WO2006122675A1 - Kühleinrichtung für rückgeführte abgase - Google Patents

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WO2006122675A1
WO2006122675A1 PCT/EP2006/004310 EP2006004310W WO2006122675A1 WO 2006122675 A1 WO2006122675 A1 WO 2006122675A1 EP 2006004310 W EP2006004310 W EP 2006004310W WO 2006122675 A1 WO2006122675 A1 WO 2006122675A1
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coolant
cooling device
diffuser
inlet
outlet
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PCT/EP2006/004310
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English (en)
French (fr)
Inventor
Walter Kerschbaum
Roland Mennicken
Götz VON ESEBECK
Original Assignee
Daimlerchrysler Ag
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Publication date
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    • F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F9/0219—Arrangements for sealing end plates into casing or header box; Header box sub-elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/29—Constructional details of the coolers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation or materials
    • F02M26/32—Liquid-cooled heat exchangers
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    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
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    • F28F9/02—Header boxes; End plates
    • F28F2009/0285—Other particular headers or end plates
    • F28F2009/029—Other particular headers or end plates with increasing or decreasing cross-section, e.g. having conical shape

Definitions

  • the present invention relates to a cooling device for recirculated exhaust gases of an internal combustion engine, in particular in a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • a cooling device which preferably serves for the cooling of exhaust gases.
  • the known cooling device has a heat exchanger which contains an exhaust gas path and a coolant path coupled therewith in a heat-transmitting manner.
  • the known cooling device has an inlet diffuser which connects an exhaust gas inlet of the cooling device to an inlet of the exhaust gas path, and an outlet diffuser which connects an outlet of the exhaust gas path to an exhaust gas outlet of the cooling device.
  • the inlet diffuser is also provided with an inlet port and an outlet port, wherein the inlet port and the outlet port are connected to the coolant passage of the inlet diffuser.
  • the coolant channel of the inlet diffuser is thus completely decoupled from the coolant path of the heat exchanger.
  • Further cooling devices are known from DE 103 12 788 A1 and from DE-PS 1 551 553.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for a cooling device of the type mentioned an improved embodiment, which is characterized in particular by a compact design.
  • the invention is based on the general idea of fluidly connecting the coolant channel arranged in the diffuser to the coolant path of the heat exchanger. This results in an integrated coolant guide within the cooling device, whereby additional connections can be omitted.
  • the cooling device thereby builds compact and can be realized comparatively inexpensive.
  • the diffuser can be connected via an axial plug connection to the heat exchanger, which connects the at least one coolant channel tightly to the coolant path and which connects the gas-conducting section of the diffuser tightly with the exhaust gas path.
  • a connector simplifies the installation of the cooling device.
  • it is particularly easy to achieve an axial connection between the coolant channel and the coolant path. As a result, for example, a 90 ° deflection, which occurs in a conventional radial connection piece omitted, whereby the flow resistance of the cooling device is reduced.
  • FIG. 2 shows a view as in FIG. 1 in the region of a diffuser, but in another embodiment, FIG. 3 is a greatly simplified cross-section through a diffuser according to section lines III in Fig. 1 and Fig. 2,
  • Fig. 4 is an enlarged view of a detail IV in the
  • a cooling device 1 according to the invention comprises a heat exchanger 2, an inlet diffuser 3 and an outlet diffuser 4.
  • the cooling device 1 is used for cooling recirculated exhaust gases of an internal combustion engine, which is arranged in particular in a motor vehicle.
  • the cooling device 1 is therefore installed in an only indicated here return power 5, which recirculates exhaust gases from an exhaust gas side of the internal combustion engine to a fresh air side of the internal combustion engine with active exhaust gas recirculation.
  • the recirculated exhaust gases are cooled by means of the cooling device 1.
  • the heat exchanger 2 includes an exhaust path 6 through which the exhaust gas to be cooled flows, and a coolant path 7 through which a coolant used for cooling the exhaust gas flows. Coolant path 7 and exhaust path 6 are coupled to each other to transmit heat.
  • the heat exchanger 2 is a plate heat exchanger that operates with plates stacked on top of each other.
  • the inlet diffuser 3 connects an exhaust gas inlet 8 of the cooling device 1 to an inlet 9 of the exhaust gas path 6.
  • the inlet diffuser 3 contains a section 10 leading the exhaust gas, which extends in the direction of flow of the exhaust gases having widening cross-section through.
  • the exhaust gas flow is symbolized by arrows 11.
  • the outlet diffuser 4 connects an outlet 12 of the exhaust gas path 6 to an exhaust gas outlet 13 of the cooling device 1.
  • the outlet diffuser 4 also has an exhaust gas-carrying section 14 which has a flow-through cross-section which is smaller in the flow direction of the exhaust gas flow 11.
  • At least one of the diffusers 3, 4 has a double wall 15 in the region of the exhaust-carrying section 10, 14.
  • both the inlet diffuser 3 and the outlet diffuser 4 have such a double wall 15.
  • At least one of the diffusers 3, 4 has at least one coolant channel 16 formed in the double wall 15 or formed by the double wall 15 itself. According to the invention, the respective coolant channel 16 is now connected to the coolant path 7. In this way, the coolant path 7 of the heat exchanger 2 is connected via the at least one coolant channel 16 of the at least one diffuser 3, 4 to an unspecified coolant circuit, which may be formed for example by a branch of an engine cooling circuit of the internal combustion engine.
  • both the inlet diffuser 3 and the outlet diffuser 4 are each provided with the double wall 15 and are each provided with at least one coolant channel 16.
  • the at least one coolant channel 16 of the outlet diffuser 4 connects at least one coolant inlet 17 of the cooling device 1 to at least one inlet 18 of the cooling device 1 Coolant paths 7.
  • the at least one coolant channel 16 of the inlet diffuser 3 connects at least one outlet 19 of the coolant path 7 with at least one coolant outlet 20 of the cooling device 1. In this way, cooling of the recirculated exhaust gas flow 11 results in the countercurrent principle.
  • the coolant inlet 17 is formed on the inlet diffuser 3, while the coolant outlet 20 is arranged on the outlet diffuser 4.
  • the cooling device 1 in another embodiment of the cooling device 1 it can be provided that only one of the diffusers 3, 4 contains the at least one coolant channel 16 connected to the coolant path 7.
  • the outlet diffuser 4 is shown by way of example for this purpose.
  • the respective diffuser in this case the outlet diffuser 4
  • at least one of these coolant channels 16 is connected to the at least one coolant inlet 17 of the cooling device 1 and to the at least one inlet 18 of the coolant path 7.
  • At the same time, at least one other of these coolant channels 16 is connected to the at least one outlet 19 of the coolant path 7 and also to the at least one coolant outlet 20 of the cooling device 1.
  • the coolant on the same side of the cooling device 1, here on the exhaust gas outlet side and discharged may offer parts. To realize this, are in the double wall
  • the respective diffuser 3, 4 for forming the double wall 15 has an inner wall 21 and an outer wall 22, which are connected to one another via at least one longitudinal web 23. As soon as more than one coolant channel
  • coolant channels 16 are to extend in the double wall 15, at least two such longitudinal webs 23 are required to separate adjacent coolant channels 16 from each other.
  • four such longitudinal webs 23 are provided, which are arranged distributed symmetrically. Accordingly, four coolant channels 16 are formed in the double wall 15, which are flowed through in parallel in an embodiment of FIG. 1 and in an embodiment of FIG. 2 are flowed through in anti-parallel.
  • the diffusers 3, 4 may also contain only one coolant channel 16 in other embodiments.
  • the longitudinal webs 23 are depending on the manufacturability / manufacturing process necessary to ensure the stability of the diffuser 3, 4. However, they are not mandatory for the function of the diffuser 3, 4.
  • the coolant inlet 17 is formed by a sealed plug connection 24 which is formed on the double wall 15 of the respective diffuser 3, 4.
  • the coolant outlet 20 may be formed by a sealed plug connection 25 which is formed on the double wall 15 of the respective diffuser 3, 4.
  • Such a sealed plug connection 24, 25 operates on the principle "plug &seal", which means that a sufficiently tight connection can be made with the insertion of a plug complementary to the respective plug connection 24, 25. It is clear that in principle the one shown in FIG Embodiment with an inlet plug-in connection 24 and / or with an outlet plug-in connection 25 on the respective diffuser 3, 4 may be provided.
  • the respective diffuser 3, 4 and the heat exchanger 2 are matched to one another in such a way that the respective diffuser 3, 4 has an end region 26 facing the heat exchanger 2, which has the Heat exchanger 2 radially overlaps externally in the axial direction.
  • the at least one coolant channel 16 extends into this end region 26.
  • this makes it possible to connect the coolant channel 16 axially to the coolant path 7.
  • both an end section 27 of the respective coolant channel 16 facing the coolant path 7 and an end section 28 of the coolant path 7 facing the respective coolant channel 16 are aligned axially and are aligned with one another.
  • Expediently coolant path 7 and coolant channel 16 in the end portions 27, 28 have the same cross-sections in order to avoid a jump in cross-section at the transition between the coolant channel 16 and the coolant path 7.
  • the pressure drop for the coolant flowing through the cooling device 1 can be reduced.
  • a calmed coolant flow is formed which effectively cools can and thus increases the cooling capacity and the effective radiator length.
  • the coupling between the respective diffuser 3, 4 and the heat exchanger 2 is preferably realized by means of an axial connector 29.
  • This connector 29 connects to a coolant path 7 tightly with the at least one coolant channel 16 and connects to the other the exhaust path 6 tightly with the respective gas-conducting portion 10 and 14 of the respective diffuser 3, 4th
  • the connector 29 in a preferred embodiment, an outer collar 30 and an outer sealing zone 31 have.
  • the outer collar 30 is formed on the respective diffuser 3, 4, protrudes axially, extends annularly closed, preferably on a radially outer edge.
  • the outer sealing zone 31 is dimensioned to complement and is formed on the heat exchanger 2 and also extends annularly.
  • the outer collar 30 engages over the outer sealing zone 31 in the axial direction.
  • an annular groove 32 is formed, in which a sealing element 33 is located, which may be, for example, an O-ring. When plugged in, the sealing element 33 seals the outer sealing zone 31 with respect to the outer collar 30.
  • annular groove 32 can in principle also be formed on the outer collar 30.
  • a plurality of annular grooves 32 may be formed on the outer sealing zone 31 and / or on the outer collar 30.
  • the connector 29 also has an inner collar 34 and an inner sealing zone 35.
  • the inner collar 34 is formed on the heat exchanger 2, protrudes axially from this and extends annularly closed.
  • the inner sealing zone 35 is designed to be complementary to the inner collar 34, is formed on the respective diffuser 3, 4 and likewise extends annularly.
  • the inner collar 34 When inserted, the inner collar 34 engages over the inner sealing zone 35 in the axial direction.
  • the inner collar 34 is provided with an annular groove 36 into which a sealing element 37, preferably an O-ring, is inserted.
  • the inner sealing zone 35 can be equipped with such an annular groove 36 with inserted sealing element 37.
  • a plurality of annular grooves 36 with inserted sealing elements 37 may be formed on the inner collar 34 and / or on the inner sealing zone 35. In the plug-in state, the sealing element 37 seals the inner collar 34 with respect to the inner sealing zone 35.
  • connection between the at least one coolant channel 16 and the coolant path 7 is sealed inwardly by the inner collar 34, the inner sealing zone 35 and the sealing element 37. At the same time seals the sealing element 37 between inner collar 34 and inner sealing zone 35, the connection between the exhaust path 6 and the gas-conducting portion 10, 14th
  • the respective coolant channel 16 is thus connected in the preferred embodiment shown here between the outer sealing zone 31 and the inner sealing zone 35 to the coolant path 7, whereby this port is sealed both outwardly and inwardly.
  • the diffusers 3, 4 in another Embodiment also be firmly connected to a non-descript housing of the heat exchanger 2, for example, welded.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (1) für rückgeführte Abgase einer Brennkraf tmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Wärmeübertrager (2) , der einen Abgaspfad (6) und einen damit wärmeübertragend gekoppelten Kühlmittelpfad (7) enthält, und einen einen Abgaseinlass (8) der Kühleinrichtung (1) mit einem Einlass (9) des Abgaspfads (6) verbindenden Einlassdif fusor (3) und/oder einen einen Auslass (12) des Abgaspfads (6) mit einem Abgasauslass (13) der Kühleinrichtung (1) verbindenden Auslassdif fusor (4) . Dabei weist zumindest einer der Diffusoren (3, 4) in einem das Abgas führenden Abschnitt (10, 14) eine Doppelwand (15) auf , in der wenigstens ein Kühlmittelkanal (16) ausgebildet ist.

Description

Kühleinrichtung für rückgeführte Abgase
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung für rückgeführte Abgase einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Aus der DE 102 47 837 Al ist eine Kühleinrichtung bekannt, die vorzugsweise zur Kühlung von Abgasen dient. Die bekannte Kühleinrichtung weist einen Wärmeübertrager auf, der einen Abgaspfad und einen damit wärmeübertragend gekoppelten Kühlmittelpfad enthält. Des Weiteren besitzt die bekannte Kühleinrichtung einen Einlassdiffusor, der einen Abgaseinlass der Kühleinrichtung mit einem Einlass des Abgaspfads verbindet, sowie einen Auslassdiffusor, der einen Auslass des Abgaspfads mit einem Abgasauslass der Kühleinrichtung verbindet. Darüber hinaus ist bei der bekannten Kühleinrichtung vorgesehen, den Einlassdiffusor in einem das Abgas führenden Abschnitt mit einer Doppelwand auszustatten, in der ein Kühlmittelkanal ausgebildet ist. Bei der bekannten Kühleinrichtung ist der Einlassdiffusor außerdem mit einem Einlassanschluss und mit einem Auslassanschluss ausgestattet, wobei Einlassanschluss und Auslassanschluss mit dem Kühlmittelkanal des Einlassdif- fusors verbunden sind. Der Kühlmittelkanal des Einlassdiffu- sors ist somit vom Kühlmittelpfad des Wärmeübertragers vollständig entkoppelt. Weitere Kühleinrichtungen sind aus der DE 103 12 788 Al und aus der DE-PS 1 551 553 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine kompakte Bauform auszeichnet.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den im Diffusor angeordneten Kühlmittelkanal fluidisch mit dem Kühlmittelpfad des Wärmeübertragers zu verbinden. Hierdurch ergibt sich innerhalb der Kühleinrichtung eine integrierte Kühlmittelführung, wodurch zusätzliche Anschlüsse entfallen können. Die Kühleinrichtung baut dadurch kompakt und lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann der Diffusor über eine axiale Steckverbindung an den Wärmeübertrager angeschlossen sein, die den wenigstens einen Kühlmittelkanal dicht mit dem Kühlmittelpfad verbindet und die den gasführenden Abschnitt des Diffusors dicht mit dem Abgaspfad verbindet. Eine derartige Steckverbindung vereinfacht die Montage der Kühleinrichtung. Des Weiteren lässt sich dabei besonders einfach eine axiale Verbindung zwischen Kühlmittelkanal und Kühlmittelpfad erzielen. Hierdurch kann z.B. eine 90°-Umlenkung, die bei einem herkömmlichen radialen Anschlussstutzen auftritt, entfallen, wodurch der Strömungswiderstand der Kühleinrichtung reduziert ist. Gleichzeitig führt die axiale Verbindung zwischen Kühlmittelkanal und Kühlmittelpfad durch den Wegfall der 90°-Umlenkung zu einer früheren Beruhigung der Kühlmittelströmung, wodurch sich die effektive Kühlerlänge, also die Kühlleistung vergrößert. Gleichzeitig ermöglicht diese Ausgestaltung bei vorgegebener Kühlleistung die Realisierung der Kühleinrichtung mit einem reduzierten Bauraum.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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 einen stark vereinfachten prinzipiellen Längs- schnitt durch eine Kühleinrichtung nach der Erfindung,
Fig. 2 eine Ansicht wie in Fig. 1 im Bereich eines Diffu- sors, jedoch bei einer anderen Ausführungsform, Fig. 3 einen stark vereinfachten Querschnitt durch einen Diffusor entsprechend Schnittlinien III in Fig. 1 bzw. Fig. 2,
Fig. 4 eine vergrößerte Ansicht auf ein Detail IV in den
Fig. 1 und 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform.
Entsprechend Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung 1 einen Wärmeübertrager 2, einen Einlassdiffusor 3 und einen Auslassdiffusor 4. Die Kühleinrichtung 1 dient zum Kühlen von rückgeführten Abgasen einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist. Im montierten Zustand ist die Kühleinrichtung 1 daher in eine hier nur angedeutete Rückführleistung 5 eingebaut, die bei aktiver Abgasrückführung Abgase von einer Abgasseite der Brennkraftmaschine zu einer Frischluftseite der Brennkraftmaschine rückführt. Zur Erhöhung des Massenstroms werden die rückgeführten Abgase mit Hilfe der Kühleinrichtung 1 abgekühlt.
Der Wärmeübertrager 2 enthält einen Abgaspfad 6, durch den das zu kühlende Abgas strömt, sowie einen Kühlmittelpfad 7, durch den ein zur Kühlung des Abgases verwendetes Kühlmittel strömt. Kühlmittelpfad 7 und Abgaspfad 6 sind wärmeübertragend miteinander gekoppelt. Beispielsweise handelt es sich beim Wärmeübertrager 2 um einen Plattenwärmeübertrager, der mit aufeinander gestapelten Platten arbeitet.
Der Einlassdiffusor 3 verbindet einen Abgaseinlass 8 der Kühleinrichtung 1 mit einem Einlass 9 des Abgaspfads 6. Dabei enthält der Einlassdiffusor 3 einen das Abgas führenden Abschnitt 10, der einen sich in Strömungsrichtung der Abgase aufweitenden durchströmbaren Querschnitt aufweist. Die Abgasströmung ist dabei durch Pfeile 11 symbolisiert.
Der Auslassdiffusor 4 verbindet einen Auslass 12 des Abgaspfads 6 mit einem Abgasauslass 13 der Kühleinrichtung 1. Dabei weist auch der Auslassdiffusor 4 einen Abgas führenden Abschnitt 14 auf, der einen sich in Strömungsrichtung der Abgasströmung 11 verkleinernden durchströmbaren Querschnitt aufweist.
Wenigstens einer der Diffusoren 3, 4 besitzt im Bereich des Abgas führenden Abschnitts 10, 14 eine Doppelwand 15. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel besitzt sowohl der Einlassdif- fusor 3 als auch der Auslassdiffusor 4 eine solche Doppelwand 15.
Zumindest bei einem der Diffusoren 3, 4 ist in der Doppelwand 15 jeweils wenigstens ein Kühlmittelkanal 16 ausgebildet bzw. durch die Doppelwand 15 selbst gebildet. Erfindungsgemäß ist nun der jeweilige Kühlmittelkanal 16 mit dem Kühlmittelpfad 7 verbunden. Auf diese Weise ist der Kühlmittelpfad 7 des Wärmeübertragers 2 über den wenigstens einen Kühlmittelkanal 16 des wenigstens einen Diffusor 3, 4 an einen nicht näher bezeichneten Kühlmittelkreis angeschlossen, der beispielsweise durch einen Zweig eines Motorkühlkreises der Brennkraftmaschine gebildet sein kann.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist sowohl der Einlassdiffusor 3 als auch der Auslassdiffusor 4 jeweils mit der Doppelwand 15 ausgestattet und jeweils mit wenigstens einem Kühlmittelkanal 16 versehen. Bei der hier gezeigten Ausführungsform verbindet der wenigstens eine Kühlmittelkanal 16 des Auslassdiffusors 4 zumindest einen Kühlmitteleinlass 17 der Kühleinrichtung 1 mit wenigstens einem Einlass 18 des Kühlmittelpfads 7. Gleichzeitig verbindet der wenigstens eine Kühlmittelkanal 16 des Einlassdiffusors 3 zumindest einen Auslass 19 des Kühlmittelpfads 7 mit wenigstens einem Kühl- mittelauslass 20 der Kühleinrichtung 1. Auf diese Weise ergibt sich eine Kühlung der rückgeführten Abgasströmung 11 im Gegenstromprinzip.
Alternativ ist es bei einer anderen Ausführungsform grundsätzlich auch möglich, die Abgasströmung 11 im Gleichstromprinzip zu kühlen. Beim Gleichstromprinzip ist der Kühlmit- teleinlass 17 am Einlassdiffusor 3 ausgebildet, während der Kühlmittelauslass 20 am Auslassdiffusor 4 angeordnet ist.
Entsprechend Fig. 2 kann bei einer anderen Ausführungsform der Kühleinrichtung 1 vorgesehen sein, dass nur einer der Diffusoren 3, 4 den wenigstens einen an den Kühlmittelpfad 7 angeschlossenen Kühlmittelkanal 16 enthält. In Fig. 2 ist exemplarisch hierfür der Auslassdiffusor 4 gezeigt. Ebenso ist es grundsätzlich möglich, ausschließlich den Einlassdiffusor 3 mit dem wenigstens einen an den Kühlmittelpfad 7 angeschlossenen Kühlmittelkanal 16 auszustatten. Bei einer solchen Ausführungsform weist der jeweilige Diffusor, hier der Auslassdiffusor 4, zumindest einen Kühlmittelkanal 16 auf, der jeweils mit dem Kühlmittelpfad 7 verbunden ist. Dabei ist zumindest einer dieser Kühlmittelkanäle 16 mit dem wenigstens einen Kühlmitteleinlass 17 der Kühleinrichtung 1 und mit dem wenigstens einen Einlass 18 des Kühlmittelpfads 7 verbunden. Gleichzeitig ist wenigstens ein anderer dieser Kühlmittelkanäle 16 mit dem wenigstens einen Auslass 19 des Kühlmittelpfads 7 und außerdem mit dem wenigstens einen Kühlmittelauslass 20 der Kühleinrichtung 1 verbunden. Bei dieser Ausführungsform wird somit das Kühlmittel an derselben Seite der Kühleinrichtung 1, hier an der Abgas-Auslassseite zu- und abgeführt. Dies kann für bestimmte Anwendungsfälle Bauraumvor- teile bieten. Um dies zu realisieren, sind in der Doppelwand
15 des jeweiligen Diffusors 3, 4 dementsprechend mehrere Kühlmittelkanäle 16 angeordnet, die umfangsmäßig verteilt angeordnet sind.
Entsprechend Fig. 3 weist der jeweilige Diffusor 3, 4 zur Ausbildung der Doppelwand 15 eine Innenwand 21 und eine Außenwand 22 auf, die über wenigstens einen Längssteg 23 miteinander verbunden sind. Sobald mehr als ein Kühlmittelkanal
16 in der Doppelwand 15 verlaufen soll, sind wenigstens zwei derartige Längsstege 23 erforderlich, um benachbarte Kühlmittelkanäle 16 voneinander zu trennen. Bei dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel sind vier derartige Längsstege 23 vorgesehen, die symmetrisch verteilt angeordnet sind. Dementsprechend sind in der Doppelwand 15 vier Kühlmittelkanäle 16 ausgebildet, die bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 1 parallel durchströmt sind und bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 2 antiparallel durchströmt sind.
Die Diffusoren 3, 4 können bei anderen Ausführungsformen auch nur einen Kühlmittelkanal 16 enthalten. Die Längsstege 23 sind je nach Herstellbarkeit/Fertigungsverfahren notwendig, um die Stabilität des Diffusors 3, 4 zu gewährleisten. Sie sind jedoch für die Funktion des Diffusors 3, 4 nicht zwingend erforderlich.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Kühlmit- teleinlass 17 durch einen abgedichteten Steckanschluss 24 gebildet, der an der Doppelwand 15 des jeweiligen Diffusors 3, 4 ausgebildet ist. Zusätzlich oder alternativ kann entsprechend der hier gezeigten Ausführungsform der Kühlmittelaus- lass 20 durch einen abgedichteten Steckanschluss 25 gebildet sein, der an der Doppelwand 15 des jeweiligen Diffusors 3, 4 ausgebildet ist. Ein derartiger, abgedichteter Steckanschluss 24, 25 arbeitet nach dem Prinzip „Plug & Seal", das heißt, dass mit dem Stecken eines zum jeweiligen Steckanschluss 24, 25 komplementären Steckers eine hinreichend dichte Verbindung hergestellt werden kann. Dabei ist klar, dass grundsätzlich auch die in Fig. 1 gezeigte Ausführungsform mit einem Ein- lass-Steckanschluss 24 und/oder mit einem Auslass- Steckanschluss 25 am jeweiligen Diffusor 3, 4 versehen sein kann.
Wie den Fig. 1 und 2, jedoch vorzugsweise der Fig. 4 entnehmbar ist, sind der jeweilige Diffusor 3, 4 und der Wärmeübertrager 2 so aufeinander abgestimmt, dass der jeweilige Diffusor 3, 4 einen dem Wärmeübertrager 2 zugewandten Endbereich 26 aufweist, der den Wärmeübertrager 2 radial außen in axialer Richtung übergreift. Dabei ist entscheidend, dass sich der wenigstens eine Kühlmittelkanal 16 bis in diesen Endbereich 26 hineinerstreckt. Insbesondere ist es dadurch möglich, den Kühlmittelkanal 16 axial an dem Kühlmittelpfad 7 anzuschließen. Das bedeutet, dass sowohl ein dem Kühlmittelpfad 7 zugewandter Endabschnitt 27 des jeweiligen Kühlmittelkanals 16 als auch ein dem jeweiligen Kühlmittelkanal 16 zugewandter Endabschnitt 28 des Kühlmittelpfads 7 axial ausgerichtet sind und zueinander fluchtend angeordnet sind. Zweckmäßig besitzen Kühlmittelpfad 7 und Kühlmittelkanal 16 in den Endabschnitten 27, 28 gleiche Querschnitte, um beim Übergang zwischen Kühlmittelkanal 16 und Kühlmittelpfad 7 einen Querschnittssprung zu vermeiden.
Durch die axiale Verbindung zwischen Kühlmittelkanal 16 und Kühlmittelpfad 7 kann der Druckabfall für das die Kühleinrichtung 1 durchströmende Kühlmittel reduziert werden. Gleichzeitig bildet sich bereits nach relativ kurzer Lauflänge eine beruhigte Kühlmittelströmung aus, die effektiv kühlen kann und die somit die Kühlleistung bzw. die effektive Kühlerlänge vergrößert.
Die Kopplung zwischen dem jeweiligen Diffusor 3, 4 und dem Wärmeübertrager 2 wird vorzugsweise mit Hilfe einer axialen Steckverbindung 29 realisiert. Diese Steckverbindung 29 verbindet zum einen den Kühlmittelpfad 7 dicht mit dem wenigstens einen Kühlmittelkanal 16 und verbindet zum anderen den Abgaspfad 6 dicht mit dem jeweiligen gasführenden Abschnitt 10 bzw. 14 des jeweiligen Diffusors 3, 4.
Entsprechend Fig. 4 kann die Steckverbindung 29 bei einer bevorzugten Ausführungsform einen Außenkragen 30 sowie eine äußere Dichtzone 31 aufweisen. Der Außenkragen 30 ist am jeweiligen Diffusor 3, 4 ausgebildet, steht axial vor, erstreckt sich ringförmig geschlossen, vorzugsweise an einem radial außen liegenden Rand. Die äußere Dichtzone 31 ist dazu komplementär dimensioniert und ist am Wärmeübertrager 2 ausgebildet und erstreckt sich ebenfalls ringförmig. Im montierten Zustand übergreift der Außenkragen 30 die äußere Dichtzone 31 in axialer Richtung. In der äußeren Dichtzone 31 ist hier eine Ringnut 32 ausgebildet, in der sich ein Dichtelement 33 befindet, das beispielsweise ein O-Ring sein kann. Im gesteckten Zustand dichtet das Dichtelement 33 die äußere Dichtzone 31 gegenüber dem Außenkragen 30. Es ist klar, dass die Ringnut 32 grundsätzlich auch am Außenkragen 30 ausgebildet sein kann. Ebenso können mehrere Ringnuten 32 an der äußeren Dichtzone 31 und/oder am Außenkragen 30 ausgebildet sein. Durch den Außenkragen 30, die äußere Dichtzone 31 und das wenigstens eine Dichtelement 23 ist die Verbindung zwischen Kühlmittelpfad 7 und dem wenigstens einen Kühlmittelkanal 16 nach außen abgedichtet. Bei der hier gezeigten Ausführungsform weist die Steckverbindung 29 außerdem einen Innenkragen 34 und eine innere Dichtzone 35 auf. Der Innenkragen 34 ist dabei am Wärmeübertrager 2 ausgebildet, steht von diesem axial vor und erstreckt sich ringförmig geschlossen. Die innere Dichtzone 35 ist komplementär zum Innenkragen 34 ausgestaltet, ist dabei am jeweiligen Diffusor 3, 4 ausgebildet und erstreckt sich ebenfalls ringförmig. Im gesteckten Zustand übergreift der Innenkragen 34 die innere Dichtzone 35 in axialer Richtung. Bei der hier gezeigten Variante ist der Innenkragen 34 mit einer Ringnut 36 ausgestattet, in die ein Dichtelement 37, vorzugsweise ein O-Ring, eingesetzt ist. Es ist klar, dass zusätzlich oder alternativ auch die innere Dichtzone 35 mit einer derartigen Ringnut 36 mit eingelegtem Dichtelement 37 ausgestattet sein kann. Des Weiteren, können auch mehrere Ringnuten 36 mit eingelegten Dichtelementen 37 am Innenkragen 34 und/oder an der inneren Dichtzone 35 ausgebildet sein. Im Steckzustand dichtet das Dichtelement 37 den Innenkragen 34 gegenüber der inneren Dichtzone 35. Auf diese Weise ist durch den Innenkragen 34, die innere Dichtzone 35 und das Dichtelement 37 die Verbindung zwischen dem wenigstens einen Kühlmittelkanal 16 und dem Kühlmittelpfad 7 nach innen abgedichtet. Gleichzeitig dichtet das Dichtelement 37 zwischen Innenkragen 34 und innerer Dichtzone 35 die Verbindung zwischen dem Abgaspfad 6 und dem gasführenden Abschnitt 10, 14.
Der jeweilige Kühlmittelkanal 16 ist bei der hier gezeigten bevorzugten Ausführungsform somit zwischen der äußeren Dichtzone 31 und der inneren Dichtzone 35 an den Kühlmittelpfad 7 angeschlossen, wodurch dieser Anschluss sowohl nach außen als auch nach innen dicht ist.
Anstatt der hier beschriebenen Steckverbindung (wie in Fig. 4 dargestellt) können die Diffusoren 3, 4 bei einer anderen Ausführungsform auch fest mit einem nicht näher bezeichneten Gehäuse des Wärmeübertragers 2 verbunden sein, z.B. verschweißt.

Claims

DaimlerChrysler AGPatentansprüche
1. Kühleinrichtung für rückgeführte Abgase einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,
- mit einem Wärmeübertrager (2), der einen Abgaspfad (6) und einen damit wärmeübertragend gekoppelten Kühlmittelpfad (7) enthält,
- mit einem einen Abgaseinlass (8) der Kühleinrichtung
(1) mit einem Einlass (9) des Abgaspfads (6) verbindenden Einlassdiffusor (3) und/oder einem einen Auslass (12) des Abgaspfads (6) mit einem Abgasauslass (13) der Kühleinrichtung (1) verbindenden Auslassdiffusor (4),
- wobei zumindest einer der Diffusoren (3, 4) in einem das Abgas führenden Abschnitt (10, 14) eine Doppelwand
(15) aufweist, in der wenigstens ein Kühlmittelkanal
(16) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Kühlmittelkanal (16) mit dem Kühlmittelpfad (7) verbunden ist.
2. Kühleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Diffusor (3, 4) in einem dem Wärmeübertrager (2) zugewandten Endbereich (26) den Wärmeübertrager (2) radial außen axial übergreift, und/oder - der wenigstens eine Kühlmittelkanal (16) axial an den Kühlmittelpfad (7) angeschlossen ist.
3. Kühleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der die Diffusor (3, 4) über eine axiale Steckverbindung (29) an den Wärmeübertrager (2) angeschlossen ist, die den wenigstens einen Kühlmittelkanal (16) dicht mit dem Kühlmittelpfad (7) verbindet und die den gasführenden Abschnitt (10, 14) des Diffusors (3, 4) dicht mit dem Abgaspfad (6) verbindet.
4. Kühleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Steckverbindung (29) einen am Diffusor (3, 4) ausgebildeten, axial vorstehenden, ringförmigen Außenkragen (30) aufweist, der eine am Wärmeübertrager (2) ausgebildete ringförmige äußere Dichtzone (31) axial übergreift, und/oder
- der Außenkragen (30) und/oder die äußere Dichtzone (31) wenigstens eine Ringnut (32) aufweist, in der ein Dichtelement (33) angeordnet ist, und/oder
- die Steckverbindung (29) einen am Wärmeübertrager (2) ausgebildeten, axial vorstehenden ringförmigen Innenkragen (34) aufweist, der eine am Diffusor (3, 4) ausgebildete, ringförmige innere Dichtzone (35) axial ü- bergreift, und/oder
- der Innenkragen (34) und/oder die innere Dichtzone (35) wenigstens eine Ringnut (36) aufweist, in der ein Dichtelement (37) angeordnet ist, und/oder
- der wenigstens eine Kühlmittelkanal (16) zwischen der äußeren Dichtzone (31) und der inneren Dichtzone (35) an den Kühlmittelpfad (7) angeschlossen ist.
5. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Einlassdiffusor (3) als auch Auslassdiffusor (4) jeweils als mit der Kühlmittel führenden Doppelwand (15) ausgestatteter Diffusor ausgebildet sind.
6. Kühleinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- der wenigstens eine Kühlkanal (16) des Einlassdiffusors
(3) wenigstens einen Kühlmitteleinlass (17) der Kühleinrichtung (1) mit wenigstens einem Einlass (18) des Kühlmittelpfads (7) verbindet, während der wenigstens eine Kühlmittelkanal (16) des Auslassdiffusors (4) wenigstens einen Auslass (19) des Kühlmittelpfads (7) mit wenigstens einem Kühlmittelauslass (20) der Kühleinrichtung (1) verbindet, oder
- der wenigstens eine Kühlmittelkanal (16) des Einlass- diffusors (3) wenigstens einen Auslass (19) des Kühlmittelpfads (7) mit wenigstens einem Kühlmittelauslass
(20) der Kühleinrichtung (1) verbindet, während der wenigstens eine Kühlmittelkanal (16) des Auslassdiffusors
(4) wenigstens einen Kühlmitteleinlass (17) der Kühleinrichtung (1) mit wenigstens einem Einlass (18) des Kühlmittelpfads (7) verbindet.
7. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass
- entweder der Einlassdiffusor (3) oder der Auslassdiffusor (4) als mit der Kühlmittel führenden Doppelwand
(15) ausgestatteter Diffusor ausgestaltet ist,
- der Diffusor (3, 4) wenigstens zwei Kühlmittelkanäle
(16) aufweist,
- dass wenigstens einer der Kühlmittelkanäle (16) wenigstens einen Kühlmitteleinlass (17) der Kühleinrichtung (1) mit wenigstens einem Einlass (18) des Kühlmittelpfads (7) verbindet,
- wenigstens ein anderer der Kühlmittelkanäle (16) wenigstens einen Auslass (19) des Kühlmittelpfads (7) mit wenigstens einem Kühlmittelauslass (20) der Kühleinrichtung (1) verbindet.
8. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor (3, 4) in der Doppelwand (15) mehrere Kühlmittelkanäle (16) enthält, die umfangsmäßig verteilt angeordnet sind und insbesondere durch Längsstege (23) voneinander getrennt sind.
9. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass
- die Doppelwand (15) eine Innenwand (21) und eine Außenwand (22) aufweist,
- Innenwand (21) und Außenwand (22) über wenigstens einen Längssteg (23) miteinander verbunden sind.
10. Kühleinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass
- ein Kühlmitteleinlass (17) der Kühleinrichtung (1) durch einen an der Doppelwand (15) des Diffusors (3, 4) ausgebildeten, abgedichteten Steckanschluss (24) gebildet ist, und/oder
- ein Kühlmittelauslass (20) der Kühleinrichtung (1) durch einen an der Doppelwand (15) des Diffusors (3, 4) ausgebildeten, abgedichteten Steckanschluss (25) gebildet ist.
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