der Abgasrohre beabstandet zur nächstliegenden Ausbuchtung des anderen Abgasrohrs direkt am anderen Abgasrohr an. Schließlich weisen die Abgasrohre an sich gegenüberliegenden Seiten mehrere, nach innen hineinragende Vertiefungen auf, die in der Längsrichtung der Abgasrohre voneinander beabstandet sind. - Aus der
US 6,920,918 B2 ist ein Abgaskühler bekannt, umfassend einen Abgaseinlass, der mit einer Einlasskammer kommunizierend verbunden ist, einen Abgasauslass, der mit einer Auslasskammer kommunizierend verbunden ist, mehrere Abgasrohre, die als Flachrohre ausgestaltet sind, die sich parallel zueinander durch eine Kühlmittelkammer erstrecken und die einerseits mit der Einlasskammer und andererseits mit der Auslasskammer kommunizierend verbunden sind, einen Kühlmitteleinlass, der mit der Kühlmittelkammer kommunizierend verbunden ist, sowie einen Kühlmittelauslass, der mit der Kühlmittelkammer kommunizierend verbunden ist. Ferner weisen die Abgasrohre an sich gegenüberliegenden Seiten mehrere, nach außen abstehende Ausbuchtungen auf, die in der Längsrichtung der Abgasrohre voneinander beabstandet sind. Über diese Ausbuchtungen stützen sich benachbarte Abgasrohre direkt aneinander ab. - Beim bekannten Abgaskühler sind die Ausbuchtungen so angeordnet, dass sich die Ausbuchtungen des jeweiligen Abgasrohrs an den Ausbuchtungen des jeweiligen benachbarten Abgasrohrs abstützen. Hierdurch addieren sich die Höhen der einzelnen Ausbuchtungen zu einem vergleichsweise großen Abstand zwischen benachbarten Abgasrohren. Hierdurch wird zwischen benachbarten Abgasrohren ein durchströmbarer Kühlmittelpfad erzeugt. Des Weiteren sind beim bekannten Abgaskühler die einzelnen Ausbuchtungen jeweils entlang von Geraden angeordnet, die gegenüber der Längsrichtung der Abgasrohre um etwa 45° geneigt verlaufen. Ein besonderer Vorteil der bekannten Bauweise ist die Möglichkeit, auf zusätzliche Lamellen zu verzichten, die zwischen benachbarten Abgasrohren angeordnet werden können, um den Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und den Abgasrohren zu verbessern.
- Aus der
US 6,453,988 B1 , aus derUS 6,453,989 B1 und aus derUS 6,892,806 B2 sind weitere Abgaskühler bekannt, bei denen jedoch zwischen benachbarten Abgasrohren Lamellen angeordnet sind, um den Wärmeübergang zwischen dem Kühlmittel und den Abgasrohren zu verbessern. - Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Abgaskühler der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Kühlleistung bei extrem kompakter Bauweise auszeichnet. Außerdem soll der Abgaskühler vergleichsweise preiswert realisierbar sein.
- Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Ausbuchtungen, die an den voneinander abgewandten Seiten der Abgasrohre ausgebildet sind, so anzuordnen, dass im montierten Zustand die Ausbuchtungen des einen Abgasrohrs jeweils zwischen zwei Ausbuchtungen des anderen Abgasrohrs unmittelbar an diesem anderen Abgasrohr anliegen. Es ist klar, dass dies nicht für alle Ausbuchtungen des jeweiligen Abgasrohrs gelten kann, da zumindest die außenliegenden, also im Bereich der Längsenden des jeweiligen Abgasrohrs angeordneten Ausbuchtungen am jeweils benachbarten Abgasrohr nur eine benachbarte Ausbuchtung besitzen. Durch die vorgeschlagene Bauweise reduziert sich der Abstand zwischen benachbarten Abgasrohren auf die Höhe der Ausbuchtungen, also auf das Maß, mit dem die Ausbuchtungen von der jeweiligen Seite des zugehörigen Abgasrohrs abstehen. Hierdurch kann der durchströmbare Querschnitt des zwischen benachbarten Abgasrohren ausgebildeten Kühlmittelpfads reduziert werden, was die Strömungsgeschwindigkeit erhöht und somit den Wärmeübergang zwischen Kühlmittel und Abgasrohr verbessert. Ferner kann bei dieser Bauweise nach wie vor auf Lamellen zwischen den benachbarten Abgasrohren verzichtet werden, was eine preiswerte Realisierung des Abgaskühler ermöglicht. Dabei weisen die Abgasrohre an sich gegenüberliegenden Seiten neben den Ausbuchtungen mehrere, nach innen hineinragende Vertiefungen auf, die in der Längsrichtung der Abgasrohre voneinander beabstandet sind.
- Beim erfindungsgemäßen Abgaskühler liegen nun bei zwei benachbarten Abgasrohren die Ausbuchtungen des einen Abgasrohrs jeweils im Bereich wenigstens einer Vertiefung des anderen Abgasrohrs am anderen Abgasrohr an. Durch diese Maßnahme lässt sich die Strömung im Bereich der Vertiefungen uns Ausbuchtungen vergleichsweise stark beeinflussen, was den Wärmeübergang begünstigt.
- Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die einzelnen Ausbuchtungen an der jeweiligen Seite des jeweiligen Abgasrohrs entlang einer Geraden zueinander benachbart sein, die sich parallel zur Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs erstreckt. Hierdurch ergibt sich eine vergleichsweise einfach herstellbare Geometrie. Außerdem kann vergleichsweise viel Oberfläche für die Wärmeübertragung zur Verfügung gestellt werden.
- Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Ausbuchtungen jeweils eine geradlinige Form aufweisen, wobei eine Längsrichtung dieser geradlinigen Ausbuchtungen gegenüber der Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs geneigt verläuft. Hierdurch erhalten die Ausbuchtungen eine Strömungsleitfunktion, die das Kühlmittel in der Längsrichtung der Ausbuchtungen durch den Kühlmittelpfad hindurchführt, der zwischen benachbarten Abgasrohren ausgebildet ist. Beispielsweise kann hierdurch das Gegenstromprinzip bei der Durchströmung des Abgaskühlers unterstützt werden.
- Alternativ sind jedoch auch Ausbuchtungen denkbar, die in einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs orientierten Projektion kreisförmig ausgestaltet sind.
- Besonders vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei welcher die Vertiefungen jeweils zwischen den Ausbuchtungen angeordnet sind. Ebenso ist eine umgekehrte Anordnung möglich, so dass die Ausbuchtungen jeweils zwischen den Vertiefungen angeordnet sind. Allgemein wechseln sich in der Längsrichtung der Abgasrohre die Vertiefungen und die Ausbuchtungen ab. Unregelmäßige Anordnungen sind auch möglich. Diese Ausbuchtungen vergrößern im Inneren der Abgasrohre die Oberfläche, was die Wärmeübertragung zwischen Abgasrohr und Abgasströmung verbessert. Ferner wird dadurch der durchströmbare Querschnitt der Abgasrohre reduziert, was die Strömungsgeschwindigkeit des Abgases erhöht. Auch dies führt zu einer verbesserten Wärmeübertragung zwischen Abgas und Abgasrohr. Auch ist es möglich, mit Hilfe der Vertiefungen im Inneren der Abgasrohre eine vielfältige bzw. mehrfache Strömungsumlenkung zu erzwingen, die ebenfalls die Wärmeübertragung zwischen Abgas und Abgasrohr verbessert.
- Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können nun die Ausbuchtungen des einen Abgasrohrs im Bereich der Vertiefungen des anderen Abgasrohrs so am anderen Abgasrohr anliegen, dass jeweils ein quer zur Längsrichtung der Abgasrohre durchströmbarer Kühlmittelpfad entsteht, der an seinen Enden mit der Kühlmittelkammer kommuniziert und der zwischen seinen Enden einerseits durch die jeweilige Vertiefung und andererseits durch die jeweilige Ausbuchtung begrenzt ist. Durch diese Bauweise wird somit auch im Kühlmittelraum zusätzliche Oberfläche geschaffen, die mit dem Kühlmittel in Kontakt steht und die Wärmeübertragung zwischen Abgasrohr und Kühlmittel verbessert. Auch findet dadurch eine Strömungsumlenkung statt, was ebenfalls den Wärmeübergang zwischen Abgasrohr und Kühlmittel begünstigt.
- Entsprechend einer weiteren Ausführungsform können die Vertiefungen jeweils eine geradlinige Form aufweisen, wobei eine Längsrichtung der geradlinigen Vertiefungen gegenüber der Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs geneigt verläuft. Vorteilhafte Weitergestaltungen können nun darin gesehen werden, dass die geradlinigen Vertiefungen sich zueinander parallel erstrecken, oder dass die Längsrichtung der jeweiligen Vertiefung zwischen einschließlich 40° und einschließlich 50° oder um etwa 45° gegenüber der Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs geneigt ist, dass sich die Längsrichtung der geradlinigen Vertiefungen parallel zur Längsrichtung der geradlinigen Ausbuchtungen erstrecken, oder dass die Längsrichtung der Vertiefungen an der einen Seite des jeweiligen Abgasrohrs parallel zur Längsrichtung der Vertiefungen an der gegenüberliegenden Seite des jeweiligen Abgasrohrs orientiert ist.
- Gemäß anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass die einzelnen Ausbuchtungen an der jeweiligen Seite des jeweiligen Abgasrohrs entlang einer, sich parallel zur Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs erstreckenden Geraden zueinander benachbart sind, oder dass am jeweiligen Abgasrohr die Ausbuchtungen an der einen Seite jeweils in der Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs, insbesondere um die Hälfte des Längsabstands benachbarter Ausbuchtungen, versetzt zu den Ausbuchtungen der anderen Seite angeordnet sind, oder dass die Ausbuchtungen in einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs orientierten Projektion kreisförmig ausgestaltet sind. Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die geradlinigen Ausbuchtungen sich zueinander parallel erstrecken, oder dass die Längsrichtung der jeweiligen Ausbuchtung zwischen einschließlich 40° und einschließlich 50° oder um etwa 45° gegenüber der Längsrichtung des jeweiligen Abgasrohrs geneigt ist, oder dass die Längsrichtung der Ausbuchtungen an der einen Seite des jeweiligen Abgasrohrs parallel zur Längsrichtung der Ausbuchtungen an der anderen Seite des jeweiligen Abgasrohrs orientiert ist.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
- Es zeigen, jeweils schematisch
- Fig. 1
- eine Seitenansicht eines Abgaskühlers,
- Fig. 2
- einen Längsschnitt des Abgaskühlers entsprechend Schnittlinien II in
Fig. 1 , - Fig. 3
- einen Querschnitt des Abgaskühlers entsprechend Schnittlinien III in
Fig. 1 , - Fig. 4
- eine Frontansicht des Abgaskühlers entsprechend einer Blickrichtung IV in
Fig. 1 , - Fig. 5
- eine Ansicht von oben auf ein Abgasrohr,
- Fig. 6
- eine Ansicht von unten auf das Abgasrohr,
- Fig. 7
- einen Längsschnitt des Abgasrohrs entsprechend Schnittlinien VII in
Fig. 5 , - Fig. 8
- eine Frontansicht des Abgasrohrs entsprechend einer Blickrichtung VIII in
Fig. 5 , - Fig. 9
- eine Ansicht von oben auf ein Abgasrohr einer anderen Ausführungsform,
- Fig. 10
- eine Ansicht von unten auf das Abgasrohr aus
Fig. 9 , - Fig. 11
- eine Seitenansicht des Abgasrohrs entsprechend einer Blickrichtung XI in
Fig. 9 , - Fig. 12
- eine Stirnansicht des Abgasrohrs entsprechend einer Blickrichtung XII in
Fig. 9 , - Fig. 13
- eine Schnittansicht des Abgasrohrs entsprechend Schnittlinien XIII in
Fig. 10 , - Fig. 14
- eine Ansicht von oben auf ein Abgasrohr bei einer weiteren nicht vom Schutzbereich der Ansprüche umfassten Ausführungsform,
- Fig. 15
- eine Ansicht von unten auf das Abgasrohr aus
Fig. 14 , - Fig. 16
- eine Seitenansicht des Abgasrohrs entsprechend einer Blickrichtung XVI in
Fig. 14 , - Fig. 17
- eine Schnittansicht des Abgasrohrs entsprechend Schnittlinien XVII in
Fig. 14 . - Entsprechend den
Fig. 1 - 4 umfasst ein Abgaskühler 1, bei dem es sich bevorzugt um einen Abgasrückführ-Kühler handelt, einen Abgaseinlass 2 und einen Abgasauslass 3. Der Abgaseinlass 2 kommuniziert mit einer Einlasskammer 4, während der Abgasauslass 3 mit einer Auslasskammer 5 kommuniziert. Eine zum Abgaskühler 1 hinführende und eine vom Abgaskühler 1 wegführende Abgasströmung 6 ist durch Pfeile angedeutet. Der Abgaskühler 1 kann bevorzugt in einer Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine zur Anwendung kommen, um rückgeführte Abgase zu kühlen. Die Brennkraftmaschine ist dabei vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet. - Der Abgaskühler 1 weist mehrere Abgasrohre 7 auf. Diese sind entsprechend den
Fig. 3 - 17 als Flachrohre ausgestaltet. Das bedeutet, dass die Abgasrohre 7 im Querschnitt deutlich breiter sind als hoch. Beispielsweise sind sie mindestens fünfmal oder mindest zehnmal breiter als hoch. Die Abgasrohre 7 sind zweckmäßig als Gleichteile ausgestaltet. Die Abgasrohre 7 erstrecken sich parallel zueinander und erstrecken sich dabei durch eine Kühlmittelkammer 8 des Abgaskühlers 1. Die Abgasrohre 7 sind einerseits mit der Einlasskammer 4 und andererseits mit der Auslasskammer 5 kommunizierend verbunden. Des Weiteren besitzt der Abgaskühler 1 einen Kühlmitteleinlass 9, der mit der Kühlmittelkammer 8 verbunden ist, sowie einen Kühlmittelauslass 10, der ebenfalls mit der Kühlmittelkammer 8 kommunizierend verbunden ist. Eine Kühlmittelströmung 11 ist inFig. 1 durch Pfeile symbolisch angedeutet. Vorzugsweise wird der Abgaskühler 1 so in den Abgasstrom 6 und in den Kühlmittelstrom 11 eingebunden, dass sich eine Durchströmung im Gegenstrom ausbildet. - Entsprechend
Fig. 2 durchsetzen die Abgasrohre 7 einlassseitig eine Wand 12 und auslassseitig eine Wand 13. An diesen Wänden 12, 13 sind die Abgasrohre 7 gasdicht befestigt. Die einlassseitige Wand 12 trennt die Kühlmittelkammer 8 von der Einlasskammer 4. Die auslassseitige Wand 13 trennt die Kühlmittelkammer 8 von der Auslasskammer 5. Die Kühlmittelkammer 8 ist von einem Gehäuse 14 umschlossen. Ein Querschnitt 15 des Gehäuses 14 ist dabei größer als ein inFig. 4 erkennbarer Querschnitt 16 des Abgasauslasses 3. Er ist auch größer als ein hier nicht dargestellter Querschnitt des Abgaseinlasses 2. Zweckmäßig ist der Querschnitt des Abgaseinlasses 2 dabei gleich groß wie der Querschnitt 16 des Abgasauslasses 3. Die Einlasskammer 4 ist entsprechend denFig. 1 und 2 von einem Einlasstrichter 17 umschlossen, während die Auslasskammer 5 von einem Auslasstrichter 18 umschlossen ist. Während der Einlasstrichter 17 den Abgaseinlass 2 mit dem Gehäuse 14 verbindet, schafft der Auslasstrichter 18 eine Verbindung zwischen dem Gehäuse 14 und dem Abgasauslass 3. Zumindest einer der Trichter 17, 18 ist von außen auf das Gehäuse 14 aufgesteckt. Im Beispiel sind beide Trichter 17, 18 von außen auf das Gehäuse 14 aufgesteckt. Hierdurch wird ein axialer Überlappungsbereich 19 geschaffen, der inFig. 2 durch eine geschweifte Klammer angedeutet ist. In diesem Überlappungsbereich 19 ist auch die jeweilige Wand 12 bzw. 13 angeordnet. Erkennbar stößt dabei die jeweilige Wand 12, 13 randseitig an einer nicht näher bezeichneten Innenseite des Gehäuses 14 an und ist dabei auf Stoß mit dem Gehäuse 14 verbunden. - Im Beispiel sind am Gehäuse 14 zwei Befestigungslaschen 20 befestigt, mit deren Hilfe der Abgaskühler 1 an einem entsprechenden Träger oder dergleichen befestigt werden kann. Ferner besitzt der Abgaskühler 1 hier einen Einlassflansch 21 sowie einen Auslassflansch 22, mit deren Hilfe der Abgaskühler 1 in eine Abgasrückführleitung eingebunden werden kann. Im Einlassflansch 21 ist der Abgaseinlass 2 angeordnet. Hierzu ist ein Einlassrohr 23 vorgesehen, das den Abgaseinlass 2 aufweist und das einerseits in den Einlassflansch 21 hineinragt und das andererseits in den Einlasstrichter 17 hineinragt. Auslassseitig ist ein Auslassrohr 24 vorgesehen, das einerseits in den Auslasstrichter 18 hineinragt und das andererseits in den Auslassflansch 22 hineinragt. Ferner weist dieses Auslassrohr 24 den Abgasauslass 3 auf. Auch ist der Kühlmitteleinlass 9 an einem Einlassstutzen 25 ausgebildet, der auf geeignete Weise an das Gehäuse 14 angeschlossen ist. Ferner ist ein Auslassstutzen 26 vorgesehen, der den Kühlmittelauslass 10 aufweist und der auf geeignete Weise an das Gehäuse 14 angeschlossen ist.
- Vorzugsweise ist der Abgaskühler 1 vollständig aus Edelstahl hergestellt. Zumindest ist jedoch wenigstens eine der folgenden Komponenten aus Edelstahl hergestellt: Einlassflansch 21, Einlassrohr 23, Einlasstrichter 17, einlassseitige Wand 12, Gehäuse 14, auslassseitige Wand 13, Auslasstrichter 18, Auslassrohr 24, Auslassflansch 22, Abgasrohr 7, Einlassstutzen 25, Auslassstutzen 26, Befestigungslasche 20. Die separat voneinander hergestellten Komponenten des Abgaskühlers 1 sind bevorzugt über Schweißverbindungen aneinander befestigt.
- Entsprechend
Fig. 3 können in der Kühlmittelkammer 8 zumindest zwei nebeneinander angeordnete Stapel 27 angeordnet sein, die jeweils mehrere aufeinander gestapelte Abgasrohre 7 umfassen. - Entsprechend den
Fig. 5 - 17 weisen die Abgasrohre 7 an sich gegenüberliegenden Seiten 28, bei denen es sich um die breiteren Seiten der flachen Abgasrohre 7 handelt, jeweils mehrere, nach außen abstehende Ausbuchtungen 29 auf. Diese sind in einer Längsrichtung 30 der Abgasrohre 7 relativ zueinander beabstandet angeordnet. Derartige Ausbuchtungen 29 sind bei den Ausführungsformen derFig. 5 - 13 vorhanden, während sie bei dem Abgaskühler derFig. 14 - 17 nicht vorhanden sind. Über diese Ausbuchtungen 29 stützen sich benachbarte Abgasrohre 7 bei den Ausführungsformen derFig. 5 - 13 direkt aneinander ab. - Dabei sind diese Ausbuchtungen 29 bei den hier vorgestellten Ausführungsformen der
Fig. 5 - 13 so angeordnet und ausgestaltet, dass sich bei den aufeinanderliegenden Abgasrohren 7 die Ausbuchtungen 29 des einen Abgasrohrs 7 - abgesehen von der jeweils ersten Ausbuchtung 29 und der jeweils letzten Ausbuchtung 29 - jeweils zwischen zwei benachbarten Ausbuchtungen 29 des anderen Abgasrohrs 7 unmittelbar an diesem anderen Abgasrohr 7 anliegen. Mit anderen Worten, alle Ausbuchtungen 29 des einen Abgasrohrs 7 liegen jeweils in der Längsrichtung 30 beabstandet zur nächstliegenden Ausbuchtung 29 des anderen Abgasrohrs 7 direkt an diesem anderen Abgasrohr 7 an. Hierdurch entspricht der Abstand zwischen benachbarten Abgasrohren 7 der Höhe der Ausbuchtungen 29. - Bei den Ausführungsformen der
Fig. 5 - 13 sind die einzelnen Ausbuchtungen 29 an der jeweiligen Seite 28 des zugehörigen Abgasrohrs 7 entlang einer Geraden 31 angeordnet, die sich parallel zur Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 erstreckt. - Wie insbesondere in Schnittansichten der
Fig. 7 und11 entnehmbar ist, können die Ausbuchtungen 29 innerhalb des jeweiligen Abgasrohrs 7 an den voneinander abgewandten Seiten 28 in der Längsrichtung 30 zueinander versetzt angeordnet sein. Dabei ist der in Längsrichtung 30 durchgeführte Versatz zweckmäßig so bemessen, dass er der Hälfte eines in der Längsrichtung 30 gemessenen Abstands 32 zwischen zwei benachbarten Ausbuchtungen 29 entspricht. Hierdurch sind am jeweiligen Abgasrohr 7 die Ausbuchtungen 29 der einen Seite bezüglich einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs 7 orientierten Projektion jeweils zwischen, insbesondere mittig, zwei benachbarten Ausbuchtungen 29 der anderen Seite 28 dieses Abgasrohrs 7 angeordnet. - Im Beispiel der
Fig. 5 - 8 besitzen die Ausbuchtungen 29 jeweils eine geradlinige Form. Eine Längsrichtung 33 dieser geradlinigen Ausbuchtungen 29 ist dabei gegenüber der Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 geneigt ausgerichtet. Im Beispiel ist die Längsrichtung 33 der jeweiligen geradlinigen Ausbuchtung 29 um etwa 45° gegenüber der Längsrichtung 30 geneigt. Grundsätzlich sind jedoch auch andere Winkel denkbar. Vorzugsweise liegt der zwischen den genannten Längsrichtungen 33 und 30 eingeschlossene Winkel in einem Bereich von einschließlich 40° bis einschließlich 50°. Zweckmäßig sind dabei alle geradlinigen Ausbuchtungen 29 an der jeweiligen Seite 28 des zugehörigen Abgasrohrs 7 zueinander parallel orientiert. Zweckmäßig sind dabei die geradlinigen Ausbuchtungen 29 am jeweiligen Abgasrohr 7 an den beiden sich gegenüberliegenden Seiten 28 gleichsinnig und insbesondere parallel zueinander gegenüber der Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 geneigt, und zwar insbesondere in einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs 7 orientierten Projektion. - Die
Fig. 9 - 13 zeigen eine andere Ausführungsform bzw. eine andere Formgebung für die Ausbuchtungen 29. Hier sind sie in einer Projektion, die senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs 7 orientiert ist, kreisförmig ausgestaltet. Die Ausbuchtungen 29 sind dadurch warzenförmig gestaltet. Sie sind bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform jeweils bezüglich der breiten Richtung des jeweiligen Abgasrohrs 7 mittig an der jeweiligen Seite 28 angeordnet. - Bei den Ausführungsformen der
Fig. 5 - 13 weisen die Abgasrohre 7 an den sich gegenüberliegenden Seiten 28 außerdem mehrere, nach innen hineinragende Vertiefungen 34 auf. Auch diese sind in der Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 voneinander beabstandet. Zweckmäßig ist dabei die in den Ausführungsformen derFig. 5 - 13 gezeigte Anordnung, bei welcher sich in der Längsrichtung 30 Vertiefungen 34 und Ausbuchtungen 29 abwechseln. Zwischen zwei benachbarten Vertiefungen 34 ist dabei jeweils eine Ausbuchtung 29 angeordnet. - Dabei erfolgt die Positionierung der Vertiefungen 34 und der Ausbuchtungen 29 zweckmäßig so, dass die Ausbuchtungen 29 des einen Abgasrohrs 7 jeweils im Bereich wenigstens einer solchen Vertiefung 34 des dazu benachbarten anderen Abgasrohrs 7 an diesem anderen Abgasrohr 7 anliegen.
- In den gezeigten Ausführungsformen sind die Vertiefungen 34 jeweils geradlinig ausgebildet. Dabei besitzen sie eine Längsrichtung 35, die ebenfalls gegenüber der Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 geneigt verläuft. Dabei ist es zweckmäßig, dass sich sämtliche Vertiefungen 34 des jeweiligen Abgasrohrs 7 parallel zueinander erstrecken. Zweckmäßig liegt der Winkel, den die Längsrichtung 35 der Vertiefungen 34 mit der Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 einschließt, zwischen einschließlich 40° und einschließlich 50°. Im gezeigten Beispiel liegt besagter Winkel bei 45°. Somit erstrecken sich in den gezeigten Beispielen die Längsrichtung 33 der Ausbuchtungen 29 parallel zur Längsrichtung 35 der Vertiefungen 34. Außerdem ist auch hier vorgesehen, dass die Vertiefungen 34 an den beiden sich gegenüberliegenden Seiten 28 des gleichen Abgasrohrs 7 in der gleichen Richtung gegenüber der Längsrichtung 30 des Abgasrohrs 7 geneigt verlaufen, wodurch sich in der Projektion senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs 7 eine parallele Anordnung der geradlinigen Vertiefungen 34 und der geradlinigen Ausbuchtungen 29 ergibt.
- Bei den hier gezeigten Ausführungsformen der
Fig. 5 - 13 sind die Vertiefungen 34 in der Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 schmaler oder kürzer als die Ausbuchtungen 29. Ferner sind die Vertiefungen 34 quer zur Längsrichtung 30 des zugehörigen Abgasrohrs 7 größer bzw. länger als die Ausbuchtungen 29. EntsprechendFig. 8 können die Vertiefungen 34 zweckmäßig soweit in das Innere des jeweiligen Abgasrohrs 7 hineinragen, dass die Vertiefungen 34 der sich gegenüberliegenden Seiten 28 im Inneren des Abgasrohrs 7 aneinander anliegen. Somit ragen die Vertiefungen 34 jeweils mit einer Tiefe oder Höhe in das Abgasrohr 7 hinein, die dem halben Abstand der sich gegenüberliegenden Seiten 28 des Abgasrohrs 7 entspricht. - Bei den hier gezeigten Ausführungsformen der
Fig. 5 - 13 sind die Vertiefungen 34 und die Ausbuchtungen 29 so aufeinander abgestimmt, dass die Ausbuchtungen 29 des einen Abgasrohrs 7 im Bereich der Vertiefungen 34 des anderen Abgasrohrs 7 am jeweils benachbarten oder anderen Abgasrohr 7 anliegen, und zwar so, dass dadurch ein Kühlmittelpfad entsteht, der quer zur Längsrichtung 30 der Abgasrohre 7 durchströmbar ist. Der jeweilige Kühlmittelpfad ist dabei an seinen Enden mit der Kühlmittelkammer 8 kommunizierend verbunden, da die Ausbuchtungen 29 die gegenüberliegende Vertiefung 34 nicht vollständig abdecken können. Zwischen seinen Enden ist dann der jeweilige Kühlmittelpfad einerseits durch die jeweilige Vertiefung 34 bzw. durch deren Wandung und andererseits durch die jeweilige Ausbuchtung 29 bzw. durch deren Wandung begrenzt. Mit Hilfe dieser Kühlmittelpfade wird eine gezielte Durchströmung der Vertiefungen 34 und Umströmung der Ausbuchtungen 29 erreicht. Auf diese Weise kann mehr Oberfläche mit dem Kühlmittel in Kontakt treten, was die Wärmeübertragung zwischen den Abgasrohren 7 und dem Kühlmittel verbessert. - Bei der in den
Fig. 14 - 17 gezeigten Abgaskühler weisen die Abgasrohre 7 an den sich gegenüberliegenden Seiten 28 jeweils mehrere, nach innen hineinragende Vertiefungen 36 auf. Bei diesem Abgaskühler sind jedoch keine Ausbuchtungen 29 vorhanden. Optional können Abstandhalter vorgesehen werden, zusätzlich kann dann entweder ein Rand, an dem keine Welle ist, oder die Welle unterbrochen werden. In der Folge können benachbarte Abgasrohre 7 an den Seiten 28, welche die Vertiefungen 36 enthalten, direkt und flächig aneinander liegen und bevorzugt eben sein. Beispielsweise kann ein Abstand von mehr als 1 mm eingehalten werden. Dabei sind jedoch die Vertiefungen 36 so ausgestaltet bzw. so angeordnet, dass sie an den aneinander anliegenden Seiten 28 bzw. zwischen aneinander anliegenden Abgasrohren 7 zumindest einen Kühlmittelpfad ausbilden, der quer zur Längsrichtung 30 der Abgasrohre 7 durchströmbar ist. Auch dieser Kühlmittelpfad kommuniziert mit der Kühlmittel kammer 8. - Die Vertiefungen 36 sind im Unterschied zu den Ausführungsformen der
Fig. 5 - 13 nicht in Längsrichtung 30 der Abgasrohre 7, sondern quer zur Längsrichtung 30 der Abgasrohre 7 zueinander beabstandet bzw. zueinander benachbart angeordnet. Wie in denFig. 14 und 15 deutlich erkennbar ist, sind die Vertiefungen 36 dabei jeweils durchgehend ausgestaltet, so dass sie sich von einem einlassseitigen Längsendbereich 37 des jeweiligen Abgasrohrs 7 bis zu einem auslassseitigen Längsendbereich 38 des jeweiligen Abgasrohrs 7 erstrecken. Hierdurch kann ein Queraustausch von Kühlmittel über die gesamte Länge der Abgasrohre 7 erfolgen. Im Beispiel sind die Vertiefungen 36 bezüglich ihrer Längsrichtung wellenförmig oder schlangenförmig ausgestaltet. Denkbar sind auch andere Formgebungen, wie zum Beispiel eine Sägezahnform. - Die Anordnung bzw. Formgebung der Vertiefungen 36 erfolgt dabei so, dass sich die Vertiefungen 36 der aneinander anliegenden Seiten 38 benachbarter Abgasrohre 7 entlang der Längsrichtung 30 der Abgasrohre 7 mehrfach schneiden. Hierdurch kann Kühlmittel von den Vertiefungen 36 des einen Abgasrohrs 7 in die Vertiefungen 36 des anderen, daran anliegenden, benachbarten Abgasrohrs 7 gelangen. Dies verbessert die Durchmischung und somit die Wärmeübertragung. Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass die Vertiefungen 36 innerhalb des jeweiligen Abgasrohrs 7 so geformt bzw. angeordnet sind, dass sich die Vertiefungen 36 der sich gegenüberliegenden Seiten 28 im Inneren des jeweiligen Abgasrohrs 7 entlang ihrer Längsrichtung bzw. entlang der Längsrichtung 30 des Abgasrohrs 7 mehrfach schneiden. Betrachtet wird hierbei eine Projektion, die senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs 7 orientiert ist. Betrachtet man beispielsweise die wellenförmigen Vertiefungen 36 an der oberen Seite 28 gemäß
Fig. 14 und an der unteren Seite 28 gemäßFig. 15 , erkennt man, dass die Wellenberge der Oberseite 28 auf Wellentäler der Unterseite 28 treffen und umgekehrt. Dies führt zu den genannten Überschneidungen im Verlauf der jeweiligen Vertiefungen 36. - Entsprechend
Fig. 17 ragen die Vertiefungen 36 bei einem Beispiel an den sich gegenüberliegenden Seiten 28 des jeweiligen Abgasrohrs 7 soweit in das Innere des jeweiligen Abgasrohrs 7 hinein, dass sie sich im Inneren des Abgasrohrs 7 berühren. Zweckmäßig ist dabei eine symmetrische Anordnung, so dass die Vertiefungen 36 der jeweiligen Seite 28 jeweils etwa die Hälfte des Abstands zwischen den Seiten 28 überwinden. Die Vertiefungen 36 liegen bevorzugt flächig aneinander an. Insbesondere können die Einprägungen ca. 1/6 der lichten Höhe in das Abgasrohr hineinragen. Dadurch bleibt ein durchgängiger Raum in der Mitte. - Im Beispiel sind ohne Beschränkung der Allgemeinheit an der einen Seite 28 gemäß
Fig. 14 drei Vertiefungen 36 vorgesehen, während an der gegenüberliegenden Seite 28 gemäßFig. 15 vier derartige Vertiefungen 36 vorgesehen sind. Da somit an der einen Seite 28 eine Vertiefung 36 mehr angeordnet ist als an der anderen Seite 28, ist es besonders einfach, benachbarte Abgasrohre 7 so aneinander anzulegen, dass sich die gewünschten Überschneidungen und die gewünschten Kühlmittelpfade ergeben.
Claims (16)
- Abgaskühler, insbesondere für eine Abgasrückführung einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs,- mit einem Abgaseinlass (2), der mit einer Einlasskammer (4) kommunizierend verbunden ist,- mit einem Abgasauslass (3), der mit einer Auslasskammer (5) kommunizierend verbunden ist,- mit mehreren Abgasrohren (7), die als Flachrohre ausgestaltet sind, die sich parallel zueinander durch eine Kühlmittelkammer (8) erstrecken und die einerseits mit der Einlasskammer (4) und andererseits mit der Auslasskammer (5) kommunizierend verbunden sind,- mit einem Kühlmitteleinlass (9), der mit der Kühlmittelkammer (8) kommunizierend verbunden ist,- mit einem Kühlmittelauslass (10), der mit der Kühlmittelkammer (8) kommunizierend verbunden ist,- wobei die Abgasrohre (7) an sich gegenüberliegenden Seiten (28) mehrere, nach außen abstehende Ausbuchtungen (29) aufweisen, die in der Längsrichtung (30) der Abgasrohre (7) voneinander beabstandet sind,- wobei bei jeweils zwei benachbarten Abgasrohren (7) die Ausbuchtungen (29) des einen Abgasrohrs (7) jeweils in der Längsrichtung (30) der Abgasrohre (7) beabstandet zur nächstliegenden Ausbuchtung (29) des anderen Abgasrohrs (7) direkt am anderen Abgasrohr (7) anliegen,- wobei die Abgasrohre (7) an sich gegenüberliegenden Seiten (28) mehrere, nach innen hineinragende Vertiefungen (34) aufweisen, die in der Längsrichtung (30) der Abgasrohre (7) voneinander beabstandet sind,dadurch gekennzeichnet,
dass bei zwei benachbarten Abgasrohren (7) die Ausbuchtungen (29) des einen Abgasrohrs (7) jeweils im Bereich wenigstens einer Vertiefung (34) des anderen Abgasrohrs (7) am anderen Abgasrohr (7) anliegen. - Abgaskühler nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei zwei benachbarten Abgasrohren (7) die Ausbuchtungen (29) des einen Abgasrohrs (7) im Bereich der Vertiefungen (34) des anderen Abgasrohrs (7) so am anderen Abgasrohr (7) anliegen, dass jeweils ein quer zur Längsrichtung (30) der Abgasrohre (7) durchströmbarer Kühlmittelpfad entsteht, der an seinen Enden mit der Kühlmittelkammer (8) kommuniziert und der zwischen seinen Enden einerseits durch die jeweilige Vertiefung (34) und andererseits durch die jeweilige Ausbuchtung (29) begrenzt ist. - Abgaskühler nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vertiefungen (34) an den sich gegenüberliegenden Seiten (28) des jeweiligen Abgasrohrs (7) soweit hineinragen, das sie im Inneren des jeweiligen Abgasrohrs (7) aneinander anliegen. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich in der Längsrichtung (30) des Abgasrohrs (7) die Vertiefungen (34) und die Ausbuchtungen (29) einander abwechseln. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Vertiefungen (34) jeweils eine geradlinige Form aufweisen, wobei eine Längsrichtung (35) der geradlinigen Vertiefungen (34) gegenüber der Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) geneigt verläuft. - Abgaskühler nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,- dass die geradlinigen Vertiefungen (34) sich zueinander parallel erstrecken, oder- dass die Längsrichtung (35) der jeweiligen Vertiefung (34) zwischen einschließlich 40° und einschließlich 50° oder um etwa 45° gegenüber der Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) geneigt ist, oder- dass sich die Längsrichtung (35) der geradlinigen Vertiefungen (34) parallel zur Längsrichtung (33) der geradlinigen Ausbuchtungen (29) erstrecken, oder- dass die Längsrichtung (35) der Vertiefungen (34) an der einen Seite (28) des jeweiligen Abgasrohrs (7) parallel zur Längsrichtung (35) der Vertiefungen (34) an der gegenüberliegenden Seite (28) des jeweiligen Abgasrohrs (7) orientiert ist. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,- dass die einzelnen Ausbuchtungen (29) an der jeweiligen Seite (28) des jeweiligen Abgasrohrs (7) entlang einer, sich parallel zur Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) erstreckenden Geraden (31) zueinander benachbart sind, oder- dass am jeweiligen Abgasrohr (7) die Ausbuchtungen (29) an der einen Seite (28) jeweils in der Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7), insbesondere um die Hälfte des Längsabstands (32) benachbarter Ausbuchtungen (29), versetzt zu den Ausbuchtungen (29) der anderen Seite (28) angeordnet sind, oder- dass die Ausbuchtungen (29) in einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs (7) orientierten Projektion kreisförmig ausgestaltet sind. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Ausbuchtungen (29) jeweils eine geradlinige Form aufweisen, wobei eine Längsrichtung (33) der geradlinigen Ausbuchtungen (29) gegenüber der Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) geneigt verläuft. - Abgaskühler nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,- dass die geradlinigen Ausbuchtungen (29) sich zueinander parallel erstrecken, oder- dass die Längsrichtung (33) der jeweiligen Ausbuchtung (29) zwischen einschließlich 40° und einschließlich 50° oder um etwa 45° gegenüber der Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) geneigt ist, oder- dass die Längsrichtung (33) der Ausbuchtungen (29) an der einen Seite (28) des jeweiligen Abgasrohrs (7) parallel zur Längsrichtung (33) der Ausbuchtungen (29) an der anderen Seite (28) des jeweiligen Abgasrohrs (7) orientiert ist. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,- dass die Vertiefungen (34) in der Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) schmaler sind als die Ausbuchtungen (29), und/oder- dass die Vertiefungen (34) quer zur Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) länger sind als die Ausbuchtungen (29). - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kühlmittelkammer (8) zumindest zwei Stapel (27) aufeinander gestapelter oder aneinander anliegender Abgasrohre (7) nebeneinander angeordnet sind. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,- dass die Abgasrohre (7) einlassseitig und/oder auslassseitig eine Wand (12, 13) durchsetzen und an dieser Wand (12, 13) dicht befestigt sind,- dass die jeweilige Wand (12, 13) die Kühlmittelkammer (8) von der Einlasskammer (4) oder von der Auslasskammer (5) trennt,- wobei optional vorgesehen sein kann, dass die Kühlmittelkammer (8) von einem Gehäuse (14) umschlossen ist, dessen Querschnitt (15) größer ist als der Querschnitt (16) des Abgasauslasses (3) und größer ist als der Querschnitt des Abgaseinlasses (2),- wobei optional vorgesehen sein kann, dass die jeweilige Wand (12, 13) randseitig an einer Innenseite des Gehäuses (14) anstößt und auf Stoß mit dem Gehäuse (14) verbunden ist. - Abgaskühler nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,- dass die Einlasskammer (4) von einem Einlasstrichter (17) umschlossen ist, der den Abgaseinlass (2) mit dem Gehäuse (14) verbindet, und/oder- dass die Auslasskammer (5) von einem Auslasstrichter (18) umschlossen ist, der den Abgasauslass (3) mit dem Gehäuse (14) verbindet,- wobei optional vorgesehen sein kann, dass der Einlasstrichter (17) und/oder der Auslasstrichter (18) von außen auf das Gehäuse (14) aufgesteckt ist. - Abgaskühler nach den Ansprüchen 12 und 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Wand (12, 13) im Überlappungsbereich (19) des jeweiligen Trichters (17, 18) angeordnet ist. - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle folgenden Komponenten oder zumindest eine der folgenden Komponenten aus Edelstahl hergestellt ist: Abgaseinlass (2) oder ein den Abgaseinlass (2) aufweisendes Einlassrohr (23), Abgasauslass (3) oder ein den Abgasauslass (3) aufweisendes Auslassrohr (24), Kühlmitteleinlass (9) oder ein den Kühlmitteleinlass (9) aufweisender Einlassstutzen (25), Kühlmittelauslass (10) oder ein den Kühlmittelauslass (10) aufweisender Auslassstutzen (26), Abgasrohre (7), ein die Kühlmittelkammer (8) umschließendes Gehäuse (14), eine von den Abgasrohren (7) durchsetzte einlassseitige Wand (12), eine von den Abgasrohren (7) durchsetzte auslassseitige Wand (13), ein die Einlasskammer (4) umschließender Einlasstrichter (17), ein die Aulasskammer (5) umschließender Auslasstrichter (18), ein den Abgaseinlass (2) umfassender Einlassflansch (21), ein den Abgasauslass (3) umfassender Auslassflansch (22). - Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle aneinander befestigten Komponenten des Abgaskühlers oder wenigstens zwei aneinander befestigte Komponenten des Abgaskühlers (1) mittels Schweißverbindungen aneinander befestigt sind.
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