DE69900303T2

DE69900303T2 - Abgasrückführungskühler

Info

Publication number: DE69900303T2
Application number: DE69900303T
Authority: DE
Inventors: Raymond Challis
Original assignee: SENIOR FLEXONICS AUTOMOTIVE LT
Current assignee: SENIOR FLEXONICS AUTOMOTIVE LT
Priority date: 1999-10-26
Filing date: 1999-10-26
Publication date: 2002-07-04
Anticipated expiration: 2019-10-27
Also published as: JP2001159377A; ES2163317T3; EP1096131B1; US6460520B1; EP1096131A1; DE69900303D1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf Bauelemente für Verbrennungsmotoren und insbesondere - obgleich nicht ausschließlich - auf ein röhrenförmiges Bauelement zum Überleiten von Abgasen zwischen einem Auspuffkrümmer und einem Einlaßkrümmer, wobei Abgase während der Überleitung zwischen dem Auspuffkrümmer und dem Einlaßkrümmer gekühlt werden.

Hintergrund der Erfindung

Im Stand der Technik ist es bekannt, Abgasrückführungskühler als Teil eines Verbrennungsmotores zu benutzen. Ein Abgasrückführungssystem leitet Abgas von einem Auspuffkrümmer über und führt das Abgas zu einem Einlaßkrümmer auf dem Motorblock zurück, wodurch das zurückgeführte Gas erneut in den Verbrennungsraum einströmen kann. Einem Abgasrückführungssystem liegt die Aufgabe zugrunde, die Bildung von NOX während des Verbrennungsvorgangs zu verringern. Ein gekühltes Abgasrückführungssystem löst diese Aufgabe, indem es Abgas aus einem Auspuffkrümmer nimmt und das Gas während der Überleitung zwischen dem Auspuffkrümmer und einem Einlaßkrümmer kühlt, wodurch man eine dichte Gasladung erhält, die zur Einleitung in eine Ansaugladung vor der Verbrennung zum Einlaßkrümmer zurückgeführt wird.
Abgasrückführungssysteme nach dem Stand der Technik sind mit einem Mehrkomponentensystem ausgestattet, das eine Vielzahl von röhrenförmigen Elementen einschließlich eines Kühlelements einbezieht. Das Kühlelement ist gewöhnlich im wesentlichen gerade und läßt sich daher schwer um den Verbrennungsmotor herumgehend verpacken. Fig. 1 in dieser Patentschrift veranschaulicht ein Abgasrückführungssystem nach dem Stand der Technik.
Dieses System ist mit einem ersten röhrenförmigen Abschnitt 100 ausgestattet, der durch Befestigungsmittel an einem ersten Ende 107 befestigt ist, und mit einem zweiten röhrenförmigen Abschnitt 111, der an einem Einlaßkrümmer an einem zweiten Ende 108 befestigt ist. Fig. 1 zeigt, wie in die Röhre 100 am ersten Ende 107 einströmende Abgase - wobei die Richtung der Gasströmung durch Pfeile angezeigt wird - zu einem Kühler 102 übergeleitet werden. Das kann durch einen oder eine Vielzahl von Krümmern 101 in der Röhre 100 des Abgasrückführungssystems erfolgen. Innerhalb des Abgasrückführungssystems befindet sich ein Kühlerabschnitt 102. Hierbei handelt es sich um ein getrenntes Bauelement, das an den Punkten 109 und 110 mit den ersten und zweiten Röhren 100, 111 verbunden ist. Der Kühler 102 besteht aus einem Wärmetauscher, in dem eine Vielzahl von Röhren 105 untergebracht sind, die sich über die Länge des Kühlers 102 erstrecken. Die Vielzahl der Röhren 105 ist in Fig. 1(B) dargestellt, die einen Abschnitt des Kühlers 102 zeigt. Jede Röhre 105 hat einen Durchmesser um die 6 mm. Der Kühler 102 kann durchschnittlich 30 solcher Röhren aufweisen, obgleich diese Zahl in einigen Fällen bis zu 60 betragen kann. Der Kühler 102 weist weiterhin einen Einlaß 104 und einen Auslaß 103 auf, durch die Kühlmittel in eine Kammer gelangen kann, welche die Vielzahl kleinerer Röhren 105 umgibt, wodurch ein Wärmeaustausch zwischen den durch die Röhre 105 strömenden Gase und dem umgebenden Kühlmittel stattfinden kann. Der Einlaß 104 und Auslaß 103 sind weiterhin mit einem Rohrnetz und Armaturen des Verbrennungsmotor-Kühlsystems verbunden. Ein solches System ist gewöhnlich mit einem Kühler ausgestattet. Kühlmittel innerhalb des Kühlers 102 darf nicht in die ersten oder zweiten Röhren 100, 111 gelangen, und das Kühlmittel ist auf die Länge des Kühlers 102 beschränkt.
In Abgasrückführungssystemen nach dem Stand der Technik, in denen ein Kühler 102 benutzt wird, verzeichnet man einen erheblichen Leistungsverlust infolge von Verstopfung von Röhren 105 durch rußige Ablagerungen, bei denen es sich gewöhnlich um saure Ablagerungen handelt, die durch Kondensation von teilweise oder unverbranntem Kraftstoff in den Röhren 105 gebildet werden.
Dieselkraftstoff enthält Verbindungen auf Schwefelbasis, die bei teilweiser Verbrennung hochsaure Verbindungen bilden können. Solche Ablagerungen können daher korrodieren und die Röhren 105 verstopfen. Eine solche Korrosion und Verstopfung bedeutet, daß sich die Leistung des Kühlers 102 im Laufe der Zeit merklich verschlechtert. Man sieht innerhalb der ersten fünf Betriebsstunden eines solchen Abgasrückführungssystems nach dem Stand der Technik einen erheblichen Leistungsverlust mit einer Reduzierung des Wirkungsgrads von bis zu 20%, die in diesem Zeitraum durch Beschichtung und/oder Verstopfung der Röhren 105 eintritt. Daher verlieren Abgasrückführungssysteme nach dem Stand der Technik an Leistung und beginnen beim ersten Einsatz zu korrodieren. Die Verwendung hochwertigerer Materialien zur Bekämpfung von Korrosion wird durch die Kosten der Lösungen bei Anwendung auf eine Mehrröhrenkonzeption behindert.
Ein weiterer Nachteil von Abgasrückführungssystemen nach dem Stand der Technik besteht darin, daß der Kühler 102 gewöhnlich eine Länge um die 100 mm bis 300 mm hat. Da die erforderlichen Emissionswerte von Verbrennungsmotoren, besonders von in Kraftfahrzeugen verwendeten Verbrennungsmotoren, zurückgehen und das Erfordernis der Verwendung solcher Systeme an Kleinwagen zur Gewährleistung niedriger Emissionswerte steigt, stellen Hersteller häufig fest, daß nicht genügend Platz vorhanden ist, um Kühler nach dem Stand der Technik, die sehr viel Platz beanspruchen, um den langen, geraden Kühler 102 unterzubringen, zweckmäßig zu verpacken.

Kurze Inhaltsangabe der Erfindung

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines einteiligen Bauelements für Verwendung als Abgasrückführungssystem zum Überleiten von Abgasen von einem Auspuffkrümmer zu einem Einlaßkrümmer eines Verbrennungsmotors, wobei die Abgase während der Überleitung gekühlt werden.
Ein zweites Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Abgasrückführungssystems für einen Verbrennungsmotor mit einem Selbstreinigungsmechanismus zur Verhinderung des Verstopfens von Abgase überleitenden Röhren.
Ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Abgasrückführungssystems, in dem der Wärmeaustausch zwischen den Abgasen und einem Kühlmittel - wobei dieser Austausch indirekt durch eine röhrenförmige Wand erfolgt - im wesentlichen entlang der gesamten Länge des besagten Abgasrückführungssystems stattfinden kann.
Ein viertes Ziel der vorliegenden Erfindung sieht ein Abgasrückführungssystem mit einer verringerten Anzahl von röhrenförmigen Elementen vor, die benötigt werden, um den Wärmeaustausch mit einem umgebenden Kühlmedium herbeizuführen und eine Nutzfläche für den Wärmeaustausch bereitzustellen, die im Vergleich zu Kühlern nach dem Stand der Technik für eine zumindest vergleichbare Kühlung von Abgasen sorgt.
Ein fünftes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines kostengünstigen Abgasrückführungssystems mit geringem Gewicht für einen Verbrennungsmotor.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Abgasrückführungssystem bereitgestellt, das aus einem Bauelement zum Überleiten von Gasen zwischen einer Auslaßöffnung und einer Einlaßöffnung eines Verbrennungsmotors besteht, wobei das besagte Bauelement ein im wesentlichen röhrenförmiges Außenelement (200) mit einem ersten Ende (206) und einem zweiten Ende (207) und eine sich zwischen dem besagten ersten und zweiten Ende erstreckende röhrenförmige Außenwand umfaßt, und wobei das besagte Bauelement weiterhin ein oder eine Vielzahl von im wesentlichen röhrenförmigen Innenelementen (204) enthält, das(die) in dem besagten ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelement (200) untergebracht ist(sind), wobei das besagte Bauelement dadurch gekennzeichnet ist:
daß die besagte röhrenförmige Außenwand mindestens einen gewellten Abschnitt hat und
zumindest eines der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) überall auf zumindest einem Abschnitt von zumindest einem Innenelement schneckenförmige Wellungen (301) aufweist, die eine turbulente Gasströmung durch das besagte Innenelement ermöglichen;
wobei das besagte Außenelement (200) und zumindest eines der besagten röhrenformigen Innenelemente (204) zumindest einen Biegeabschnitt (201) aufweisen, und
wobei der besagte gewellte Abschnitt auf dem besagten Außenelement Flexibilität des Abgasrückführungskühlers bereitstellt, um Wärmeausdehnung und Motorschwingung aufzunehmen.
Die besagten schneckenförmigen Wellungen (301) umfassen möglichst die Formgebung der durchlaufenden röhrenförmigen Wand des besagten Innenelements in einen äußeren, schneckenförmigen Rückenabschnitt mit einem ersten Durchmesser, und einen inneren, schneckenförmigen Muldenabschnitt mit einem zweiten Durchmesser, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser und der äußere schneckenförmige Rücken parallel zur inneren schneckenförmigen Mulde verläuft.
Die besagten, an zumindest einem besagten Biegeabschnitt geformten schneckenförmigen Wellungen (301) erhöhen möglichst die Turbulenz der Gasströmung innerhalb des besagten röhrenförmigen Innenelements (204).
Die besagte turbulente Strömung wirkt möglichst, um rußige Ablagerungen durch das besagte röhrenförmige Innenelement (204) zu treiben, indem es eine schneckenförmige Strömung als durch einen zentralen Durchgang des röhrenförmigen Innenelements strömendes Gas bildet, als Alternative durch die schneckenförmige Muldenwand des Innenelements, gefolgt von einer Innenfläche des äußeren Rückenabschnitts der Wand.
Die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) erstrecken sich möglichst im wesentlichen über eine gesamte Länge des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements zwischen dem besagten ersten und dem besagten zweiten Ende (206, 207).
Die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) umfassen möglichst eine Vielzahl von röhrenförmigen Abschnitten, von denen jeder einem gekrümmten Weg folgt.
Das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) enthält möglichst Öffnungen (202, 203) enthält, die zum Einlaß und Auslaß eines Kühlmittels geeignet sind.
Das besagte erste und zweite Ende (206, 207) des besagten röhrenförmigen Außenelements (200) sind möglichst im wesentlichen blockiert, um Kühlmittel innerhalb des besagten ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) zurückzuhalten; abgesehen von Öffnungen, die verbleiben, um eine Gasströmung in jedes der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) zu gestatten.
Die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) sind möglichst durch zumindest ein Distanzstück (205) montiert und halten die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) in im wesentlichen festen Positionen relativ zueinander.
Das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) ist möglichst aus Metallrohr mit einer Wanddicke um die 0,3 bis 0,5 mm gefertigt, und
die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) sind aus Metallröhren mit einer Wanddicke um die 0,2 bis 0,3 mm gefertigt.
das besagte röhrenförmige Außenelement (200) ist möglichst im wesentlichen auf eine erforderliche Form gebogen.
Es wird ein Abgasrückführungskühler bereitgestellt, der ein Bauelement gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zum Kühlen von Abgasen in einem mit einem Abgasrückführungssystem ausgestatteten Verbrennungsmotor umfaßt.
Es wird ein mit einem Abgasrückführungskühler gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ausgestatteter Verbrennungsmotor bereitgestellt.
Der besagte Verbrennungsmotor umfaßt möglichst einen Abgasrückführungskühler, in dem das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) geeignete Öffnungen (202, 203) einbezieht, in denen ein Kühlmittel außerhalb der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) zirkuliert werden kann, wobei das besagte Kühlmittel in einem Kreislauf fließt, der folgendes umfaßt:
den besagten Abgasrückführungskühler,
einen Kühler, und
eine Pumpe, einen Kühlmittelvorratsbehälter, dem besagten Kühler zugeordnete Rohre und Armaturen, wobei die besagten Öffnungen den besagten Abgasrückführungskühler und die besagten Rohre miteinander verbinden, um einen Kühlmittelkreislauf zum Durchlauf des besagten Kühlmittels über die besagten Innenelemente (204) zu bilden.
Der besagte Verbrennungsmotor umfaßt möglichst einen Abgasrückführungskühler, in dem sich das besagte erste Ende (206) des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) an einem Auspuffkrümmer befindet und sich das besagte zweite Ende an einem Einlaßkrümmer befindet, wobei während des Betriebs des besagten Motors Kühlmittel in dem besagten Außenelement (200) zwischen dem besagten ersten und zweiten Ende (206, 207) und außerhalb der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) begrenzt wird und der Einlaß und Auslaß von Kühlmittel von dem besagten Außenelement (200) durch Einlaß- und Auslaßöffnungen (202, 203) erfolgt.
Der besagte Verbrennungsmotor umfaßt möglichst einen Abgasrückführungskühler, der eine einzige Baugruppe zur Anbringung an dem besagten Motor bildet, wobei der Kühler auf eine spezifische Konfiguration vorgebogen ist, um bei Anbringung an dem besagten Motor wirtschaftliche Raumnutzung zu gewährleisten.
Der besagte Verbrennungsmotor umfaßt möglichst einen Abgasrückführungskühler, in dem das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) eine Metallwanddicke um die 0,3 bis 0,5 mm hat.
Der besagte Verbrennungsmotor umfaßt möglichst einen Abgasrückführungskühler, in dem das besagte erste Ende (206) des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) während des Betriebs an einem vertikal höheren Festpunkt an dem besagten zweiten Ende (207) befestigt ist.
Ein erstes spezifisches Montageverfahren für einen Abgasrückführungskühler gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, wobei das besagte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
Anbringung einer Vielzahl von Platten (205) entlang der Länge der besagten, schneckenförmig geriffelten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204);
Anordnung der Kombination der besagten Platten (205) und der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) innerhalb eines im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200), und
Befestigung der besagten Platten (205) in ihrer Anbringungsposition.
Das besagte Verfahren umfaßt weiterhin möglichst den Schritt der Befestigung des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) an einem Verbrennungsmotor und Kühlersystem.
Ein erstes spezifisches Verfahren zum Kühlen von Abgasen für ein Verbrennungsmotor-Abgasrückführungssystem, bestehend aus einem Abgasrückführungskühler nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird bereitgestellt, wobei das besagte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:
das Lenken eines Abgasstroms in die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen, Teil des besagten Abgasrückführungskühler bildenden Innenelemente (204);
das Bilden einer turbulenten Strömung des besagten Abgases innerhalb der besagten gewellten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204),
wobei der Wärmeaustausch durch mindestens eine, im wesentlichen röhrenförmige Wand der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) mit einem umgebenden Kühlmittel erfolgt,
und wobei die besagten Abgase durch die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) zu einem Einlaßkrümmer übergeleitet werden.
Das besagte Kühlverfahren bezieht möglichst den Schritt ein, daß die besagte Gasströmung eine Verringerung in der Geschwindigkeit der Gasströmung innerhalb der besagten schneckenförmig geriffelten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) erfährt.
Das besagte Kühlverfahren wird möglichst in der Weise bereitgestellt, daß eine aus einzelnen Teilchen bestehende Materie durch die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) getrieben wird.
Das besagte Kühlverfahren wird möglichst in der Weise bereitgestellt, daß Wärme aus dem besagten umgebenden Medium durch eine röhrenförmige Einfassungsaußenwand (200) zu einer externen Umgebung ausgetauscht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um aufzuzeigen, wie sie verwirklicht werden kann, werden nunmehr lediglich als Beispiel dienende spezifische Ausführungsformen, Methoden und Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert, wobei auf die zugehörigen Zeichnungen Bezug genommen wird. In diesen Zeichnungen:
zeigt Fig. 1(A) ein Abgasrückführungssystem nach dem Stand der Technik, das eine Vielzahl von Röhren 100, 111 umfaßt, die mit einer Kühlereinheit 102 verbunden sind, durch die Abgase von einem Verbrennungsmotor- Auspuffkrümmer in ein erstes Ende 107 des Abgasrückführungssystems, und anschließend in einen Einlaßkrümmer des besagten Motors an einem zweiten Ende 108 des besagten Abgasrückführungssystems übergeleitet werden. Fig. 1(B) zeigt einen Querschnitt auf Achse I-I der Kühlereinheit nach dem Stand der Technik 102;
zeigt Fig. 2(A) ein Abgasrückführungssystem nach einer spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit einer Außenansicht des Gesamtsystems;
zeigt Fig. 2(B) das Abgasrückführungssystem nach Fig. 2(A) mit einer Außenansicht mit Blick auf den ersten und zweiten Flansch 206 und 207 für den Anschluß an einen Auspuffkrümmer bzw. Einlaßkrümmer eines Verbrennungsmotors, und
zeigt Fig. 3 eine Nahansicht eines gebogenen Teils des in Fig. 2 dargestellten Abgasrückführungssystems.

Ausführliche Beschreibung der besten Methode zur Ausführung der Erfindung

Es folgt eine Beschreibung der von den Erfindern ins Auge gefaßten besten Methode zur Ausführung der Erfindung anhand von Beispielen. In der folgenden Beschreibung sind zahlreiche spezifische Einzelheiten angeführt, um ein gründliches Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Für den Fachmann ist jedoch offensichtlich, daß die vorliegende Erfindung ohne Beschränkung auf diese spezifischen Einzelheiten praktisch durchgeführt werden kann. In anderen Fällen sind weithin bekannte Methoden und Strukturen nicht im einzelnen beschrieben worden, um die vorliegende Erfindung nicht unnötigerweise unverständlich zu machen.
Fig. 2 dieser Patentschrift veranschaulicht eine Abgasrückführungssystem- Komponente gemäß einer ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführungsform wird ein Abgasrückführungssystem für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei der besagte Verbrennungsmotor für Verwendung zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs konfiguriert ist. Die Erfindung ist jedoch auch auf Verbrennungsmotoren anwendbar, die auf vielen Einsatzgebieten - z. B. zum Antreiben von Booten und Flugzeugen - benutzt werden. Das Abgasrückführungssystem umfaßt ein erstes, im wesentlichen röhrenförmiges Außenelement 200 mit einem ersten Ende 206 und einem zweiten Ende 207, wobei das Außenelement aus rostfreiem Stahl von austenitischer Zusammensetzung gefertigt ist, und eine Vielzahl von röhrenförmigen Innenelementen 209, 210, 211, die sich in einer solchen Weise innerhalb des Außenelements 200 entlang seiner Länge zwischen dem ersten bzw. zweiten Ende 206, 207 erstrecken, daß Gase in die Vielzahl kleinerer röhrenförmiger Innenelemente am ersten Ende 206 hinein-, und aus der Vielzahl röhrenförmiger Innenelemente am zweiten Ende 207 hinausströmen können. Das röhrenförmige Außenelement 200 umfaßt eine röhrenförmige Wand, welche sich zwischen dem ersten Ende 206 und zweiten Ende 207 erstreckt, die auf einem oder auf einer Vielzahl von Biegeabschnitten 201 traversieren können. An jedem Biegeabschnitt ist ein gewellter Abschnitt in der röhrenförmigen Wand vorgesehen. Diese gewellten Abschnitte sorgen für eine Richtungsänderung des besagten ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements und weiterhin für die Dämpfung von Motorschwingungen und die Aufnahme von Wärmeausdehnungen oder anderen Bewegungen. Die röhrenförmige Wand des Außenelements 200 hat in der hierin gezeigten spezifischen Ausführungsform einen im wesentlichen kreisförmigen röhrenförmigen Querschnitt. Es versteht sich jedoch, daß der besagte röhrenförmige Querschnitt von quadratischer oder ovaler Form sein kann. Die genaue Form des röhrenförmigen Querschnitts darf nicht dafür ausgelegt werden, daß sie die Erfindung beschränkt.
In einer typischen Kraftfahrzeuganwendung kann ein Durchmesser des röhrenförmigen Außenelements 200 in der Größenordnung von 30 mm bis 50 mm, und ein Durchmesser eines jeden röhrenförmigen Innenelements in der Größenordnung von 6 bis 15 mm liegen, obgleich die Erfindung nicht auf diese Abmessungen beschränkt ist und in verschiedenen Anwendungen eine größere Auswahl von Durchmessergrößen möglich ist.
In der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das besagte erste Ende 206 einen ersten Flanschabschnitt 212 einschließlich einer Vielzahl von Öffnungen 208 zum Einsetzen von Schraubenbefestigungsmitteln. Der besagte Flanschabschnitt ermöglicht die Anbringung des besagten ersten Endes 206 an einem Auspuffkrümmer auf dem Motorblock eines Verbrennungsmotors. Weiterhin ermöglichen die Öffnungen 208 das Einsetzen von Befestigungsmitteln, beispielsweise Schraubenbefestigungsmitteln, zur Anbringung des besagten ersten Endes 206 an dem besagten Auspuffkrümmer. Am zweiten Ende 207 befindet sich ein ähnlicher zweiter Flanschabschnitt 213, der ebenfalls mit Öffnungen zum Einsetzen von Schraubenbefestigungsmitteln versehen ist. Dieser zweite Flanschabschnitt am besagten zweiten Ende ermöglicht die Anbringung der Abgasrückführungssystem-Komponente an einem Einlaßkrümmer auf dem Motorblock des besagten Verbrennungsmotors, wobei die besagten Öffnungen das Einsetzen von Befestigungsmitteln, beispielsweise Schraubenbefestigungsmitteln, ermöglichen, um das besagte zweite Ende sicher an dem besagten Einlaßkrümmer zu befestigen. Sowohl am ersten als auch am zweiten Ende können geeignete Dichtungsmanschetten benutzt werden, um zusätzlich zu der durch die besagten Flanschabschnitte und Befestigungsmittel gebildeten mechanisch zuverlässigen Abdichtung eine gasdichte Abdichtung zu bilden.
Der besagte Auspuffkrümmer sorgt für die Überleitung von Abgasen weg vom Motorblock; daher bestehen im Betrieb in das besagte Abgasrückführungssystem einströmende Abgase aus vollständig verbrannten, teilweise verbrannten und unverbrannten, verdampften Brenngasen, einschließlich jeglicher während der Verbrennung erzeugten, aus einzelnen Teilchen bestehenden Materie und festen Verbindungen. Folglich enthalten die besagten Abgase ein Gas, das als ein relativ inertes, in dem Brenngemisch eingeschlossenes Gas enthalten ist, um die Zylindertemperatur zu verringern, und dessen Vorhandensein NOX Emissionen reduziert. Das besagte Abgasrückführungssystem bietet eine Möglichkeit, die Dichte der besagten Abgase durch Kühlung und Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit der besagten Abgase zu erhöhen, bevor die besagten Abgase zu einem Einlaßkrümmer und anschließend einem Verbrennungsraum des Motors zurückgeleitet werden. Dadurch wird eine verbesserte Qualität von Emissionen aus dem Verbrennungsmotor und somit aus dem Kraftwagen bereitgestellt, während ebenfalls der Wirkungsgrad des Verbrennungsvorgangs erhöht wird. Der Einlaßkrümmer sorgt für die Überleitung von verdampftem Kraftstoff und zurückgeführten Abgasen zum Verbrennungsraum im Motorblock.
In der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das erste, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement weiterhin eine Einlaßöffnung 203 und eine Auslaßöffnung 202 für die Anbringung von Rohren oder Schläuchen, um das besagte Abgasrückführungssystem mit einem geeigneten Kühlsystem zu verbinden. Ein solches geeignetes Kühlsystem enthält gewöhnlich einen Kühler, Rohre und Schläuche, eine Kühlmittelpumpe und ein Kühlmittelvorratsgefäß/einen Kühlmittelvorratsbehälter. Die Einlaßöffnung 202 und die Auslaßöffnung 203 umfassen zylindrische Vorsprünge, die perpendikulär aus dem besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelement herausragen, wobei der besagte Einlaß 202 und der besagte Auslaß 203 jeweils ein wesentlicher Bestandteil des besagten ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements sind. Somit wird das besagte Außenelement 200 als einteilige Komponente beibehalten. Es sollte jedoch klar sein, daß der Einbau eines separaten Einlasses oder eines separaten Auslasses, beispielsweise durch ein geschweißtes Zubehörteil, die Erfindung nicht beschränkt. Die Einlaßöffnung 203 und die Auslaßöffnung 202 ermöglichen die Anbringung von Schläuchen durch allgemein bekannte Befestigungsmittel nach dem Stand der Technik. Die besagten Befestigungsmittel könnten zum Beispiel eine Jubilee Schelle einbeziehen, um einen Gummischlauch entweder über eine Einlaßöffnung 203 oder eine Auslaßöffnung 202 zu befestigen. Somit kann Kühlmittel, sofern ein Anschluß an ein geeignetes Kühlsystem vorhanden ist, in das besagte Außenelement an der Einlaßöffnung 203 hineingepumpt werden und wird durch die Auslaßöffnung 202 aus dem Abgasrückführungssystem entfernt. Die Richtung der Kühlmittelströmung wird durch Pfeile an der Einlaßöffnung 203 und Auslaßöffnung 202 in Fig. 2(A) angezeigt. Kühlmittel wird durch einen jeglichen potentiellen Leckweg blockierende Blechplatten am Verlassen des Abgasrückführungssystems entweder an dem besagten ersten Ende 206 oder zweiten Ende 207 gehindert.
In der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2(A) und Fig. 2(B) dieser Patentschrift sind innerhalb des ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements ein oder eine Vielzahl von zweiten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelementen vorgesehen, wobei ein oder jedes der besagten Innenelemente gewellt ist. Die besagten Innenelemente 204 sind in einer Schnittansicht von Fig. 2(A) dargestellt. Die besagten Innenelemente sind weiterhin an den besagten Flanschabschnitten am besagten ersten Ende und am besagten zweiten Ende dargestellt. Hier sind die besagten Innenelemente als mit einem hohlen Mittelabschnitt versehen gezeigt, wodurch Öffnungen 209 an den besagten Flanschabschnitten vorgesehen werden. Jedes der Innenelemente ist möglichst aus rostfreiem Stahl von austenitischer Zusammensetzung gefertigt.
In der ersten spezifischen Ausführungsform sind drei der besagten zweiten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente innerhalb des besagten ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements vorgesehen. Jedes der besagten Innenelemente erstreckt sich über die volle Länge des Außenelements 200 zwischen dem besagten ersten Ende 206 und dem besagten zweiten Ende 207. Die besagten Innenelemente können, wie in diesem Beispiel gezeigt, durch eine Vielzahl von Blechdistanzstücken innerhalb des besagten Außenelements in Stellung gehalten werden. Im allgemeinen Fall sind die Blechdistanzstücke jedoch nicht wesentlich. Eines der besagten Distanzstücke 205 ist in Fig. 2(A) dargestellt. Jedes der besagten Distanzstücke bezieht Öffnungen ein, um es jedem der besagten Innenelemente zu ermöglichen, durch die besagten Distanzstücke hindurchzugehen. Jedes der besagten Distanzstücke kann an der besagten röhrenförmigen Wand des besagten röhrenförmigen Außenelements befestigt werden. Die Distanzstücke halten die Innenelemente in einer im wesentlichen konstanten Position, beschränken jedoch nicht wesentlich die Strömung von Kühlmittel um die Innenelemente herum.
Obgleich in der ersten spezifischen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung jedes der besagten Innenelemente über seine gesamte Länge zwischen dem besagten ersten Ende 206 und dem zweiten Ende 207 des besagten Außenelements gewellt ist, versteht es sich, daß Abschnitte der besagten Innenelemente nicht gewellt sein könnten, falls das nötig ist, um die Ausübung der Erfindung zu erleichtern.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 2 in dieser Patentschrift ist das erste, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelement aus Metallrohr mit einer Wanddicke um die 0,3 bis 0,5 mm und typischerweise 0,4 mm gefertigt. Man kann dies mit einer Wanddicke nach dem Stand der Technik von 0,7 mm bis 1,00 mm vergleichen. Dadurch wird eine bessere Abgabe von Wärme durch einen Wärmeaustausch von Kühlmittel innerhalb des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements zu der umgebenden Außenumwelt außerhalb des Außenelements vorgesehen, wobei dies die den Verbrennungsmotor umgebende Luft ist. Die Außenumwelt bezieht somit die umgebende Atmosphäre ein. An Biegeabschnitten 201 in dem besagten Außenelement vorhandene gewellte Abschnitte stellen weiterhin eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeaustausch mit der Außenumwelt bereit.
Die besagten Innenelemente sind aus einer gewellten Metallröhre, beispielsweise einer gewellten rostfreien Stahlröhre von austenitischer Zusammensetzung, mit einer Wanddicke um die 0,2 bis 0,3 mm - gewöhnlich 0,25 mm - gefertigt. Man kann dies mit einer Wanddicke nach dem Stand der Technik um die 0,4 mm bis 1,0 mm vergleichen. Die dünnen Wände der besagten Innenelemente sorgen für einen verbesserten Wärmeübergang und somit Wärmeaustausch mit einem umgebenden Kühlmittel. Wellungen auf den besagten Innenelementen stellen eine große Oberfläche für den Wärmeaustausch mit dem umgebenden Kühlmittel bereit. Daher wird der Wärmeaustausch zwischen Abgasen innerhalb der besagten Innenelemente und dem Kühlmittel in dem besagten Außenelement optimiert. Die Wellungen umfassen die Formgebung der durchlaufenden röhrenförmigen Wand eines besagten Innenelements in einen äußeren schneckenförmigen Rückenabschnitt mit einem ersten Durchmesser, und einen inneren, schneckenförmigen Muldenabschnitt mit einem zweiten Durchmesser, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser und der äußere schneckenförmige Rücken parallel zur inneren schneckenförmigen Mulde verläuft, dergestalt, daß in einer Richtung entlang einer Hauptzentralachse des Innenelements durch einen zentralen Durchgang des Innenelements strömendes Gas als Alternative auf die schneckenförmige Muldenwand des Innenelements stößt, gefolgt von einer Innenfläche des äußeren Rückenabschnitts der Wand, gefolgt von einer Innenfläche des Muldenabschnitts der Wand, gefolgt von einer Innenfläche des äußeren Rückenabschnitts der Wand undsoweiter, entlang der Länge des gewellten Abschnitts des Innenelements.
In anderen Ausführungsformen könnte es sein, daß die Wellungen nicht die Wand des Innenelements in einem schneckenförmigen Rücken formen, sondern eine Reihe von ringförmigen Rücken und Mulden aufweisen, die sich in regelmäßiger Folge entlang einer Länge des Innenelements abwechseln.
Die besagten Innenelemente werden aus einer relativ dünnen Metallröhre hergestellt. Die Festigkeit der besagten Innenelemente wird jedoch nicht preisgegeben, da die Wellungen der besagten Innenelemente für Festigkeit sorgen. Folglich kann das Abgasrückführungssystem robust genug sein, um den schweren Betriebsbeanspruchungen als Teil eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug standzuhalten.
Da das Abgasrückführungssystem eine einzige Komponente umfaßt, können die röhrenförmigen Innen- und Außenelemente auf eine spezifische Form hergestellt werden, um sich wirksam um einen Verbrennungsmotor herumgehend verpacken zu lassen. Es können viele Biegeabschnitte in das Abgasrückführungssystem einbezogen werden, da kein einziger gerader Abschnitt, in den ein separater Kühler nach dem Stand der Technik 102 eingebaut werden muß, erforderlich ist. Das heißt, daß die Kühlung über die gesamte Weglänge des Abgasrückführungssystems erfolgen kann, wobei die Weglänge die Distanz zwischen dem besagten ersten Ende 206 und dem zweiten Ende 207 ist. Weiterhin bedeutet die Tatsache, daß die spezifischen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine einzige Komponente für einen Verbrennungsmotor als Abgasrückführungssystem vorsehen, daß es reduzierte Herstellungskosten und eine Verringerung des Gewichts des Abgasrückführungssystem gibt. Das ist weitgehend durch die Tatsache bedingt, daß schwere Kühlereinheiten nach dem Stand der Technik, z. B. der Kühler 102, nicht erforderlich sind. Außerdem wird die Realisierung des geringen Gewichts des Systems durch Verwendung von dünnwandigen Röhren und Verwendung von Wellröhren erleichtert, um eine vergrößerte Oberfläche für den Wärmeaustausch bereitzustellen, ohne daß - wie es in Kühlern nach dem Stand der Technik der Fall war - große Längen von geraden Röhren erforderlich sind.
Das Kühlmittel, das in das Innere des besagten Außenelements und somit zur Außenfläche der besagten Innenelemente hineingelassen wird, ist im wesentlichen dasselbe wie ein in einem Verbrennungskühlsystem, z. B. einem beim Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs benutzten Kühlersystem, verwendete Universalkühlmittel. Folglich kann das Kühlmittel eine Mischung aus Wasser und spezifischen Additiven sein, um - wie es dem Fachmann bekannt sein dürfte - den Korrosionsschutz, Gefrierschutz und wirksame Kühlung zu erleichtern.
Um dafür zu sorgen, daß eine Mindestleistung des Abgasrückführungssystems der vorliegenden spezifischen Ausführungsform zumindest genauso hoch ist wie in Abgasrückführungssystemen nach dem Stand der Technik, ist die Gesamtquerschnittsfläche für sowohl die Abgasströmung durch das Abgasrückführungssystem als auch die Kühlmittelströmung um die röhrenförmigen Elemente herum, in denen ein Wärmeaustausch stattfindet, konzipiert, um auf einem Niveau gehalten zu werden, das eine bessere Kühlung bereitstellt als ein für eine gleiche Außenlänge dimensionierter Kühler nach dem Stand der Technik. In der ersten spezifischen Ausführungsform ist das durch Benutzung von drei der besagten Innenelemente mit jeweils ca. 15 mm Durchmesser erreicht worden, wobei das besagte Außenelement einen Durchmesser von typischerweise 50 mm hat. Die besagten Innenelemente haben somit einen weitaus größeren Durchmesser im Vergleich zu Wärmeaustauschröhren von Kühlern nach dem Stand der Technik, z. B. Wärmeaustauschröhren nach dem Stand der Technik 105. Daher ist eine Blockierung der besagten Innenelemente infolge einer Ablagerung von aus einzelnen Teilchen bestehender Materie, einschließlich rußiger Ablagerungen, unwahrscheinlich, und der funktionsgemäße Betrieb der besagten Innenelemente wird aufrechterhalten. Es versteht sich, daß sich für einige Anwendungen, bei denen die Weglänge vergrößert oder verringert werden kann, die Zahl der besagten Innenelemente verringern bzw. erhöhen kann. Es könnte nötig sein, die Röhrendurchmesser der Innenelemente und Außenelemente je nach der spezifischen Anwendung ebenfalls zu variieren.
Im Betrieb der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das besagte erste Ende 206 unter Benutzung von durch die Öffnung 208 angebrachten Schraubenbefestigungsmitteln befestigt, um einen Flanschabschnitt des ersten Endes 206 mit einem Auspuffkrümmer zu verbinden. Man erhält eine gasdichte Abdichtung, indem man eine geeignete Dichtungsmanschette zwischen dem besagten Flanschabschnitt und dem besagten Auspuffkrümmer benutzt. Das besagte zweite Ende 207 des besagten Außenelements wird ebenfalls an einem Einlaßkrümmer des besagten Motors befestigt. Während des Betriebs des besagten Motors aus dem besagten Motor verströmte Abgase gehen durch den besagten Auspuffkrümmer und gelangen in irgendeine der drei durch die besagten Innenelemente 204 geformten Öffnungen 209. Somit gelangen aus einem Gemisch von verbranntem, unverbranntem und teilweise verbranntem Gas bestehendes Abgas und Kraftstoff in das Abgasrückführungssystem. Die Richtung der Abgasströmung wird durch Pfeile am ersten Ende 206 und zweiten Ende 207 in Fig. 2(A) angezeigt. In das besagte Abgasrückführungssystem einströmende Abgase befinden sich auf einer hohen Temperatur um die 300 bis 700ºC. Außerdem haben an dem besagten ersten Ende 206 in das Abgasrückführungssystem einströmende Abgase eine hohe Geschwindigkeit. Geschwindigkeit und Menge der Abgasströmung sind vom Verlauf des Antriebszyklus des besagten Motors zu einem speziellen Zeitpunkt abhängig. Während Abgase in die besagte Innenröhre 204 einströmen, werden sie gezwungen, die Geschwindigkeit zu vermindern.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 dieser Patentschrift sind die besagten Innenelemente an einem Biegeabschnitt des besagten Außenelements 201 dargestellt, und weiterhin ist in einer Schnittansicht ein Detailabschnitt der Wellungen 301 der besagten Innenelemente veranschaulicht. Die Wellungen 301 sorgen für einen nichtlaminaren Strömungsweg der Abgase. Indem die besagten Abgase gezwungen werden, einen turbulenten Strömungsweg einzuschlagen, wird die Geschwindigkeit der Abgase herabgesetzt. Außerdem wird durch Einschlagen des turbulenten Strömungswegs sichergestellt, daß heiße Abgase mit einer herabgesetzten Geschwindigkeit im Vergleich zu der Geschwindigkeit beim Einströmen in das Abgasrückführungssystem einen wirksamen Wärmeaustausch mit dem umgebenden Kühlmittel aufnehmen, indem sie mit den durch Wellungen der besagten Innenelemente geformten äußersten Enden von Mulden Kontakt machen. Außerdem sorgt der turbulente Strömungsweg für einen Selbstreinigungsvorgang. Um den besagten Selbstreinigungsvorgang zu erleichtern, wird beim Einbau des besagten Abgasrückführungssystems in einen Verbrennungsmotor das besagte erste Ende 206 möglichst an einem höheren Vertikalpunkt als das besagte zweite Ende 207 installiert. Daher strömt das besagte Abgas ein Gefälle hinab, während es durch das besagte Abgasrückführungssystem übergeleitet wird. Die Kombination des besagten Gefälles und des besagten turbulenten Strömungswegs führt dazu, daß jegliche rußigen Ablagerungen, einschließlich aus einzelnen Teilchen bestehender Materie innerhalb des Abgases, oder die vorher abgelagert wurden, durch das Abgasrückführungssystem getrieben werden. Dadurch wird das Problem bei Systemen nach dem Stand der Technik überwunden, in denen Wärmeaustauschröhren 105 mit rußigen Ablagerungen verstopft wurden, die häufig von saurer Beschaffenheit waren und Korrosion begünstigten und eine Blockierung der Wärmeaustauschröhren verursachten. Daher ist das Abgasrückführungssystem gemäß der vorliegenden spezifischen Ausführungsform selbstunterhaltend.
Kühlmittel wird durch den Einlaß 203 in das Abgasrückführungssystem gepumpt und umgibt die besagten Innenelemente über im wesentlichen die gesamte Weglänge des besagten Abgasrückführungssystems. Daher findet der Wärmeaustausch zwischen Abgas und den besagten Innenelementen und anschließend zwischen den besagten Innenelementen und dem besagten umgebenden Kühlmittel über den größten Teil der gesamten Weglänge der Abgasrückführungssystem-Komponente statt. Bei optimaler Konfiguration befindet sich die gesamte Weglänge des besagten Abgasrückführungssystems für den Wärmeaustausch in Betrieb. Dadurch wird gegenüber Kühlern nach dem Stand der Technik, in denen die Länge der zum Kühlen benutzten röhrenförmigen Elemente weniger beträgt als eine gesamte Länge eines Kühlers nach dem Stand der Technik, ein bedeutsamer Vorteil geboten. Somit sorgt die vorliegende Erfindung für eine gegebene Länge des Abgasrückführungssystems für eine erhöhte Kühlleistung. Das zu einem Einlaßkrümmer am zweiten Ende 207 zurückgeführte Abgas ist somit kühler und strömt mit herabgesetzter Geschwindigkeit im Vergleich zu Abgas, das am ersten Ende 206 in das Abgasrückführungssystem hineinströmt.
Ein Kühlmittel wird - gewöhnlich mit einer Menge um die 130 Liter pro Stunde - um das Abgasrückführungssystem herumgepumpt; es wird über ein Kühlsystem durch den Auslaß 202 und durch zugehörige Schläuche und Rohre gepumpt. Hier kann das besagte Kühlmittel gekühlt werden. Es findet jedoch etwas Kühlung zwischen dem besagten Kühlmittel und der Außenumwelt durch einen Wärmeaustausch zwischen dem besagten Kühlmittel und der röhrenförmigen Wand des besagten Außenelements und zwischen der röhrenförmigen Wand des besagten Außenelements und der besagten Außenumwelt statt. Aufgrund der Tatsache, daß die Kühlung über die gesamte Weglänge des besagten Abgasrückführungssystems stattfindet, ist die Kühlung zwischen dem besagten Außenelement und der Außenumwelt wiederum bedeutend ausgeprägter als die Kühlung, die zwischen der röhrenförmigen Wand von Kühlern nach dem Stand der Technik, z. B. Kühler 102 und der Außenumwelt, bereitgestellt wird.
Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 in dieser Patentschrift sieht die erste spezifische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von Biegeabschnitten 201, 204 in den besagten Innen- und Außenelementen vor, in denen jeder Biegeabschnitt gewellte Abschnitte einbezieht. Während Abgas die besagten Innenelemente an Biegeabschnitten durchströmt, wie z. B. in Fig. 3 dargestellt, wird innerhalb der besagten Innenelemente eine turbulente Strömung von Abgas eingerichtet, welche die Abgabe von Wärme fördert, indem sie das besagte Abgas verlangsamt und es ihm ermöglicht, die äußersten Enden der Wellungen der besagten Innenelemente zu erreichen, wodurch eine erhöhte Wärmeaustauschleistung bereitgestellt wird. Somit bedeutet die Tatsache, daß Kühlung über die gesamte Weglänge des besagten Abgasrückführungssystems stattfindet, und die Tatsache, daß das besagte Abgasrückführungssystem eine Vielzahl von Biegeabschnitten einbeziehen kann, ohne daß ein gerader Abschnitt erforderlich wäre, um einen Kühler nach dem Stand der Technik einzuschließen, daß die Biegeabschnitte durch die Erzeugung einer turbulenten Strömung von Abgas an den besagten Biegeabschnitten, die zu einem erhöhten Wärmeaustausch führt, tatsächlich einen Vorteil beim Wärmeaustausch und bei der Abgaskühlung, der Abgas-Geschwindigkeitsverminderung und Erhöhung der Dichte von Abgasladungen bieten können.
Die vorliegende Ausführungsform bietet daher eine verbesserte Möglichkeit zum Kühlen von Abgasen für die Wiederverbrennung in einem Verbrennungsmotor über ein Abgasrückführungssystem. Es ist ein inhärentes Merkmal der Überleitung von Abgasen durch das besagte Abgasrückführungssystem, daß eine Kühlung von Abgasen stattfindet. Die Verwendung von Wellröhren als Innenelemente 205 führt zu einer verminderten Geschwindigkeit der Abgasströmung und zu einer vergrößerten Oberfläche für den Wärmeaustausch und somit die Kühlung von Abgasen über den Wärmeaustausch mit einem umgebenden Kühlmittel. Die Kühlung der Abgase führt somit zu einer dichteren Gasladung, die das besagte zweite Ende und somit den Einlaßkrümmer erreicht. Dadurch wird für eine vollständige Verbrennung der im Kreislauf zurückgeführten Abgase und somit eine verringerte Emission gesorgt. Durch die besagten Innenelemente vorgesehene Wellungen sorgen nicht nur für eine vergrößerte Oberfläche, sondern auch für einen turbulenten Strömungsweg, der durch Veränderung des Steigungswinkels der Wellungen und ebenfalls durch Veränderung des Neigungswinkels des Abgasrückführungssystems noch verbessert werden kann, um eine Möglichkeit der Selbstreinigung und Selbstunterhaltung des Abgasrückführungssystems zu bieten, während rußige Ablagerungen oder andere, aus einzelnen Teilchen bestehende Materie und saure Substanzen von in das System einströmenden Abgasen durch das System getrieben werden. Somit werden die Lebensdauer und der Wirkungsgrad des Abgasrückführungssystems aufrechterhalten. Das Abgasrückführungssystem kann als Einzelkomponente an einem Verbrennungsmotor montiert werden, so daß sich das System schnell und leicht installieren läßt.

Claims

1. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement zum Überleiten von Gasen zwischen einer Auslaßöffnung und einer Einlaßöffnung eines Verbrennungsmotors, wobei das besagte Bauelement ein im wesentlichen röhrenförmiges Außenelement (200) mit einem ersten Ende (206) und einem zweiten Ende (207) und eine sich zwischen dem besagten ersten und zweiten Ende erstreckende röhrenförmige Außenwand umfaßt, wobei dieses Bauelement weiterhin ein oder eine Vielzahl von im wesentlichen röhrenförmigen Innenelementen (204) enthält, das(die) in dem ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelement (200) untergebracht ist(sind), und wobei das besagte Bauelement dadurch gekennzeichnet ist,

daß die besagte röhrenförmige Außenwand mindestens einen gewellten Abschnitt hat und

zumindest eines der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) überall auf zumindest einem Abschnitt von zumindest einem Innenelement schneckenförmige Wellungen (301) aufweist, die eine turbulente Gasströmung durch das besagte Innenelement ermöglichen;

wobei das besagte Außenelement (200) und zumindest eines der besagten röhrenförmigen Innenelemente (204) zumindest einen Biegeabschnitt (201) aufweisen, und

wobei der besagte gewellte Abschnitt auf dem besagten Außenelement Flexibilität des Abgasrückführungskühlers bereitstellt, um Wärmeausdehnung und Motorschwingung aufzunehmen.

2. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach Anspruch 1, in dem die besagten schneckenförmigen Wellungen (301) die Formgebung der durchlaufenden röhrenförmigen Wand des besagten Innenelements in einen äußeren, schneckenförmigen Rückenabschnitt mit einem ersten Durchmesser, und einen inneren, schneckenförmigen Muldenabschnitt mit einem zweiten Durchmesser umfassen, wobei der erste Durchmesser größer ist als der zweite Durchmesser und der äußere schneckenförmige Rücken parallel zur inneren schneckenförmigen Mulde verläuft.

3. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der Ansprüche 1 oder 2, in dem die besagten, an zumindest einem besagten Biegeabschnitt geformten schneckenförmigen Wellungen (301) die Turbulenz der Gasströmung innerhalb des besagten röhrenförmigen Innenelements (204) erhöhen.

4. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach Anspruch 3, in dem die besagte turbulente Strömung wirkt, um rußige Ablagerungen durch das besagte röhrenförmige Innenelement (204) zu treiben, indem es eine schneckenförmige Strömung als durch einen zentralen Durchgang des röhrenförmigen Innenelements strömendes Gas bildet, als Alternative durch die schneckenförmige Muldenwand des Innenelements, gefolgt von einer Innenfläche des äußeren Rückenabschnitts der Wand.

5. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem sich die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) im wesentlichen über eine gesamte Länge des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements zwischen dem besagten ersten und dem besagten zweiten Ende (206, 207) erstrecken.

6. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) eine Vielzahl von röhrenförmigen Abschnitten umfassen, von denen jeder einem gekrümmten Weg folgt.

7. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) Öffnungen (202, 203) enthält, die zum Einlaß und Auslaß eines Kühlmittels geeignet sind.

8. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das besagte erste und zweite Ende (206, 207) des besagten röhrenförmigen Außenelements (200) im wesentlichen blockiert sind, um Kühlmittel innerhalb des besagten ersten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) zurückzuhalten; abgesehen von Öffnungen, die verbleiben, um eine Gasströmung in jedes der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) zu gestatten.

9. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) durch zumindest ein Distanzstück (205) befestigt sind und die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) in im wesentlichen festen Positionen relativ zueinander halten.

10. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem:

das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) aus Metallrohr mit einer Wanddicke um die 0,3 bis 0,5 mm gefertigt ist;

die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) aus Metallrohr mit einer Wanddicke um die 0,2 bis 0,3 mm gefertigt sind.

11. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, in dem das besagte röhrenförmige Außenelement (200) im wesentlichen auf eine erforderliche Form gebogen ist.

12. Einen Abgasrückführungskühler, bestehend aus einem Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche zum Kühlen von Abgasen in einem Verbrennungsmotor mit einem Abgasrückführungssystem.

13. Einen Verbrennungsmotor mit einem Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1.

14. Einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 13, in dem das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) geeignete Öffnungen (202, 203) einbezieht, in denen ein Kühlmittel außerhalb der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) zirkuliert werden kann und das besagte Kühlmittel in einem Kreislauf fließt, der folgendes umfaßt:

en besagten Abgasrückführungskühler,

einen Kühler, und

eine Pumpe, einen Kühlmittelvorratsbehälter, dem besagten Kühler zugeordnete Rohre und Armaturen, wobei die besagten Öffnungen den besagten Abgasrückführungskühler und die besagten Rohre miteinander verbinden, um einen Kühlmittelkreislauf zum Durchlauf des besagten Kühlmittels über die besagten Innenelemente (204) zu bilden.

15. Einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 13 und 14, in dem sich das besagte erste Ende (206) des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) an einem Auspuffkrümmer befindet und sich das besagte zweite Ende an einem Einlaßkrümmer befindet, wobei während des Betriebs des besagten Motors Kühlmittel in dem besagten Außenelement (200) zwischen dem besagten ersten und zweiten Ende (206, 207) und außerhalb der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) begrenzt wird und der Einlaß und Auslaß von Kühlmittel von dem besagten Außenelement (200) durch Einlaß- und Auslaßöffnungen (202, 203) erfolgt.

16. Einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 13 bis 15, in dem der besagte Abgasrückführungskühler eine einzige Baugruppe zur Anbringung an dem besagten Motor bildet, wobei der Kühler auf eine spezifische Konfiguration vorgebogen ist, um bei Anbringung an dem besagten Motor wirtschaftliche Raumnutzung zu gewährleisten.

17. Einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 13 bis 16, in dem das besagte, im wesentlichen röhrenförmige Außenelement (200) eine Metallwanddicke um die 0,3 bis 0,5 mm hat.

18. Einen Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 13 bis 17, in dem das besagte erste Ende (206) des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) während des Betriebs an einem vertikal höheren Festpunkt an dem besagten zweiten Ende (207) befestigt ist.

19. Ein Montageverfahren für einen Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1, wobei das besagte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

Anbringung einer Vielzahl von Platten (205) entlang der Länge der besagten, schneckenförmig gewellten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204);

Anordnung der Kombination der besagten Platten (205) und der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) innerhalb eines im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200), und

Befestigung der besagten Platten (205) in ihrer jeweiligen Anbringungsposition.

20. Ein Verfahren nach Anspruch 19, das weiterhin den Schritt der Befestigung des besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Außenelements (200) an einem Verbrennungsmotor und einem Kühlersystem umfaßt.

21. Ein Verfahren zum Kühlen von Abgasen für ein Verbrennungsmotor- Abgasrückführungssystem, bestehend aus einem Abgasrückführungskühler nach Anspruch 1, wobei das besagte Verfahren die folgenden Schritte umfaßt:

das Lenken eines Abgasstroms in die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen, Teil des besagten Abgasrückführungskühler bildenden Innenelemente (204);

das Bilden einer turbulenten Strömung des besagten Abgases innerhalb der besagten gewellten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204),

wobei der Wärmeaustausch durch mindestens eine, im wesentlichen röhrenförmige Wand der besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) mit einem umgebenden Kühlmittel erfolgt,

und wobei die besagten Abgase durch die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) zu einem Einlaßkrümmer übergeleitet werden.

22. Das Verfahren nach Anspruch 21, in dem die Gasströmung eine Verringerung in der Geschwindigkeit der Gasströmung innerhalb der besagten schneckenförmig gewellten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) erfährt.

23. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 21 oder 22, in dem eine geringe, aus einzelnen Teilchen bestehende Materie durch die besagten, im wesentlichen röhrenförmigen Innenelemente (204) getrieben wird.

24. Ein Verfahren nach einem der Ansprüche 21 bis 23, in dem Wärme aus dem umgebenden Medium durch eine röhrenförmige Einfassungsaußenwand (200) zu einer Außenumwelt ausgetauscht wird.