DE102019215104A1

DE102019215104A1 - Wärmetauscher

Info

Publication number: DE102019215104A1
Application number: DE102019215104.3A
Authority: DE
Inventors: Ryo Hasegawa
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-11-21
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2020-05-28
Also published as: US20200157992A1; CN111207014B; JP7159806B2; US11300024B2; CN111207014A; JP2020084858A

Abstract

In einem Wärmetauscher (20, 50, 60), der in einem Ansaugweg (10) oder einem Abgaskanal (20) eines Verbrennungsmotors (2) angeordnet und ausgelegt ist, um Wärme zwischen Abgase enthaltenden Gasen und einem Kühlmittel zu übertragen, ist ein wasserabweisender Abschnitt (37) an einem Teil eines Abschnitts gebildet, der sich in Kontakt mit dem Gas in einem Gasweg (34, 52) befindet, durch den das Gas strömt, und ist ein hydrophiler Abschnitt (38) an einem weiteren Teil des Abschnitts gebildet. Der wasserabweisende Abschnitt (37) ist ein Abschnitt, der einer wasserabweisenden Behandlung unterzogen wurde. Der hydrophile Abschnitt (38) ist ein Abschnitt, der einer hydrophilen Behandlung unterzogen wurde. Der hydrophile Abschnitt (38) ist an einem Teil gebildet, der eine Temperatur besitzt, die niedriger als die Temperatur des Teils ist, an dem der wasserabweisende Abschnitt (37) gebildet ist, während der Wärmetauscher betrieben wird.

Description

HINTERGRUND
Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Wärmetauscher. Insbesondere betrifft die vorliegende Offenbarung einen Wärmetauscher, der in einem Ansaugweg oder einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors angeordnet und ausgelegt ist, um Wärme zwischen Abgase enthaltenden Gasen und einem Kühlmittel zu übertragen.
Hintergrund
Typischerweise umfasst ein Fahrzeug mehrere Wärmetauscher wie etwa einen Zwischenkühler und einen EGR-Kühler. In jedem Wärmetauscher wird der Dampf in einem zirkulierenden Gas gekühlt, kondensiert und haftet in einem Gasweg als Flüssigkeitsfilm. Verschiedene Technologien zum Entfernen eines solchen Tropfens sind bekannt.
Zum Beispiel offenbart die JP 2006-348873 A , dass ein ölabweisender Film auf der inneren Wandoberfläche des EGR-Gaswegs in dem EGR-Kühler gebildet wird, um einen Ausstoß eines Ölkomponenten enthaltenden, unverbrannten und durch Kondensation des EGR-Gases erzeugten Kraftstoffs zu fördern.
KU RZDARSTELLU NG
In einem Wärmetauscher wie etwa einem EGR-Kühler, in dem Abgase enthaltende Gase gekühlt werden, entstehen Ablagerungen in dem Gasweg des Wärmetauschers aufgrund von unverbrannten Brennstoffkomponenten und Ruß in den Abgasen, die in einigen Fällen in dem Gasweg anhaften. Lösliche Ablagerungen in anhaftenden Ablagerungen lösen sich in Kondenswasser auf und werden zusammen mit dem Kondenswasser aus dem Wärmetauscher abgeführt bzw. abgeleitet.
Wenn, wie in der in der oben beschriebene JP 2006-348873 A offenbarten Technologie, ein ölabweisender Film auf der inneren Wandoberfläche des EGR-Gaswegs des EGR-Kühlers gebildet wird, geht man davon aus, dass der ölabweisende Film ähnlich wie eine wasserabweisende Behandlung wirkt. Insbesondere soll der ölabweisende Film das Austreten von Kondenswasser fördern, das im Gasweg des AGR-Kühlers entsteht. Dementsprechend lösen sich die löslichen Ablagerungen potenziell nicht im Kondenswasser auf, sondern verbleiben im Gasweg.
Es ist eine Aufgabe eines Beispiels in der vorliegenden Offenbarung, eine Technologie zur Reduzierung von Ablagerungsanhaftungen in einem Gasweg eines Wärmetauschers bereitzustellen, der ausgelegt ist, um Wärme zwischen Abgasen enthaltenden Gasen und einem Kühlmittel zu übertragen.
Ein Wärmetauscher gemäß einem Beispiel in der vorliegenden Offenbarung ist in einem Ansaugweg oder einem Abgaskanal eines Verbrennungsmotors angeordnet. Der Wärmetauscher ist ausgelegt, um Wärme zwischen Abgasen enthaltenden Gasen und einem Kühlmittel zu übertragen. Der Wärmetauscher umfasst einen Gasweg, durch den das Gas strömt, und einen Kühlmittelweg, durch den das Kühlmittel fließt. Ein wasserabweisender Abschnitt, der einer wasserabweisenden Behandlung unterzogen wurde, ist an einem Teil eines Abschnitts gebildet, der sich in dem Gasweg in Kontakt mit dem Gas befindet. Ein hydrophiler Abschnitt, der einer hydrophilen Behandlung unterzogen wurde, ist in einem Teil des Abschnitts gebildet, der sich in dem Gasweg in Kontakt mit dem Gas befindet, wobei der Teil von dem wasserabweisenden Abschnitt verschieden ist und eine Temperatur besitzt, die niedriger als die Temperatur des wasserabweisenden Abschnitts ist, während der Wärmetauscher betrieben wird.
Ein wasserabweisender Abschnitt ist auf einer Hochtemperaturseite in einem Gasweg angeordnet, um einen Ausstoß von Kondenswasser zu fördern. Demzufolge kann auf der Hochtemperaturseite in dem Gasweg die Darin verbleibende Menge von Wasser in dem Gasweg verringert und die Entfernung von Ablagerungen durch Abblättern bei hohen Temperaturen kann gefördert werden. Ferner ist ein hydrophiler Abschnitt auf einer Niedertemperaturseite in dem Gasweg angeordnet, um bei niedriger Temperatur entstehende Ablagerungen in dem Kondenswasser aufzulösen. Mit dem hydrophilen Teil dringt das Kondenswasser zwischen die Ablagerung und die Oberfläche des Gaswegs ein, wodurch die Entfernung der Ablagerung durch Abblättern gefördert wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Gesamtkonfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
2 ist ein Diagramm, das schematisch eine Konfiguration eines EGR-Kühlers gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines Mechanismus einer Erzeugung bzw. eines Entstehens und eines Abblätterns von Ablagerungen in einem Gasweg eines EGR-Kühlers;
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Gewicht erzeugter Ablagerungen und der Temperatur bei deren Erzeugung bzw. Entstehung zeigt;
5 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Temperaturverteilung einer Gaswegoberfläche in einer beliebigen XY-Ebene in einem EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
6 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Temperaturverteilung einer Gaswegoberfläche in einer beliebigen XZ-Ebene in dem EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
7 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Verteilung einer wasserabweisenden Wirkung der Gaswegoberfläche in einer beliebigen XY-Ebene in dem EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
8 ist ein Diagramm, das ein Beispiel einer Verteilung einer wasserabweisenden Wirkung der Gaswegoberfläche in einer beliebigen XZ-Ebene in dem EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
9 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung eines wasserabweisenden Films und eines hydrophilen Films in einer beliebigen XY-Ebene in dem EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
10 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung eines wasserabweisenden Films und eines hydrophilen Films in einer beliebigen XZ-Ebene in dem EGR-Kühler gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
11 ist ein Diagramm eines Musters, das einen Überblick eines Verfahrens zum Bilden des wasserabweisenden Films und des hydrophilen Films gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
12 ist ein Diagramm, das schematisch beispielhafte Rippen zeigt, die an einem Gasweg eines EGR-Kühlers gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind;
13 ist ein Diagramm, das schematisch beispielhafte Rippen zeigt, die an dem Gasweg des EGR-Kühlers gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung angeordnet sind;
14 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung von Rohren in einem EGR-Kühler gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
15 ist ein Diagramm, das schematisch eine beispielhafte Konfiguration eines EGR-Kühlers gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
16 ist ein Diagramm, das schematisch eine beispielhafte Konfiguration eines Zwischenkühlers gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
17 ist ein Diagramm, das einen Fluss von Kühlmittel in einem Kühlmittelweg eines Zwischenkühlers gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
18 ist ein Diagramm, das eine Temperaturverteilung einer Gaswegoberfläche eines Zwischenkühlers gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
19 ist ein Diagramm, das eine beispielhafte Anordnung von Rippen in einem Gasweg eines Zwischenkühlers gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

BESCHREIBUNG von AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen sind identische oder äquivalente Teile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Wiederholung der Beschreibung ist vereinfacht oder weggelassen.
Erste Ausführungsform
Beispielhafte Konfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform
Beispielhafte Gesamtkonfiguration
1 ist ein Diagramm, das schematisch die Gesamtkonfiguration eines Systems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. Das System in 1 umfasst einen Motor 2. Der Motor 2 umfasst einen Lader 4. Der Lader 4 umfasst eine Turbine 6, die durch Abgasenergie angetrieben wird, und einen Kompressor 8, der integral mit der Turbine 6 gekoppelt und ausgelegt ist, um durch die der Turbine 6 zugeführte Abgasenergie in Drehung versetzt zu werden. Der Kompressor 8 ist in einem Ansaugweg 10 angeordnet.
Ein Zwischenkühler 14 ist strömungsabwärts des Kompressors 8 in die Strömung der Ansaugluft in dem Ansaugweg 10 eingebaut. Der Zwischenkühler 14 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen der durch den Kompressor 8 komprimierten Ansaugluft mit Hilfe eines Kühlmittels. Das Kühlmittel in dem Zwischenkühler 14 ist zum Beispiel Wasser. Jedoch kann auch ein anderes Kühlmittel als Wasser verwendet werden.
Der Motor 2 umfasst ferner eine EGR-Vorrichtung zum Rückführen von einem Teil der Abgase als EGR-Gas zu dem Ansaugweg 10. Die EGR-Vorrichtung umfasst einen EGR-Weg 20, der ein Abgassystem mit einem Luftansaugsystem des Motors 2 verbindet. Ein EGR-Kühler 22 ist in dem EGR-Weg 20 eingebaut. Der EGR-Kühler 22 ist ein Wärmetauscher zum Kühlen der Abgase durch Wärmetausch, der Wärme zwischen den Abgasen und dem Kühlmittel übertragt. Das Kühlmittel in dem EGR-Kühler 22 ist zum Beispiel Wasser. Jedoch kann auch ein anderes Kühlmittel als Wasser verwendet werden.
Der EGR-Weg 20 ist mit einem Bypassweg 24 verbunden, der den EGR-Kühler 22 parallel zu dem EGR-Kühler 22 umgeht. Ein Ventil 26 zum Öffnen und Schließen des Bypasswegs 24 ist in einem Teil eingebaut, wo der Bypassweg 24 mit dem EGR-Weg 20 zusammengeführt ist. Ein EGR-Ventil 28 zum Einstellen der Menge des EGR-Gases ist strömungsabwärts des Ventils 26 in die Strömung des EGR-Gases in dem EGR-Weg 20 eingebaut.
Beispielhafte Konfiguration des EGR-Kühlers
2 ist ein Diagramm, das schematisch die Konfiguration des EGR-Kühlers 22 zeigt. Nachfolgend, wie in 2 gezeigt, ist eine X-Achse im Wesentlichen parallel zur Richtung der Strömung der Gaszirkulation in dem EGR-Kühler 22 definiert, ist der Ursprung (0) an der Stelle definiert, die am weitesten strömungsaufwärts liegt, und ist die positive Seite auf der Strömungsabwärtsseite definiert. Eine Y-Achse ist in der Höhenrichtung des EGR-Kühlers 22 definiert, der Ursprung ist auf der Unterseite definiert, und die positive Seite ist auf der Oberseite definiert. Eine Z-Achse ist in eine Richtung senkrecht zu einer XY-Ebene definiert, der Ursprung ist auf einer Seite näher bei einer Seitenfläche definiert, auf der ein Kühlmittelauslass 32 gebildet ist, und ein Kühlmitteleinlass 31 ist auf einer Seitenfläche auf der positiven Seite gebildet.
Wie in 2 gezeigt, umfasst der EGR-Kühler 22 einen Kühlmittelweg 33 und einen Gasweg 34. Der Kühlmittelweg 33 umfasst mehrere Rohre. Alle Rohre des Kühlmittelwegs 33 sind parallel zueinander in einem Gehäuse 30 des EGR-Kühlers 22 befestigt. Der Kühlmittelweg 33 ist ein Weg des Kühlmittels und verbindet den Kühlmitteleinlass 31 mit dem Kühlmittelauslass 32, die jeweils auf einer jeweiligen der Seitenflächen des Gehäuses 30 gebildet sind. Der Kühlmitteleinlass 31 ist strömungsaufwärts in der Gasströmung und unten an der Seitenfläche des Gehäuses 30 auf der Seite der positiven Z-Achse gebildet. Das heißt, der Kühlmitteleinlass 31 ist auf der Seite näher am Ursprung der XY-Ebene an der Seitenfläche des Gehäuses 30 auf der Seite der positiven Z-Achse gebildet. Der Kühlmittelauslass 32 ist strömungsabwärts in der Gasströmung und oben an der Seitenfläche des Gehäuses 30 auf einer Seite näher am Ursprung der Z-Achse gebildet. Das heißt, der Kühlmittelauslass 32 ist auf der Seite der positiven X-Achse und der Seite der positiven Y-Achse an der Seitenfläche des Gehäuses 30 auf einer Seite näher am Ursprung der Z-Achse gebildet.
Ein Teil zwischen den Rohren des Kühlmittelwegs 33 dient als der Gasweg 34. Der Gasweg 34 ist getrennt von und parallel zu dem Kühlmittelweg 33 angeordnet. Mehrere wärmeabgehende Rippen 35 sind in dem Gasweg 34 angeordnet. Jede Rippe 35 ist zum Beispiel ein Element, das durch Pressen einer Metallplatte oder dergleichen mit hoher Wärmeleitfähigkeit in eine konkav-konvexe YZ-Querschnittsform gebogen ist. Jedoch ist die Rippe 35 nicht auf die Metallplatte begrenzt, und ihr Herstellungsverfahren ist nicht auf das Pressen beschränkt. Die Rippen 35 mit der hohen Wärmeleitfähigkeit sind in dem Gasweg 34 angeordnet, um die Oberfläche in dem Gasweg 34 zu vergrößern, wodurch die Wärmeleitfähigkeit des Wärmetauschers verbessert ist.
Eigenschaften von in dem Gasweg erzeugten Ablagerungen
In dem Gasweg 34 des EGR-Kühlers 22 werden Ablagerungen von unverbrannten Kraftstoffkomponenten und Ruß in dem EGR-Gas erzeugt und haften in einigen Fällen an einem Abschnitt, der sich in Kontakt mit dem Gas in dem Gasweg 34 befindet. Nachfolgend ist der Abschnitt, der sich in Kontakt mit dem Gas in dem Gasweg 34 befindet, zur Vereinfachung auch als „Gaswegoberfläche“ bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Gaswegoberfläche nicht nur eine innere Wandoberfläche des Gaswegs 34, sondern auch die Oberfläche aller Rippen 35.
Die Eigenschaften der in dem Gasweg 34 erzeugten Ablagerungen unterscheiden sich je nach Temperatur ihrer Erzeugung. 3 ist ein Diagramm zur Beschreibung des Mechanismus der Erzeugung und des Abblätterns von Ablagerungen in dem Gasweg 34. Wie in 3 gezeigt, entstehen bei einer Kombination von Kondenswasser mit unverbrannten Brennstoffkomponenten, Ruß und dergleichen in dem Gasweg 34 Hochtemperaturlacke und wärmehärtende Ablagerungen in einem Hochtemperaturbereich. Die in dem Hochtemperaturbereich entstehenden Ablagerungen und dergleichen sind unlöslich. Niedertemperaturlacke und nicht feste Ablagerungen werden in großen Mengen auf der Niedertemperaturseite erzeugt.
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Gewicht von entstandenen Ablagerungen und der Temperatur bei ihrer Entstehung zeigt. Wie in 4 gezeigt, entsteht eine große Menge löslicher Ablagerungen in einem Bereich niedrigerer und eine große Menge unlöslicher Ablagerungen in einem Bereich höherer Temperatur. Insbesondere entsteht eine große Menge unlöslicher Ablagerungen auf der Hochtemperaturseite, und das Gewicht der unlöslichen Ablagerungen hat ein Maximum auf der Hochtemperaturseite bei mehr als 100°. Das Gewicht löslicher Ablagerungen hat ein Maximum bei einer Temperatur, die geringfügig niedriger als 100° ist, und die löslichen Ablagerungen entstehen in einem Niedertemperaturbereich.
Wasserabweisende Oberflächenbehandlung und hydrophile Oberflächenbehandlung im Gasweg
Überblick
Da die Ablagerungen die oben beschriebene Temperaturcharakteristik haben, wird die Gaswegoberfläche in einem Teil, in dem die Gaswegoberfläche eine relativ hohe Temperatur hat, einer wasserabweisende Oberflächenbehandlung unterzogen. Demzufolge wird die Ansammlung des Kondenswassers auf der Hochtemperaturseite verringert, um die Wasserabfuhr zu fördern und dadurch die Darin verbleibende Menge des Kondenswassers zu verringern. Ferner wird, da die Temperatur der Gaswegoberfläche höher gehalten wird, ein Abblättern von Ablagerungen von der Gaswegoberfläche durch die hohe Temperatur gefördert.
Die Gaswegoberfläche wird an einem Teil, wo die Gaswegoberfläche eine relativ niedrige Temperatur hat, einer hydrophilen Oberflächenbehandlung unterzogen. Demzufolge können bei einer niedrigen Temperatur erzeugte Ablagerungen durch Auflösung in dem Kondenswasser wirksam entfernt werden. Ferner kann das Kondenswasser durch die hydrophile Oberflächenbehandlung zwischen die Gaswegoberfläche und die Ablagerungen eindringen, wodurch die Entfernung von Ablagerungen durch Abblättern gefördert wird.
Temperaturverteilung in dem EGR-Kühler
Nachfolgend ist eine Temperaturverteilung in dem EGR-Kühler 22 beschrieben. 5 ist ein Diagramm, das eine Temperaturverteilung der Gaswegoberfläche in einer beliebigen XY-Ebene in dem EGR-Kühler 22 zeigt, und 6 ist ein Diagramm, das eine Temperaturverteilung der Gaswegoberfläche in einer beliebigen XZ-Ebene in dem EGR-Kühler 22 zeigt. In der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich der Gasweg 34 parallel zur X-Achse, und das EGR-Gas strömt im Wesentlichen von der Seite des X-Achsenursprungs parallel zur X-Achse in die positive Richtung. Demzufolge hat die Temperaturänderung in X-Achsenrichtung folgende Tendenz: Wie in den 5 und 6 gezeigt, ist die Temperatur auf der Einlassseite (Seite des X-Achsenursprungs) des Gaswegs 34 höher (zum Beispiel etwa 80° bis 400°), und die Temperatur der Gaswegoberfläche wird nahe der Temperatur des Kühlmittels (zum Beispiel etwa 40°) an einer Position näher der Auslassseite niedriger.
Der Kühlmitteleinlass 31 des EGR-Kühlers 22 ist auf der Seite näher dem Ursprung der XY-Ebene an der Seitenfläche auf der Seite der positiven Z-Achse gebildet, und der Kühlmittelauslass 32 ist auf den Seiten der positiven X- und Y-Achse an der Seitenfläche auf der Ursprungsseite der Z-Achse gebildet. Somit zirkuliert das Kühlmittel in einer ZY-Ebene von der positiven Seite der Z-Achse zu der Ursprungsseite und zirkuliert ferner auf der Urspungsseite der Y-Achse zur positiven Seite. Demzufolge hat die Temperaturänderung in Y-Achsenrichtung folgende Tendenz: Wie in 5 gezeigt, ist die Temperatur auf der positiven Seite hoch und auf der Ursprungsseite niedrig. Eine Temperaturänderung in Z-Achsenrichtung hat folgende Tendenz: Wie in 6 gezeigt, ist die Temperatur auf der positiven Seite niedrig und auf der Urspungsseite hoch.
Auf diese Weise hängt die Temperaturverteilung in dem EGR-Kühler 22 von der Strömung des EGR-Gases und dem Fluss des Kühlmittels ab. Somit kann die Temperatur der Gaswegoberfläche, während der EGR-Kühler 22 betrieben wird, nachdem der Motor 2 aufgewärmt ist, bis zu einem gewissen Grad aus dem Strom des EGR-Gases und dem Fluss des Kühlmittels geschätzt werden.
Referenz für die Unterteilung zwischen einem Teil, der einen wasserabweisenden Film bildet, und einem Teil, der einen hydrophilen Film bildet
Die 7 und 8 sind Diagramme, die eine bevorzugte Verteilung einer wasserabweisenden Wirkung in Übereinstimmung mit einer Temperaturverteilung in dem Gasweg zeigen. Wie oben beschrieben, hat in der vorliegenden Ausführungsform die Gaswegoberfläche an einer Position weiter auf der Urspungsseite in der X-Achsen- und der Z-Achsenrichtung und weiter auf der positiven Seite in Y-Achsenrichtung eine höhere Temperatur und an einer Position weiter auf der positiven Seite in der X-Achsen- und der Z-Achsenrichtung und weiter auf der Urspungsseite in Y-Achsenrichtung eine niedrigere Temperatur. Wie in 4 gezeigt, ist die Menge unlöslicher Ablagerungen an einer Position weiter auf der Hochtemperaturseite größer, und die Menge löslicher Ablagerungen ist an einer Position weiter auf der Niedertemperaturseite größer.
Somit wird die Gaswegoberfläche einer Oberflächenbehandlung unterzogen, so dass idealerweise ihre wasserabweisende Wirkung auf der Hochtemperaturseite stärker ist und allmählich abnimmt (mit anderen Worten ihre Hydrophilie zunimmt), wenn die Temperatur entsprechend der Temperaturverteilung der Gaswegoberfläche abnimmt, wie es in den 7 und 8 gezeigt ist. Jedoch muss die Änderung der wasserabweisenden Wirkung nicht exakt mit der Temperaturverteilung übereinstimmen, sondern kann sich allmählich oder in mehreren Stufen entsprechend der Temperaturverteilung ändern.
Wenn die wasserabweisende Wirkung der Gaswegoberfläche allmählich oder stufenweise verändert wird, steigt die Anzahl der Behandlungsprozesse entsprechend der Anzahl der Stufen der Änderung. Somit kann, um den Anstieg der Anzahl der Behandlungsprozesse zu vermeiden, ein wasserabweisender Film 37 auf der Gaswegoberfläche auf der Hochtemperaturseite und ein hydrophiler Film 38 auf der Gaswegoberfläche auf der Niedertemperaturseite gebildet werden, wie es in den 9 und 10 gezeigt ist.
Insbesondere beträgt in der vorliegenden Ausführungsform eine Referenztemperatur an einer Grenze zwischen dem wasserabweisenden Film 37 und dem hydrophilen Film 38 100°. Ein wasserabweisender Abschnitt, der der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung unterzogen wurde und mit dem wasserabweisenden Film 37 beschichtet ist, ist auf der Hochtemperaturseite gebildet, auf der erwartet wird, dass die Temperatur der Gaswegoberfläche gleich hoch wie oder höher als 100° ist, während der EGR-Kühler 22 in einer normalen Betrieb betrieben wird, nachdem der Motor aufgewärmt ist. Ein hydrophiler Abschnitt, der der hydrophilen Oberflächenbehandlung unterzogen wurde und mit dem hydrophilen Film beschichtet ist, ist auf der Niedertemperaturseite gebildet, auf der erwartet wird, dass die Temperatur der Gaswegoberfläche niedriger als 100° ist.
Die wasserabweisende Oberflächenbehandlung oder die hydrophile Oberflächenbehandlung kann aufgrund der Konfiguration dem Gaswegoberfläche in einigen Fällen nicht mit einer genauen Grenze auf der Basis der Referenztemperatur versehen werden. In einem solchen Fall wird der wasserabweisende Film 37 oder der hydrophile Film 38 an jedem Teil gebildet, wo die wasserabweisende Oberflächenbehandlung oder die hydrophile Oberflächenbehandlung durchgeführt werden kann. Insbesondere wird der Teil mit dem wasserabweisenden Film 37 beschichtet, wenn erwartet wird, dass der Teil eine durchschnittliche Oberflächentemperatur hat, die gleich hoch wie oder höher als 100° ist, während der EGR-Kühler 22 betrieben wird, wenn der Teil in dem Gasweg 34 des EGR-Kühlers 22 angeordnet ist, oder der Teil wird mit dem hydrophilen Film 38 beschichtet, wenn erwartet wird, dass die durchschnittliche Oberflächentemperatur niedriger als 100° ist. Demzufolge kann der Gasweg 34 mit der hydrophilen Wirkung und der wasserabweisende Wirkung ausgebildet werden, die entsprechend der Temperaturverteilung der Gaswegoberfläche bis zu einem gewissen Grad selektiv bereitgestellt werden.
Die Referenztemperatur als eine Temperatur, die einer Aufteilung der Bildung des wasserabweisenden Films 37 und des hydrophilen Films 38 entspricht, muss nicht notwendigerweise 100° betragen. Zum Beispiel kann die Referenztemperatur auf eine Temperatur eingestellt werden, bei der lösliche Ablagerungen und unlösliche Ablagerungen für jeden Motor, in dem der Wärmetauscher eingebaut ist, wirksam ausgestoßen werden können, und die Temperatur kann durch Simulation oder dergleichen berechnet und in geeigneter Weise eingestellt werden.
Verfahren zum Bilden eines wasserabweisenden Films und eines hydrophilen Films
11 ist ein Diagramm eines Musters, das den Überblick eines Verfahrens zum Bilden des wasserabweisende Films und des hydrophilen Films zeigt. Wie in 11 gezeigt, befindet sich eine Grundierung 42 für eine engen Kontakt und eine Benetzbarkeit auf einem Basismaterial 41 jeder Rippe 35, und die Wandoberfläche des Gaswegs 34 oder dergleichen und die wasserabweisende Oberflächenbehandlung oder die hydrophile Oberflächenbehandlung ist auf der Grundierung 42 vorgesehen, um den wasserabweisenden Film 37 oder den hydrophilen Film 38 zu bilden.
Beispiele der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung umfassen eine Oberflächenbehandlung, bei der ein Verbundstoff, der eine oder mehrere Siliziumverbindungen wie etwa SiC, SiN, SiO und SiON enthält, mit einem Basismaterial kombiniert wird, eine Behandlung, bei der ein amorphes Material, zum Beispiel TiO2, Al2O3, SiO2 oder ZrO2 erzeugt wird, und eine Oberflächenbehandlung, bei der ein Film aus Fluorharz wie etwa PTFE, Molybdändisulfid oder dergleichen gebildet wird.
In der hydrophilen Oberflächenbehandlung wird zum Beispiel eine hydrophile funktionale Gruppe durch Verwenden von Fluorharz oder dergleichen bereitgestellt, in die eine hydrophile funktionale Gruppe wie etwa eine Sulfonatgruppe oder eine Carboxylgruppe eingeführt wird. In anderen Verfahren wird zum Beispiel das Basismaterial einer thermischen Wasserbehandlung, einer Ultraviolettbestrahlung oder einer Plasmabehandlung unterzogen bzw. einer Plasmabehandlung oder einer Texturbehandlung (d. h. einer Behandlung mit Perlhautfinish) zur Mikroaufrauung unterzogen.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verfahren der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung und der hydrophilen Oberflächenbehandlung nicht besonders begrenzt. Verschiedene Arten der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung und der hydrophilen Oberflächenbehandlung sind bekannt, so dass hier auf eine weitere ausführliche Beschreibung verzichtet ist.
Wie oben beschrieben, können, wenn der wasserabweisende Film 37 und der hydrophile Film 38 auf der Hochtemperaturseite bzw. der Niedertemperaturseite in dem Gasweg 34 gebildet sind, Ablagerungen in Übereinstimmung mit den Ablagerungseigenschaften wirksam entfernt werden, und Ablagerungsansammlungen oder - anhäufungen können verringert werden.
Insbesondere wird eine Bewegung von Wasser in dem Gasweg 34 auf der Hochtemperaturseite gefördert, so dass die Darin verbleibende Menge von Wasser verringert ist. Wenn sich Wasser auf der Hochtemperaturseite ansammelt, ist es schwierig, eine Oxidation oder eine Dissipation von Hochtemperaturlacken und Ablagerungen zu erreichen. Somit wird die wasserabweisende Wirkung verstärkt, um einen Wasserausstoß zu fördern, und die Temperatur der Gaswegoberfläche wird erhöht, um das Abblättern von Ablagerungen zu fördern.
Insbesondere auf der Niedertemperaturseite entstehen in großen Mengen Niedertemperaturlacke und nicht-feste Ablagerungen. Für diese Ablagerungen ist die Wasserauflösung wirksam. Ferner kann das Abblättern der Ablagerungen gefördert werden, wenn Wasser zwischen die Gaswegoberfläche und die Ablagerungen eintritt. Somit wird auf der Niedertemperaturseite durch die hydrophile Oberflächenbehandlung der hydrophile Film 38 gebildet, wodurch die Ablagerungen wirksam aufgelöst werden.
Zweite Ausführungsform
Die Gesamtkonfiguration eines Systems und die Konfiguration des EGR-Kühlers 22 gemäß einer zweiten Ausführungsform sind identisch mit jenen der ersten Ausführungsform. Wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, sind die mehreren Rippen 35 in dem Gasweg 34 des EGR-Kühlers 22 angeordnet. In der zweiten Ausführungsform sind der wasserabweisende Abschnitt, der mit dem wasserabweisenden Film 37 beschichtet ist, und der hydrophile Abschnitt, der mit dem hydrophilen Film 38 beschichtet ist, auf der Oberfläche aller Rippen 35 so angeordnet, dass die wasserabweisende Wirkung zwischen der Hochtemperaturseite und der Niedertemperaturseite in dem Gasweg 34 verschieden ist.
Die 12 und 13 zeigen beispielhafte Rippen 35, die in dem Gasweg 34 des EGR-Kühlers 22 angeordnet sind. Die Rippen 35 sind als mehrere verteilte Teile für einen Gasweg 34 gebildet. Insbesondere sind die Rippen 35 in einem in den 12 und 13 gezeigten Beispiel durch Schmieden und Koppeln mehrerer Elemente 351 gebildet, die in the X-Richtung parallel zueinander angeordnet sind und jeweils einen konvexen YZ-Querschnitt besitzen. Bevor die Elemente 351 gekoppelt werden, werden die Rippen 35 in mehrere Teile unterteilt, die jeweils in Z-Achsenrichtung einen konvexen Querschnitt haben, und zum Beispiel in der X-Richtung in drei Teile unterteilt, wie es in den 12 und 13 gezeigt ist.
Jedes Element 351 wird im Voraus einer Oberflächenbehandlung zur Bildung des wasserabweisenden Film 37 oder des hydrophilen Films 38 unterzogen. Jedes Element 351, auf dem der wasserabweisende Film 37 gebildet wird, wird, wenn das Element in dem Gasweg 34 des EGR-Kühlers 22 eingebaut wird, an einer Position angeordnet, an der die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf gleich hoch oder höher als 100° geschätzt wird, während der EGR-Kühler 22 betrieben wird. Jedes Element 351, auf dem der hydrophile Film 38 gebildet wird, wird an einer Position angeordnet, an der die durchschnittliche Oberflächentemperatur auf niedriger als 100° geschätzt wird, während der EGR-Kühler 22 betrieben wird. Somit ist eine große Anzahl von Elementen 351, auf denen jeweils der wasserabweisende Film 37 gebildet ist, auf der Urspungsseite in der XZ-Ebene angeordnet, und eine große Anzahl von Elementen 351, auf denen der hydrophile Film 38 gebildet ist, ist auf den positiven Seiten der X- und der Z-Achse angeordnet.
Wenn die Rippen 35, die auf diese Weise gebildet sind, in dem Gasweg 34 angeordnet sind, ist die wasserabweisende Wirkung auf der Hochtemperaturseite in dem Gasweg 34 erhöht. Ferner ist die hydrophile Wirkung auf der Niedertemperaturseite in dem Gasweg 34 erhöht. Demzufolge können Ablagerungen wirksam reduziert werden.
In der zweiten Ausführungsform sind die Rippen 35 in mehrere Teile unterteilt, die jeweils einen konvexen Querschnitt in eine Richtung parallel zur Z-Achse haben, und in drei Teile in eine Richtung parallel zur X-Achse unterteilt. Jedoch ist die Anzahl von Rippenunterteilungen nicht darauf begrenzt. Wenn die Unterteilung fein ist, kann die Grenze zwischen dem wasserabweisenden Film und dem hydrophilen Film näher bei der Temperaturverteilung definiert sein, jedoch nimmt die Anzahl von Prozessen zu. Somit kann die Anzahl von Prozessen zur Bildung der Rippen 35 durch Verringern der Anzahl an Unterteilungen verringert werden.
Die wasserabweisende Wirkung und die hydrophile Wirkung können entsprechend der Temperaturverteilung stufenweise geändert werden. Insbesondere können Oberflächenbehandlungen mit unterschiedlichen wasserabweisenden Wirkungen auf die mehreren Elemente angewendet werden. Anschließend kann ein Element mit einer höheren wasserabweisenden Wirkung auf einer Seite angeordnet werden, auf der die Temperatur der Gaswegoberfläche höher ist, und ein Element mit einer höheren hydrophilen Wirkung kann auf einer Seite angeordnet werden, auf der die Temperatur niedriger ist. Auf diese Weise kann die wasserabweisende Wirkung entsprechend der Temperaturverteilung stufenweise geändert werden.
Dritte Ausführungsform
14 ist ein Diagramm zur Beschreibung des EGR-Kühlers gemäß der vorliegende Ausführungsform. Die Gesamtkonfiguration eines Systems und die Konfiguration des EGR-Kühlers 22 gemäß die vorliegende Ausführungsform sind identisch mit jenen der ersten Ausführungsform. Wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, umfasst der Kühlmittelweg 33 des EGR-Kühlers 22 mehrere gestapelte Rohre 331. In der vorliegenden Ausführungsform ist der wasserabweisende Film 37 oder der hydrophile Film 38 auf der Außenseite jedes Rohrs 331 gebildet, mit anderen Worten auf der inneren Wandoberfläche des Gaswegs 34, so dass die wasserabweisende Wirkung des Gaswegs 34 auf der Hochtemperaturseite und der Niedertemperaturseite verschieden ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Rohre 331 in einer vertikalen Richtung (Y-Achsenrichtung) gestapelt. Wie es in der ersten Ausführungsform beschrieben ist, ist der Kühlmitteleinlass auf der Unterseite (Y-Achsen-Ursprungsseite) und der Kühlmittelauslass auf der Oberseite angeordnet. Somit ist unter den Rohren 331 der wasserabweisende Film 37 auf jedem Rohr 331 gebildet, das auf der Oberseite angeordnet ist, und der hydrophile Film 38 auf jedem Rohr 331 gebildet, das auf der Unterseite angeordnet ist, wodurch der Gasweg 34 mit einer wasserabweisenden Wirkung gebildet ist, die sich in Y-Achsenrichtung ändert.
Um die wasserabweisende Wirkung in X-Achsenrichtung und in Z-Achsenrichtung zu ändern, werden an jedem Rohr 331 durch Maskieren oder dergleichen unterschiedliche Oberflächenbehandlungen durchgeführt. Insbesondere wird mit einer Grenze, die auf einen Teil eingestellt wird, bei dem die Temperatur der Gaswegoberfläche gleich 100° wird, während der EGR-Kühler 22 betrieben wird, der wasserabweisende Film 37 in einem Bereich gebildet, in dem die Temperatur gleich hoch oder höher als 100° ist, während ein Bereich, in dem die Temperatur niedriger als 100° ist, maskiert wird. Ebenso wird der hydrophile Film 38 gebildet, während der Bereich, in dem die Temperatur gleich hoch oder höher als 100° ist, maskiert wird. Demzufolge werden der wasserabweisende Abschnitt und der hydrophile Abschnitt auch in X-Achsenrichtung und in Z-Achsenrichtung gebildet.
Die in der vorliegenden dritten Ausführungsform beschriebene Konfiguration, in der der wasserabweisende Film 37 und der hydrophile Film 38 auf der inneren Wandoberfläche des Gaswegs 34 (das heißt auf der Außenwand jedes Rohrs 331) vorgesehen sind, können mit der in der zweiten Ausführungsform beschriebenen Konfiguration der Rippen 35 kombiniert werden. Demzufolge kann die wasserabweisende Wirkung auf der Hochtemperaturseite und die hydrophile Wirkung auf der Niedertemperaturseite verstärkt werden, wodurch eine Verringerung von Ablagerungen wirksam erreicht wird.
In der dritten Ausführungsform ist der wasserabweisende Film 37 oder der hydrophile Film 38 außerhalb der Rohre 331 gebildet. Die Oberflächenbehandlungen mit wasserabweisenden Wirkungen oder hydrophilen Wirkungen, die voneinander verschieden sind, können auf mehrere Bereiche in aufgeteilter Weise angewendet werden, so dass die wasserabweisende Wirkung von der Hochtemperaturseite zur Niedertemperaturseite allmählich abnimmt.
In der vorliegenden Ausführungsform wird jedes Rohr 331 als der Kühlmittelweg 33 und die Außenseite des Rohrs 331 als der Gasweg 34 verwendet. Jedoch kann auch das Rohr als der Gasweg verwendet werden, und die Außenseite des Rohrs, das der Gasweg 34 ist, kann als der Kühlmittelweg verwendet werden. Auch in diesem Fall kann der hydrophile Film oder der wasserabweisende Film in ähnlicher Weise entsprechend der Temperaturverteilung auf der inneren Wandoberfläche des Rohrs als der Gasweg 34 gebildet werden.
Vierte Ausführungsform
15 ist ein Diagramm zur Beschreibung eines EGR-Kühlers gemäß einer vierten Ausführungsform. Die Konfiguration eines Systems gemäß der vierten Ausführungsform ist identisch mit der der ersten Ausführungsform, außer dass ein Mehr-Rohr-EGR-Kühler 50, wie er in 15 gezeigt ist, statt des EGR-Kühlers 22 verwendet wird.
In dem in 15 gezeigten EGR-Kühler 50 umfasst der Gasweg mehrere Gasleitungen 51 und 52. Die Gasleitung 51 weist einen wasserabweisenden Film auf, der auf einer inneren Wandoberfläche gebildet ist, und die Gasleitung 52 weist einen hydrophilen Film auf, der auf einer inneren Wandoberfläche gebildet ist. Welche der Gasleitungen 51 und 52 bereitgestellt wird, wird in Übereinstimmung mit der Anordnung eines Kühlmitteleinlasses 53 und eines Kühlmittelauslasses 54 bestimmt. Insbesondere, wie 15 in gezeigt, ist die Temperatur relativ niedrig auf der Unterseite und der rechten Seite in dem Blatt von 15, die näher bei dem Kühlmitteleinlass 53 sind, so dass die Gasleitung 52, auf der der hydrophile Film gebildet ist, auf diesen Seiten verwendet wird. Die Gasleitung 51, auf der der wasserabweisende Film gebildet ist, wird als jede Gasleitung verwendet, die auf der Oberseite und der linken Seite in dem Blatt von 15 angeordnet ist, die näher beim Kühlmittelauslass 54 liegen.
Wie oben beschrieben, können die Gasleitung 51, deren innere Wandoberfläche durch den wasserabweisenden Film bedeckt ist, und die Gasleitung 52, deren innere Wandoberfläche durch den hydrophilen Film bedeckt ist, verwendet werden, um die hydrophile Wirkung und die wasserabweisende Wirkung der Gaswegoberfläche entsprechend der Temperaturverteilung wenigstens in einer Ebene senkrecht zu dem Gasweg 34 zu unterscheiden. Somit kann auch in dem Mehr-Rohr-EGR-Kühler 50 eine Anhäufung oder Ansammlung von Ablagerungen reduziert werden.
Fünfte Ausführungsform
16 ist ein Diagramm, das schematisch die Konfiguration eines Systems gemäß der vorliegenden Ausführungsform zeigt. Das System gemäß einer fünften Ausführungsform hat eine Konfiguration, die mit der des Systems in 1 identisch ist, außer, dass ein in den Ansaugkrümmer integrierter Zwischenkühler 60 statt des Zwischenkühlers 14 in 1 vorgesehen ist.
Wenn ein in dem Ansaugweg angeordneter Wärmetauscher strömungsabwärts des Teils angeordnet ist, bei dem sich der EGR-Weg 20 und der Ansaugweg 10 in der Strömung der Ansaugluft miteinander verbinden, wie der in dem Ansaugkrümmer integrierte Zwischenkühler 60, wie es in 16 gezeigt ist, wird ein Teil der Abgase zusammen mit der Ansaugluft in einen Gasweg des Wärmetauschers geleitet. Somit entstehen, ähnlich wie bei den in den Ausführungsformen 1 bis 4 beschriebenen EGR-Kühlern 22 oder 50, potentiell Ablagerungen in dem Gasweg eines Wärmetauschers dieser Art.
Um die Ablagerungen zu reduzieren, wird die Gaswegoberfläche des Zwischenkühlers 60 in 16 entsprechend der Temperaturverteilung in dem Gasweg des Zwischenkühlers 60 der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung oder der hydrophilen Oberflächenbehandlung unterzogen. Insbesondere wird der wasserabweisende Film auf der Hochtemperaturseite gebildet, auf der die Gaswegoberfläche des Zwischenkühlers 60 eine durchschnittliche Temperatur besitzt, die gleich hoch wie oder höher als 100° ist, während der Zwischenkühler 60 betrieben wird, und der hydrophile Film wird auf der Niedertemperaturseite gebildet, auf der die durchschnittliche on Temperatur niedriger als 100° ist.
Ein zu dem Zwischenkühler 60 geleitetes Einlassgas strömt von der Strömungsabwärtsseite in dem Ansaugweg 10 zu dem Motor 2. Insbesondere strömt das Gas in der Draufsicht in 16 in dem Gasweg des Zwischenkühlers 60 in der positiven X-Achsenrichtung.
17 zeigt den Fluss von Kühlmittel in dem Kühlmittelweg des Zwischenkühlers 60. Wie in 17 gezeigt, ist ein Kühlmitteleinlass 61 des Zwischenkühlers 60 auf einer Seitenfläche auf der Seite der positiven X-Achse angeordnet, und ein Kühlmittelauslass 62 ist in der Nähe der Mitte einer Seitenfläche auf der Ursprungsseite der X-Achse angeordnet. Somit zirkuliert das Kühlmittel in dem Zwischenkühler 60 von der Seite der positiven X-Achse zur Ursprungsseite.
Jedoch wird die Temperaturverteilung im Falle des Zwischenkühler 60 stark von weiteren Komponenten und den Montagebedingungen beeinflusst. Somit hängt die Oberflächentemperaturverteilung des Gaswegs des Zwischenkühlers 60 nicht nur von der Zirkulationsrichtung des Einlassgases in dem Gasweg und der Zirkulationsrichtung des Kühlmittels in dem Kühlmittelweg ab. Zum Beispiel wird eine Seitenfläche eines Ansaugkrümmers im gemäß der fünften Ausführungsform montierten Zustand durch Außenluft gekühlt, so dass der Zwischenkühler 60 auf einer Seite näher einer Seitenfläche eine niedrige Temperatur hat.
18 ist ein Diagramm, das die Temperaturverteilung der Oberfläche des Gaswegs des Zwischenkühlers 60 zeigt. Wie in 18 gezeigt, hat die Oberflächentemperaturverteilung des Gaswegs des Zwischenkühlers 60 einen Hochtemperaturbereich auf der Ursprungsseite der X-Achse, die die Gaseinlassseite und die Kühlmittelauslassseite ist, und hat Niedertemperaturbereiche in der Nähe beider Seitenflächen auf der Y-Achsen-Ursprungsseite und der positiven Seite aufgrund des Einflusses der Kühlung von einer Seite, die sich näher bei der Seitenfläche des Ansaugkrümmers befindet.
19 ist ein Diagramm zur Beschreibung einer beispielhaften Konfiguration einer Rippe, die in dem Gasweg des Zwischenkühlers 60 eingebaut ist. Wie in 19 gezeigt, ist die Rippe durch Schmieden und Verbinden einer Rippe 63, auf der ein wasserabweisender Film gebildet ist, und einer Rippe 64, auf der ein hydrophiler Film gebildet ist, gebildet. Die Rippen 63 und 64 sind jeweils so angeordnet, dass ihre Längsrichtung parallel zu der X-Achse ist, so dass der Zwischenkühler eine konkav-konvexe YZ-Querschnittsform besitzt. In der XY-Ebene ist die Rippe 63, auf der der wasserabweisende Film gebildet ist, in der Nähe eines mittleren Teils in Y-Achsenrichtung angeordnet, und die Rippen 64, auf denen jeweils der hydrophile Film gebildet ist, sind beidseits der Rippe 63 angeordnet.
Mit dieser Konfiguration wird der wasserabweisende Film oder der hydrophile Film in dem Gasweg des Zwischenkühlers 60 in Übereinstimmung mit dessen Oberflächentemperaturverteilung gebildet. Demzufolge kann eine Anhäufung oder Ansammlung von Ablagerungen wirksam verringert werden.
In der fünften Ausführungsform ändern sich die hydrophile Wirkung und die wasserabweisende Wirkung nur in Y-Achsenrichtung. Jedoch sind die Ausführungsformen in der vorliegenden Offenbarung nicht hierauf beschränkt, und die wasserabweisende Wirkung und die hydrophile Wirkung der Gaswegoberfläche können in der X-Achsenrichtung oder der Z-Achsenrichtung verändert werden. Zum Beispiel, wie in 13 gezeigt, können die Rippen als mehrere verteilte Teile je nach Notwendigkeit, der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung oder der hydrophilen Oberflächenbehandlung in X-Achsenrichtung unterzogen werden, so dass sich die wasserabweisende Wirkung in X-Achsenrichtung ändert. Insbesondere ist in der fünften Ausführungsform, da der Gaseinlass und der Kühlmittelauslass zum Beispiel auf der Ursprungsseite der X-Achse eingebaut sind, die Anzahl von Rippen 63, auf denen jeweils der wasserabweisende Film gebildet ist, auf einer Seite näher zur Y-Achse als auf einer Seite weiter von der Y-Achse weg und die Anzahl von Rippen 64, auf denen jeweils der hydrophile Film gebildet ist, auf der Seite weiter weg von der Y-Achse als auf der Seite näher zur Y-Achse hin größer. Demzufolge kann eine Rippenkonfiguration mit einer Verteilung der wasserabweisenden Wirkung näher zu der Temperaturverteilung gewonnen werden, wodurch wirksamer Ablagerungsanhaftungen reduziert werden.
Die fünfte Ausführungsform beschreibt ein Beispiel mit dem in dem Ansaugkrümmer integrierten Zwischenkühler 60. Jedoch ist der Zwischenkühler nicht auf einen im Ansaugkrümmer integrierten Zwischenkühler beschränkt, sondern kann ein anderer Zwischenkühler sein. Zum Beispiel haben einige Motoren mit einer Niederdruckkreis-EGR (LPL-EGR) eine Konfiguration, in der ein EGR-Gasweg mit einem Ansaugweg strömungsabwärts des Zwischenkühlers in der Strömung der Ansaugluft verbunden ist. Wenn die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform auf den Zwischenkühler angewendet wird, der in einem Motor mit einer solchen Konfiguration eingebaut ist, können Ablagerungen wirksam reduziert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Zwischenkühler 60 vom Rippentyp, und eine Rippe, die der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, und eine Rippe, die der hydrophilen Oberflächenbehandlung unterzogen wurde, werden entsprechend der Temperaturverteilung verwendet, um den wasserabweisenden Abschnitt und den hydrophilen Abschnitt in dem Gasweg bereitzustellen und dadurch Ablagerungen zu verringern. Jedoch kann die dritte Ausführungsform auch auf den Zwischenkühler 60 angewendet werden, um die Oberfläche jedes Rohrs der wasserabweisenden Oberflächenbehandlung oder der hydrophilen Oberflächenbehandlung zu unterziehen und dadurch einen Wärmetauscher mit der wasserabweisenden Wirkung und der hydrophilen Wirkung entsprechend der Temperaturverteilung zu gewinnen. Alternativ kann ein Mehr-Rohr-Wärmetauscher mit der wasserabweisenden Wirkung und der hydrophilen Wirkung entsprechend der Temperaturverteilung, wie es in der vierten Ausführungsform beschrieben ist, als der Zwischenkühler eingebaut werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2006348873 A [0003, 0005]

Claims

Wärmetauscher (20, 50, 60), der in einem Ansaugweg (10) oder einem Abgaskanal (20) eines Verbrennungsmotors (2) eingebaut und ausgelegt ist, um Wärme zwischen Abgase enthaltenden Gasen und einem Kühlmittel zu übertragen, wobei der Wärmetauscher umfasst: einen Gasweg (34), durch den das Gas strömt; und einen Kühlmittelweg (33, 331), durch den das Kühlmittel fließt, wobei ein wasserabweisender Abschnitt (37), der einer wasserabweisenden Behandlung unterzogen wurde, an einem Teil eines Abschnitts gebildet ist, der sich in dem Gasweg (34, 51) in Kontakt mit dem Gas befindet, und ein hydrophiler Abschnitt (38), der einer hydrophilen Behandlung unterzogen wurde, an einem Teil des Abschnitts gebildet ist, der sich in dem Gasweg (34, 52) in Kontakt mit dem Gas befindet, wobei der Teil von dem wasserabweisenden Abschnitt (37) verschieden ist und eine Temperatur besitzt, die niedriger ist als die Temperatur des wasserabweisenden Abschnitts (37), während der Wärmetauscher betrieben wird.
Wärmetauscher (20, 50, 60) nach Anspruch 1, wobei der wasserabweisende Abschnitt (37) strömungsaufwärts des hydrophilen Abschnitts (38) in der Strömung des Gases durch den Gasweg (34) angeordnet ist.
Wärmetauscher (20, 50, 60) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der wasserabweisende Abschnitt (37) strömungsabwärts des hydrophilen Abschnitts (38) in dem Fluss des Kühlmittels durch den Kühlmittelweg (33) angeordnet ist.
Wärmetauscher (20, 50, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, der ferner eine wärmeabgehende Rippe (35) umfasst, die in dem Gasweg (34) angeordnet ist, wobei der wasserabweisende Abschnitt (37) und der hydrophile Abschnitt (38) in Teilen, die voneinander verschieden sind, auf einer Oberfläche der Rippe (35) gebildet sind.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der wasserabweisende Abschnitt (37) und der hydrophile Abschnitt (38) in Teilen, die voneinander verschieden sind, auf einer inneren Wandoberfläche des Gaswegs (34) gebildet sind.
Wärmetauscher (50) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Gasweg (34) mehrere Rohre (51, 52) umfasst, die parallel zueinander in dem Wärmetauscher (50) angeordnet sind, der wasserabweisende Abschnitt auf inneren Wandoberflächen von einigen der mehreren Rohre (51) gebildet ist, der hydrophile Abschnitt auf einigen weiteren Rohren der mehreren Rohre gebildet ist, wobei die weiteren Rohre (52) von den Rohren verschieden sind, auf denen der wasserabweisende Abschnitt gebildet ist, und die weiteren Rohre (52), auf denen der hydrophile Abschnitt gebildet ist, an einem Teil angeordnet sind, der eine Temperatur besitzt, die niedriger als die Temperatur eines Teils ist, an dem die Rohre (51) angeordnet sind, an denen der wasserabweisende Abschnitt gebildet ist, während der Wärmetauscher (50) betrieben wird.
Wärmetauscher (20, 50, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der wasserabweisende Abschnitt (37) an einem Teil gebildet ist, an dem geschätzt wird, dass der Gasweg (34, 51) eine Oberflächentemperatur hat, die gleich hoch wie oder höher als eine Referenztemperatur ist, während eines Betriebs, nachdem der Verbrennungsmotor (2) aufgewärmt ist, in dem der Wärmetauscher (20, 50, 60) eingebaut ist.
Wärmetauscher (20, 50, 60) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der hydrophile Abschnitt (38) an einem Teil gebildet ist, an dem geschätzt wird, dass der Gasweg (34, 52) eine Oberflächentemperatur hat, die niedriger als eine Referenztemperatur ist, während eines Betriebs, nachdem der Verbrennungsmotor (2) aufgewärmt ist, in dem der Wärmetauscher (20, 50, 60) eingebaut ist.