[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaskühler, insbesondere für eine Abgasrückführung
einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des
Oberbegriffs des Anspruchs 1.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] Aus der
US 6,453,988 B1, aus der
US 6,453,989 B1 und aus der
US 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.
[0005] 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.
[0006] Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche
gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0007] Die Erfindung beruht gemäß einer ersten Lösung 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] Alternativ sind jedoch auch Ausbuchtungen denkbar, die in einer senkrecht zur Ebene
des jeweiligen Abgasrohrs orientierten Projektion kreisförmig ausgestaltet sind.
[0011] Besonders vorteilhaft ist nun eine Ausführungsform, bei welcher die Abgasrohre an
sich gegenüberliegenden Seiten neben den Ausbuchtungen mehrere, nach innen hineinragende
Vertiefungen aufweisen, die in der Längsrichtung der Abgasrohre voneinander beabstandet
sind. Dabei sind diese Vertiefungen jeweils zwischen den Ausbuchtungen angeordnet.
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.
[0012] 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.
[0013] Entsprechend einer zweiten Lösung beruht die vorliegende Erfindung auf dem allgemeinen
Gedanken, benachbarte Abgasrohre direkt an den einander zugewandten Seiten flächig
zu kontaktieren, wobei in diese Seiten nach innen hineinragende Vertiefungen eingebracht
sind, derart, dass diese zumindest einen quer zur Längsrichtung der Abgasrohre durchströmbaren
Kühlmittelpfad bilden, der mit der Kühlmittelkammer kommuniziert. Bei dieser Ausgestaltung
baut der Abgaskühler extrem kompakt. Durch die Vertiefungen wird dabei ausreichend
Oberfläche geschaffen, um den Wärmeübergang zwischen Abgasrohr und Kühlmittel zu realisieren.
Auch diese Ausführungsform kommt ohne Lamellen zwischen benachbarten Abgasrohren aus
und baut dementsprechend preiswert.
[0014] Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform können die Vertiefungen, die in
die sich gegenüberliegenden Seiten der Abgasrohre eingearbeitet sind, quer zur Längsrichtung
des jeweiligen Abgasrohrs zueinander benachbart angeordnet sein. Dies bedeutet für
den zwischen benachbarten Abgasrohren ausgebildeten Kühlmittelpfad, dass dieser mehrere
Strömungsumlenkungen bzw. Richtungsänderungen beinhaltet. Hierdurch wird der Wärmeübergang
zwischen dem Kühlmittel und den Abgasrohren verbessert.
[0015] Vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher sich die Vertiefungen jeweils
durchgehend von einem Längsendbereich des jeweiligen Abgasrohrs bis zum anderen Längsendbereich
des jeweiligen Abgasrohrs erstrecken. Diese Bauform begünstigt einen Queraustausch
von Kühlmittel, was ebenfalls vorteilhaft für die Wärmeübertragung zwischen den Abgasrohren
und dem Kühlmittel genutzt werden kann.
[0016] Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen,
aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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 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.
[0020] 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.
[0021] 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 in Fig. 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.
[0022] 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 in Fig. 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 den Fig. 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
in Fig. 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] Entsprechend Fig. 3 können in der Kühlmittelkammer 8 zumindest zwei nebeneinander
angeordnete Stapel 27 angeordnet sein, die jeweils mehrere aufeinander gestapelte
Abgasrohre 7 umfassen.
[0026] 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 der Fig. 5 - 13 vorhanden, während sie bei der Ausführungsform
der Fig. 14 - 17 nicht vorhanden sind. Über diese Ausbuchtungen 29 stützen sich benachbarte
Abgasrohre 7 bei den Ausführungsformen der Fig. 5 - 13 direkt aneinander ab.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] Wie insbesondere in Schnittansichten der Fig. 7 und 11 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.
[0030] 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.
[0031] 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.
[0032] 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 der Fig. 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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. Entsprechend Fig. 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.
[0036] 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.
[0037] Bei der in den Fig. 14 - 17 gezeigten Ausführungsform weisen die Abgasrohre 7 an
den sich gegenüberliegenden Seiten 28 jeweils mehrere, nach innen hineinragende Vertiefungen
36 auf. Bei dieser Ausführungsform 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.
[0038] 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
den Fig. 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.
[0039] 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 gemäß Fig. 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.
[0040] Entsprechend Fig. 17 ragen die Vertiefungen 36 bei einer bevorzugten Ausführungsform
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.
[0041] 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
gemäß Fig. 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.
1. 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,
dadurch gekennzeichnet,
dass 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.
2. Abgaskühler nach Anspruch 1,
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, und/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, und/oder
- dass die Ausbuchtungen (29) in einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs (7)
orientierten Projektion kreisförmig ausgestaltet sind, und/oder
- 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.
3. Abgaskühler nach dem letzten Anstrich des Anspruchs 2,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die geradlinigen Ausbuchtungen (29) sich zueinander parallel erstrecken, und/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, und/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.
4. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
- dass 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, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, dass sich in der Längsrichtung
(30) des Abgasrohrs (7) die Vertiefungen (34) und die Ausbuchtungen (29) einander
abwechseln,
- wobei insbesondere vorgesehen sein kann, 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,
- wobei optional vorgesehen sein kann, 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.
5. Abgaskühler nach dem letzten Anstrich des Anspruchs 4,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die geradlinigen Vertiefungen (34) sich zueinander parallel erstrecken, und/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, und/oder
- dass sich die Längsrichtung (35) der geradlinigen Vertiefungen (34) parallel zur Längsrichtung
(33) der geradlinigen Ausbuchtungen (29) erstrecken, und/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.
6. Abgaskühler nach Anspruch 4 oder 5,
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).
7. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 4 bis 6,
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, und/oder
- 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.
8. 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,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Abgasrohre (7) an sich gegenüberliegenden Seiten (28) mehrere, nach innen hineinragende
Vertiefungen (36) aufweisen,
- dass benachbarte Abgasrohre (7) an den die Vertiefungen (36) enthaltenden Seiten (28)
flächig direkt aneinander anliegen,
- dass die Vertiefungen (36) so ausgestaltet und/oder angeordnet sind, dass sie zumindest
einen quer zur Längsrichtung (30) der Abgasrohre (7) durchströmbaren Kühlmittelpfad
bilden, der mit der Kühlmittelkammer (8) kommuniziert.
9. Abgaskühler nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
- dass die Vertiefungen (36) quer zur Längsrichtung (30) des jeweiligen Abgasrohrs (7) zueinander
benachbart angeordnet sind, und/oder
- dass sich die Vertiefungen (36) jeweils durchgehend von einem Längsendbereich (37) des
jeweiligen Abgasrohrs (7) zum anderen Längsendbereich (38) des jeweiligen Abgasrohrs
(7) erstrecken, und/oder
- dass sich die Vertiefungen (36) in ihrer Längsrichtung wellenförmig oder schlangenförmig
erstrecken, und/oder
- dass die Vertiefungen (36) so geformt und/oder angeordnet sind, dass sich die Vertiefungen
(36) der aneinander anliegenden Seiten (28) der benachbarten Abgasrohre (7) entlang
ihrer Längsrichtung mehrfach schneiden, und/oder
- dass die Vertiefungen (36) so geformt und/oder angeordnet sind, dass sich die Vertiefungen
(36) der sich gegenüberliegenden Seiten (28) im Inneren des jeweiligen Abgasrohrs
(7) in einer senkrecht zur Ebene des jeweiligen Abgasrohrs (7) orientierten Projektion
entlang ihrer Längsrichtung mehrfach schneiden, und/oder
- dass die Vertiefungen (36) an den sich gegenüberliegenden Seiten (28) des jeweiligen Abgasrohrs
(7) soweit hineinragen, das sie im Inneren des jeweiligen Abgasrohrs (7) aneinander
anliegen.
10. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der Kühlmittelkammer (8) zumindest zwei Stapel (27) aufeinander gestapelter oder
aneinander anliegender Abgasrohre (7) nebeneinander angeordnet sind.
11. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
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.
12. Abgaskühler nach Anspruch 11,
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.
13. Abgaskühler nach den Ansprüchen 11 und 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweilige Wand (12, 13) im Überlappungsbereich (19) des jeweiligen Trichters
(17, 18) angeordnet ist.
14. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
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), Gehäuse (14), einlassseitige Wand (12), auslassseitige Wand
(13), Einlasstrichter (17), Auslasstrichter (18), ein den Abgaseinlass (2) umfassender
Einlassflansch (21), ein den Abgasauslass (3) umfassender Auslassflansch (22).
15. Abgaskühler nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass alle aneinander befestigten Komponenten des Abgaskühlers oder wenigstens zwei aneinander
befestigte Komponenten des Abgaskühlers (1) mittels Schweißverbindungen aneinander
befestigt sind.