DE102007013302A1

DE102007013302A1 - Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007013302A1
Application number: DE102007013302A
Authority: DE
Inventors: Peter Dr. Geskes; Bernd Dr.-Ing. Grünenwald; Wolfgang Dipl.-Ing. Knödler (FH); Jens Dipl.-Ing. Ruckwied; Daphne Strahl-Schäfer
Original assignee: Behr GmbH and Co KG
Current assignee: Mahle Behr GmbH and Co KG
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2007-03-16
Publication date: 2007-09-20

Abstract

Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Strömungspfad (1) mit einer Mehrzahl von Strömungskanälen (6) zur Führung eines zu kühlenden Fluids, einen dem ersten Strömungspfad (1) nachgeordneten Umlenkbereich (13), und einen dem Umlenkbereich (13) nachgeordneten zweiten Strömungspfad (2), wobei die Strömungskanäle (6) des ersten Strömungspfads (1) in dem Umlenkbereich (13) und in dem zweiten Strömungspfad (2) als durchgehende, voneinander separierte Strömungskanäle (6) fortgesetzt sind. Die Erfindung betrifft auch einen Strömungskanal (41, 41', 61, 61', 71, 71', 81, 81', 91, 91') für einen Wärmetauscher (30, 40) zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid (31) und einem zweiten Fluid (33), aufweisend: einen Kanalmantel (63, 63', 73, 73', 83, 83', 93, 93') mit einem von einer Kanalmantelinnenseite (65) umgebenden Innenraum (67); eine Anzahl von im Innenraum (67) an der Kanalmantelinnenseite (65) angeordneten Stegen (69, 79, 79', 89, 89', 99), welcher Strömungskanal 1 zur Führung des ersten Fluids (31) im Innenraum (67) ausgelegten durchströmbaren Querschnitt quer zu einer Strömungskanalachse (94) aufweist. Um einen verbesserten Wärmeübergang bei gleichzeitig noch akzeptablem Druckverlust und reduziertem Verblockungsrisiko zu gewährleisten, ist ein als das Vielfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das Fluid benetzbaren Umfang definierter hydraulischer Durchmesser in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft in einer ersten Variante einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Die Erfindung betrifft in einer zweiten Variante weiter einen Strömungskanal für einen Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid aufweisend: einen Kanalmantel mit einem von einer Kanalmantelinnenseite umgebenen Innenraum; eine Anzahl von im Innenraum von einem Kanalmantelinnenseite angeordneten Stegen, welcher Strömungskanal einen zur Führung des ersten Fluids im Innenraum ausgelegten durchströmbaren Querschnitt quer zu einer Strömungskanalachse aufweist. Die Erfindung betrifft weiter, einen Wärmetauscher zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid und einem zweiten Fluid aufweisend: einen Block zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten und zweite Fluids, und einen Fluidanschluss für das erste Fluid; welcher Block ein Gehäuse mit einer von dem zweiten Fluid durchströmbaren Kammer und ein Blockabschlusselement zur Trennung der Kammer und des Fluidanschlusses aufweist. Die Erfindung betrifft weiter ein Abgasrückführsystem, eine Ladeluft-Zuführsystem und eine Verwendung des Wärmetauschers.
Beim Bau von Wärmetauschern für Kraftfahrzeuge werden zunehmend Anforderungen an die Tauscherleistung bei begrenztem Bauraum gestellt. Insbesondere bei der Kühlung von Abgas zwecks Rückführung zu einem Verbrennungsmotor müssen dabei zudem hohe Temperaturdifferenzen bewältigt werden.
Es ist die Aufgabe der Erfindung gemäß erster Variante, einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug anzugeben, der eine hohe Tauscherleistung bei begrenztem Bauraum mit einer kostengünstigen Herstellung kombiniert.
Ein eingangs genannter Strömungskanal zur Verwendung bei einem Wärmetauscher ist aus DE 37 316 69 A1 der Anmelderin bekannt.
Wärmetauscher der eingangs genannten Art haben die Aufgabe ein heisses erstes Fluid mit Hilfe eines kälteren zweiten Fluids zu kühlen, damit das erste Fluid, insbesondere ein Abgas oder Abgas-Luft-Gemisch oder eine Ladeluft der Ansaugluft für eine Brennkraftmaschine, beispielsweise eines Motors, beigemischt werden kann. Das zweite Fluid kann in Form eines Kühlmittels gebildet sein, beispielsweise eines flüssigen oder gasförmigen oder flüssiggas-gemischten Kühlmittels, welches jedenfalls im Falle eines flüssigen Kühlmittels dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine entnommen werden kann. Grundsätzlich ist es zur Steigerung eines thermodynamischen Wirkungsgrades anzustreben, dass die Abkühlung bis auf ein möglichst niedriges Temperaturniveau erfolgt. Es ist bekannt, dass das Konzept gekühlter Abgasrückführung oder gekühlter Ladeluft zur Reduzierung von Schadstoffen, insbesondere Stickoxiden im Abgas dienen kann.
Gerade betreffend die Anforderungen heutiger Motoren ist es möglich, mit Abgasrückführkühlern die immer weiter steigenden Anforderungen an die Abgasreinhaltung zu erfüllen. Durch die Abkühlung des Abgases und Wiederzuführung des gekühlten Abgases wird die Verbrennungstemperatur im Motor abgesenkt und führt zu einer verminderten NO_x – Emission. Steigende Anforderungen an die Schadstoffreduzierung haben den weiteren Ausbau der bekannten Kühlerkonzepte sowie den Entwurf neuer Kühlerkonzepte zur Folge.
Ein Strömungskanal bei einem Wärmetauscher bekannter Art kann aus einem Stahl- oder Edelstahlwerkstoff hergestellt sein. Hier hat sich insbesondere die Korrosionsbeständigkeit von Stahl- und Edelstahlwerkstoffen bewährt.
Es hat sich auch gezeigt, dass Strömungskanäle aus Aluminium oder basierend auf einem Aluminiumwerkstoff deutlich preiswerter herstellbar sind.
Um bei einem Strömungskanal einen Wärmeübergang hinreichend zu verbessern, ist ein Strömungskanal, wie eingangs erläutert, in der Regel mit einer Anzahl von im Innenraum an der Kanalmantelinnenseite angeordneten Stegen ausgestattet. Grundsätzlich kann die Anzahl der Stege zur Erhöhung des Wärmeübergangs beitragen. Bei einer überhöhten Anzahl von Stegen steigt allerdings die Gefahr eines Verblockens durch Rußpartikel, die sich beispielsweise im Abgas, befinden deutlich an. Es hat sich gezeigt, dass bei zu engen Durchtrittsbereichen im Strömungskanal, welche im Wesentlichen durch den durchströmbaren Querschnitt definiert sind, ein Strömungskanal vergleichsweise schnell verschmutzt und sich im schlimmsten Fall teilweise zusetzen kann. Dieser Prozess als auch weitere Maßnahmen zur Erhöhung eines Wärmeübergangs erhöhen in gegenläufiger Weise auch den bei einem Strömungskanal vorhandenen Druckverlust, was im Rahmen moderner Wärmetauscherkonzepte unerwünscht ist.
Neben der in DE 37 316 69 A1 offenbarten Ausgestaltung eines Strömungskanals mit stranggepresstem Kanalmantel gibt es weitere Arten der Ausgestaltung wie sie beispielsweise aus DE 10 225 812 C1 , G 94 065 59.4, DE 36 153 00 C2 und DE 202 05 200 U1 bekannt sind. Allerdings sind dort genannte Strömungskanäle speziell auf eine besondere Anwendungsart abgestimmt und dafür ausgelegt. So ist beispielsweise aus US 5,184,672 ein Strömungskanal für einen Wärmetauscher in Form eines Kondensators bekannt, der mit Flachrohren ausgerüstet ist, die von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt werden. Aus US 3,486,489 ist ein Ölkühler bekannt, der mit Flachrohren ausgerüstet ist, die von zu kühlendem Öl durchströmt werden. Aus US 2005/0061488A1 ist ein zur Kühlung von Öl ausgelegter Wärmetauscher bekannt, dessen Strömungskanäle zur Führung des zu kühlenden Öls ausgelegt sind. Der durchströmbare Querschnitt der dort beschriebenen Strömungskanäle ist speziell zur Durchströmung von Öl ausgelegt. In US2005/0061488A1 ist der durchströmbare Querschnitt charakterisiert durch ein Leistungsverhältnis zwischen 3,9 und 8,5, das als Verhältnis eines benetzbaren Umfangs in mm zu einem durchströmbaren Querschnittsbereich des Metallrohres in mm² definiert ist.
Derartige auf die Führung von flüssigen Fluiden ausgelegte Strömungskanäle sind für den Einsatz bei einem Wärmetauscher der eingangs genannten Art nicht geeignet. Der Wärmetauscher der eingangs genannten Art ist insbesondere als ein Abgaswärmetauscher und/oder Ladeluftwärmetauscher ausgebildet. Das erste Fluid ist in dem Fall gasförmig oder dampfförmig, also beispielsweise ein Abgas oder ein Abgasluftgemisch oder eine Ladeluft. Das zweite Fluid ist in dem Fall ein Kühlmittel, insbesondere ein flüssiges oder gasförmiges oder flüssig-gas-gemischtes Kühlmittel. Im Hinblick auf die oben erläuterten Probleme ist es wünschenswert ein verbessertes Auslegungskonzept für einen Strömungskanal zu realisieren.
An dieser Stelle setzt die zweite Variante der Erfindung an, deren Aufgabe es ist, einen Strömungskanal anzugeben, der einen verbesserten Wärmeübergang aufweist. Insbesondere soll darüber hinaus ein akzeptabler Druckverlust erreichbar sein und insbesondere ein Verblockungsrisiko reduziert sein. Aufgabe der Erfindung ist es auch ein vorteilhaftes Konzept für einen Wärmetausch sowie ein Abgasrückführsystem und ein Ladeluftzuführsystem anzugeben und eine vorteilhafte Verwendung des Wärmetauschers anzugeben.
Die Aufgabe wird für einen eingangs genannten Wärmetauscher gemäß der ersten Variante erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die durchgehende Ausbildung der voneinander separierten Strömungskanäle kann ein sogenannter U-Flow-Wärmetauscher gebaut werden, der im Gegensatz zu den bisher bekannten Bauweisen auch in seinem Umlenkbereich einen guten Wärmeaustausch zwischen dem innerhalb der Strömungskanäle geführten Fluid und dem Außenraum der Strömungskanäle gewährleistet. Zudem ist ein solcher Wärmetauscher kostengünstig und einfach herstellbar.
In bevorzugter Ausführungsform ist das Fluid Abgas eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs. Besonders die Aufgabe der Kühlung von im Allgemeinen sehr heißem Abgas kann durch einen erfindungsgemäßen Wärmetauscher besonders gut gelöst werden, da dieser eine sehr hohe Wärmetauscherleistung bei gegebenem Bauraum aufweist. Zudem sind die separiert durchgehend geführten Strömungskanäle im Umlenkbereich im Gegensatz zu bekannten Lösungen aus dem Stand der Technik besonders gut gegen umliegende Teile des Fahrzeugs thermisch isolierbar, z. B. mittels eines kühlmittelführenden Außengehäuses. Alternativ kann das Fluid des erfindungsgemäßen Wärmetauschers aber auch Ladeluft eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs sein oder auch Schmieröl aus einem Schmierölkreislauf des Kraftfahrzeugs oder ein anderes zu kühlendes Fluid des Kraftfahrzeugs.
Zur Erlangung einer einfachen Bauweise sind die Strömungskanäle bevorzugt endseitig an einem Bodenelement festgelegt, wobei jeweils beide Enden der durchgehenden Strömungskanäle in dem Bodenelement münden.
Eine besonders effektive Kühlung des Fluids lässt sich dadurch erreichen, dass die Strömungskanäle in einem von einem insbesondere flüssigen Kühlmittel durchströmbaren Gehäuse angeordnet sind. Vorteilhaft weist dabei das Gehäuse einen Zufluss und einen Abfluss für das Kühlmittel auf, wobei eines der beiden, Zufluss oder Abfluss, in der Nähe des Umlenkbereichs der Strömungskanäle, insbesondere in der Nähe eines Scheitelpunkts des Umlenkbereichs, angeordnet ist. Hierdurch lässt sich eine möglichst umfassende und gleichmäßige Umströmung sämtlicher Strömungskanäle durch Kühlmittel auf einfache Weise erzielen. Zur weiteren Verbesserung der Umströmung kann bevorzugt in dem Gehäuse ein Leitelement zur Führung des Kühlmittels angeordnet sein. Solche Leitelemente können die Strömung auf bestimmte Bereiche richten und/oder Turbulenzen in dem Kühlmittel erzeugen.
Weiterhin bevorzugt sind in dem Gehäuse Stützmittel zur Halterung der Strömungskanäle angeordnet, um Schwingungsamplituden der Strömungskanäle zu begrenzen und somit Rissbildungen auch bei starken Vibrationen zu verhindern. Insoweit die Stützmittel sich in einem Gehäuse in flüssigem Kühlmittel befinden, können diese auch aus einem thermisch anspruchslosen Material wie Kunststoff bestehen um Kosten zu sparen.
Allgemein bevorzugt ist zur Einsparung von Herstellungskosten vorgesehen, dass das Gehäuse im Wesentlichen aus einem Kunststoff besteht.
Vorteilhaft ist zur Senkung der Herstellungskosten und zur einfachen Realisierung von aufwendigen Querschnittsformen ein Strömungskanal als ein Strangpressprofil ausgebildet. Besonders vorteilhaft sind dabei zumindest zwei Strömungskanäle innerhalb eines Strangpressprofils vorgesehen, wobei das Strangpressprofil eine von Kühlmittel umströmte Außenwand und eine die Strömungskanäle voneinander separierende Innenwand aufweist. Auf diese Weise lässt sich kostengünstig und betriebssicher eine große Berührfläche zwischen Fluid und wärmeübertragendem Material des Strömungskanals bereitstellen. Insbesondere bevorzugt weist die Außenwand dabei im Querschnitt einen zumindest teilweise verrundeten Verlauf zum Zweck der besseren Biegbarkeit auf. Durch diese Formgebung lässt sich ein zunächst linear ausgepresstes Strangpressprofil in einem weiteren Herstellungsschritt mit einem ausreichend eng gebogenen Umlenkbereich versehen, der zumeist als 180°-Bogenstück ausgeformt sein wird. Alternativ oder ergänzend kann die Innenwand zumindest in einem ungebogenen Zustand des Strangpressprofils eine über ihre Länge veränderliche Dicke aufweisen, wobei insbesondere ein dünner Bereich einem kleinen Biegeradius zugeordnet ist. Hierdurch lässt sich ebenfalls die Biegbarkeit des Bündels von Strömungskanälen verbessern. Derartige komplizierte Ausgestaltungen einer Querschnittsform stellen gerade bei der Verwendung von Strangpressprofilen keinen besonderen Aufwand dar. Dabei nimmt die Dicke Idealerweise von 0.2...1,5 mm um das 1,2 bis 2 fache nach außen hin zu.
Allgemein bevorzugt sind mehrere Strangpressprofile vorgesehen um einen effektiven Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und Strömungskanälen zu gewährleisten.
Vorteilhaft besteht das Strangpressprofil aus einer Legierung auf Basis von Aluminium. Aluminium hat eine durchaus gute Korrosionsresistenz und lässt sich auf kostengünstige Weise in weitgehend beliebige Querschnittsformen strangpressen. Bei ausreichender Kühlung ist es durchaus auch im Bau von Abgas-Wärmetauschern verwendbar.
In bevorzugter Detailgestaltung ist einer der Strömungskanäle ein außenliegender Strömungskanal und ein anderer der Strömungskanäle ein innenliegender Strömungskanal, wobei der innenliegende Strömungskanal im Umlenkbereich einen kleineren Umlenkradius aufweist als der außenliegende Strömungskanal. Besonders bevorzugt hat dabei der innenliegende Strömungskanal eine größere Wandstärke als der außenliegende Strömungskanal, so dass insgesamt Gewicht und Materialmenge hinsichtlich der mechanischen Anforderungen bei der Herstellung des Wärmetauschers und insbesondere der Biegung der Strömungskanäle optimiert sind.
Vorteilhaft sind zur Verbesserung der Tauscherleistung bei gegebener Baugröße in zumindest einem der Strömungskanäle turbulenzerzeugende Mittel vorgesehen. Besonders bevorzugt variieren die turbulenzerzeugenden Mittel über einen Verlauf des Strömungskanals, wobei insbesondere ein Strömungswiederstand über den Verlauf des Strömungskanals größer wird. Dies ermöglicht eine Feinoptimierung der Tauscherleistung unter Berücksichtigung, dass die Temperaturdifferenz zwischen Fluid und umgebendem Kühlmittel über den Verlauf des Strömungspfades kleiner wird, so dass eine optimale Anpassung der Tauscherleistung pro Längeneinheit des Strömungskanals zwangsläufig mit einer Variation des Strömungswiederstandes bzw. des Anteils der erzeugten Turbulenzen im Fluidstrom einhergeht. Eine solche Anpassung kann bereits darin bestehen, dass im Bereich des ersten Strömungspfads andere turbulenzerzeugende Mittel vorliegen als im Bereich des zweiten Strömungspfads und/oder im Umlenkbereich.
In einer alternativen Ausführungsform weist ein Strömungskanal zwei gerade Abschnitte eines Rohrs auf, wobei in dem Umlenkbereich ein Bogenstück mit den beiden geraden Abschnitten verbunden ist. Je nach Art und Material der Strömungskanäle kann hierdurch die Herstellung vereinfacht werden.
Allgemein bevorzugt weisen die Strömungskanäle eine korrosionshemmende Beschichtung auf. Insbesondere bei Ausbildung des Wärmetauschers als Abgas-Wärmetauscher bieten sich solche Beschichtungen zur Verlängerung der Lebensdauer des Wärmetauschers an.
Weiterhin kann zumindest ein Strömungskanal des ersten Strömungspfads im Umlenkbereich an einem Strömungskanal des zweiten Strömungspfads benachbart anliegen, wobei der Umlenkbereich als separates, an Enden der beiden Strömungskanäle zu ihrer Verbindung angesetztes Element ausgebildet ist. Insbesondere für innenliegende Strömungskanäle mit entsprechend kleinem Umlenkbereich bietet sich hierdurch eine raumsparende Lösung bei zugleich relativ kleinen Wandstärken. Zudem kann der Abstand zwischen ein ander im Anschlussbereich benachbarten Strömungskanälen hierdurch besonders klein ausgestaltet werden, was insgesamt zu einer kleinen Bauweise des Wärmetauschers führt.
In einer bevorzugten Ausführung weist bei zumindest einem der Strömungskanäle zumindest in einem ungebogenem Zustand eine bezüglich einer Bie-gung im Umlenkbereich innere Wandung eine kleinere Wandstärke auf als eine bezüglich der Biegung äußere Wandung. Hierdurch kann ein besonders enger Biegradius im Umlenkbereich erzielt werden. Vorzugsweise liegen die Wandstärken des außen liegenden Biegebereichs bei dem 1,2-2 fachen, am besten aber bei dem 1,5 fachen des bei der Biegung innen liegenden Wandbereichs. Die Wandstärke im inneren Biegeradius sollte dabei vorzugsweise im Bereich 0,42 mm liegen, idealerweise bei etwa 1 mm.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung verläuft ein erster durchgehender Strömungskanal in einer ersten Ebene verläuft, wobei ein zweiter durchgehender Strömungskanal die Ebene insbesondere im Umlenkbereich schneidet. Insbesondere weisen der erste Strömungskanal und der zweite Strömungskanal hierbei eine unterschiedliche Länge auf. Auch durch diese Massnahme kann ein leerer und somit zu der Tauscherleistung nicht beitragender Zwischenraum zwischen benachbarten Strömungskanälen verringert werden, so dass insgesamt die Baugröße bei gegebener Tauscherleistung reduziert wird.
Die Aufgabe der Erfindung wird für einen Wärmetauscher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 27 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 27 gelöst. Die Verwendung von Strangpressprofilen zur Ausbildung der Strömungskanäle ermöglicht ganz allgemein eine kostengünstige Herstellung, wobei durch die große Freiheit bei der Querschnittsformgebung von Strangpressprofilen auf einfache Weise Strömungskanäle mit einem guten Wärmeübergang zwischen zu kühlendem Fluid und einem äußeren Kühlmittel bereitgestellt werden können. Grundsätzlich gelten diese Vorteile auch für Wärmetauscher von gerader Bauweise oder einer anderen Bauweise als der U-Flow-Bauweise.
Die Aufgabe betreffend den Strömungskanal wir durch einen eingangs genannten Strömungskanal gelöst, bei dem erfindungsgemäß ein als das Vierfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das erste Fluid benetzbaren Umfang definierter hydraulischer Durchmesser vorgesehen ist, der in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm liegt.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung ein bestimmter Bereich in Bezug auf den hydraulischen Durchmesser nicht über – oder unterschritten werden sollte. Die Erfindung hat erkannt, dass für den Fall, dass der hydraulische Durchmesser zum Beispiel zu groß gewählt wird ein Durchtritt für das erste Fluid, insbesondere ein Abgas oder Abgasluftgemisch oder eine Ladeluft, zwar ausreichend groß sein dürfte, um ein Verblockungsproblem oder ein starkes Verschmutzungsproblem zu vermeiden oder gegebenenfalls auch den Druckverlust niedrig zu halten. Bei einem zu groß gewählten hydraulischen Durchmesser dürfte allerdings ein Wärmeübergang verringert sein. Im umgekehrten Fall, dass ein hydraulischer Durchmesser zu klein gewählt sein sollte, ist es möglich, dass ein Strömungskanal zwar zunächst einen ausreichenden Wärmeübergang zur Verfügung stellt. In solch einem Fall dürfte ein Durchtritt im durchströmbaren Querschnitt, der zu klein gewählt ist, beim Betrieb jedoch vergleichsweise schnell verschmutzen, bzw. im schlimmsten Fall zusetzen, jedenfalls aber zu einem erhöhten Druckverlust führen. Dies würde dann zu einer deutlichen Abnahme der Wärmetauscherleistung eines Wärmetauschers führen. Außerdem dürfte ein Druckverlust überproportional ansteigen für den Fall, dass sich Teile eines Strömungskanals zu stark verschmutzen oder gar zusetzen bzw. verblocken.
Gemäß dem Konzept der Erfindung hat sich der erfindungsgemäße Bereich eines hydraulischen Durchmessers als überlegen gegenüber bisher bekannten Konzepten erwiesen. Ein Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung erlaubt es, einen ausreichenden Wärmeübergang bei einem Wärmetauscher zur Verfügung zu stellen und dennoch einen akzeptablen Druckverlust bei gleichzeitig reduziertem Verblockungsrisiko zu gewährleisten.
Insbesondere hat sich bei einem Strömungskanal gemäß dem Konzept einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung auch gezeigt, dass dieser aufgrund des stranggepressten Kanalmantels eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Bei einem solchen oder auf andere Weise hergestellten Strömungskanal kann auch ein zusätzlicher Korrosionsschutz vorgesehen sein. Der Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung ermöglicht eine verbesserte Lösung für einen Wärmetauscher im Hinblick auf Wärmetauscherleistung, Druckverlust und Verschmutzung sowie gleichzeitig einen Kosten einsparenden Einsatz von vergleichsweise korrosionsbeständigen Werkstoffen, insbesondere stranggepressten Aluminiumwerkstoffen.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Als besonders bevorzugt zur Realisierung des Konzept der Erfindung hat sich ein hydraulischer Durchmesser in einem Bereich zwischen 2 mm und 5 mm erwiesen. Die Größe dieses Bereiches realisiert – wie anhand von 5, 6, 7 und 8 im Einzelnen erläutert – in besonders vorteilhafter Weise eine Abwägung zwischen der Tendenz einen möglichst guten Wärmeübergang bei einem Strömungskanal zu realisieren einerseits und der Tendenz andererseits einen Druckverlust zu reduzieren, bzw. einen akzeptablen Druckverlust bei gleichwohl gutem Wärmeübergang zu realisieren. In diesem Zusammenhang erweist sich ein hydraulischer Durchmesser im Bereich zwischen 3 mm und 3,4 mm, insbesondere zwischen 3,1 mm und 3,3 mm als weiter besonders bevorzugt. Es hat sich insbesondere in Bezug auf den letztgenannten Bereich eines hydraulischen Durchmessers zwischen 3,1 mm und 3,3 mm gezeigt, dass ein hydraulischer Durchmesser bei etwa 3,2 mm besonders zweckmäßig ist. Zwar lässt sich auch in dem genannten Bereich eine Verschmutzung des Strömungskanal, insbesondere des Wärmetauscherrohres, grundsätzlich nicht vermeiden, doch haben Versuche ergeben, dass sich in diesem Bereich eine Verschmutzung des Strömungskanals derart stabilisiert, dass auch eine Leistungsabnahme bei einem vergleichsweise geringen Niveau gehalten wird. Während in Bereichen des hydraulischen Durchmessers außerhalb der zuvor genannten Bereiche zu erwarten ist, dass ein Strömungskanal unter Zunahme des Druckverlustes zunehmend verschmutzt je länger er betrieben wird, ist bei den zuvor genannten, bevorzugten Bereichen eines hydraulischen Durchmessers nachgewiesener Maßen davon auszugehen, dass sich ein Druckverlust auf vergleichsweise niedrigem Niveau stabilisiert. Eine etwaige suboptimale Wärmeübertragungsleistung eines Wärmeüberträgers wird nicht weiter reduziert bei weiterem Betrieb des Wärmetauschers. Bei außerhalb der zuvor genannten Bereiche eines hydraulischen Durchmessers kommt es dagegen bei weiterem Betrieb des Strömungskanals zu einer überproportionalen Zunahme des Druckverlust und schließlich im schlimmsten Fall zu einer Verblockung des Strömungskanals.
Ein Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung lässt sich sowohl im Rahmen einer in Bezug auf 1.2 näher erläuterten Hochdruck-Abgasrückführung als auch im Rahmen einer in Bezug auf 2.2 näher erläuterten Niederdruck-Abgasrückführung in vorteilhafter Weise einsetzen. Weiterhin ist auch eine Anwendung für eine Ladeluftkühlung möglich. Bei allen, insbesondere den genannten oder ähnlichen, Anwendungsbereichen wird eine Erhöhung der Anzahl von Stegen zur Verbesserung des Wärmeübertrags gemäß dem Konzept der Erfindung vermieden, indem der hydraulische Durchmesser in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm gewählt wird. Allerdings hat sich in Versuchen gezeigt, dass eine im Hinblick auf eine Niederdruck-Abgasrückführung, Hochdruck-Abgasrückführung oder Ladeluftkühlung optimierte Wahl eines Bereichs für den hydraulischen Durchmesser unterschiedlich gestaltet werden kann. Bei der Hochdruck-Abgasrückführung ist, wie sich gezeigt hat, sowohl der Anstieg eines Druckverlustes als auch die zunehmende Gefahr eines Verblockens oder starken Verschmutzen eines Strömungskanals durch Rußpartikel oder dergleichen vergleichsweise kritisch. Für einen Hochdruckwärmetauscher hat sich ein Bereich eines hydraulischen Durchmessers zwischen 2,5 mm und 4 mm, insbesondere zwischen 2,8 mm und 3,8 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.
Bei einem Niederdruck-Abgasrückführungskonzept erweist sich die Zunahme des Druckverlustes als besonders kritisch, da dieser im Rahmen einer Niederdruckanwendung bevorzugterweise besonders niedrig gehalten werden sollte. Für einen Niederdruckwärmetauscher hat sich ein Bereich eines hydraulischen Durchmessers zwischen 2 mm und 3,5 mm, insbesondere zwischen 2,5 mm und 3,5 mm als besonders vorteilhaft erwiesen.
Es hat sich als besonders vorteilhaft, insbesondere zur Erhöhung einer Korrosionsbeständigkeit, erwiesen ein Verhältnis aus einer Stegstärke und einer Kanalmantelstärke unterhalb des Wertes 1,0 zu wählen. Mit anderen Worten, zur Erhöhung der Korrosionsbeständigkeit ist es vorteilhaft den Kanalmantel mit einer stärkeren Wanddicke zu versehen als einen Steg. Dies ist insbesondere im Hinblick auf die Ausführung eines Strömungskanals vorteilhaft, bei der wenigstens der Kanalmantel auf einem Aluminiumwerkstoff basierend hergestellt ist.
Darüber hinaus hat es sich als grundsätzlich relevant erwiesen, eine Kanalmantelstärke derart zu optimieren, dass einerseits eine Korrosionsbeständigkeit, insbesondere im Falle eines auf einem Aluminiumwerkstoff basierenden Strömungskanals, in ausreichendem Maße gewährleistet ist und andererseits eine ausreichende Anzahl von Strömungskanäle in verfügbaren Bauraum eines Wärmetauschers bereitzustellen. In der Regel ist ein Bauraum für einen Wärmetauscher in einem Motor vergleichsweise begrenzt, sodass es grundsätzlich im Rahmen einer Verbesserung liegt, möglichst viele Strömungskanäle in einem Wärmetauscher zu Verfügung zu stellen und damit eine Kanalmantelstärke nicht zu dick auszugestalten. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat sich ein Verhältnis aus dem hydraulischen Durchmesser und einer Kanalmantelstärke in einem Bereich zwischen 0,8 und 8 als besonders vorteilhaft erwiesen. Dieser Bereich hat sich, insbesondere bei einem auf einem Aluminiumwerkstoff basierenden Strömungskanal, insbesondere bei einem Strömungskanal bei dem wenigstens der Kanalmantel auf einem Aluminiumwerkstoff basiert, als besonders zweckmäßig erwiesen. Vorteilhaft ist auch ein Bereich zwischen 1,2 und 6,0, insbesondere ein Bereich zwischen 1,4 und 6 im Hinblick auf die Auslegung der Kanalmantelstärke (Bauraumbedarf, Korrosionsbeständigkeit) und des hydraulischen Durchmessers (Wärmeübergang, Druckverlust).
Das Konzept der Erfindung und/oder eine oder mehrere der zuvor genannten Weiterbildungen allein oder in Kombination erweist sich als besonders vorteilhaft für Abmessungen eines Strömungskanals, die ein Verhältnis aus dem durch das erste Fluid benetzbaren Umfang und einem äußeren Umfang des Strömungskanals in einem Bereich zwischen 0,1 und 0,5 realisieren. Die angestellten Untersuchungen zur Sache haben gezeigt, dass im Rahmen der genannten Abmessungen das Verhalten eines Strömungskanals im Hinblick auf die zuvor erläuterte Problematik besonders vorteilhaft ist.
Grundsätzlich lässt sich ein Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung in vielfältiger Form realisieren, insbesondere bei einem Strangpressprofil. Besonders zweckmäßig hinsichtlich Herstellungsaspekten und der oben benannten Problematik erweist sich ein Strömungskanal, bei dem im Rohr-Querschnitt ein Steg als Ganzsteg einends und anderends an der Kanalmantelinnenseite angeordnet ist. Insbesondere kann ein Rohrquerschnitt ausschließlich Ganzstege aufweisen. Vorteilhaft ist ein Ganzsteg durchgehend, ohne Öffnungen, zwischen einer ersten Kanalmantelinnenseite und einer zweiten Kanalmantelinnenseite aus geführt. Wie beispielhaft an 9A.2 und 9B.2 erläutert, lässt sich dadurch ein Strömungskanal mit einem hydraulischen Durchmesser gemäß dem Konzept der Erfindung realisieren.
Darüber hinaus hat sich ein Strömungskanal als vorteilhaft erwiesen, bei dem im Rohr-Querschnitt ein Steg als Teilsteg nur einends an der Kanalinnenseite angeordnet ist und anderenends frei in den Innenraum ragt. Wie beispielhaft anhand von 10A.2 und 10B.2 sowie 11A.2 und 11B.2 erläutert, lässt sich anhand eines stranggepressten Strömungskanals in besonders vorteilhafter Weise ein hydraulischer Durchmesser gemäß dem Konzept der Erfindung realisieren.
Es hat sich gezeigt, dass vorteilhaft zwei Teilstege mit sich andernends gegenüberliegenden Stirnseiten angeordnet sein können. Alternativ oder in Kombination mit der zuvor genannten Anordnung von Teilstegen können zwei Teilstege mit sich andernends seitlich gegeneinander versetzten Stirnseiten angeordnet sein. Vorzugsweise ist ein Teilsteg und ein Ganzsteg abwechselnd nebeneinander angeordnet.
Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, Abmessungen und Anordnungen der Teilstege wie folgt zu treffen. Gemäß einer besonders bevorzugten Weiterbildung liegt ein Verhältnis eines Abstands zwischen zwei Teilstehen, insbesondere zwei gegenüberliegenden Teilstegen und/oder zwei gegeneinander versetzten Teilstegen, zu einer Höhe des Rohr-Querschnitts in einem Bereich unterhalb von 0,8, vorzugsweise in einem Bereich von 0,3 und 0,7. Vorzugsweise ist ein Verhältnis eines Abstands eines ersten Teilstegs zu einem Ganzsteg zu einem Abstand eines zweiten Teilsteg zu dem Ganzsteg, in einem Bereich zwischen 0,5 und 0,9, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,6 und 0,8.
Vorzugsweise ist der Kanalmantel, vorzugsweise der gesamte Strömungskanal, aus einem Werkstoff auf Aluminium-Basis.
Alternativ, zusätzlich oder in Kombination, kann es auch ein Werkstoff auf Stahl-Basis, vorzugsweise Edelstahl-Basis, sein.
Der Kanalmantel kann vorzugsweise als ein Rohr, insbesondere als ein geschweißtes und/oder gelötetes Rohr oder stranggepresstes Rohr gebildet sein. Ein Strömungskanal kann beispielsweise aus einem Blechband hergestellt sein, das zu einem Rohr geformt und dann längsgeschweißt oder gelötet ist. Weiterhin kann ein Strömungskanal auch durch miteinander verbundene Scheiben oder Platten ausgebildet werden. Insbesondere ist wenigstens der Kanalmantel, vorzugsweise der gesamte Strömungskanal als ein Strangpressprofil gebildet.
Im Fall von stranggepressten auf einem Aluminiumwerkstoff basierenden Strömungskanal hat sich gezeigt, dass dessen Korrosionseigenschaften vergleichsweise gut sind. Dies ist unter anderem auf eine dem Strömungskanal beim Strangpressen verliehene vergleichsweise kleine Kornstruktur und vergleichsweise glatte Oberflache zurückzuführen. Dies führt dazu, dass selbst sauren Abgaskondensaten eine für die Anforderungen moderner Wärmetauscherkonzepte hinreichende Korrosionsbeständigkeit entgegengesetzt wird.
Gemäß einer besonders bevorzugten ersten Weiterbildung der Erfindung ist von der Anzahl von Stegen wenigsten ein Steg, vorteilhaft alle Stege, ein mit dem Kanalmantel stranggepresster Steg.
Gemäß einer besonders bevorzugten zweiten Weiterbildung der Erfindung ist von der Anzahl von Stegen wenigstens ein Steg, vorzugsweise alle Stege, ein separat vom Profil hergestellter Steg und mit der Kanalinnenseite verbundener Steg. In bevorzugter Weise ist ein Steg weiter an- und/oder aus – und/oder umgeformt. Dies hat sich als besonders zweckmäßig erwiesen, um auch bei einem stranggepressten Steg weitere Maßnahmen zur Anbringung von Strömungsleitelementen oder turbulenzerzeugenden Elementen zu treffen. Vorzugsweise ist ein Steg parallel zu einer Strömungskanalachse verlaufend angeordnet. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, entlang der Strömungskanalachse gewellt verlaufende Stege im Rahmen eines Strangpressvorgangs zu erzeugen. Vor allem im Hinblick auf die Ausführung eines Strangpressvorgangs erweist es sich als zweckmäßig einen Steg entlang einer Strömungskanalachse ununterbrochen auszuführen.
Insbesondere im Hinblick auf die zweite Weiterbildung der Erfindung kann ein Steg in den Kanalmantel eingebracht, insbesondere eingeschoben werden – beispielsweise wie dies in DE 37 316 69 A1 offenbart ist.
Vorzugsweise ist ein Steg gemäß der zweiten Weiterbildung stoffschlüssig mit der Kanalinnenseite verbunden. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen Steg an der Kanalinnenseite anzulöten, anzuschweißen und/oder anzukleben. Ein separat vom Kanalmantel hergestellter Steg gemäß der zweiten Weiterbildung kann gewalzt, gestanzt und/oder gerollt sein.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung – insbesondere im Hinblick auf eine Weiterbildung bei der wenigsten der Kanalmantel, vorzugsweise der gesamte Strömungskanal basierend auf einem Aluminiumwerkstoff hergestellt ist – ist es möglich, wenigstens einen Steg und/oder den Kanalmantel, vorzugsweise die Kanalmantelinnenseite, mit einem Korrosionsschutz zu versehen. Ein Korrosionsschutz kann besonders vorteilhaft in Form einer Verzinkung und/oder eines Lacks bereitgestellt werden.
Der Kanalmantel kann grundsätzlich in beliebig angemessener Form gebildet sein. Besonders bevorzugt ist der Kanalmantel in Form eines Rohres, vorzugsweise stranggepressten Rohres, gebildet. Insbesondere Flachrohre haben sich bei modernen Ausführungen eines Wärmetauschers als zweckmäßig erwiesen. Auch eignet sich ein Kanalmantel in Form eines durch zwei aufeinander gefügten Scheiben gebildeten Rohres. Ein Rohrquerschnitt kann grundsätzlich in vielfach möglicher Form gewählt werden – als besonders vorteilhaft erwiest sich ein rechteckiger, ovaler oder halb-oval ausgebildeter Rohrquerschnitt.
Gemäß dem der zweiten Weiterbildung der Erfindung kann ein Steg als Teil eines Profils mit welligen, insbesondere rechteckwelligem oder trapezwelligem, Querschnitt gebildet sein. Die Ausbildung derartiger Profile ist besonders leicht möglich und erwiest sich darüber hinaus besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Erhöhung des Wärmeübergangs.
Gemäß der zweiten Weiterbildung der Erfindung kann vorzugsweise eine Anzahl von im Querschnitt von welligen Profilen entlang einer Strömungskanalachse hintereinander angeordnet sein – beispielhaft ist dies in Bezug auf 12A.2, 12B.2 bzw. 13A.2, 13B.2 erläutert.
Grundsätzlich kann ein Steg Strömungsleitelemente und/oder turbulenzerzeugende Elemente unterschiedlichster Art aufweisen, wobei die Ausbildung und Wahl solcher Elemente je nach anzustrebendem Zweck und Verwendung des Strömungskanals ausgeführt werden kann. Als besonders vorteilhaft hat sich ein Strömungsleitelement und/oder ein Turbulenzelement erwiesen, das ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus: einer Anzahl von Unterbrechungen und/oder Öffnungen entlang einer Strömungskanalachse, insbesondere als Ausstanzung, Ausbuchtung wie Kiemen oder dergleichen; eine Anzahl von Wellen, vorzugsweise in Strömungsrichtung; eine Anzahl von Stegöffnungen, die unter Bildung einer Stegrippe gegeneinander versetzt sind, insbesondere in Strömungsrichtung gegeneinander versetzt sind. Beispielhafte Möglichkeiten sind in Bezug auf 14A.2, 14B.2 erläutert.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung gemäß dem Konzept der Erfindung ist eine Anzahl von Stegen zwischen 2 bis 20, insbesondere 5 bis 15, insbesondere 7 bis 12, insbesondere 8 bis 11, insbesondere 9 Stegen über einen Rohr-Querschnitt verteilt nebeneinander angeordnet.
Betreffend den Wärmetauscher wird die Aufgabe durch die Erfindung gemäß zweiter Variante mit einem Wärmetauscher der eingangs genanten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Block eine Anzahl von Strömungskanälen gemäß dem Konzept der Erfindung aufweist, die von dem ersten Fluid durchströmbar sind und wobei der Fluidanschluss mit den Strömungskanälen strömungsverbunden ist. Vorzugsweise nimmt das Gehäuse die Strömungskanäle auf.
Eine Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung ist sowohl bei einem Wärmetauscher der ersten Variante der Erfindung als auch bei einem Wärmetauscher der zweiten Variante der Erfindung vorteilhaft einzusetzen.
Das Blockabschlusselement ist vorzugsweise in Form eines Bodens mit einer oder mehrere Durchgangsöffnungen für die Strömungskanäle versehen.
Vorzugsweise kann jeweils ein separates in Bezug auf das erste Fluid eintrittsseitiges und ein austrittsseitiges Blockabschlusselement vorgesehen sein. Dies ist insbesondere der Fall bei einem Wärmetauscher in der so genannten I-Fluss-Ausführung. Dabei wird das erste Fluid auf einer ersten Seite dem Wärmetauscher zugeführt und auf einer anderen zweiten Seite abgeführt.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Blockabschlusselement einen Eintrittsbereich und einen Austrittsbereich für das erste Fluid aufweisen. Dies betrifft insbesondere einen Wärmetauscher in der so genannten U-Fluss-Ausführung, bei dem das erste Fluid auf einer ersten Seite zugeführt wird und auf der gleichen Seite in unterschiedlicher Richtung abgeführt wird.
Ein Fluidanschluss kann in bevorzugter Weise in Form eines Diffusors, insbesondere eines Eintrittsdiffusors und/oder Austrittsdiffusors gebildet sein.
Die Erfindung führt auch auf ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend eine Abgasrückführung, einen Kompressor und erfindungsgemäß einen Wärmetauscher gemäß dem Konzept der Erfindung in Form eines Abgaswärmetauschers, insbesondere eines Abgaskühlers.
Grundsätzlich unterscheidet man bei der Abgasrückführung zwischen einer Hochdruckrückführung, wie sie in Bezug auf 1.2 beispielhaft näher erläutert ist, und einer Niederdruckrückführung, wie sie in Bezug auf 2.2 beispielhaft näher erläutert ist. Bei einer Hochdruckrückführung ist ein Abgaswärmetauscher auf einer Hochdruckseite, d.h. einer Ausgangsseite einer Brennkraftmaschine angeordnet. Bei einer Niederdruckrückführung ist ein Abgaswärmetauscher auf einer Niederdruckseite einer Brennkraftmaschine, d.h. insbesondere auf einer Eingangsseite einer Brennkraftmaschine vorgeschaltet angeordnet. In Bezug auf diese Möglichkeiten wird vor allem auf oben genannte unterschiedliche mögliche Gestaltung eines hydraulischen Durchmessers spezifisch für diese Möglichkeiten Bezug genommen.
Die Erfindung führt auch auf ein Ladeluftzuführsystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend eine Ladeluftansaugung, einen Luftfilter, einen Kompressor und erfindungsgemäß einen Wärmetauscher gemäß dem Konzept der Erfindung in Form eines Ladeluftwärmetauschers, insbesondere eines Ladeluftkühlers.
Die Erfindung führt auch auf eine Verwendung des Wärmetauschers gemäß dem Konzept der Erfindung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeugs oder Personenkraftwagens.
Weiter führt die Erfindung auf eine Verwendung des Wärmetauschers gemäß dem Konzept der Erfindung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Otto-Motors, eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens oder Nutzfahrzeugs.
Als besonders bevorzugt hat sich die Anwendung des Konzepts der Erfindung auf einen zweistufigen Wärmetauscher erwiesen. Grundsätzlich kann das zweite Fluid ein flüssiges Kühlmittel oder ein gasförmiges oder flüssiggas-gemischtes Kühlmittel sein. In einer besonders bevorzugten Anwendung ist das Konzept der Erfindung realisierbar bei einem zweistufigen Wärmetauscher, der in der ersten Stufe mit einem flüssigen Kühlmittel gekühlt ist und in der zweiten Stufe mit einem gas- oder luftförmigen Kühlmittel gekühlt ist. Ein Strömungskanal gemäß dem Konzept der Erfindung kann in der ersten Stufe des Wärmetauschers allein oder in der zweiten Stufe des Wärmetauschers allein oder in beiden Stufen des Wärmetauschers eingesetzt werden und im Hinblick auf die für die Stufen charakteristischen Druck- und Temperaturbedingungen angepasst werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängigen Ansprüchen.
Nachfolgend werden mehrere bevorzugte Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Wärmetauscher gemäß der ersten und zweiten Variante beschrieben und anhand der anliegenden Zeichnungen näher erläutert, wobei Merkmale der ersten und zweiten Variante beliebig miteinander kombinierbar und ergänzbar sind.
Erste Variante:
1.1 zeigt eine allgemeine schematische räumliche Darstellung eines U-Flow-Abgaswärmetauschers,
2.1 zeigt eine schematische Draufsicht auf ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
3.1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Abwandlung des Wärmetauschers aus 2.1,
4.1 zeigt eine anschlussseitige Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
5.1 zeigt eine anschlussseitige Draufsicht auf ein drittes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers,
6.1 zeigt eine anschlussseitige Draufsicht auf ein viertes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers,
7.1 zeigt eine anschlussseitige Draufsicht auf ein fünftes Ausführungsbeispiel eines Wärmetauschers,
8.1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine vorteilhafte Abwandlung des Wärmetauschers aus 2.1,
9.1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch einen vollständig montierten Wärmetauscher nach 1.1,
10.1 zeigt eine räumliche Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers.
11.1 zeigt eine Draufsicht auf den Wärmetauscher aus 10.1 unter Weglassung eines äußeren Gehäuses,
12.1 zeigt eine Detailansicht einer Abwandlung des Wärmetauschers aus 10.1,
13.1 zeigt eine anschlussseitige Draufsicht auf ein siebentes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers,
14.1 zeigt eine Draufsicht auf ein achtes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers.
Zweite Variante:
Die Zeichnung zeigt in:
1.2 ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine im Rahmen einer Hochdruckrückführung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
2.2 ein Abgasrückführsystem für eine Brennkraftmaschine im Rahmen einer Niederdruckrückführung gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform,
3.2 einen Wärmetauscher in Form einer I-Fluss-Ausführung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
4.2 einen Wärmetauscher in einer U-Fluss-Ausführung gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform,
5.2 eine auf Messungen und Rechnungen beruhende Darstellung der bevorzugten Wahl eines hydraulischen Durchmessers im Hinblick auf einen verbesserten Wärmeübergang bei einem Wärmetauscher,
6.2 eine auf Messungen und Rechnungen beruhende Darstellung der bevorzugten Wahl eines hydraulischen Durchmessers im Hinblick auf einen möglichst reduzierten bzw. akzeptablen Druckverlust,
7.2 eine auf Messungen beruhender Nachweis eines bevorzugten Bereichs eines hydraulischen Durchmessers, in dem eine Stabilisierung eines Druckverlusts bei einem bestimmten Niveau, selbst bei zunehmender Betriebszeit des Strömungskanals, zu erwarten ist,
8.2 eine auf Messungen und Rechnungen beruhende Darstellung einer bevorzugten Wahl eines hydraulischen Durchmessers in Bezug auf das Verhältnis aus dem durch das erste Fluid benetzbaren Umfang und einem äußeren Umfang des Strömungskanals,
9A.2; 9B.2 zwei Abwandlungen einer bevorzugten Ausführungsform eines Querschnitts eines Strömungskanals mit stranggepresstem Kanalmantel und mit dem Kanalmantel stranggepressten Stegen,
10A.2, 10B.2 zwei Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform wie in 9A.2 und 9B.2 mit Teilstegen,
11A.2, 11B.2 zwei Abwandlungen einer weiteren Ausführungsform wie in 9A.2 und 9B.2 mit Teilstegen;
12A.2, 12B.2 eine Querschnittsansicht und eine Draufsicht einer Ausführungsform, bei der die Stege separat vom Kanalmantel hergestellt und mit der Kanalmantelinnenseite verbunden sind;
13A.2 13B.2 eine Abwandlung der Ausführungsform in 12A.2 und 12B.2,
14A.2 eine Abwandlung der Ausführungsform in 12A.2 und 12B.2 mit Kiemen als Strömungsleitelemente,
14B.2 eine Abwandlung der Ausführungsform in 13A.2, 13B.2 mit Kiemen als Strömungsleitelemente;
1.1 zeigt allgemein schematisch einen Wärmetauscher der U-Flow-Bauweise zur Kühlung von rückgeführtem Abgas eines Kraftfahrzeug-Dieselmotors. Der schematisierte Wärmetauscher nach 1 kann sowohl dem Stand der Technik entsprechen als auch erfindungsgemäß sein. Ein erster Strömungspfad 1 und ein zweiter Strömungspfad 2 verlaufen parallel und nebeneinander innerhalb eines Gehäuses 3. Das Gehäuse 3 wird mittels zweier Anschlüsse 4, 5 von einem flüssigen Kühlmittel durchströmt, das aus einem Hauptkühlkreislauf des Dieselmotors abgezweigt ist. Die Strömungspfade 1, 2 umfassen jeweils eine Mehrzahl von Strömungskanälen 6, 7, die vorliegend als Flachrohre mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind. Der Querschnitt kann grundsätzlich auch eine andere, z. B. runde, Form aufweisen.
Jedes der Rohre 6, 7 wird innerhalb des Gehäuses 3 von dem flüssigen Kühlmittel umströmt. An einer vorderen Anschlussseite des Gehäuses 3 ist ein Anschlussbereich 8 angeordnet und durch Verschweißung verbunden, der in 1.1 aus Gründen der Übersichtlichkeit separiert von dem Gehäuse 3 dargestellt ist. Der Anschlussbereich 8 weist einen ersten Anschluss zur Zuführung von Abgas eines Dieselmotors des Kraftfahrzeugs sowie einen zweiten Anschluss 10 zur Abführung des gekühlten Abgases auf. Innerhalb des Anschlussbereichs 8 ist ein als schwenkbare Klappe ausgebildetes Stellelement 11 vorgesehen, welches über eine Drehwelle 12 verstellbar ist. In einer ersten Stellung des Stellelements 11 gemäß 1.1 wird das Abgas von dem ersten Anschluss 9 in den ersten Strömungspfad 1 geleitet, wo es zunächst eine erste Kühlung erfährt. Nach Durchströmen des ersten Strömungspfads 1 tritt das Abgas in einen endseitig des Gehäuses 3 angeordneten Umlenkbereich 13 ein.
Im Stand der Technik ist der Umlenkbereich als hohles Gehäuseteil ausgebildet, in dem der Abgasstrom um 180° umgelenkt wird, wonach er in den zweiten Strömungspfad 2 eintritt; die Strömungskanäle 6, 7 sind im Stand der Technik separate gerade Rohre, die ge meinsam an ihren beiden Endseiten in jeweils einem Bodenstück aufgenommen sind. Im Umlenkbereich 13 findet somit eine Zusammenführung des Fluids aus den einzelnen Strömungskanälen statt und ein Wärmeaustausch zwischen Abgas und Kühlmittel findet im Umlenkbereich kaum statt.
Den zweiten Strömungspfad 2 durchströmt das Abgas in zu dem ersten Strömungspfad 1 entgegengesetzter Richtung, wobei es eine weitere Abkühlung erfährt. Bei Verlassen des zweiten Strömungspfads 2 tritt das Abgas wieder in den Anschlussbereich 8 ein, wo es im Fall der ersten Stellung des Stellelements 11 gemäß 1 in den zweiten Anschluss 10 geführt wird. Bei einer anderen, nicht dargestellten Stellung des Stellelements 11 wird das Abgas an einer Durchströmung der Strömungspfade 1, 2 gehindert, wobei es unmittelbar von dem ersten Anschluss 9 in den zweiten Anschluss 10 geleitet wird. Hierbei erfährt es keine wesentliche Abkühlung, so dass diese Betriebsart vornehmlich bestimmten Betriebsbedingungen wie etwa einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors zugeordnet ist („Bypass-Betrieb").
Bei dem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 2.1 sind die Strömungskanäle 6 als durchgehende Rohre ausgebildet, die im Einlassbereich des ersten Strömungspfads 1 beginnen, im Umlenkbereich 13 mit jeweils unterschiedlichen Krümmungsradien um 180° umgebogen sind und nach Durchlaufen des zweiten Strömungspfades im Auslassbereich enden. Jeder der Strömungskanäle 6 hat somit nur zwei Enden, ein einlassseitiges Ende und ein auslassseitiges Ende. Jeweils beide Enden sind in einem einzigen Bodenelement 14 aufgenommen und dort gasdicht verschweißt.
Auf diese Weise werden aufgrund der einfacheren Herstellung nicht nur Herstellungskosten gespart, sondern es wird aufgrund der kleineren Anzahl von Verschweißungsstellen auch eine erhöhte Betriebssicherheit und eine kleinere Menge von Ausschuss erzielt. Zudem trägt der Umlenkbereich 13 aktiv zur Kühlung des Abgases bei, da auch im Umlenkbereich das Abgas in Wechselwirkung mit dem die Strömungskanäle 6 umströmenden Kühlmittel steht.
In der Abwandlung nach 3.1 sind die Strömungskanäle nicht ursprünglich einstückig, sondern umfassen jeweils einen ersten geraden Strömungskanalabschnitt 6 des ersten Strömungspfads 1, ein um 180° gebogenes Bogenstück 13a, das dem Umlenkbereich 13 zugeordnet ist sowie einen zweiten geraden Abschnitt 7, der dem zweiten Strömungspfad 2 zugeordnet ist. Diese einzelnen Elemente eines jeweiligen Strömungskanals werden im Zuge der Herstellung gasdicht miteinander verschweißt. Hierdurch lassen sich Betriebssicherheit und Herstellungskosten verbessern, da die Anforderungen an die Strömungskanäle und ihre Wandmaterialien und Stärken im Bereich der geraden Abschnitte anders sind als im Bereich der Bogenstücke 13a.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4.1 umfasst der Wärmetauscher jeweils zwei U-förmig gebogene Strangpressprofile 15 aus Aluminium, wobei ein inneres Strangpressprofil einen kleineren Biegeradius aufweist als ein äußeres Strangpressprofil. Jedes der Strangpressprofile 15 umfasst vier Strömungskanäle 6, die durch innere Wände 15a voneinander und durch eine Außenwand 15b von dem Kühlmittel getrennt sind. Das Bo denelement 14, in dem die Strangpressprofile 15 mit ihren Enden gasdicht verschweißt aufgenommen sind, ist insgesamt als Flansch ausgebildet, der eine Nut 17 zur Aufnahme einer Dichtung sowie Bohrungen 18 zur Verschraubung mit einem weiteren Anschlussbereich 8 aufweist.
In einem dritten Ausführungsbeispiel nach 5.1 sind im Unterschied zu dem zweiten Ausführungsbeispiel die Strömungskanäle 6 nicht als Strangpressprofile ausgebildet, sondern als Rohre aus Edelstahl. Diese Rohre weisen in ihren Außenwandungen nach innen ragende Einprägungen 6a auf, die als an sich bekannte Dimpel oder Winglets ausgebildet sein können. Diese Ausformungen stellen turbulenzerzeugende Mittel dar, durch die der Wärmeaustausch mit dem Abgas verbessert ist. Im vorliegenden Beispiel sind die turbulenzerzeugenden Mittel 6a im ersten Strömungspfad 1 und im zweiten Strömungspfad 2 jeweils gleich ausgebildet. Bevorzugt können diese Ausformungen auch unterschiedlich sein, um der zunehmenden Abkühlung des Fluids im Verlauf des Strömungskanals Rechnung zu tragen.
In dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 6.1 bestehen die Strömungskanäle 6 ebenfalls aus Edelstahl-Flachrohren, wie sie an sich aus dem Stand der Technik bekannt sind. Zur Verbesserung der Wärmetauscherleistung sind wellrippenförmige Einlagen 19 in die Strömungskanäle 6 eingeschoben und angeschweißt. Auch hier können die Einlagen eingangsseitig und ausgangsseitig unterschiedliche Ausformungen, insbesondere Rippendichten, aufweisen um der sinkenden Temperatur des Abgases entlang der Strömungskanäle Rechnung zu tragen.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel gemäß 7.1 sind die Strömungskanäle 6 als Rohre mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet. In diesen Rohren können nicht dargestellte Turbulenzeinlagen oder Einlagen zur Drallerzeugung zwecks Verbesserung der Tauscherleistung vorgesehen sein.
8 zeigt eine Abwandlung der Ausführung aus 1.1 mit weiteren Detailverbesserungen. Dabei ist das Gehäuse 3 von dem Bodenelement 14 mit seinen Strömungskanälen 6 getrennt dargestellt. Außen an den Strömungskanälen 6 und innerhalb des Gehäuses 3 ist ein Leitelement 20 zur Führung des Kühlmittels vorgesehen. Dieses verläuft quer zu den Strömungskanälen 6 und weist in seinem äußeren, gehäusewandungsnahen Bereich 20a eine Sperre für das Kühlmittel auf. Hierdurch wird eine gleichmäßigere und besser verteilte Umströmung der Strömungskanäle 6 mit dem Kühlmittel erzielt. Die beiden Anschlüsse 4, 5 für das Kühlmittel sind als durchgezogene Kreise auf dem Gehäuseteil 3 dargestellt. In alternativer Ausführung mit entsprechender Anpassung von Form und Anordnung des Leitmittels 20 können die Anschlüsse auch anders positioniert sein, z. B. gemäß der gestrichelten Kreise. Das Leitmittel 20 kann auch gleichzeitig als Stützmittel für eine Abstützung der Strömungskanäle 6 dienen, um diese vor allzu großen Schwingungsamplituden zu schützen.
9.1 zeigt eine fertig montierte Schnittdarstellung des Wärmetauschers nach 1. Hieraus wird deutlich, dass lediglich im Bereich einer Verschraubung des Gehäuses 3 mit dem Bodenelement 14 und einem Anschlussbereich 8 eine hohe Temperatur auf das Ge häuse 3 einwirken könnte, welches im übrigen lediglich mit dem flüssigen Kühlmittel in Kontakt steht. Bei entsprechender Auslegung insbesondere mittels angepasster Dichtungen und Abstandshalter 21 kann somit erreicht werden, dass das Gehäuse 3 trotz der hohen Temperaturen des Abgases auch aus einem Kunststoff gefertigt werden kann.
Bei dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß 10.1 und 11.1 umfasst der Wärmetauscher insgesamt achtundvierzig separate Strömungskanäle 6. Diese verteilen sich auf acht u-förmig gebogene Strangpressprofile 15 mit je sechs voneinander separierten Strömungskanälen 6. Jeweils zwei Strangpressprofile 15 verlaufen benachbart zueinander mit gleichem Krümmungsradius des Umlenkbereichs, so dass insgesamt vier bezüglich der unterschiedlichen Biegeradien verschiedene Strangpressprofile vorliegen, die ineinander verschachtelt sind (siehe auch die Draufsicht 11.1). Jedes der Strangpressprofile 15 hat eine Außenwandung 15a, die im Querschnitt zwei parallele lange Seiten und zwei halbkreisförmig gebogene kurze Seiten aufweist. Die langen Seiten stehen dabei senkrecht auf die Ebene, in der das Strangpressprofil 15 verläuft. Durch diese Formgebung wird eine Biegung der Strangpressprofile auch bei kleinen Biegeradien in den Umlenkbereichen 13 ermöglicht. Wie die maßstabsgerechte Zeichnung 10 zeigt, sind die Außenwände der Strangpressprofile 15 deutlich dicker als die die sechs Strömungskanäle voneinander trennenden Innenwände 15b. Die Strangpressprofile bestehen aus einer Aluminiumlegierung. Die Stärke der Außenwand beträgt etwa 1,5mm. Die Innenwände oder Trennstege 15b innerhalb eines Strangpressprofils weisen eine Dicke von etwa 0,5mm auf. Der Querschnitt eines Strangpressprofils ist jeweils etwa 20mm lang und etwa 7mm breit, wenn die Rohre in Querrichtung in zwei Reihen angeordnet sind. Die Rohre können aber auch etwas breiter oder schmäler in beide Richtungen ausgeführt werden, z.B. 22 × 6,5 mm oder 22 × 7,5 mm.
Bei einreihigen Rohrsystemen sind die Rohre vorzugsweise in der Breite 30–60 mm zu wählen, idealerweise im Bereich 40–50 mm.
Bevorzugt ist einer der Anschlüsse 4, 5 des Gehäuses 3 an einem Gehäuseende in der Nähe des Bodenelements 14 vorgesehen. Der andere Anschluss 4, 5 für das Kühlmittel ist in der Nähe des Umlenkbereichs 13 in einer Symmetrieebene zwischen den beiden Strömungspfaden 1, 2 im Bereich eines Scheitelpunkts des Umlenkbereichs 13 angeordnet. Hierdurch wird mit einfachen Mitteln gewährleistet, dass auch in dem Umlenkbereich 13 eine ausreichende Umströmung der Strömungskanäle 6 mit dem flüssigen Kühlmittel stattfindet. Der Kühlkreislauf des Wärmetauschers steht vorliegend mit einem Hauptkühlkreislauf des Verbrennungmotors in Verbindung.
Die Abwandlung gemäß 12.1 zeigt den Querschnitt durch ein noch ungebogenes Strangpressprofil. Erkennbar hat dabei eine der langen Außenwände 16 eine kleinere Dicke als die andere der langen Außenwände 17. Die dickere Außenwand 17 ist hinsichtlich der Biegung im Umlenkbereich außenliegend und die dünnere Wandung 17 ist innenliegend angeordnet. Im Zuge der Biegung werden die Wanddicken aufgrund der längeren äußeren Umlauflänge einander angeglichen.
Das Ausführungsbeispiel nach 1.1 ist ähnlich dem nach 7.1 ausgebildet. Im Unterschied zu der Ausführung nach 7.1 laufen nicht sämtliche der Strömungskanäle parallel nebeneinander, sondern einige der Kanäle schneiden in ihrem Verlauf Ebenen, in denen andere Kanäle verlaufen. Dies ist durch die gestrichelten Linien angedeutet. Ein erster Strömungskanal 18 des ersten Strömungspfads 1 ist im Umlenkbereich 13 mit einem ersten Strömungskanal 19 des zweiten Strömungspfads 2 verbunden. Dieser Kanal verläuft in einer bezüglich der Zeichnung diagonalen Ebene. Ein zweiter Strömungskanal 20 des ersten Strömungspfads 1 ist mit einem zweiten Strömungskanal 21 des zweiten Strömungspfads 2 verbunden. Dieser Kanal 20, 21 schneidet bzw. kreuzt mit seinem Umlenkbereich die genannte Ebene des ersten Kanals. Damit der durchgehende Kanal 18, 19 an dem anderen durchgehenden Kanal 20, 21 vorbeiführen kann, sind die Kanäle unterschiedlich lang ausgebildet. Senkrecht zur Zeichnungsebene der 13.1 liegt somit der eine Umlenkbereich vor dem anderen Umlenkbereich.
Hierdurch können bei gegebenen minimalen Biegeradien in den Umlenkbereichen die Abstände der betreffenden Strömungskanäle im Anschlussbereich verringert werden. Insbesondere kann ein den ersten Strömungspfad 1 vom zweiten Strömungspfad 2 trennender Abstand klein gehalten werden. Im Falle des Ausführungsbeispiels nach 13.1 sind zudem im Unterschied zu 7.1 Mittel zur Drallerzeugung innerhalb der einzelnen Strömungskanäle 18, 19, 20, 21 angedeutet.
Eine alternative oder ergänzende Möglichkeit zur Verkleinerung der Baugröße und insbesondere des notwendigen kleinsten Abstands der Strömungskanäle der beiden Strömungspfade 1, 2 zeigt das Ausführungsbeispiel nach 14.1. Hier sind außenliegende Strömungskanäle 22, 23 als durchgehende, im Umlenkbereich gebogene Rohre, zum Beispiel Strangpressprofile, ausgebildet. Für den innenliegenden Strömungskanal 24 wäre der erforderliche Biegeradius zu klein. Daher umfasst er zwei separate Rohre 24a, 24b, die jeweils einem der Strömungspfade 1, 2 zugeordnet sind und im Anschlussbereich entsprechend benachbart mit geringem Abstand münden. Die Kanäle 24a, 24b sind in ihrem Verlauf leicht S-förmig gebogen, so dass sich ihre Außenwände im Umlenkbereich 13 berühren, wobei die Kanalwände im Bereich der Berührung dicht aneinander verschweißt sind. Zur Vervollständigung des Umlenkbereichs ist eine gebogene Kappe 25 als Element zur Verbindung der Kanäle 24a, 24b auf die Kanalenden aufgesetzt und dicht verschweißt.
1.2 zeigt ein Abgasrückführsystem 10 im Rahmen einer Hochdruckrückführung für eine Brennkraftmaschine 1, die vorliegend in Form eines Dieselmotors für ein nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug gebildet ist. Der Dieselmotor weist eine Ansaugleitung 2 und eine Abgasleitung 3 auf, wobei in der Abgasleitung 3 eine Abgasturbine 4 und in der Ansaugleitung 2 ein von der Abgasturbine 4 angetriebener Verdichter 5 (so genannter Abgasturbolader) angeordnet ist. Zwischen Verdichter 5 und dem nicht näher dargestellten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 1 ist ein Ladeluftkühler 6 angeordnet, welcher durch ein nicht näher dargestelltes flüssiges Kühlmittel oder in einer anderen Ausführungsform auch alternativ oder zusätzlich durch Luft gekühlt werden kann. Stromabwärts von der Abgasturbine 4 ist eine als Partikelfilter und/oder Oxidationskatalysator ausgebildete Abgasreinigung 7 vorgesehen. Der stromabwärts der Abgasturbine 4 befindliche Bereich 3A mit symbolisch dargestelltem Drosselventil und der stromaufwärts vom Verdichter 5 befindliche Bereich 2A der Ansaugleitung 2 werden als Niederdruckseite bezeichnet. Über den Bereich 2A wird Frischluft angesaugt und über den Bereich 3A wird Abgas an die Frischluft abgegeben. Der stromabwärts vom Verdichter 5 befindliche Abschnitt 2B sowie der stromaufwärts der Abgasturbine 4 befindliche Bereich 3B wird als Hochdruckseite bezeichnet.
Vorliegend ist im Rahmen der in 1.2 dargestellten Hochdruckrückführung zwischen den Leitungsabschnitten der Bereiche 3B und 2B eine Abgasrückführleitung 8 sowie ein Abgaskühler 9 in Form eines Hochdruckabgaskühlers angeordnet. Der Hochdruckabgaskühler ist über zwei Stutzen 9A, 9B an einen nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 anschließbar.
Die Funktion des dargestellten Abgasrückführsystem ist folgende:
Frischluft wird über die Niederdruckleitung des Bereichs 2A angesaugt, vom Verdichter 5 auf einen erhöhten Druck – den Ladedruck – gebracht, über die Ansaugleitung 2 dem Ladeluftkühler 6 zugeführt, dort zwecks Erhöhung des Wirkungsgrades gekühlt und der Brennkraftmaschine 1 zugeführt. Die die Brennkraftmaschine verlassenden Abgase treiben die Abgasturbine 4 in der Hochdruckleitung des Bereichs 3B an, die ihrerseits den Verdichter 5 antreibt. Hinter der Abgasturbine werden vorwiegend die Dieselabgase durch die Abgasreinigung 7 gereinigt und treten dann über den Bereich 3A ins Freie. Bei dem vorliegend gezeigten Konzept der Hochdruckrückführung wird ein Teilstrom der Abgase aus der Hochdruckleitung 3 im Bereich 3B über die Abgasrückführleitung 8 abgezweigt im Abgaskühler 9 gekühlt und der Ansaugleitung 2 im Hinblick auf den Hochdruckabschnitt 2B zugeführt, wo eine Vermischung der rückgeführten Abgase mit der angesaugten Frischluft erfolgt.
2.2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Abgasrückführsystems, wiederum für eine Brennkraftmaschine 1 bei der vorliegend für zu 1 korrespondierende Teile gleiche Bezugszeichen benutzt sind. Bei dem in 2 dargestelltem Abgasrückführsystem 20 handelt es sich um ein Abgasrückführsystem 20 im Rahmen einer Niederdruckrückführung. Entsprechend ist zwischen den Niederdruckleitungsabschnitten der Bereiche 3A und 2A eine Abgasrückführleitung 8' sowie ein Abgaskühler 9' in Form eines Niederdruckabgaskühlers angeordnet, welcher wiederum über zwei Stutzen 9A' und 9B' an einen nicht näher dargestellten Kühlmittelkreislauf der Brennkraftmaschine 1 angeschlossen ist. Vorliegend ist die Leistung bzw. die Druckdifferenz am Verdichter 5 maßgebend für die über den Abgaskühler 9' rückgeführte Abgasmenge (Massenstrom) und kann somit beträchtlich gesteigert werden, bezogen auf ein in 1 dargestelltes Hochdruckabgasrückführungssystem auf der Hochdruckseite der Bereiche 3A, 3B, in denen nur die Druckdifferenz zwischen Motorabgasseite und Motoransaugseite für den Förderstrom zu Verfügung steht.
Sowohl in dem Ladeluftkühler 6 als auch im Abgaskühler 9, 9' können grundsätzlich Strömungskanäle gemäß dem Konzept der Erfindung – und insbesondere wie sie anhand von 9A.2 bis 14B.2 näher beschrieben sind – eingesetzt sein. Im vorliegenden Fall sind entsprechende Strömungskanäle lediglich im Abgaskühler 9, 9' angeordnet.
Bevorzugte Ausführungsformen eines solchen Abgaskühlers 9, 9' sind im Bezug auf die weiteren 3.2 und 4.2 näher beschrieben, wobei grundsätzlich jede weitere hier im Einzelnen nicht beschriebene Form eines Wärmetauschers zum Einsatz kommen kann. Insbesondere kann ein nicht näher dargestellter zweistufiger Wärmetauscher im Rahmen der Hochdruckrückführung, insbesondere ein in der ersten Stufe mit einem flüssigen Kühlmittel und in einer zweiten Stufe mit Luft gekühlter Wärmetauscher in Form eines Abgaskühlers.
Grundsätzlich tritt bei beiden Abgasrückführsystemen 10, 20 der 1.2 und 2 das Problem auf, dass eine Leistungssteigerung durch eine deutliche Erhöhung einer Anzahl von Stegen in einen Strömungskanal eines Wärmetauschers 9, 9' erreicht werden könnte, was jedoch zu Lasten eines akzeptablen Druckverlusts ginge und ein erhöhtes Verblockungsrisiko zur Folge hätte.
Insbesondere würde bei dem in 2.2 dargestellten Wärmetauscher in Form des Abgaskühlers 9', im Rahmen der Niederdruck-Abgasrückführung eine Erhöhung der Stegdichte in einem Strömungskanal äußerst kritisch sein, da der Druckverlust bei dem in 2.2 dargestellten Abgasrückführsystem 20 vergleichsweise gering gehalten werden sollte. Bei einem Abgaskühler 9' im Rahmen der Niederdruck-Abgasrückführung – als auch bei der Ladeluftkühlung – besteht im Vergleich zur Hochdruck-Abgasrückführung zwar kein Verschmutzungsproblem, aber hier bedeutet ein Druckverlustanstieg einen vergleichsweise stark erhöhten Kraftstoffverbrauch des Motors.
Bei dem in 1.2 dargestellten Abgaskühler 9 im Rahmen der Hochdruck-Abgasrückführung des Abgasrückführsystems 10 ist mit der Erhöhung der Anzahl der Stege sowohl ein kritischer Anstieg eines Druckverlustes auch die zunehmende Gefahr eines Verblockens oder starken Verschmutzens durch Rußpartikel verbunden.
3.2 zeigt eine besonders bevorzugte Ausführungsform eines Wärmetauscher 30, vorliegend in der 1-Fluss-Ausführung, der beispielsweise in einem Abgasrückführsystem 10, 20 der 1.2, 2.2 als Abgaskühler 9, 9' eingesetzt werden kann. Der Wärmetauscher 30 ist vorliegend in Form eines Abgaswärmetauschers zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid 31 in Form eines Abgases und einem zweiten Fluid 33 in Form eines flüssigen Kühlmittels ausgelegt. Der Wärmetauscher 30 weist einen Block 35 auf, der zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des Abgases und des flüssigen Kühlmittels aufgelegt ist und einen nicht näher dargestellten Fluidanschluss für das Abgas aufweist. Der Block 35 hat ein Gehäuse 37 mit einer von dem flüssigen Kühlmittel durchströmbaren Kammer, welche vorliegend nicht näher dargestellt ist. Das flüssige Kühlmittel 33 wird über Kühlmittelanschlüsse 39 zugeführt bzw. abgeführt wie dies durch die Pfeilrichtungen in 3.2 angedeutet ist. Der Block 35 weist eine Anzahl von Strömungskanäle 41 auf, die von dem Abgas 31 durchströmbar sind, wobei der nicht näher dargestellte Fluidanschluss mit den Strömungskanälen 41 strömungsverbunden ist. Die Strömungskanäle 41 sind im Gehäuse 37 aufgenommen und in einem Blockabschlusselement 43 angeordnet, das vorliegend flanschförmig ausgeführt mit mehreren Durchgangsöffnungen für die Strömungskanäle 41 versehen ist. Das Blockabschlusselement 43 dient zur fluiddich ten Trennung der nicht näher dargestellten Kammer und des nicht näher dargestellten Fluidanschlusses. In Funktion umspült das flüssige Kühlmittel 33 in der Kammer die Strömungskanäle 41 und kühlt somit das in den Strömungskanälen 41 strömende Abgas.
Eine weitere Ausführungsform eines Wärmetauschers 40, in der so genannten U-Fluss-Bauweise, ist in 4.2 dargestellt, wobei identische Teile oder Teile gleicher Funktion zu 3.2 mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Der in U-Fluss-Bauweise gebildete Wärmetauscher 40 in Form eine Abgaskühlers weist einen am Gehäuse 37 angebrachten einem ersten Strömungspfad 45 nachgeordneten Umlenkbereich 47 und einen dem Umlenkbereich 47 nachgeordneten zweiten Strömungspfad 49 auf. Die Strömungskanäle 41' des ersten Strömungspfads 45 und im zweiten Strömungspfad 49 sind im Umlenkbereich 47 als durchgehende, voneinander separierte Strömungskanäle 41' fortgesetzt, was den hier in 4 dargestellten Abgaswärmetauscher 40 in U-Fluss-Bauweise vom üblichen Wärmetauschern unterscheidet. Bei letzteren erfolgt nämlich eine nicht separierte Zusammenführung des Abgases 31 aus allen Strömungskanäle 41' im Umlenkbereich 47.
Die vorliegende in Form eines Flachrohres mit drei Stegen 51, 51' als Strangpressprofil auf Basis eines Aluminiumwerkstoff gebildeten Strömungskanäle 41, 41' werden unter Bezug auf die weiteren Figuren näher beschrieben und sind vorliegend schematisch dargestellt.
5.2 zeigt ein Verhalten eines Wärmeübergangs bzw. Austauschgrads und damit das exemplarische Verhalten einer Wärmeübertragungsleistung eines Wärmetauschers anhand einer an Messdaten orientierten Rechnung für ein Beispiel eines als Abgaskühler ausgebildeten Wärmetauschers 30, 40, wie er beispielhaft in 3.2 und 4.2 gezeigt ist. Die Daten sind für typische Eintrittsbedingungen angegeben, wobei zur Vereinfachung ein Abgasdruck im Bereich von 1 bar gewählt worden ist. Die Ergebnisse sind jedoch exemplarisch auch für andere Abgasdrücke. Eine Kurve A zeigt das Verhalten eines Wärmetauschers im unverschmutzten Zustand, eine Kurve B das Verhalten eines Wärmetauschers im verschmutzten Zustand. 5.2 stellt den Austauschgrad in Abhängigkeit des hydraulischen Durchmessers dar. 6.2 stellt das Verhalten eines Druckverluste in Abhängigkeit des hydraulischen Durchmessers dar.
Wie anhand von Kurve A in 5.2 zu erkennen ist, nimmt der für die Wärmetauscherleistung maßgebliche Austauschgrad/Wärmeübergang mit abnehmendem hydraulischen Durchmesser weiter zu für den Fall, dass der Wärmetauscher unverschmutzt ist. Unterhalb eines hydraulischen Durchmessers von 6 mm befindet sich der Austauschgrad in einem akzeptablen Bereich. Wie anhand von Kurve B in 5.2 zu erkennen ist, nimmt der Austauschgrad unterhalb eines bestimmten hydraulischen Durchmessers in nicht akzeptabler Weise wieder ab für den Fall, dass der Wärmetauscher verschmutzt ist. Eine solche Untergrenze eines hydraulischen Durchmesser liegt bei 1,5 mm. Das Konzept der Erfindung sieht somit vor, dass ein Strömungskanal gekennzeichnet ist durch einen als das vierfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das Abgas benetzbaren Umfang gebildeten hydraulischen Durchmessers, der in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm liegt. Gleiches wird durch den in 6.2 näher dargestellten Druckverlust vorgegeben, welcher unterhalb eines hydraulischen Durchmessers von 6 mm in einen akzeptablen Bereich gelangt, aber unterhalb eines hydraulischen Durchmessers von 1,5 mm nicht mehr akzeptabel ist. Des weiteren ist aus den unterschiedlich schraffierten Bereichen von 5.2 und 6.2 ersichtlich, dass in bevorzugter Weise ein hydraulischer Durchmesser in einem Bereich zwischen 2 mm und 5 mm liegen sollte. Wie der dunkel schraffierte Bereich zeigt, liegt das vergleichsweise flach verlaufende obere Niveau eines Austauschgrads bei einem verschmutzten Wärmetauscher im bevorzugten Bereich eines hydraulischen Durchmessers zwischen 2,5 und 3,5 mm bzw. 2,8 mm und 3,8 mm, wobei letzterer Bereich vor allem für einen Hochdruckwärmetauscher relevant ist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass der Verschmutzungsgrad bei einem Niedertemperaturwärmetauscher aufgrund des in 2 dargestellten, vorgeschalteten Abgasreinigers 7 vor dem Wärmetauscher in Form des Abgaskühlers 9' weniger relevant ist als bei einem in 1 näher dargestellten Hochdruckwärmetauscher in Form des Abgaskühlers 9, der üblicherweise höheren Partikel- und Verschmutzungsbelastungen ausgesetzt ist, als ein Niedertemperaturwärmetauscher. Gleichwohl ist für einen Niedertemperaturwärmetauscher ebenso wie für einen Hochdrucktemperaturwärmetauscher ein Druckverlust wie er in 6.2 dargestellt ist, relevant.
Aus der oberen Kurve in 7.2 ist ersichtlich, dass ein Druckverlust – vorliegend dargestellt anhand eines Druckverlusts für einen Strömungskanal mit grenzwertigem hydraulischen Durchmesser von 1,5 mm – mit zunehmender Verschmutzung – angegebenen als Betriebszeit in Stunden – weiter ansteigt. Dagegen hat sich gezeigt, dass bei Wahl eines hydraulischen Durchmessers von 3,2 mm – dies ebenso bei Wahl eines hydraulischen Durchmessers im Bereich zwischen 3,0 mm und 3,4 mm, bevorzugt zwischen 3,1 mm und 3,3 mm – selbst bei zunehmender Betriebszeit sich offenbar der Verschmutzungsgrad stabilisiert, so dass sich ein Druckverlust auf einem akzeptablen Niveau stabilisiert.
8.2 stellt das Verhältnis aus dem durch ein Abgas benetzbaren Umfang und einem äußeren Umfang des Strömungskanal in Abhängigkeit des hydraulischen Durchmessers dar. Ein bevorzugtes Verhältnis ergibt sich aus den zuvor erläuterten schraffierten Bereichen eines bevorzugten hydraulischen Durchmessers von 2 mm bis 5 mm, insbesondere 2,8 mm bis 3,8 mm. Aus 8 ist ersichtlich, dass das genannte Verhältnis im Bereich zwischen 0,1 und 0,5 liegen sollte, um die anhand von 5 und 6 näher erläuterten verbesserten Austauschgrade und Druckverlustgrade zu erreichen. 8 ist vorliegend exemplarisch für ein in 10B näher bezeichnetes Profil eines Strömungskanals beispielhaft angegeben. Eine vergleichbare Tendenz ist auch bei den weiteren im Folgenden näher beschriebenen konstruktiven Ausführungen eines durchströmbaren Querschnitts bei einem Strömungskanal feststellbar. So zeig 8.2 das erläuterte Verhältnis für verschiedene Stegabstände a, u.a. der 10B.2, (vorliegende für zwei Beispiele a = 2 mm und a = 5 mm) und für unterschiedliche Werte eines Verhältnisses eines Abstands zwischen zwei gegenüberliegenden Teilstegen zu einer Höhe des Rohrquerschnitts, das vorliegend mit k bezeichnet ist. Das Verhältnis k sollte wie in 8 durch Pfeile dargestellt, in einem Bereich unterhalb von 0,8 mm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 0,7 mm liegen. Vorliegend nimmt das Verhältnis k eines Abstands e zwischen zwei gegenüberliegenden Teilstegen zu einer Höhe b des Rohrquerschnitts von 0,25 auf 0,75 in Pfeilrichtung zu. Diese Analyse gilt sowohl für einen in 1.2 exemplarisch dargestellten Abgaskühler 9 im Rahmen einer Hochdruckauslegung bei einem Abgasrückführsystem 10 als auch für einen in 2.2 exemplarisch dargestellten Abgaskühler 9' im Rahmen einer Niederdruckauslegung bei einem Abgasrückführsystem 20.
Im Folgenden werden 9A.2 bis 14B.2 beispielhafte konstruktive Ausführungen eines Querschnitts unterschiedlicher bevorzugter Strömungskanäle beschrieben. Dabei sollte gleichwohl klar sein, dass Abwandlungen derselben sowie eine beliebige Kombination von Merkmalen der konkret in den Figuren beschriebenen Ausführungsformen möglich sind und dennoch ein hydraulischer Durchmesser im Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm, bevorzugt zwischen 2 mm und 5 mm, bevorzugt zwischen 2,8 mm und 3,8 mm erreicht werden kann. Insbesondere ist bei den in den folgenden Figuren gezeigten Ausführungsformen jeweils eine Abwandlung gezeigt, bei der eine Kanalmantelstärke und einer Stegstärke d gleich bzw. ähnlich ist und eine weitere Abwandlung gezeigt, bei der ein Verhältnis aus einer Stegstärke d und einer Kanalmantelstärke s unterhalb von 1.0 mm liegt. Entsprechend lassen sich auch die Wandstärken von Teilstegen oder ähnliche Abmessungen, je nach zu erreichendem Zweck, variieren und anpassen.
Insbesondere zeigen die folgenden maßstabgerechten Figuren Ausführungsformen von Strömungskanäle, wie sie in einem in 1.2 und 2.2 beispielhaft dargestellten Abgasrückführsystem oder in einem 3 und 4 beispielhaft dargestellten Wärmetauscher eingesetzt werden können, beispielsweise anstatt der Strömungskanäle 41 beim Wärmetauscher 30 oder anstatt der Strömungskanäle 41' beim Abgaswärmetauscher 40. Insbesondere erfüllen die nachfolgend erläuterten Strömungskanäle allesamt die in Bezug auf 5 bis 8 erläuterten Voraussetzungen eines hydraulischen Durchmessers gemäß dem Konzept der Erfindung.
9A.2 und 9B.2 zeigen zwei Abwandlungen eines Strömungskanals 61, 61', wobei sich die Abwandlungen darin unterscheiden, dass die Mantelstärke s bei dem in 9B dargestellten Strömungskanal 61' dicker als eine Stegstärke d ist, während diese bei dem in 9A dargestellten Strömungskanal 61 im wesentlichen gleich sind. Darüber hinaus sind für gleiche Merkmale gleiche Bezugszeichen genutzt.
Der Strömungskanal 61, 61' ist als ein insgesamt stranggepresstes Profil, also als ein stranggepresster Kanalmantel zusammen mit den stranggepressten Stegen gebildet. Der Strömungskanal 61, 61' weist dementsprechend einen Kanalmantel 63 mit einem von einer Kanalmantelinnenseite 65 umgebenen Innenraum 67 auf, der vorliegend zur wärmeaustauschenden Führung des ersten Fluids in Form eines Abgases ausgebildet ist. Weiter weist der Strömungskanal 61, 61' vorliegend eine Anzahl von fünf im Innenraum 67 an der Kanalmantelinnenseite 65 angeordneten Stegen 69 auf, die zusammen mit dem Kanalmantel 63, 63' als integrales stranggepresstes Profil gebildet sind. Ein Steg 69 verläuft gänzlich parallel zu einer senkrecht zur Zeichenebene stehenden Strömungskanalachse ununterbrochen entlang des im Gehäuse 37 eines Wärmetauschers 30, 40 der 3.2, 4.2 gebildeten Strömungspfades. Der gezeigte durchströmbare Querschnitt quer zur Strömungskanalachse ist zur Führung des Abgases im Innenraum 67 ausgelegt. Die Auslegung erfolgt anhand des hydraulischen Durchmessers d_h, der für das vorliegende Strö mungskanalprofil 61, 61' unter Bezugnahme auf die Abstände a, b rechts unten in 9B angegeben ist. Der hydraulische Durchmesser ergibt sich als das Vierfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das Abgas benetzbaren Umfang. Die Fläche des durchströmbaren Querschnitts ist vorliegend ein Vielfaches des Produkts aus a und b. Der benetzbare Umfang ist vorliegend das ebenfalls Vielfache der doppelten Summe aus a und b. a gibt dabei die Breite des freien Querschnitts einer im Strömungskanal durch die Stege 69 unterteilten Strömungslinie 74 an und b gibt vorliegend die freie Höhe der Strömungslinie 74 an.
Bei diesem Strömungskanal 63, 63' als auch bei den folgenden näher erläuterten Strömungskanälen liegt eine Wandstärke s im Bereich zwischen 0,2 mm und 2 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,8 mm und 1,4 mm. Eine Höhe b eines Strömungsfadens 74 bzw. eine Höhe des Innenraums 67 liegt vorliegend im Bereich zwischen 2,5 mm und 10 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 4,5 mm und 7,5 mm. Eine Breite a eines Strömungsfadens 74 liegt im Bereich zwischen 3 mm und 10 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 4 mm und 6 mm.
10A.2 und 10B.2 zeigen zwei weitere Abwandlungen einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Strömungskanals 71, 71', die sich – wie zuvor erläutert – lediglich in der Wandstärke des Kanalmantels 73, 73' relativ zur Wandstärke eines Stegs 79 unterscheiden. Der Strömungskanal 71, 71' weist außerdem die Stege 79 in Form von Ganzstegen auf und daneben abwechselnd zu den Ganzstegen 79 angeordnete Teilstege 79'. Der Strömungskanal 71, 71' ist wiederum gänzlich als stranggepresstes Profil gebildet, wobei ein Stromfaden 74 wiederum durch den Abstand zweier Ganzstege 79 gebildet ist. Der hydraulische Durchmesser des durchströmbaren Querschnitts bei den in 10A und 10B gezeigten Strömungskanälen 71, 71' ist unterhalb von 10B angegeben. Vorliegend sind jeweils zwei Teilstege 79' mit sich gegenüberliegenden Stirnseiten 76 angeordnet.
In 11A.2 und 11B.2 sind zwei weitere Abwandlungen 81, 81' einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines Strömungskanals 81, 81' gezeigt, bei denen zwei Teilstege 89' mit sich seitlich gegeneinander versetzten Stirnseiten 86 angeordnet sind. Ein hydraulischer Durchmesser d_h für das gezeigte Profil ergibt sich wiederum aus der unterhalb von 10B gezeigten Formel, wobei a₁ durch a₄ zu ersetzen ist.
Ein Verhältnis eines Abstands a₃ eines ersten Teilstegs 89' zu einem Ganzsteg 89 zu einem Abstand a₄ eines zweiten Teilstegs 89' zu dem Ganzsteg 89 liegt in einem Bereich zwischen 0,5 mm und 0,9 mm, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,6 mm und 0,8 mm. Grundsätzlich beträgt der Abstand e zwischen zwei gegenüberliegenden Teilstegen 79' und/oder zwischen zwei gegeneinander versetzten Teilstegen 89' zu einer Höhe b des Rohrquerschnitts in einem Bereich unterhalb von 0,8 mm, insbesondere in einem Bereich zwischen 0,3 mm und 0,7 mm.
Während die zuvor gezeigten Strömungskanäle mit einem stranggepressten Kanalmantel und zusammen mit diesem integral stranggepressten Stegen gebildet sind, ergeben sich die in 12A.2 bis 14B.2 gezeigten Strömungskanäle als ein stranggepressten Kanalmantel 93, 93' mit einer Anzahl von Stegen 99, die separat vom Kanalmantel 93, 93' hergestellt und mit der Kanalinnenseite verbunden sind. Dazu wird ein anhand der 12B.2 bis 14B.2 dargestelltes Profil 92, 92' mit welligem Querschnitt gebildet und in den Kanalmantel 93, 93' eingebracht – im vorliegenden Fall eingeschoben. Danach wird das Profil 92, 92' stoffschlüssig mit der Kanalinnenseite 65 verbunden. Die stoffschlüssige Verbindung erfolgt vorliegend durch Anlöten des Profils 92, 92' an der Kanalinnenseite 65.
Dazu zeigt 12A.2 im Querschnitt und 12B.2 in einem Draufsichtausschnitt einen Strömungskanal 91 mit einem rechteckwelligen Profil 92 oder trapezwelligem Profil 92', das jeweils in einen Kanalmantel 93, wie in 12A.2 gezeigt, bzw. in einen Kanalmantel 93', wie in 13A.2 gezeigt, eingeschoben ist.
Wie jeweils in der Draufsicht von 12B.2 bzw. 13B.2 zu erkennen ist, ist eine Anzahl solcher im Querschnitt welliger Profile 92, 92' entlang einer Strömungskanalachse 94 jeweils in einer Länge t und hintereinander angeordnet. Dabei sind die welligen Profile 92, 92' um einen kleinen Abstand gegeneinander versetzt, sodass ein im Strömungskanal entlang der Strömungskanalachse 94 strömendes Abgas jeweils abwechselnd auf die Vorderkanten von hintereinander angeordneten welligen Profilen 92, 92' trifft.
Eine Versatzbreite f der hintereinander angeordneten Profile 92, 92' gegeneinander liegt im Bereich zwischen 0,1 mm und 08, mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,3 mm und 0,6 mm.
Eine so erzeugte moderate Turbulenz erhöht den Wärmeübergang bei einem Strömungskanal 91, 91' ohne den Druckverlust inakzeptabel zu erhöhen. Ein Wert für einen hydraulischen Durchmesser d_h ist für beide Strömungskanäle 91, 91' der 12A.2, 12B.2 und 13A.2, 13B.2 unterhalb von 12A.2 angegeben.
14A.2 und 14B.2 zeigen jeweils eine Abwandlung eines Strömungskanals 91 mit rechteckwelligem Profil 92 bzw. eines Strömungskanals 91' mit trapezwelligem Profil 92', wobei die Profile 92, 92' in abgewandelter Form zusätzlich mit einer eingelöteten Kiemenrippe 98 versehen sind. Dadurch wird wiederum eine moderate Turbulenz im Innenraum 67 hervorgerufen, was einen Wärmeübergang beim Strömungskanal 91, 91' gemäß der Abwandlung in 14A.2 und 14B.2 vorteilhaft erhöht.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung einen Strömungskanal 41, 41', 61, 61', 71, 71', 81, 81', 91, 91' für einen Wärmetauscher 30, 40 zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid 31 und einem zweiten Fluid 33 aufweisend: einen stranggepressten Kanalmantel 63, 63', 73, 73', 83, 83', 93, 93' mit einem von einer Kanalmantelinnenseite 65 umgebenen Innenraum 67; eine Anzahl von im Innenraum 67 an der Kanalmantelinnenseite 65 angeordneten Stegen 69, 79, 79', 89, 89', 99, welcher Strömungskanal einen zur Führung des ersten Fluids 31 im Innenraum ausgelegten durchströmbaren Querschnitt quer zu einer Strömungskanalachse 94 aufweist. Um einen verbesserten Wärmeübergang bei gleichzeitig noch akzeptablem Druckverlust und reduziertem Verblockungsrisiko zu gewährleisten ist ein als das Vierfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das Fluid benetzbaren Umfang definierter hydraulischer Durchmesser den in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm vorgesehen. Die Erfin dung führt auf einen Wärmetauscher, der einen Block mit einer Anzahl von Strömungskanälen dieser Art aufweist, die von dem ersten Fluid durchströmbar sind und die mit einem Fluidanschluss strömungsverbunden sind. Die Erfindung führt auf ein Ladeluftsystem, ein Abgasrückführsystem und eine Verwendung des Wärmetauschers.
Die Erfindung betrifft gemäß erster Variante einen Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Strömungspfad (1) mit einer Mehrzahl von Strömungskanälen (6) zur Führung eines zu kühlenden Fluids, einen dem ersten Strömungspfad (1) nachgeordneten Umlenkbereich (13), und einen dem Umlenkbereich (13) nachgeordneten zweiten Strömungspfad (2), wobei die Strömungskanäle (6) des ersten Strömungspfads (1) in dem Umlenkbereich (13) und in dem zweiten Strömungspfad (2) als durchgehende, voneinander separierte Strömungskanäle (6) fortgesetzt sind.
Die Erfindung betrifft gemäß zweiter Variante einen Strömungskanal (41, 41', 61, 61', 71, 71', 81, 81', 91, 91') für einen Wärmetauscher (30, 40) zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid (31) und einem zweiten Fluid (33) aufweisend: einen Kanalmantel (63, 63', 73, 73', 83, 83', 93, 93') mit einem von einer Kanalmantelinnenseite (65) umgebenden Innenraum (67); eine Anzahl von im Innenraum (67) an der Kanalmantelinnenseite (65) angeordneten Stegen (69, 79, 79', 89, 89', 99), welcher Strömungskanal 1 zur Führung des ersten Fluids (31) im Innenraum (67) ausgelegten durchströmbaren Querschnitt quer zu einer Strömungskanalachse (94) aufweist. Um einen verbesserten Wärmeübergang bei gleichzeitig noch akzeptablem Druckverlust und reduziertem Verblockungsrisiko zu gewährleisten ist ein als das Vierfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das Fluid benetzbaren Umfang definierter hydraulischer Durchmesser in einem Bereich zwischen 1,5 mm und 6 mm vorgesehen. Die Erfindung führt auf einen Wärmetauscher (30, 40), der einen Block mit einer Anzahl von Strömungskanälen (41, 41', 61, 61', 71, 71', 81, 81', 91, 91') dieser Art aufweist, die von dem ersten Fluid (31) durchströmbar sind und die mit einem Fluidanschluss strömungsverbunden sind. Die Erfindung führt auf ein Ladeluftsystem, ein Abgasrückführsystem und eine Verwendung des Wärmetauschers.
Die einzelnen Detailmerkmale der verschiedenen detaillierten Ausführungsbeispiele, insbesondere auch der ersten und zweiten Variante der Erfindung, können untereinander zwanglos auf sinnvolle Weise kombiniert werden.

Claims

Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Strömungspfad (1) mit einer Mehrzahl von Strömungskanälen (6) zur Führung eines zu kühlenden Fluids, einen dem ersten Strömungspfad (1) nachgeordneten Umlenkbereich (13), und einen dem Umlenkbereich (13) nachgeordneten zweiten Strömungspfad (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6) des ersten Strömungspfads (1) in dem Umlenkbereich (13) und in dem zweiten Strömungspfad (2) als durchgehende, voneinander separierte Strömungskanäle (6) fortgesetzt sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Abgas eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid Ladeluft eines Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid ein Schmieröl aus einem Schmierölkreislauf des Kraftfahrzeugs ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6) endseitig an einem Bodenelement (14) festgelegt sind, wobei jeweils beide Enden der durchgehenden Strömungskanäle (6) in dem Bodenelement (14) münden.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6) in einem von einem insbesondere flüssigen Kühlmittel durchströmbaren Gehäuse (3) angeordnet sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) einen Zufluss (4) und einem Abfluss (5) für das Kühlmittel aufweist, wobei eines der beiden, Zufluss oder Abfluss, in der Nähe des Umlenkbereichs (13) der Strömungskanäle (6), insbesondere in der Nähe eines Scheitelpunkts des Umlenkbereichs (13), angeordnet ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (3) ein Leitelement (20) zur Führung des Kühlmittels angeordnet ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse Stützmittel (20) zur Halterung der Strömungskanäle (6) angeordnet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (3) im wesentlichen aus einem Kunststoff besteht.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungskanal (6) als ein Strangpressprofil (15) ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Strömungskanäle (6) innerhalb eines Strangpressprofils (15) vorgesehen sind, wobei das Strangpressprofil (15) eine von Kühlmittel umströmte Außenwand (15a) und eine die Strömungskanäle voneinander separierende Innenwand (15b) aufweist.
Wärmetauscher nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwand (15b) zumindest in einem ungebogenen Zustand des Strangpressprofils eine über ihre Länge veränderliche Dicke aufweist, wobei insbesondere ein dünner Bereich einem kleinen Biegeradius zugeordnet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (15a) im Querschnitt einen zumindest teilweise verrundeten Verlauf zum Zweck der besseren Biegbarkeit aufweist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Strangpressprofile (15) vorgesehen sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Strangpressprofil (15) aus einer Legierung auf Basis von Aluminium besteht.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Strömungskanäle (6) ein außenliegender Strömungskanal ist und dass ein anderer der Strömungskanäle (6) ein innenliegender Strömungskanal ist, wobei der innenliegende Strömungskanal im Umlenkbereich (13) einen kleineren Umlenkradius aufweist als der außenliegende Strömungskanal.
Wärmetauscher nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Strömungskanal eine größere Wandstärke aufweist als der außenliegende Strömungskanal.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einem der Strömungskanäle (6) turbulenzerzeugende Mittel (6a) vorgesehen sind.
Wärmetauscher nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die turbulenzerzeugenden Mittel (6a) über einen Verlauf des Strömungskanals variieren, wobei insbesondere ein Strömungswiderstand über den Verlauf des Strömungskanals größer wird.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Strömungskanal (6, 7) zwei gerade Abschnitte eines Rohrs aufweist, wobei ein in dem Umlenkbereich ein Bogenstück (13a) mit den beiden geraden Abschnitten verbunden ist.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (6) eine korrosionshemmende Beschichtung aufweisen.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Strömungskanal (24a) des ersten Strömungspfads (1) im Umlenkbereich an einem Strömungskanal (24b) des zweiten Strömungspfads (2) benachbart anliegt, wobei der Umlenkbereich (13) ein separates, an Enden der beiden Strömungskanäle (24a, 24b) zu ihrer Verbindung angesetztes Element (25) umfasst.
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei zumindest einem der Strömungskanäle zumindest in einem ungebogenem Zustand eine bezüglich einer Biegung im Umlenkbereich (13) innere Wandung (17) eine kleinere Wandstärke aufweist als eine bezüglich der Biegung äußere Wandung (18).
Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster durchgehender Strömungskanal (18, 19) in einer ersten Ebene verläuft, wobei ein zweiter durchgehender Strömungskanal (20, 21) die Ebene insbesondere im Umlenkbereich schneidet.
Wärmetauscher nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungskanal (18, 19) und der zweite Strömungskanal (20, 21) eine unterschiedliche Länge aufweisen.
Wärmetauscher für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Einlass (9) zur Zuführung von Abgas eines Verbrennungsmotors, einen Auslass (10) zur Abführung des Abgases, wenigstens einen Strömungskanal (6) zur Führung des Abgases von dem Einlass (9) zu dem Auslass (10), wobei der Strömungskanal (6) zur Kühlung des Abgases von einem Kühlmittel umströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (6) als Strangpressprofil (15) ausgebildet ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 27, ferner umfassend die Merkmale eines oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 26.
Strömungskanal (41, 41', 61, 61', 71, 71', 81, 81', 91, 91') für einen Wärmetauscher (30, 40), insbesondere für einen Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 28, – insbesondere einem Abgas-Wärmetauscher oder Ladeluft-Wärmetauscher – zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid (31), insbesondere einem Abgas oder Abgas-Luft-Gemisch oder einer Ladeluft, und einem zweiten Fluid (33), insbesondere einem Kühlmittel, vorzugsweise einem flüssigen oder gasförmigen oder flüssig-gas-gemischten Kühlmittel – aufweisend: – einen Kanalmantel (63, 63', 73, 73', 83, 83', 93, 93') mit einem von einer Kanalmantelinnenseite (65) umgebenen Innenraum 67); – eine Anzahl von im Innenraum (67) an der Kanalmantelinnenseite (65) angeordneten Stegen (69, 79, 79', 89, 89', 99), – welcher Strömungskanal einen zur Führung des ersten Fluids (31) im Innenraum ausgelegten durchströmbaren Querschnitt quer zu einer Strömungskanalachse (94) aufweist, gekennzeichnet durch einen als das vierfache des Verhältnisses aus der Fläche des durchströmbaren Querschnitts zu einem durch das erste Fluid benetzbaren Umfang definierten hydraulischen Durchmesser (d_h), der in einem Bereich zwischen 1.5mm und 6mm liegt.
Strömungskanal nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser (d_h) in einem Bereich zwischen 2mm und 5mm liegt, insbesondere zwischen 3.0mm und 3.4mm, zwischen 3.1 mm und 3.3mm, insbesondere bei 3.2mm.
Strömungskanal nach Anspruch 29 oder 30 dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser (d_h) in einem Bereich zwischen 2.5mm und 4mm liegt, insbesondere zwischen 2.8mm und 3.8mm, insbesondere für einen Hochdruck-Wärmetauscher.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass der hydraulische Durchmesser (d_h) in einem Bereich zwischen 2mm und 3.5mm liegt, insbesondere zwischen 2.5mm und 3.5mm, insbesondere für einen Niederdruck-Wärmetauscher.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus dem hydraulischen Durchmesser (d_h) und einer Kanalmantelstärke (s) in einem Bereich zwischen 0.8 und 8, insbesondere in einem Bereich zwischen 1.2 und 6, insbesondere in einem Bereich zwischen 1.4 und 6 liegt.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus einer Stegstärke (d) 34nd einer Kanalmantelstärke (s) unter 1.0 liegt.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis aus dem durch das erste Fluid benetzbaren Umfang und einem äußeren Umfang des Strömungskanals in einem Bereich zwischen 0.1 und 0.5 liegt.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines Abstands (e) zwischen zwei, insbesondere gegenüberliegenden und/oder gegeneinander versetzten Teilstegen zu einer Höhe (b) des Rohr-Querschnitts in einem Bereich unterhalb von 0.8, insbesondere in einem Bereich zwischen 0.3 und 0.7 liegt.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis eines Abstands (a₃) eines ersten Teilstegs zu einem Ganzsteg zu einem Abstand (a₄) eines zweiten Teilstegs zu dem Ganzsteg, in einem Bereich zwischen 0.5 und 0.9, insbesondere in einem Bereich zwischen 0.6 und 0.8 liegt.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Kanalmantel, vorzugsweise der gesamte Strömungskanal, aus einem Werkstoff auf Aluminium-Basis ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Kanalmantel, vorzugsweise der gesamte Strömungskanal, aus einem Werkstoff auf Stahl-Basis, insbesondere Edelstahl-Basis, ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalmantel als ein Rohr, insbesondere als ein geschweißtes Rohr und/oder gelötetes Rohr oder stranggepresstes Rohr, gebildet ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Kanalmantel, vorzugsweise der gesamte Strömungskanal, als ein Strangpressprofil gebildet ist. 42 Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalmantel durch Bleche, vorzugsweise verschweißte und/oder verlötete Bleche, gebildet ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg (69, 79, 79', 89, 89') ein, insbesondere mit dem Kanalmantel (63, 63', 73, 73', 83, 83'), stranggepresster Steg ist
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg weiter an- und/oder aus- und/oder umgeformt ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg parallel zu einer Strömungskanalachse verläuft.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg entlang einer Strömungskanalachse ununterbrochen ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg (99) ein separat vom Kanalmantel hergestellter Steg und mit der Kanalinnenseite (65) verbundener Steg ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 47, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (99) in den Kanalmantel (93, 93', 93'') eingebracht, insbesondere eingeschoben ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (99) stoffschlüssig mit der Kanalinnenseite (65) verbunden ist, insbesondere ein Steg an der Kanalinnenseite angelötet, angeschweißt und/oder angeklebt ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (99) gewalzt, gestanzt und/oder gerollt ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Steg und/oder der Kanalmantel, vorzugsweise die Kanalmantelinnenseite, einen Korrosionsschutz aufweist, vorzugsweise in Form einer Verzinkung und/oder eines Lacks.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 51 dadurch gekennzeichnet, dass der Kanalmantel in Form eines Rohres, insbesondere Flachrohres gebildet ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohr-Querschnitt rechteckig, oval oder halboval ausgebildet ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (69, 79, 89, 99) als Ganzsteg im Rohr-Querschnitt einends und andernends an der Kanalmantelinnenseite angeordnet ist, insbesondere durchgehend ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (79', 89') als Teilsteg im Rohr-Querschnitt nur einends an der Kanalinnenseite (65) angeordnet ist und andernends frei in den Innenraum (67) ragt.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilstege (79') mit sich andernends gegenüberliegenden Stirnseiten (76) angeordnet sind.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 56, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Teilstege (89') mit sich andernends im Querschnitt seitlich gegeneinander versetzten Stirnseiten (86) angeordnet sind.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass abwechselnd ein Teilsteg (79', 89') und ein Ganzsteg (79, 89) nebeneinander angeordnet sind.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 58, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (99) als Teil eines Profils (92, 92') mit welligem, insbesondere rechteck-welligem oder trapez-welligem, Querschnitt gebildet ist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 59, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von im Querschnitt welligen Profile (92, 92') entlang einer Strömungskanalachse (94) hintereinander angeordnet sind.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 60, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steg (92) Strömungsleitelemente und/oder Turbulenzelemente (98) aufweist.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 61, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungsleitelemente und/oder Turbulenzelemente (98) ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus: – einer Anzahl von Unterbrechungen und/oder Öffnungen entlang einer Strömungskanalachse, insbesondere als Ausstanzungen, Ausbuchtungen, wie Kiemen oder dergleichen; – einer Anzahl von Wellen, vorzugsweise in Strömungsrichtung; – einer Anzahl von Stegöffnungen, die unter Bildung einer Stegrippe gegeneinander versetzt sind, insbesondere in Strömungsrichtung gegeneinander versetzt sind.
Strömungskanal nach einem der Ansprüche 29 bis 62, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzahl von 2 bis 20, insbesondere 5 bis 15, insbesondere 7 bis 12, insbesondere 8 bis 11, insbesondere 9 Stegen über einen Rohr-Querschnitt nebeneinander angeordnet sind.
Wärmetauscher (30, 40), insbesondere ein Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 28, insbesondere Abgas-Wärmetauscher oder Ladeluft-Wärmetauscher, zum Wärmetausch zwischen einem ersten Fluid (31), insbesondere einem Abgas oder Abgas-Luft-Gemisch oder eine Ladeluft, und einem zweiten Fluid (33), insbesondere einem Kühlmittel, vorzugsweise einem flüssigen oder gasförmigen oder flüssig-gas-gemischten Kühlmittel, aufweisend: – einen Block (35) zur voneinander getrennten und wärmetauschenden Führung des ersten (31) und zweiten (33) Fluids, und – einen Fluidanschluss für das erste Fluid (31); welcher Block ein Gehäuse (37) mit einer von dem zweiten Fluid (33) durchströmbaren Kammer, und ein Blockabschlusselement (43) zur, vorzugsweise fluiddichten, Trennung der Kammer und des Fluidanschlusses, aufweist; dadurch gekennzeichnet, dass der Block (35) eine Anzahl von Strömungskanälen (41, 41', 61, 61', 71, 71', 81, 81', 91, 91') nach einem der Ansprüche 29 bis 63 aufweist, die von dem ersten Fluid (31) durchströmbar sind und der Fluidanschluss mit den Strömungskanälen strömungsverbunden ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 64; dadurch gekennzeichnet, dass das Blockabschlusselement (43), vorzugsweise in Form eines Bodens, mit einer oder mit mehreren Durchgangsöffnungen für die Strömungskanäle versehen ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 64 oder 65, gekennzeichnet durch jeweils ein separates in Bezug auf das erste Fluid eintrittsseitiges und ein austrittsseitiges Blockabschlusselement (43) (I-Fluss) und/oder ein Blockabschlusselement (43'), das einen Eintrittsbereich und einen Austrittsbereich für das erste Fluid (U-Fluß) aufweist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 64 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidanschluss in Form eines Diffusors, insbesondere eines Eintrittsdiffusors und/oder Austrittsdiffusors, gebildet ist.
Abgasrückführsystem (10, 20) für eine Brennkraftmaschine (1), aufweisend eine Abgasrückführung (8, 8'), einen Kompressor (5) und gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (9, 9') nach einem der Ansprüche 64 bis 67 in Form eines Abgas-Wärmetauschers, insbesondere -Kühlers.
Ladeluftzuführsystem für eine Brennkraftmaschine, aufweisend eine Ladeluftansaugung (2A), einen Luftfilter, einen Kompressor (5) und gekennzeichnet durch einen Wärmetauscher (6) nach einem der Ansprüche 64 bis 68 in Form eines Ladeluft-Wärmetauschers, insbesondere -Kühlers.
Verwendung des Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 64 bis 67 für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors.
Verwendung des Wärmetauschers nach einem der Ansprüche 64 bis 67 für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors.