PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE19848564C2 16.11.2000
Titel Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas
Anmelder Mitsubishi Jidosha Kogyo K.K., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Akao, Yoshiyuki, Tokio/Tokyo, JP;
Nakazawa, Norio, Tokio/Tokyo, JP;
Ogita, Hiroshi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Kern, R., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 80686 München
DE-Anmeldedatum 21.10.1998
DE-Aktenzeichen 19848564
Offenlegungstag 20.05.1999
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.11.2000
IPC-Hauptklasse F02M 25/07

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kühlvorrichtung für rezirkuliertes Abgas einer Fahrzeugbrennkraftmaschine, dargelegt im einteiligen Patentanspruch 1.

Es sind Abgas-Rezirkulationssystem (auch "EGR-Systeme" genannt) bekannt, die dazu eingerichtet sind, Stickoxide (NOx) zu reduzieren, die als schädliche Anteile in Abgasen enthalten sind, die von Fahrzeug-Brennkraftmaschinen, wie etwa Dieselmaschinen in Lastkraftwagen, ausgestoßen werden. Das EGR-System ist in der Lage, einen Teil des Abgases der Maschine mit der Ansaugluft derselben Maschine derart zu mischen, daß Verbrennungs-Temperatur und -Druck begrenzt oder vermindert werden. Das Abgas, das mit Hilfe des EGR-Systems rezirkuliert wird, kann ebenfalls "EGR-Abgas" genannt werden.

In einer Maschine, die mit dem EGR-System ausgestattet ist, führt die Rezirkulation von Abgas hoher Temperatur in die Ansaugluft zu einem Anstieg der Ansaugluft-Temperatur sowie zu einer Verminderung der Volumeneffizienz, und die Wirtschaftlichkeit der Maschine, wie etwa die Maschinenleistung und der Treibstoffverbrauch, werden verschlechtert. In einigen Fällen beeinflußt das rezirkulierte Abgas die Verbrennung eines Luft-Treibstoff-Gemisches und verursacht Probleme, wie etwa einen Anstieg weiterer schädlicher Bestandteile im Abgas, wie etwa schwarzen Qualm.

Im Hinblick auf die oben genannten Probleme wurden unterschiedliche Typen von Kühlvorrichtungen für rezirkulierte Abgase (auch "EGR"-Kühler genannt) vorgeschlagen und in der Praxis angewendet, um das EGR-Gas zu kühlen und die Ansaugluft-Temperatur abzusenken und dementsprechend die Volumeneffizienz zu steigern und dadurch die Maschinenleistung, den Treibstoffverbrauch und die Qualität des Abgases zu verbessern.

Bei herkömmlichen EGR-Kühlern werden Blechrippen- und Mehrfachröhren-Kühlvorrichtungen verwendet, die im wesentlichen denselben Aufbau haben wie Radiatoren zum Kühlen eines Kühlmittels der Maschine. Bei dieser Art von Kühlvorrichtung tritt jedoch ein großer Druckverlust auf, wenn das Abgas den EGR-Kühler durchläuft, wodurch es erforderlich wird, das Volumen und das Gewicht des EGR-Kühlers so zu vergrößern, daß eine erforderliche Menge des gekühlten EGR-Gases der Maschine zugeführt wird.

Dort, wo die Menge des rückgeführten EGR-Gases weiter erhöht werden muß, um eine größere Menge des NOx im Abgas zu reduzieren, und insbesondere wo das EGR-Gas in die Ansaugleitung einer Maschine strömt, die mit einem Kompressor mit hohem Ansaugluftdruck ausgestattet ist, müssen Durchgänge, die durch einen Wärmetauscher (Herzstück) des EGR vom Blechrippen- oder Mehrfachröhrentyp ausgebildet sind, eine vergrößerte Querschnittsfläche haben, um den Druckverlust des Abgases zu vermindern, das durch den EGR-Kühler strömt, und die Strömungsrate des Abgases zu erhöhen. Mit der Vergrößerung der Querschnittsfläche der Durchgänge wird in entsprechender Weise das Volumen des EGR-Kühlers erhöht, was zu einem größeren Gewicht des Kühlers und zu Schwierigkeiten bei der Installation des Kühlers am Fahrzeug führt. Darüber hinaus leidet der EGR-Kühler vom Blechrippen- oder Mehrfachröhrentyp unter der Ablagerung unverbrannter Substanzen des Treibstoffes an seinen Rohrwänden, da das EGR-Gas durch den Kühler immer in nur einer Richtung strömt. Demzufolge wird die Querschnittsfläche der Rohrdurchgänge im Laufe der Einsatzzeit verringert, wodurch die Wärmetausch- oder Kühlfähigkeit aufgrund einer Erhöhung des Druckverlustes beeinträchtigt wird.

In der Zwischenzeit sind Rotations-Wärmetauscher bekannt, wie sie in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift No. 2-14570 und der japanischen Patent-Offenlegungsschrift No. 7-31718 beschrieben sind, die bei Gasturbinen als Vorrichtungen zum Erwärmen der Ansaugluft mit heißem Abgas verwendet werden. Der Rotations-Wärmetauscher enthält ein Wärmetausch-Kernelement, das drehbar in einem Gehäuse angeordnet ist, in dem sich eine Ansaugluft-Leitung und ein Abgasleitung parallel zueinander befinden. Das Wärmetausch-Kernelement ist mit mehreren Durchgängen ausgebildet, die sich im wesentlichen parallel mit der Drehachse des Kernelementes derart erstrecken, daß diese Durchgänge sowohl mit der Abgasleitung und der Ansaugluft-Leitung in Verbindung stehen. Dieser Typ eines Rotations-Wärmetauschers wurde jedoch nicht für den EGR-Kühler verwendet.

Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Gegebenheiten entwickelt.

Somit ist es Ziel der vorliegenden Erfindung, einen kleinen, leichten kostengünstigen EGR-Kühler anzugeben, der auf einfache Weise an einem Fahrzeug angebracht werden kann, der exzellente Kühleigenschaften und Langlebigkeit aufweist und einen geringeren Druckverlust des ihn durchströmenden Abgases ermöglicht, wodurch die Zufuhr einer ausreichenden Menge des gekühlten EGR-Gases zur Maschine sichergestellt ist.

Dieses Ziel wird durch die Merkmale des einteiligen Patentanspruchs 1 gelöst, soweit sie nicht im vorstehenden Text der Beschreibungseinleitung als bekannt herausgestellt sind und die vorliegende Erfindung gibt dazu eine Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas an, die folgende Merkmale enthält: eine Abgasleitung, durch die ein Teil des Abgases einer Maschine rezirkuliert wird, um in einen Zylinder der Maschine zusammen mit der Ansaugluft einzutreten; eine Kühlfluid-Leitung, durch die ein Kühlfluid strömt; ein Gehäuse, in die Gas-Rezirkulationsleitung und die Kühlfluid- Leitung nebeneinander angeordnet sind, um parallel zueinander zu verlaufen; ein Wärmetausch-Kernelement, das im Gehäuse derart untergebracht ist, daß das Kernelement drehbar um eine Drehachse ist, die sich im wesentlichen parallel mit der Gas- Rezirkulationsleitung und der Kühlfluid-Leitung erstreckt, wobei das Kernelement mehrere Leitungen begrenzt, die im wesentlichen parallel mit der Drehachse des Kernelements verlaufen und die Vielzahl der Leitungen sowohl mit der Abgas- Rezirkulationsleitung als auch mit der Kühlfluid-Leitung in Verbindung stehen; und einen Drehmechanismus, der das Kernelement dreht. Mit dieser Konstruktion kann ein kleiner, kostengünstiger EGR-Kühler angegeben werden, der eine exzellente Wärmetausch-Effizienz aufweist und in der Lage ist, das EGR-Gas wirkungsvoll zu kühlen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Kernelement aus einem zylindrischen Element, das aus einem Keramikmaterial gefertigt ist. Das Kernelement aus Keramik ist ausgezeichnet wärmebeständig und bietet eine ausreichend große Wärmetauschfläche pro Volumeneinheit.

Vorzugsweise wird die Öffnungsrate des Kernelements im Bereich von 50 bis 80% gehalten. Mit einer auf diesen Bereich eingestellten Öffnungsrate, kann der Druckverlust des Abgases und des Kühlfluids, die durch das Kernelement strömen, verringert und die Kühlwirkung des EGR-Gases verbessert werden. Zudem kann die Strömungsrate des EGR-Gases, nämlich die Zuführmenge von EGR-Gas in die Maschine, erhöht werden.

Die Porösität des Keramikmaterials des Kernelements wird vorzugsweise im Bereich von 10 bis 30% gehalten. Das keramische Kernelement mit diesem Porositätsumfang kann kostengünstig produziert werden, indem die Technik und die Einrichtungen zum Herstellen keramischer Katalysatorhalterungen von Drei- Wege-Katalysatoren verwendet werden, die in großem Umfang bei der Abgasreinigung von Kraftfahrzeugmaschinen Verwendung finden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist ein Metallgehäuse an einer Außenumfangsfläche des Kernelements, bestehend aus keramischem Material, befestigt, wobei sich der oben erwähnte Drehmechanismus an einem Außenrand des Metallgehäuses befindet. Der Drehmechanismus kann auf einfache Weise am Außenrand des Metallgehäuses angebracht werden, wobei der Aufbau eines Teils des Kernelementes um seine Drehachse vereinfacht werden kann, was zu einer Verringerung der Größe des Kernelementes führt.

Das Metallgehäuse ist vorzugsweise auf der Außenumfangsoberfläche des Kernelementes durch Preß- oder Schrumpfpassung angebracht. In diesem Fall können das Kernelement und das Metallgehäuse auf einfache Weise und sicher miteinander verbunden werden.

Wenigstens ein Drehmoment-Übertragungselement ist vorzugsweise auf der Innenumfangsoberfläche des Metallgehäuses ausgebildet, um sich in einer im wesentlichen radialen Richtung(en) des Gehäuses zu erstrecken. Mit einem Drehmoment- Übertragungselement dieser Art kann die Drehbewegung des Metallgehäuses sicher auf das Kernelement übertragen werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält der Drehmechanismus eine Riemennut, die auf einer Außenumfangsoberfläche des Metallgehäuses ausgebildet ist, einen Riemen, der mit der Riemennut in Eingriff steht, und eine Riemenscheibe, die von einem Antriebsvorrichtung, wie etwa einem Elektromotor, angetrieben wird, um auf diese Weise den Riemen zu drehen. Diese Anordnung macht es einfach, den Drehmechanismus zu reparieren, oder seine Bestandteile durch neue zu ersetzen.

Bei der Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach vorliegender Erfindung wird der Durchmesser jeder Leitung des Kernelementes im Bereich von 0,3 mm bis 1,0 mm gehalten. Durch Steuern der Querschnittsfläche der Leitungen in dieser Art kann der Druckverlust des EGR-Gases und des Kühlfluids, insbesondere jener des EGR-Gases, reduziert und die Wärmetausch-Effizienz verbessert werden, um so eine wirkungsvolle Kühlung des EGR-Gases zu erreichen. Somit ist die EGR-Kühlvorrichtung der Erfindung in der Lage, eine ausreichende Menge EGR-Gas der Maschine zuzuführen, auch wenn ihre Größe relativ gering ist.

Die Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas kann weiterhin wenigstens ein Gleitelement enthalten, das an einem Gleitabschnitt zwischen dem Gehäuse und dem Kernelement vorgesehen ist. Das Gleitelement ist vorzugsweise aus einem Festschmierstoff-Material ausgebildet, von denen eines Kupfer, Kohlenstoff, Fluorid und Oxid ist. Wenn das Gleitelement, das auf einer Stirnfläche des sich drehenden keramischen Kernelements gleitet, aus einem Festschmierstoff, enthaltend Kupfer, Kohlenstoff, Fluorid oder Oxid, insbesondere aber aus Aluminiumbronze hergestellt ist, kann die Reibung des Gleitabschnittes bei einer hohen Temperatur sowie die Antriebskapazität der Antriebsvorrichtung reduziert werden, während Beschädigungen, wie etwa das Abplatzen der Stirnflächen, wirksam vermieden werden können. Da das Kernelement gedreht wird, strömen darüber hinaus das EGR-Gas und das Kühlfluid durch dieselben Leitungen des Kernelements in entgegengesetzten Richtungen, wodurch ein Zusetzen der Leitungen aufgrund unverbrannter Substanzen des Treibstoffes verhindert wird.

Die Erfindung wird im Detail unter Bezugnahme auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen und den beiliegenden Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Maschine als Ganzes mit einer Vorrichtung zum Kühlen eines rezirkulierten Abgases gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;

Fig. 2 eine vergrößerte Querschnittsansicht (entlang der Linie II-II aus Fig. 3), die einen EGR-Kühler für die Maschine aus Fig. 1 darstellt;

Fig. 3 eine Frontansicht des EGR-Kühlers aus Fig. 2;

Fig. 4 eine vergrößerte Frontansicht, die einen Teil eines Kernelements des EGR-Kühlers aus Fig. 3 zeigt;

Fig. 5 einen Graph, der die Beziehung zwischen der Öffnungsrate des Kernelements und dem Druckverlust-Koeffizient darstellt;

Fig. 6 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem hydraulischen Durchmesser der Leitungen des Kernelements und dem Druckverlust-Koeffizient darstellt;

Fig. 7 einen Graph, der die Beziehung zwischen dem hydraulischen Durchmesser der Leitungen des Kernelements und der Temperaturausnutzung zeigt;

Fig. 8 einen Graph, der die Einheits-Wärmeübertragungsfläche des Kernelements und die Temperaturausnutzung zeigt;

Fig. 9 eine vergrößerte Querschnittsansicht (entlang der Linie II-II in Fig. 10) eines EGR-Kühlers gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 10 eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III von Fig. 9.

Die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.

Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist eine Viertakt-Mehrzylinder- Dieselbrennkraftmaschine 10 (vier Zylinder in der Maschine von Fig. 1) mit einer Abgasleitung 14, von der ein Teil durch einen Abgaskrümmer 12 ausgebildet ist, und mit einer Ansaugleitung 18 ausgestattet, von der ein Teil durch einen Ansaugkrümmer 16 ausgebildet ist. Desweiteren ist die Maschine mit einer Abgas-Rezirkulationsleitung 20 (die in einigen Fällen auch "EGR-Leitung" genannt wird) versehen, deren eines Ende (stromaufwärtiges Ende) mit einer geeigneten Stelle der Abgasleitung 14 in Verbindung steht, und deren anderes Ende (stromabwärtiges Ende) mit einer geeigneten Stelle der Ansaugleitung 18 verbunden ist. Ein EGR-Kühler, der allgemein mit Bezugszeichen 22 gekennzeichnet ist, ist in der EGR-Leitung 20 angebracht, und ein EGR-Ventil 24 befindet sich stromaufwärts vom EGR-Kühler 22 in der EGR-Leitung 20. Das EGR-Ventil mit variabler Öffnung dient dazu, die Strömungsrate des rezirkulierten Abgases zu steuern.

Das EGR-Ventil 24 wird mit Hilfe einer Steuereinheit 34 gesteuert, die ein Signal empfängt, das für die unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Maschine 10 kennzeichnend ist, so daß eine geeignete EGR-Gasmenge, die der Maschine 10 zugeführt wird, und die Öffnung des Ventils 24 in Übereinstimmung mit der auf diese Weise bestimmten EGR-Gasmenge ermittelt wird. Die Steuereinheit 34 empfängt beispielsweise ein Signal dieser Art als Maschinendrehzahl-Signal Ne von einem Maschinendrehzahl-Sensor 26, der die Geschwindigkeit der Drehung der Maschine 10 erfaßt, als Wassertemperatur-Signal Tw von einem Temperatursensor 28, der die Kühlwassertemperatur der Maschine 10 erfaßt, als Belastungssignal Le von einem Belastungssensor 30 der Maschine, als Ansaugdruck-Signal Pi von einem Drucksensor 32, der den Ansaugdruck in der Ansaugleitung 18 erfaßt, und als andere Signale.

Der EGR-Kühler 22 enthält ein Wärmetausch-Kernelement 36 (im folgenden wird sich einfach auf "Kernelement" bezogen), das von einer Antriebsvorrichtung, wie etwa einem Elektromotor, angetrieben wird, um sich um eine Drehmittelachse O-O mit relativ geringer Drehzahl zu drehen, und ein Gehäuse 38, in dem sich das Kernelement 36 befindet. Der Innenraum des Gehäuses 38 ist mit der oben erwähnten EGR-Leitung 22 und zudem mit einer Kühlfluid-Leitung 40 verbunden. Kühlgas, vorzugsweise Luft, durchläuft die Kühlfluid-Leitung 40 in der Richtung, die mit nach unten gerichteten Pfeilen in Fig. 1 gekennzeichnet ist. Das Kühlgas kann in geeigneter Weise aus der Luft gewählt werden, die von einem Luftkompressor oder einem Ventilator abgegeben wird, der gesondert vorgesehen ist, oder aus der Luft, die einen Radiator (nicht gezeigt) zum Kühlen des Kühlmittels der Maschine 10 durchläuft.

Der Aufbau des EGR-Kühlers 22 ist im Detail in der Querschnittsansicht von Fig. 2 (entlang der Linie II-II in Fig. 3), in der Frontansicht von Fig. 3 (von der Seite eines EGR- Gaseinlasses gesehen) und in der vergrößerten Teilansicht von Fig. 4 dargestellt.

Das Kernelement 36 besteht aus einem zylinderförmigen Element, das sich um die Mittelachse O-O dreht. Vorzugsweise besteht das Kernelement 36 aus einem keramischen Material, wie etwa Cordierit oder Li2.Al2.4SiO2, und kann beispielsweise durch Strangpressen hergestellt werden, wie es bei der Ausbildung einer Katalysatorhaltung eines Katalysators angewendet wird, der weit verbreitet für die Abgasreinigung von Kraftfahrzeugmaschinen verwendet wird.

Wie es in der vergrößerten Teilansicht von Fig. 4 gezeigt ist, ist eine Vielzahl von Durchgangsleitungen 42, die jeweils eine kleine Querschnittsfläche haben, durch den Innenraum des Kernelements 36 derart ausgebildet, daß sie im wesentlichen parallel mit der oben erwähnten Drehachse O-O verlaufen. Jede der Leitungen 42 hat eine Querschnittsflächengestalt mit einer Seite der Länge "h" und die Dicke "t" einer Trennwand 44, die die Leitungen 42 definiert, ist in einem zulässigen Bereich so klein wie möglich gehalten, in dem die Wand 44 mit einer bekannten Technik ausgebildet werden kann und die erforderliche Festigkeit des Kernelementes 36 erfüllt ist. Die Dicke wird beispielsweise auf 0,1 mm eingestellt.

Durch Einstellen der Dicke "t" der Trennwand 44 auf den kleinstmöglichen Wert, kann die Öffnungsrate des Kernelementes 36, nämlich des Verhältnis der Gesamtquerschnittsfläche der Leitungen 42 zur Querschnittsfläche eines Kreises, dessen Durchmesser gleich dem Außendurchmesser des Kernelementes 36 ist, ausreichend vergrößert werden. Mit dem Kernelement einer derart großen Öffnungsrate kann der Druckverlust des EGR- Gases und des Kühlfluids, die durch das Kernelement 36 strömen verringert und die Strömungsraten dieser Gase erhöht werden, wie es später beschrieben wird.

Das Kernelement 36 befindet sich im zylindrischen Gehäuse 38 mit gegenüberliegenden Stirnflächen (gesehen in Richtung der Achse O-O), an die Röhrenleitungen 20' und 40' angeschlossen sind, die die EGR-Leitung 20 bzw. die Kühlfluid-Leitung 40 bilden.

Das Gehäuse 38 besteht aus einer zylindrischen Außenumfangswand 48 und Stirnplatten 50 und 52, die sich an den gegenüberliegenden Enden desselben befinden, wenn es in Achsrichtung betrachtet wird. Wie in Fig. 3 gezeigt, hat die Stirnplatte 52, die an der stromabwärtigen Seite der EGR-Leitung 20 angeordnet ist, θ-ähnliche Gestalt, wenn sie von vorne betrachtet wird, denn die Stirnplatte 52 besteht nämlich aus einem ringförmigen Rahmenteil 52a und einem Stegteil 52b, der in diametraler Richtung verläuft. Der Rahmenteil 52a ist abnehmbar mit einer großen Anzahl von Schrauben 54 an einem Flansch 48a befestigt, der an einem Endabschnitt der Außenumfangswand 48 ausgebildet ist. Andererseits hat die Stirnplatte 50, die sich an der stromaufwärtigen Seite der EGR- Leitung befindet, ebenfalls eine θ-ähnliche Gestalt, die jener der Stirnplatte 52 auf der anderen Seite gleicht, und ist mittels Anschweißen oder eines anderen Verfahrens am anderen offenen Ende der Außenumfangswand 48 befestigt.

Die EGR-Leitung 20 mit einer von zwei halbrunden Öffnungen jeder Stirnplatte 50, 52 verbunden, die die oben erwähnte θ- ähnliche Gestalt haben, und die Kühlfluidleitung 40 ist mit der anderen halbkreisförmigen Öffnung verbunden. Eine Dichtungsplatte oder ein Gleitelement 56 mit θ-ähnlicher Gestalt ist zwischen der Stirnplatte 50 an der stromaufwärtigen Seite der EGR-Leitung und einer Stirnfläche des Kernelementes 36angeordnet, die zur Stirnplatte 50 gerichtet ist. Das Gleitelement 56 besteht aus einem Festschmierstoff-Material, das Kupfer, Kohlenstoff, Fluorid oder Oxid, vorzugsweise aber aus Aluminiumbronze enthält. Das Gleitelement 56 wird gegen die stromaufwärtige Stirnfläche des Kernelementes 38 über eine Dichtungsmembran 58 gedrückt, die aus einer dünnen Platte eines wärmefesten Edelstahls oder Inconel ausgebildet ist. Die Dichtungsmembran 58 unterbricht die Fluidverbindung zwischen der EGR-Leitung 20 und einem ringförmigen Zwischenraum 60 zwischen der Außenumfangswand 48 des Gehäuses 38 und der Außenumfangsfläche des Kernelementes 36.

In ähnlicher Weise befindet sich ein θ-förmiges oder halbrundes oder D-förmiges Gleitelement 62, das vorzugsweise aus Aluminiumbronze hergestellt ist, zwischen der Stirnplatte 52 an der stromabwärtigen Seite der EGR-Leitung 20 und einer Stirnfläche des Kernelementes 36, die zur Stirnplatte 52 gerichtet ist. Das Gleitelement 62 wird gegen das stromabwärtige Ende des Kernelementes 36 mit einer D-förmigen Dichtungsmembran 64 gepreßt, die sich dazwischen auf der Seite der EGR-Leitung befindet. Die Dichtungsmembran 64 ist aus einer dünnen Platte eines wärmefesten Edelstahls oder Inconel ausgebildet und dient dazu, die Fluidverbindung zwischen dem oben beschriebenen runden Zwischenraum 60 und der EGR-Leitung zu unterbrechen. Eine geeignete Größe des ringförmigen Zwischenraums steht mit der Atmosphäre durch die Löcher 66 in Verbindung, wodurch ein Temperaturanstieg im ringförmigen Zwischenraum vorteilhaft vermieden wird.

Kernhalteplatten 68, 70 in scheibenähnlicher Gestalt, die koaxial mit dem Kernelement 36 angeordnet sind, sind an zentralen Abschnitten der Gleitelemente 56, 62 derart eingepaßt, daß die Platten 68, 70 relativ zum Kernelement 36 drehbar sind. Haltestangen 76, die von den gegenüberliegenden Endabschnitten von Rohrelementen 74 hervorstehen, sind in die Kernhalteplatten 68, 70 eingepaßt. Die Rohrelemente 74, die beim Antrieb des Kernelementes 36 unterstützend mitwirken, sind durch eine oder mehrere zylindrische Bohrungen 72 (zwei in dieser Ausführungsform) eingefügt, die zuvor durch das Kernelement 36 verlaufend in Achsrichtung ausgebildet wurden und exzentrisch im Bezug auf die Drehachse O-O des Kernelementes 36 angeordnet sind.

Ein Ende einer Antriebswelle 78 ist in eine der Halteplatten eingeschraubt und fixiert, d. h. die Kernhalteplatte 70 auf der stromabwärtigen Seite der EGR-Leitung im Fall von Fig. 2 und das andere Ende der Antriebswelle 78 sind mit einer Paßfeder 80 an einer Abtriebswelle 82 einer Antriebsvorrichtung, wie etwa einem Elektromotor, verbunden, der mit Untersetzungszahnrädern (nicht gezeigt) ausgestattet ist. Wie in Fig. 2 und 3 gezeigt, befinden sich Verriegelungsstifte 84 derart zwischen den Stirnplatten 50, 52 und den Dichtungsplatten 56, 62, daß eine gemeinsame Drehung der Dichtungsplatten 56 und 62 mit der Drehung des Kernelementes 36 verhindert wird.

Bei dem in oben beschriebener Weise aufgebauten System, wird es einem Teil des Abgases, das in das Abgasrohr 14 abgegeben wird, gestattet durch die EGR-Leitung 20 während des Betriebs der Maschine 10 zu strömen, so daß die Strömungsrate des Abgases mit dem EGR-Ventil 24 gesteuert wird, dessen Öffnung mit der Steuereinheit 34 in Abhängigkeit der Betriebszuständen der Maschine 10 gesteuert wird.

Gleichzeitig dreht die oben beschriebene Antriebsvorrichtung ihre Abtriebswelle 82 mit einer relativ geringen Drehzahl, so daß die Kernhalteplatte 70 mit derselben Winkelgeschwindigkeit über die Paßfeder 80 und die Antriebswelle 78 gedreht wird. Die Drehung der Halteplatte 70 wird zum Kernelement 36 durch die Rohrelemente 74 und die Kernhalteplatte 68 derart übertragen, daß das Kernelement 36 mit einer relativ geringen Drehzahl gedreht wird.

Mit dem Kernelement 36, das in der oben beschriebenen Art und Weise gedreht wird, strömt ein Kühlfluid von der Kühlfluid- Leitung 40 im wesentlichen in die Hälfte der zahlreichen Leitungen 42, von denen jede eine geringe Querschnittsfläche hat und in Achsrichtung verläuft, so daß die Trennwand 44 gekühlt wird, die diesen Teil der Leitungen 42 abgrenzt. Andererseits strömt EGR-Gas hoher Temperatur von der EGR-Leitung 20 in die verbleibende Hälfte der Leitungen 42 und wird mit der Trennwand 44 in Berührung gebracht, die mit dem Kühlfluid gekühlt wurde. Nachdem das EGR-Gas bei Kontakt mit der Trennwand 44 gekühlt wurde, wird es der Ansaugleitung 18 der Maschine zum Mischen mit der Ansaugluft zugeführt und dann in eine Verbrennungskammer der Maschine 10 eingeleitet.

Da das gekühlte EGR-Gas zusammen mit der Ansaugluft der Verbrennungskammer der Maschine zugeführt wird, verbessert sich die Volumeneffizienz und Leistung sowie Benzinverbrauch der Maschine werden verbessert, während Verbesserungen bei der Qualität des Abgases, wie etwa weniger schwarzer Qualm, erreicht werden.

Wie zuvor beschrieben, treibt die Antriebsvorrichtung das keramische Kernelement 36 an seinem Mittelabschnitt über die Kernhalteplatten 70, 68 und die Rohrelemente 74 an. Somit kann das Kernelement 36 sicher gedreht werden, während einer Drehmomentbelastung trotz der spezifischen Brüchigkeit des keramischen Materials widerstanden wird, und es kann mit einem kleinen, leichten und kostengünstigen Antriebssystem angetrieben werden. Wie es zudem oben beschrieben wurde, sind die Gleitelemente 56, 62, die in Gleitkontakt mit den axial gegenüberliegenden Stirnflächen des Kernelementes 36 während seiner Drehung stehen, aus einem Festschmierstoff-Material ausgebildet, das Kupfer, Kohlenstoff, Fluorid oder Oxid, oder vorzugsweise Aluminiumbronze enthält. Demzufolge sorgen die Gleitelemente 56, 62 für einen ausreichend kleinen Reibungskoeffizienten bei hoher Temperatur und werden daher vor einer Beschädigung der Stirnflächen des Kernelementes 36 bewahrt, auf denen diese Elemente 56, 62 gleiten. Weiterhin können die Gleitelemente 56, 62 auf einfache Weise durch Gießen zu einer relativ komplizierten Form ausgebildet werden.

Das Kernelement 36 besteht aus einem keramischen Material, vorzugsweise Cordierit oder Li2O . Al2O3 . 4SiO2, so daß seine Porosität auf einen Bereich von 10 bis 30% eingestellt ist. Somit kann das Kernelement 36, das eine Vielzahl von Leitungen 42 mit geringen Querschnittsflächen und zylindrische Bohrungen enthält, auf einfache Weise mit geringen Kosten durch Strangpressen hergestellt werden, wobei eine herkömmliche Technik für die Herstellung von Katalysatorhalterungen zur Anwendung kommt, die in großen Mengen gefertigt und weit verbreitet in Katalysatoren zum Reinigen der Abgase von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen verwendet werden.

Die Wärmetauschkapazität eines gegebenen Volumens des Kernelementes 36, das sich zum Einbau in einem Fahrzeug eignet, mit EGR-Gas und Kühlfluid und insbesondere EGR-Gas, hat bestimmte Beziehungen mit dem Wärmetauschbereich, der mit dem EGR-Gas oder anderen Gasen in Kontakt ist, nämlich mit dem Oberflächenbereich der Trennwand 44, die die zahlreichen Leitungen 42 abgrenzt, und dem Druckverlust des EGR-Gases, das durch die Leitungen 42 strömt, nämlich mit der Strömungsrate des EGR-Gases, das durch das Kernelement 36 strömt. Bei einer Maschinenart, die mit einem Turbolader ausgerüstet ist, bei dem eine Gasturbine unter Verwendung des Abgases der Maschine, das als Antriebsmedium dient, angetrieben wird, und ein Luftkompressor zum Zuführen der Ansaugluft mit dieser Gasturbine angetrieben wird, wird insbesondere die Differenz zwischen dem Abgasdruck und dem Ansaugluftdruck aufgrund eines hohen Drucks der Ansaugluft in der Ansaugleitung 18 verkleinert, und die Zuführmenge des EGR-Gases in die Maschine neigt dazu, verringert zu werden. Bei dieser Art von Maschine ist es insbesondere wichtig, den Druckverlust derart zu vermindern, daß eine ausreichend große Strömungsrate des EGR-Gases sichergestellt ist.

Der Graph von Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen der Öffnungsrate δ c% des Kernstückes 36 und E Zu- sowie Abnahmen des Druckverlust-Koeffizienten, nämlich Änderungen beim Druckverlust, wenn 100% der Öffnungsrate als 1 angenommen wird. Die Öffnungsrate δ c% ist ein Wert, den man erhält, wenn die Gesamtquerschnittsfläche der zahlreichen Leitungen 42 des Kernelementes 36 in der Ebene senkrecht zur Drehachse O-O durch die Querschnittsfläche des Kernelementes 36 in derselben Ebene geteilt und das Ergebnis mit 100 multipliziert wird. Beim Graph von Fig. 5 ist C = 16 F(α) L ≙ Gρ/(π D2), es ist nämlich die Konstante C, die nur durch die Gestalt der Leitungen ermittelt wird, gleich 1 und der Durchmesser des Kreises, dessen Querschnittsfläche äquivalent zu jener der Leitungen 42 ist, nämlich der hydraulische Durchmesser Dh, ist gleich 1 mm.

Wie es aus dem Graph von Fig. 5 deutlich wird, nimmt der Druckverlust rapide mit einer Zunahme der Öffnungsrate δ c% ab, dennoch wird der Bereich von 50% bis 80% der Öffnungsrate, der mit den vertikalen Linien Z1 und Z2 in Fig. 5 definiert ist, vorteilhaft in der praktischen Anwendung im Hinblick auf die Beziehung mit der Festigkeit der Trennwand 44 verwendet, die die Leitungen 42 abgrenzt. In der oben genannten Gleichung, die die Konstante C beschreibt, ist F(α) eine Funktion der Leitungsform, die den Reibungskoeffizient der Leitungen 42 ermittelt, L die Länge der Leitungen, gemessen in axialer Richtung, ≙ der Koeffizient der kinematischen Viskosität des EGR-Gases oder des Kühlfluids, G die Strömungsrate des EGR-Gases oder des Kühlfluids, ρ die Dichte des EGR- Gases oder des Kühlfluids und D der Außendurchmesser des Kernelementes 36.

Beim Graph von Fig. 6 zeigt die horizontale Achse den hydraulischen Durchmesser Dh (mm) der Leitungen 42 und die vertikale Achse die Zu- und Abnahmen (mehrfach) des Druckverlust-Koeffizienten an, wobei C gleich 1 (konstant) und die Öffnungsrate δ c gleich 10% wie beim Graphen von Fig. 5 ist. Wie es in Fig. 6 gezeigt ist, hat sich bestätigt, daß der hydraulische Durchmesser Dh vorteilhaft in einem Bereich von 0,3 mm bis 1 mm (gekennzeichnet mit der vertikalen Linie Z1) eingestellt ist.

Der Graph von Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen dem hydraulischen Durchmesser Dh entlang der Horizontalachse und der Temperaturausnutzung (%) entlang der Vertikalachse unter den Bedingungen, daß die Konstante C' = (λNuD2)/(8cpG) = 0,01 und β = Wärmeübertragungsbereich (m2/m3) pro Einheitsvolumen der Leitungen 42, wobei λ die thermische Leitfähigkeit des EGR-Gases oder des Kühlfluids, Nu die Nusselt-Zahl des EGR-Gases oder des Kühlfluids und G die Strömungsrate des EGR-Gases oder des Kühlfluids ist. Wie aus Fig. 7 deutlich wird, ist die Temperaturausnutzung vorteilhaft 90% oder mehr, wenn der hydraulische Durchmesser der Leitungen 42 kleiner oder gleich 1 mm ist, wie es mit der vertikalen Linie Z1 gekennzeichnet ist.

Der Graph aus Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Einheits-Wärmeübertragungsfläche β (m2/m3) und der Temperaturausnutzung (%) unter den Bedingungen, daß die oben genannte Konstante C' gleich 1 und der hydraulische Durchmesser Dh gleich 0,5 mm wie beim Graph von Fig. 7 ist. Mit dem Graph aus Fig.8 wird verständlich, daß die Temperaturausnutzung vorteilhaft etwa 95% oder mehr beträgt, wenn die Wärmeübertragungsfläche β pro Einheitsvolumen 1000 oder größer ist, wie es mit der vertikalen Linie Z5 in Fig. 8 gezeigt ist.

Mit der Gesamtbetrachtung der Fig. 5 bis 8 bestätigte sich, daß die Öffnungsrate des Kernelementes 36 vorzugsweise in einem Bereich von 50 bis 80% liegt und der hydraulische Durchmesser der Leitungen, die im Kernelement 36 ausgebildet sind, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 1,0 mm liegt. Mit einer Einstellung der Öffnungsrate und des hydraulischen Durchmessers auf diese Bereiche, ermöglicht der EGR-Kühler einen geringeren Leistungsverlust und hat eine hohe Leistungsfähigkeit zum Kühlen des EGR-Gases, wodurch eine hohe Dauerhaftigkeit und Zuverlässigkeit sichergestellt ist. Weiterhin kann der EGR-Kühler in einer geringeren Größe und Gewicht hergestellt werden und somit auf einfache Weise in einem Kraftfahrzeug eingebaut werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform hat jede der zahlreichen Leitungen 42, die durch das Kernelement 36 verlaufend ausgebildet sind, eine Querschnittsflächengestalt, wie sie in einer Ebene senkrecht zur Drehachse O-O des Kernelementes gesehen wird. Die Leitungen 42 können jedoch in rechteckiger Gestalt des Querschnitts mit unterschiedlichen Längen der vertikalen und horizontalen Seiten ausgebildet werden, oder in jeder anderen polygonalen Querschnittsgestalt, wie etwa ein Fünf- oder Sechseck. Zudem können die Leitungen entlang konzentrischer Kreise ausgebildet sein, so daß die einzelnen Leitungen 42, von denen jede als Querschnitt die Gestalt eines Sektors hat, durch eine bestimmte Anzahl von radialen Trennwänden 44 abgegrenzt werden. Obwohl sowohl das EGR-Gas als auch das Kühlfluid, die in entgegengesetzte Richtung strömen, in der Lage ist, durch eine korrespondierende Anordnung von Leitungen 42 innerhalb eines Bereiches zu strömen, der in etwa die Hälfte des Kreises ist, der durch das Kernelement 36 in der dargestellten Ausführungsform begrenzt ist, kann sich die Querschnittsfläche einer Anordnung der Leitungen 42, durch die das EGR-Gas strömt, von der anderen Anordnung der Leitungen 42 unterscheiden, durch die das Kühlfluid strömt. Zudem können das EGR-Gas und das Kühlfluid in derselben Richtung strömen. Weiterhin kann die Antriebswelle 78 am Kernelement 36 mit anderen Antriebseinrichtungen angetrieben werden, wie etwa einem Zahnrad oder einem Riemen, die sich mit der Kurbelwelle der Maschine 10 drehen. Darüber hinaus kann die Anordnung aus Fig. 1 derart modifiziert werden, daß ein Teil des Gesamtvolumens des EGR-Gases, das mit dem EGR-Kühler 22 gekühlt wurde, direkt der Verbrennungskammer durch einen unabhängigen Anschluß zugeführt werden, der in einem Zylinderkopf der Maschine 10 ausgebildet ist, ohne die Ansaugluft-Leitung 18 zu durchlaufen, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Als nächstes wird die zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail unter Bezugnahme auf Fig. 9 und Fig. 10 erläutert. Obwohl der grundlegende Aufbau und die Konstruktion des Kernelementes im wesentlichen identisch mit denen der ersten Ausführungsform sind, wie sie oben beschrieben wurde, ist der EGR-Kühler der zweiten Ausführungsform zusätzlich mit einem Gehäuse 13 ausgestattet, das an einem Kernelement 136, wie in Fig. 9 gezeigt, angepaßt ist, wobei sich sein Drehmechanismus von jenem der ersten Ausführungsform unterscheidet.

Das Gehäuse 138, das auf dem Kernelement 138 angepaßt ist, besteht aus einem Zylinderelement aus einem Metallmaterial, vorzugsweise SUS310-Edelstahl, das eine exzellente Wärmebeständigkeit hat und auf einfache Weise gezogen und verarbeitet werden kann. Beispielsweise ist das Zylinderelement, das das Gehäuse 138 bildet, an der Außenumfangsfläche des Kernelementes 136 durch Schrumpfpassung befestigt, die bei 800-900°C ausgeführt wird. Bei der Ausführungsform von Fig. 9 sind das Gehäuse 138 und das Kernelement 136 derart ausgebildet, daß ihre gegenüberliegenden Stirnflächen in axialer Richtung in derselben Ebene senkrecht zur Drehachse O-O des Kernelementes 136 liegen.

Um die Verbindungsfestigkeit (im Besonderen die Verbindungsfestigkeit bei einer hohen Temperatur) gegen die Drehung des Kernelementes 136 relativ zum Gehäuse 138 zu verbessern, das auf der Außenumfangsfläche des Kernelementes 136 durch Schrumpf- oder Preßpassung aufgepaßt ist, ist es wünschenswert, einen oder mehrere Flügel oder Drehmoment-Übertragungselemente 148 vorzusehen, die sich vom Innenrand des Gehäuses 138 in das Kernelement 136 in im wesentlichen radialen Richtungen erstrecken, wie es in Fig. 10 gezeigt ist. Wie es in derselben Zeichnung dargestellt ist, ist jedes der Drehmoment-Übertragungselemente 148 als streifenähnliches Element ausgebildet, das eine rechteckige oder parallelogrammartige Querschnittsgestalt hat, wenn sie in der Ebene senkrecht zu Drehachse O-O betrachtet wird, und sich in Richtung der Drehachse erstreckt. Ein Rand jedes der Drehmoment-Übertragungselemente 148, der radial nach außen zeigt, ist am Gehäuse 138 durch Schweißen oder andere geeignete Befestigungsmittel fixiert. Andererseits ist das Kernelement 136 mit Rillen oder Öffnungen 150 ausgebildet, die die Drehmoment-Übertragungselemente 148 aufnehmen. Die Rillen 150 können zur selben Zeit ausgebildet werden, zu der des Kernelement 136 durch Strangpressen hergestellt wird, oder sie können durch Spanabheben eines Außenrandabschnittes des Kernelementes 136 ausgebildet werden, das in säulenförmiger Gestalt gefertigt ist.

Erste und zweite Dichtungsplatten 156 und 158 befinden sich auf axial gegenüberliegenden Stirnflächen des Gehäuses 138. Jede der Dichtungsplatten 156, 158 besteht aus einem ringförmigen Teil 152 und einem Stegteil 154, der sich in diametraler Richtung erstreckt und gegenüberliegende Enden hat, die am ringförmigen Teil 152 befestigt sind. Somit hat die Dichtungsplatte 156, 158 eine θ-ähnliche Gestalt (von vorne gesehen), in der D-förmige oder halbkreisförmige Fluidleitungen zwischen dem ringförmigen Teil 152 und dem Stegteil 154 ausgebildet sind. Die erste Dichtungsplatte 156 ist direkt zwischen einer der gegenüberliegenden Stirnflächen des Gehäuses 138 und einer ersten Halteplatte 140 sandwichartig angeordnet und an der Halteplatte 140 mit einem oder mehreren Verriegelungsstiften (nicht gezeigt) oder dergleichen derart befestigt, daß sich die Dichtungsplatte 156 nicht relativ zur Halteplatte 140 dreht. Andererseits ist die zweite Dichtungsplatte 158 zwischen der anderen Stirnfläche des Gehäuses 138 und einer zweiten Halteplatte 142 mit Hilfe einer Dichtungsmembran in Gestalt einer dünnen θ-förmigen Platte angeordnet, die aus einem wärmebeständigen Edelstahl oder Inconel hergestellt ist. Die zweite Dichtungsplatte 158 ist zudem an der zweiten Halteplatte mit Hilfe eines oder mehrerer Verriegelungsstifte (nicht gezeigt) derart befestigt, daß sich die Dichtungsplatte 158 nicht relativ zur Halteplatte 142 dreht.

Vorzugsweise sind die erste und zweite Dichtungsplatte 156 und 158 so ausgebildet, daß der Innendurchmesser des ringförmigen Teils 152 jeder Dichtungsplatte 156, 158 im wesentlichen gleich dem Innendurchmesser des Gehäuses 138 ist so daß der Bereich der Leitungen des EGR-Gases und des Kühlfluids durch das Kernelement 136 nicht verringert wird. Werden das Kernelement 136 und das Gehäuse 138 als eine Einheit um die Drehachse O-O gedreht, stoßen die ringförmigen Teile 152 der ersten und zweiten Dichtungsplatte 156 und 158 gegen die axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Gehäuses und gleiten diese entlang, und die Stegteile 154 stoßen gegen die axial gegenüberliegenden Stirnflächen des Kernelementes 136 und gleiten diese entlang. Im Hinblick auf diesen Umstand, sind die Dichtungsplatten 156 und 158 vorzugsweise aus einem Material, wie etwa Aluminiumbronze, hergestellt, das einen kleinen Reibungskoeffizient bei einer hohen Temperatur hat.

Rollen 162, die gegen die Außenumfangsfläche des Gehäuses 138 stoßen, sind angebracht, um das Gehäuse 138 und das Kernelement 136 drehbar um die Drehachse O-O zu lagern, wobei die Wellen 164 der Rollen 162 (drei Wellen in der vorliegenden Erfindung) von der ersten und zweiten Halteplatte 140 und 142 so gehalten werden, daß die Wellen in der Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind. Mehrere Rollen 162 (zwei in der Ausführungsform von Fig. 9) sind an jeder der Rollenwellen 164 so angebracht, daß die Rollen in axialer Richtung voneinander entfernt sind.

Eine oder mehrere (eine in der vorliegenden Erfindung) Riemennuten, deren Mittelachse sich in der Ebene senkrecht zur Drehachse O-O befindet, vorzugsweise eine Riemennut 166 zum Aufnehmen eines V-Riemens, ist in der Außenoberfläche des Gehäuses 138 ausgebildet, wobei eine Riemenscheibe 170 mit einer Riemennut, die der Riemennut 166 gegenüberliegt, auf einer Abtriebswelle 168 eines Elektromotors M befestigt ist, der auf einer der Halteplatten, wie beispielsweise der Halteplatte 142, angebracht ist. Zudem ist ein V-Riemen um das Gehäuse 138 zwischen der Riemennut 155 des Gehäuses 138 und der Riemenscheibe 170 gelegt. Die Riemennut 166, der V-Riemen 172 und die Riemenscheibe 170 bilden einen Drehmechanismus zum Drehen des Gehäuses 138 und des Kernelementes 136 als eine Einheit.

Bei der oben beschriebenen Anordnung wird einem Teil des Abgases, das in die Abgasleitung 14 abgegeben wird, gestattet, in die die EGR-Leitung 20 während des Betriebs der Maschine 10 zu strömen, so daß die Strömungsrate des Gases mit dem EGR-Ventil 24 gesteuert wird, dessen Öffnung mit Hilfe der Steuereinheit 34 in Abhängigkeit der Betriebsbedingungen der Maschine gesteuert wird.

Gleichzeitig wird der Elektromotor M angetrieben, um seine Abtriebswelle 168 zu drehen, und das Gehäuse 138 sowie das Kernelement 136 werden als Einheit mit relativ geringer Drehzahl gedreht, wobei die Antriebskraft des Motors M durch die Riemenscheibe 150, die auf der Abtriebswelle 158 befestigt ist und den V-Riemen 172 übertragen wird, der um die Riemennut 166 gelegt ist, die in der Außenumfangsfläche des Gehäuses 138 ausgebildet ist.

Während der Drehung des Gehäuses 138 und des Kernelementes 136, verhindert die Dichtungsmembran 160, die zwischen der zweiten Halteplatte 142 und der zweiten Dichtungsplatte 158 angebracht ist, ein Austreten des Kühlfluids und des EGR- Gases in das Äußere des Systems. Da die erste Dichtungsplatte 156 und das Gehäuse 138 fluiddicht gegeneinander stoßen, wird zudem aufgrund der elastischen Dichtungsmembran 160 ebenfalls wirkungsvoll verhindert, daß das Kühlfluid und das EGR-Gas nach außen durch einen Zwischenraum zwischen der ersten Dichtungsplatte 156 und dem Gehäuse 138 austreten.

In der zweiten Ausführungsform sind Flügel oder Drehmoment- Übertragungselemente 148, die sich im wesentlichen in radialen Richtungen erstrecken, zwischen dem Kernelement 136 und dem Metallgehäuse 138 vorgesehen, die auf der Außenumfangsoberfläche des Kernelementes 136 durch Preß- oder Schrumpfpassung befestigt sind. Die Drehmoment-Übertragungselemente 148 können jedoch dann weggelassen werden, wenn eine ausreichende Drehmomentübertragung lediglich durch Schrumpfpassung des Gehäuses 138 erreicht werden kann, da das Kernelement 136 kompakt mit verringerter Größe und Gewicht gefertigt sein kann, wodurch ein geringeres Drehmoment erforderlich ist, um dieses Element 136 anzutreiben. Obwohl der V-Riemen 172verwendet wird, um das Gehäuse 138 und das Kernelement 136 als Einheit in der dargestellten Ausführungsform zu drehen, kann ein flacher Riemen verwendet werden, da das zu übertragende Drehmoment ausreichend klein ist, wie es oben beschrieben wurde. Weiterhin kann ein Metallriemen, wie etwa jene, die weit verbreitet für CVT als eine Art von Übertragung bei Automobilen Anwendung finden, verwendet werden, um eine weiter verbesserte Dauerhaftigkeit bei hohen Temperaturen sicherzustellen.

Obwohl die Dichtungsmembran 160 nur auf der Seite der zweiten Dichtungsplatte 158 vorgesehen ist, die einen axialen Endabschnitt des Metallgehäuses 136 in der dargestellten Ausführungsform berührt, kann eine ähnliche Dichtungsmembran auf der Seite der ersten Dichtungsplatte 156 angebracht sein, die den anderen Endabschnitt des Gehäuses 138 berührt.


Anspruch[de]
  1. 1. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas, enthaltend:

    eine Abgas-Rezirkulationsleitung 20, durch die ein Teil des Abgases einer Brennkraftmaschine rezirkuliert wird, um in einen Zylinder der Maschine zusammen mit der Ansaugluft einzutreten;

    eine Kühlfluid-Leitung 40, durch die ein Kühlfluid strömt;

    ein Gehäuse 38, in dem sich die Abgas-Rezirkulationsleitung 20 und die Kühlfluid-Leitung 40 nebeneinander befinden, um parallel zueinander zu verlaufen;

    ein Wärmetausch-Kernelement 36, 136, das in diesem Gehäuse derart untergebracht ist, daß das Kernelement drehbar um eine Drehachse O-O ist, wobei das Kernelement 36, 136 eine Vielzahl von Leitungen 42 bildet, die sich im wesentlichen parallel zur Drehachse O-O des Kernelementes 36, 136 erstrecken und die Vielzahl der Leitungen 42 sowohl mit der Abgas- Rezirkulationsleitung 20 als auch mit der Kühlfluid-Leitung 40 in Verbindung stehen; und

    einen Drehmechanismus, der das Kernelement dreht.
  2. 2. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement 36, 136 ein säulenförmirges Element aus einem keramischen Material enthält.
  3. 3. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernelement 36, 136 ein Öffnungsverhältnis hat, das im Bereich von 50 bis 80% liegt.
  4. 4. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das keramische Material des Kernelementes 36, 136 eine Porosität im Bereich von 10 bis 30% hat.
  5. 5. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein Metallgehäuse 138, das an einer Außenumfangsfläche des Kernelementes 136 befestigt ist, wobei der Drehmechanismus an einer Außenfläche des Metallgehäuses 138 angebracht ist.
  6. 6. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallgehäuse 138 an der Außenumfangsfläche des Kernelementes 136 durch Preß- oder Schrumpfpassung befestigt ist.
  7. 7. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein Drehmoment-Übertragungselement 148, das auf einer Innenumfangsfläche des Metallgehäuses 138 ausgebildet ist, um sich im wesentlichen in radialer Richtung des Gehäuses 138 zu erstrecken.
  8. 8. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehmechanismus eine Riemennut 166, die in einer Außenumfangsfläche des Metallgehäuses 138 ausgebildet ist, einen Riemen 172, der in die Riemennut 166 eingreift, und eine Riemenscheibe 170 enthält, die von einer Antriebsvorrichtung angetrieben wird, um den Riemen 172 zu drehen.
  9. 9. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede aus der Vielzahl von Leitungen 42 des Kernelementes 36, 136 einen hydraulischen Durchmesser von 0,3 mm bis 1,0 mm hat.
  10. 10. Kühlvorrichtung für ein rezirkuliertes Abgas nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Gleitelement 56, 62, das an einem Gleitabschnitt zwischen dem Gehäuse 38 und dem Kernelement 36 angeordnet ist, wobei das Gleitelement 56, 62 ein Festschmierstoff-Material enthält, das Kupfer, Kohlenstoff, Fluorid oder Oxid enthält.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com