DE3806418A1 - Auspuffwaerme-rueckgewinnungssystem fuer eine innenraumheizung - Google Patents
Auspuffwaerme-rueckgewinnungssystem fuer eine innenraumheizungInfo
- Publication number
- DE3806418A1 DE3806418A1 DE3806418A DE3806418A DE3806418A1 DE 3806418 A1 DE3806418 A1 DE 3806418A1 DE 3806418 A DE3806418 A DE 3806418A DE 3806418 A DE3806418 A DE 3806418A DE 3806418 A1 DE3806418 A1 DE 3806418A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- coolant
- exhaust gas
- heat
- heat exchanger
- working fluid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims description 51
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title description 5
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 49
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 47
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 29
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 claims description 28
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 21
- 230000032258 transport Effects 0.000 claims description 3
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 2
- 239000011358 absorbing material Substances 0.000 claims 4
- 238000013459 approach Methods 0.000 claims 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 claims 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims 1
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims 1
- 239000006200 vaporizer Substances 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000010257 thawing Methods 0.000 description 3
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 3
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000002528 anti-freeze Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000036642 wellbeing Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/0266—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with separate evaporating and condensing chambers connected by at least one conduit; Loop-type heat pipes; with multiple or common evaporating or condensing chambers
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N5/00—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy
- F01N5/02—Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting by exhaust energy the devices using heat
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01P—COOLING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; COOLING OF INTERNAL-COMBUSTION ENGINES
- F01P9/00—Cooling having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01P1/00 - F01P7/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
- F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D15/00—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
- F28D15/02—Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
- F28D15/06—Control arrangements therefor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D20/00—Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
- F28D21/00—Heat-exchange apparatus not covered by any of the groups F28D1/00 - F28D20/00
- F28D21/0001—Recuperative heat exchangers
- F28D21/0003—Recuperative heat exchangers the heat being recuperated from exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F2215/00—Fins
- F28F2215/06—Hollow fins; fins with internal circuits
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Wärmeübertragungssystem und insbesondere
eines, das für die Übertragung von Wärme von den Auspuffgasen einer
Verbrennungskraftmaschine an deren flüssiges Kühlmittel bestimmt ist.
Bei den meisten zeitgemäßen Kraftfahrzeugen werden
Flüssigkeitskühlsysteme verwendet, welche die Abwärme des Motors
ableiten, um den Motor in einem Temperaturbereich zu halten, in dem er
zuverlässig arbeitet. Um erwärmte Luft zum Beheizen des für die Fahrgäste
bestimmten Fahhrzeuginnenraums und zum Abtauen verfügbar zu machen, wird
das erhitzte Kühlmittel durch einen Wärmeaustauscher hindurchgeleitet.
Das Motorkühlsystem stabilisiert ferner die Betriebstemperatur des
Motors in einem engen Bereich, der für die Erzielung von Leistung,
Brennstoffersparnis und der Begrenzung der Abgas-Emissionen erwünscht
ist.
Das Maß der Wärmeübertragung zum flüssigen Kühlmittel der
Verbrennungskraftmaschine gepaart mit der Menge und den
Wärmeeigenschaften des Kühlmittels läßt die Temperatur des Kühlmittels
verhältnismäßig langsam ansteigen, wenn das Fahrzeug gestartet wird,
nachdem es bei niedrigen Außentemperaturen ausgekühlt worden ist.
Dementsprechend ist nicht sofort warme Luft für die
Fahrzeuginnenraumheizung und zum Abtauen der Frontscheibe verfügbar.
Folglich muß die Bedienungsperson des Fahrzeugs oft das Fahrzeug vor
seiner Verwendung warmlaufen lassen, damit das Kühlmittel die
erforderliche Temperatur erreicht. Zusätzlich zu den mit dem
Wohlbefinden der Fahrzeuginsassen und dem Abtauen verbundenen Problemen
hat das langsame Ansteigen der Kühlmitteltemperatur auch noch schädliche
Auswirkungen auf die Motorfunktionen.
In Anbetracht des vorausgegangenen besteht Bedarf nach einem System zum
Erhöhen der Geschwindigkeit, mit der flüssiges Kühlmittel von
Brennkraftmaschinen auf eine erwünschte Betriebstemperatur aufgeheizt
wird.
Eine Möglichkeit, die Anstieggeschwindigkeit der
Motorkühlmitteltemperatur nach dem Starten zu erhöhen, ist die
Übertragung von bei den Motorauspuffgasen anfallender Abwärme an das
Motorkühlmittel. Heizrohr-Wärmetransportsysteme erlauben es, Wärmeenergie
zwischen einer Wärmequelle und einer entfernt liegenden Wärmesenke mit
hoher Effizienz zu übertragen und sind deshalb ausgezeichnet geeignet für
solche Anwendungen. Die Heizrohre werden von einem geschlossenen
Behälter mit getrennten Verdampfer- und Kondensatorabschnitten umfaßt.
Eine außenliegende Wärmequelle liefert Wärmeenergie an den
Verdampferabschnitt und eine Wärmesenke zieht Wärme vom
Kondensatorabschnitt ab. Das Heizrohr hat eine hohle innere Ausnehmung,
die mit einem Geflecht aus porösem Material angefüllt oder ausgefüllt
ist. Das Innere des Heizrohres ist mit einem Übertragungsmedium gefüllt,
das im Verdampferabschnitt verdampft und mit seiner latenten
Verdampfungswärme an den Kondensatorabschnitt übertragen wird, wo es an
den kühleren Flächen kondensiert und so seine latente Wärme abgibt. Das
kondensierte Medium wird zum Verdampferabschnitt über das poröse Geflecht
durch Kapillarwirkung und/oder Schwerkraft zurückgeführt.
Infolge von Betrachtungen struktureller Art gibt es Grenzen für die
Temperaturbereiche in denen ein Heizrohr funktionieren kann.
Temperaturen, die viel höher sind als der erwünschte Arbeitsbereich des
Heizrohres verursachen Flüssigkeitsinnendrucke, die auf eine Höhe
ansteigen, daß sie eine strukturelle Zerstörung des Heizrohres zur Folge
haben könnten. Diese Begrenzung stellt ein deutliches Hindernis bei der
Konstruktion eines Heizrohrsystems für die Übertragung der Abwärme von
Auspuffgasen an das Motorkühlmittel dar, da die Temperaturen von
Auspuffgasen in einem breiten Bereich, beispielsweise von 250°C bis
700°C, liegen.
Ein Mittel, mit solch extremen Temperaturen fertig zu werden, ist die
Wahl einer Arbeitsflüssigkeit, deren Dampfdruck nicht die obere
Druckfestigkeitsgrenze des Heizrohrs bei der höchsten Temperatur, der das
Heizrohr unterworfen werden könnte, überschreitet. Ein solches
Arbeitsmedium würde jedoch bei niedrigen Temperaturen eine sehr geringe
Dampfdichte aufweisen, die einen übermäßig großen Innendurchmesser zum
erreichen der erforderlichen Wärmetransportgeschwindigkeit erfordern
würde.
Ein weiteres Mittel, die zuvor beschriebenen Herausforderungen bei der
Auslegung eines Heizrohrsystems zu überwinden, wäre die Steuerung der
Wärmezufuhr an den Verdampferteil des Heizrohrs durch Ableiten von
Teilmengen des Motorauspuffgases ohne Kontakt mit dem Verdampfer. Dieses
Vorgehen würde jedoch die Verwendung eines mechanischen Ventils im
Auspuffgasstrom erforderlich machen. Solche Ventile sind wegen ihrer
Unzuverlässigkeit, den Kosten und aus anderen Erwägungen heraus nicht
erwünscht.
Eine zusätzliche Möglichkeit zur schnellen Erhitzung des Kühlmittels ist
es, dem Abgasstrom zu ermöglichen, seine Hitze frei an den
Heizrohrverdampferabschnitt abgeben zu können und dann alle überschüssige
Hitze abzuleiten. Diese Möglichkeit ist jedoch aufgrund der extrem hohen
abzuleitenden Wärmemengen nicht entwicklungsfähig.
Bei dem System gemäß der vorliegenden Erfindung werden die erwünschten
Eigenschaften erreicht und es werden damit die Nachteile der zuvor
beschriebenen Möglichkeiten dadurch überwunden, daß bei ansteigender
Auspuffgastemperatur Abschnitte des Verdampfers des Heizrohrs
austrocknen. Diese Abschnitte erreichen Auspuffgastemperatur und sie
sind danach an der Wärmeübertragung durch das Heizrohr nicht mehr
beteiligt. Demzufolge verharrt die Wärmezufuhr durch das Heizrohr auf
einem im wesentlichen konstanten Niveau. Dieses System stellt eine
Vorrichtung zum Variieren der Menge von Wärmeübertragungsmedium, welche
an dem Wärmeaustauschvorgang im Heizrohr teilnimmt, zur Verfügung indem
ein Teil der Arbeitsflüssigkeit in kondensierter Form gespeichert wird,
wenn sie nicht gebraucht wird.
Wenn die Auspufftemperaturen ansteigen oder die Geschwindigkeit der
Wärmeübertragung an das Kühlmittel sich verringert, werden größere
Anteile kondensierter Arbeitsflüssigkeit gespeichert. Wenn umgekehrt die
Auspufftemperaturen niedrig und die Wärmeübertragungsgeschwindigkeiten
zum Kühlmittel hoch sind, wird ein größerer Anteil der (oder die
gesamte) Arbeitsflüssigkeit zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator
hin und herbewegt.
Zusätzlichen Nutzen und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung
ergeben sich für Fachleute, aus der nachfolgenden Beschreibung der
bevorzugten Ausführungsbeispiele und der beigefügten Ansprüche in
Verbindung mit den ebenfalls beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Zeichnung eines Auspuffwärmerückgewinnungsystems gemäß der
vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 eine Querschnittansicht entlang den Linien 2-2 in Fig. 1 die
insbesondere die Konfiguration der Kühlmittelheizanordnung
darstellt,
Fig. 3 eine teilweise Querschnitts- und teilweise bildhafte Ansicht des
Auspuffgas-Wärmeaustausches aus Fig. 1 und
Fig. 4 eine Querschnittansicht eines Auspuffwärmerückgewinnungssystems
gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
wobei ein Ausgleichsgefäß zum Einhalten eines gewünschten Drucks
für das Heizrohr-Arbeitsmittel verwendet wird.
Ein Auspuffwärmerückgewinnungssystem gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wie in den Fig. 1 bis 3 dargestellt ist
allgemein mit der Bezugszahl 10 bezeichnet. Das System 10 weist
hauptsächlich eine Auspuffwärmeaustauschanordnung, eine
Kühlmittelwärmeaustauschanordnung 14 und eine Wärmespeicheranordnung 16
auf.
Auspuffgase von einer angeschlossenen (nicht dargestellten)
Brennkraftmaschine passieren durch ein Auspuffrohr 20, das einen
Verdampfer 22 eines Heizrohres 24 umgibt. Der Verdampfer 22 weist eine
Anzahl von hohlen Rippen auf, wodurch eine große Oberfläche für
verstärkte Wärmeübertragung verfügbar gemacht wird. Ein derart
aufgebautes Heizrohr wird im U.S. Patent No. 45 23 636 beschrieben, das
den gleichen Anmelder wie die vorliegende Anmeldung hat und auf das
hiermit bezug genommen wird. In Fig. 3 wird ein Gehäuse 26 dargestellt,
das den Verdampfer 22 vollständig umgibt, um durch das Auspuffrohr 20
hindurchgehende Auspuffgase in Kontakt mit der Oberfläche des Verdampfers
22 zu bringen.
Die Kühlmittelwärmeaustauschanordnung 14 weist ein Gehäuse 30 mit einem
Kühlmitteleinlaß 32 und einem Kühlmittelauslaß 34 auf. Ein Erhitzer 36
ist Teil des Heizrohrs 24, er ist außen mit blasebalgartigen Rippen
ausgebildet und innerhalb des Gehäuses 30 angeordnet. Aus Fig. 2 wird
ersichtlich, daß um die Heizvorrichtung 36 herum ein ringförmiger Spalt
ausgebildet ist, so daß das in den Einlaß 32 einfließende Kühlmittel in
zwei Ströme geteilt wird, die um die Erhitzungsvorrichtung herumfließen
und am Auslaß 34 die Vorrichtung verlassen. Ein langer Heizrohrabschnitt
54 verbindet den Verdampfer 22 mit der Heizvorrichtung 36. Um den
Heizrohrabschnitt 54 ist eine Isolationsschicht 52 zur Isolierung
derselben angeordnet, wodurch eine unerwünschte Wärmeübertragung von
diesen Abschnitt verringert wird.
Die Wärmespeicheranordnung 16 weist einen Behälter 40 auf, der
vorzugsweise eine gewellte oder geriefte Außenfläche aufweist, die vom
Gehäuse 42 umschlossen wird. Die Wärmespeicheranordnung 16 und die
Kühlmittel-Wärmeaustauschanordnung 14 stellen zusammen den Kondensator
für das Heizrohr 24 dar. Der Behälter 40 ist innerhalb des Gehäuses 42
abgedichtet und ein Wärmespeichermedium wie beispielsweise eine Mischung
aus Frostschutzmittel und Wasser umgibt den Behälter. Ein Paar Rohre 44
und 46 stellen die Verbindung zwischen dem Inneren der Heizvorrichtung 36
und dem des Behälters 40 her. Das Rohr 44 erstreckt sich nach oben in das
innere Volumen des Behälters 40, wogegen sich das Rohr 46 im Bereich der
Unterfläche des Behälters öffnet. Ein wärmeaktiviertes Ventil, (d.h. ein
Thermostat) 48 tastet die Temperatur im Innen des Behälters und öffnet
oder schließt einen Durchlaß 50, der sich in das Rohr 46 öffnet,
wahlweise. Es können verschiedene Arten von wärmeempfindlichen Ventilen
für das wärmeaktivierte Ventil 48 verwendet werden, wie beispielsweise
ein kleiner mit Äther gefüllter Balg.
Mit Bezug auf die Fig. 1 bis 3 wird nun die Arbeitsweise des Systems
10 beschrieben. Bei einem erwünschten Betriebsbelastungspunkt
beispielsweise einer Auspuffgastemperatur von 250°C, befindet sich die
Obergrenze oder "Diffusionszone" des Bereiches innerhalb des Heizrohrs
24, in oder an der eine Kondensation der Arbeitsflüssigkeit stattfindet
nahe der in Fig. 1 gezeigten Linie A. In diesem Zustand reicht die Masse
des zum Verdampfer 22 zurückgeflossenen Kondensates für die erwünschte
Wärmeübertragungsgeschwindigkeit aus.
Für den Fall, daß die Auspuffgastemperatur ansteigt, beispielsweise auf
750°C, und/oder die Wärmeübertragungsgeschwindigkeit von dem
Kühlmittelwärmeaustauscher verringert wird, ist eine Vorrichtung für die
Reduzierung der wirksamen Menge von Heizrohr-Arbeitsflüssigkeit
vorgesehen. Unter diesen Bedingungen wird zusätzlicher Dampf während
eines "Austrocknens" des Verdampfers 22 erzeugt d.h. es erfolgt eine
wesentliche Ableitung von flüssiger Arbeitsflüssigkeit in diesem Bereich,
und die Diffusionszone bewegt sich in die Wärmespeicheranordnung 16,
beispielsweise zur Linie B, wo der Dampf der kühlen Wandfläche des
Behälters 40 ausgesetzt wird, wodurch er kondensiert, während er die
Wärmeaustauschanordnung 16 erwärmt. Im Verlauf dieses Vorganges nimmt das
wärmeaktivierte Ventil 48 die angestiegene Temperatur des
Arbeitsflüssigkeitsdampfes wahr, schließt den Durchlaß 50 und fängt auf
diese Art flüssige Arbeitsflüssigkeit im unteren Teil des Behälters auf.
Da dieses Kondensat in Behälter 40 gefangen ist, erreicht es nicht den
Verdampfer 22, um verdampft zu werden.
Da die überschüssige Arbeitsflüssigkeit im Behälter 40 verdampft, fällt
der Druck im Heizrohr 24 leicht ab, und veranlaßt die Diffusionszone sich
nach unten auf den Punkt A zuzubewegen. Dies bewirkt, daß das
wärmeaktivierte Ventil 48 so weit zum Abkühlen gebracht wird, daß es den
Durchlaß 50 öffnet und es einer größeren Menge kondensierter
Arbeitsflüssigkeit ermöglicht wird, den Verdampfer 22 zu erreichen. Durch
diesen Vorgang erreicht die Lage der Diffusionszone einen
Gleichgewichtszustand, in dem der vom wärmeaktivierten Ventil 48
zugelassene Kondensabfluß gleich der Wärmeableitung durch den Teil der
Wärmespeicheranordnung zwischen den Boden der Wärmespeicherkammer 40 und
dem Ort der Diffusionszone ist. Im Falle, daß keine Wärme zum Kühlmittel
in der Wärmeaustauschanordnung 14 übertragen wird, findet eine
vollständige Austrocknung des Verdampfers 22 statt, wodurch veranlaßt
wird, daß im wesentlichen die gesamte Arbeitsflüssigkeit im
Wärmespeicherbehälter 40 zurückgehalten wird.
In Fig. 4 ist eine zweite Ausführungsform eines
Auspuffwärmerückgewinnungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt. Eine Wärmespeicheranordnung 116 wird durch den Zusatz eines
Ausgleichgefäßes 160, das ein nichtkondensierbares Gas speichert,
abgewandelt. Einzelteile der Anordnung 116, welche die gleiche Funktion
haben wie Elemente der ersten Ausführungsform sind mit gleichen
Bezugszahlen bezeichnet. Der Behälter 140 hat die Form eines
zusammenlegbaren Balges und demgemäß entspricht der Druck im
Ausgleichgefäß 160 demjenigen in der Arbeitsflüssigkeit des Heizrohres.
Durch die Verwendung des Ausgleichgefäßes 160 wird es ermöglicht, daß
die druckabhängigen Eigenschaften der Arbeitsflüssigkeit bei einer
besonderen Arbeitsflüssigkeit in einem erwünschten Bereich gehalten
werden.
Während in der vorangegangenen Beschreibung bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt werden, ist es selbstverständlich,
daß die Erfindung auf Abwandlungen, Veränderungen und Auswechslungen
verwendbar ist, ohne vom eigentlichen Rahmen und der deutlichen Meinung
der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Claims (19)
1. Auspuffgas-Wärmeaustauscher für die Übertragung von Wärme von den
Auspuffgasen eines Motors an dessen flüssiges Kühlmittel um dadurch
die Erwärmungsgeschwindigkeit des Kühlmittels zu erhöhen, wobei der
Wärmeaustauscher ein regelbares Maß von Wärmeübertragung trotz
Temperaturänderungen des Auspuffgases ermöglicht,
gekennzeichnet durch,
- - einem Heizrohr mit einem Verdampferabschnitt und einem Kondensatorabschnitt, wobei der Verdampferabschnitt den Auspuffgasen ausgesetzt ist und dadurch die Arbeitsflüssigkeit in dem Heizrohr erhitzt, wobei der Kondensatorteil eine Kühlmittelheizvorrichtung aufweist, wobei die Heizvorrichtung in Wärmeverbindung mit dem flüssigen Kühlmittel steht und
- - eine Vorrichtung zum Speichern der Arbeitsflüssigkeit, wodurch die Menge dieser Arbeitsflüssigkeit, die Wärme von Verdampferabschnitt zum Kondensatorabschnitt überträgt, variiert werden kann, wodurch im wesentlichen die gesamte Arbeitsflüssigkeit in einer flüssigen Phase vom Verdampferabschnitt abgeleitet werden kann, wenn die Temperatur dieses Verdampferabschnittes sich der oberen Grenze ihres Betriebsbelastungsbereichs nähert.
2. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Speichervorrichtung den Kondensatorabschnitt und weiterhin
einen Wärmespeicherbehälter, Leitungsvorrichtungen für den Austausch
der Arbeitsflüssigkeit zwischen der Kühlmittelerhitzungsvorrichtung
und dem Wärmespeicherbehälter, und ein wärmeaktiviertes Ventil zum
Steuern des Arbeitsflüssigkeitsflusses vom Wärmespeicherbehälter zum
Heizrohr enthält, worin wenn das Auspuffgas niedrige Temperatur
aufweist im wesentlichen die gesamte Arbeitsflüssigkeit zwischen dem
Verdampferabschnitt und der Kühlmittelheizvorrichtung ausgetauscht
wird und wenn das Auspuffgas hohe Temperaturen aufweist, ein Teil der
Arbeitsflüssigkeit im Wärmespeicherbehälter kondensiert und das
wärmeaktivierte Ventil den Rückfluß der kondensierten
Arbeitsflüssigkeit zum Heizrohr reguliert, wodurch der
Wärmespeicherbehälter und das wärmeaktivierte Ventil den Anteil der
Gesamtmenge der Arbeitsflüssigkeit im Heizrohr, welcher Wärme zwischen
dem Verdampferabschnitt und der Kühlmittelheizvorrichtung
transportiert entsprechend mit der Temperatur des
Verdampferabschnittes variieren.
3. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampferabschnitt eine Anzahl von getrennten hohen Rippen
aufweist, die dem Auspuffgas ausgesetzt sind.
4. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittelheizvorrichtung von einem ersten Gehäuse mit einem
Kühlmitteleinlaß und einem Kühlmittelauslaß umgeben ist, wodurch das
Kühlmittel rund um die Heizvorrichtung fließt.
5. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitungsvorrichtung eine erste Leitung, die die
Kühlmittelvorrichtung mit dem Wärmespeicherbehälter verbindet und sich
in die Innenausnehmung des Wärmespeicherbehälter erstreckt und eine
zweite Leitung, die die Kühlmittelheizvorrichtung mit dem
Wärmespeicherbehälter verbindet und einen Durchlaß in einer
Unterfläche des Wärmespeicherbehälters umfaßt, aufweist, wobei das
wärmeaktivierte Ventil den Fluß der Arbeitsflüssigkeit durch den
Durchlaß steuert.
6. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmespeicherbehälter von einem Mantel aus wärmeabsorbierendem
Material umgeben ist.
7. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel von einem zweiten, den Behälter umgebenden Gehäuse
begrenzt wird.
8. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das wärmeabsorbierende Material aus einer im zweiten Gehäuse
enthaltenen Flüssigkeit besteht.
9. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß er weiterhin ein Ausgleichsgefäß enthält, das mit einem
nichtkondensierbaren Gas zum Steuern des Druckes der
Arbeitsflüssigkeit im Heizrohr gefüllt ist.
10. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizvorrichtung vertikal oberhalb des Verdampferabschnittes
und der Behälter vertikal oberhalb der Heizvorrichtung angeordnet ist.
11. Auspuffgas-Wärmeaustauscher für die Übertragung von Wärme von den
Auspuffgasen eines Motors an dessen flüssiges Kühlmittel um dadurch
die Erwärmungsgeschwindigkeit des Kühlmittels zu erhöhen
gekennzeichnet durch:
- - ein Heizrohr mit einem Verdampferabschnitt und einem Kondensatorabschnitt, wobei der Verdampferabschnitt den Auspuffgasen ausgesetzt ist und dadurch die Arbeitsflüssigkeit in dem Heizrohr erhitzt, wobei der Kondensatorabschnitt eine Vorrichtung zum Erhitzung des Kühlmittels umfaßt, wobei die Heizvorrichtung von einem Mantel aus flüssigem Kühlmittel umgeben ist, wobei der Kondensatorabschnitt weiterhin einen Wärmespeicherbehälter umfaßt,
- - einer Leitungsvorrichtung für den Austausch der Arbeitsflüssigkeit zwischen der Kühlmittelheizvorrichtung und dem Wärmespeicherbehälter und
- - einem wärmeaktivierten Ventil zum Steuern des Flußes von Arbeitsflüssigkeit zum Heizrohr, worin, wenn das Auspuffgas niedrige Temperatur aufweist, im wesentlichen die gesamte Arbeitsflüssigkeit zwischen dem Verdampfungsabschnitt und die Kühlmittelheizvorrichtung ausgetauscht wird und wenn das Auspuffgas hohe Temperatur aufweist, ein Teil der Arbeitsflüssigkeit im Wärmespeicherbehälter kondensiert und das wärmeaktivierte Ventil den Rückfluß der kondensierten Arbeitsflüssigkeit zum Heizrohr reguliert, wodurch der Wärmespeicherbehälter und das wärmeaktivierte Ventil den Anteil der Gesamtmenge der Arbeitsflüssigkeit im Heizrohr, welcher Wärme zwischen dem Verdampferabschnitt und der Kühlmittelheizvorrichtung transportiert entsprechend der Temperatur des Verdampferabschnitts variieren.
12. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Verdampferabschnitt eine Anzahl von getrennten hohlen Rippen
umfaßt, die dem Auspuffgas ausgesetzt sind.
13. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kühlmittelheizvorrichtung von einem ersten Gehäuse mit einem
Kühlmitteleinlaß und einem Külmittelauslaß umgeben ist, wobei das
erste Gehäuse einen ringförmigen Kühlmitteldurchgang rund um die
Kühlmittelheizvorrichtung umfaßt.
14. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Leitungsvorrichtung eine erste Leitung, die die
Kühlmittelheizvorrichtung mit dem Wärmespeicherbehälter verbindet und
sich in die Innenausnehmung des Wärmespeicherbehälters erstreckt und
eine zweite Leitung, die die Kühlmittelheizvorrichtung mit dem
Wärmespeicherbehälter verbindet und einen Durchlaß in einer
Unterfläche des Wärmespeicherbehälters umfaßt, aufweist, wobei das
wärmeaktivierte Ventil den Fluß der Arbeitsflüssigkeit durch den
Durchlaß steuert.
15. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wärmespeicherbehälter von einem Mantel aus wärmeabsorbierendem
Material umgeben ist.
16. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mantel von einem zweiten, den Behälter umgebenden Gehäuse
umfaßt wird.
17. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß das wärmeabsorbierende Material aus einer im zweiten Gehäuse
enthaltenen Flüssigkeit besteht.
18. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß er weiterhin ein Ausgleichsgefäß enthält, das mit einem
nichtkondensierbaren Gas zum Steuern des Druckes der
Arbeitsflüssigkeit im Heizrohr gefüllt ist.
19. Auspuffgas-Wärmeaustauscher gemäß Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Heizvorrichtung vertikal oberhalb des Verdampferabschnittes
und der Behälter vertikal oberhalb der Heizvorrichtung angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US07/023,781 US4781242A (en) | 1987-03-09 | 1987-03-09 | Exhaust heat recovery system for compartment heating |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3806418A1 true DE3806418A1 (de) | 1988-09-22 |
DE3806418C2 DE3806418C2 (de) | 1997-09-11 |
Family
ID=21817153
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3806418A Expired - Fee Related DE3806418C2 (de) | 1987-03-09 | 1988-02-29 | Auspuffgas-Wärmetauscher |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4781242A (de) |
DE (1) | DE3806418C2 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19538067A1 (de) * | 1995-10-13 | 1997-04-17 | Erdgas En Systeme Gmbh | Stationäre Brennkraftmaschine und Verfahren zu ihrem Betreiben |
FR2875857A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
FR2875856A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
Families Citing this family (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3918593A1 (de) * | 1989-06-07 | 1990-12-13 | Schatz Oskar | Verfahren und anordnung zur abschaltung eines im abgasstrom eines verbrennungsmotors angeordneten, mit einem fliessfaehigen waermetraeger betriebenen waermetauschers |
AU3339695A (en) * | 1994-09-01 | 1996-03-22 | Johann Himmelsbach | Motor vehicle heat exchanger |
FR2741675B1 (fr) * | 1995-11-23 | 1998-01-02 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif d'aide au demarrage a froid de vehicules automobiles |
AT3888U3 (de) * | 1999-11-03 | 2002-06-25 | Avl List Gmbh | Brennkraftmaschine |
US6318077B1 (en) * | 2000-03-13 | 2001-11-20 | General Motors Corporation | Integrated thermal and exhaust management unit |
DE10157398B4 (de) * | 2001-11-23 | 2007-03-01 | Webasto Ag | Verfahren zum Betreiben eines Heizgerätes |
JP2005221202A (ja) * | 2004-02-09 | 2005-08-18 | Denso Corp | 触媒燃焼装置 |
US7063134B2 (en) | 2004-06-24 | 2006-06-20 | Tenneco Automotive Operating Company Inc. | Combined muffler/heat exchanger |
JP2006284144A (ja) * | 2005-04-04 | 2006-10-19 | Denso Corp | 排熱回収装置 |
JP2006317013A (ja) * | 2005-04-12 | 2006-11-24 | Denso Corp | ヒートパイプおよびそれを用いた排熱回収装置 |
US8316927B2 (en) * | 2006-06-09 | 2012-11-27 | Denso Corporation | Loop heat pipe waste heat recovery device with pressure controlled mode valve |
DE102007045218A1 (de) | 2007-09-21 | 2009-04-02 | Ford Global Technologies, LLC, Dearborn | Wärmerohrprinzip zur Erwärmung von Motor- und/oder Getriebeöl |
JP4656193B2 (ja) * | 2008-06-17 | 2011-03-23 | 株式会社デンソー | 触媒の暖機制御装置 |
DE102015107427A1 (de) | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Kraftfahrzeug-Wärmeübertragersystem |
DE102015017121A1 (de) | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Kraftfahrzeug-Wärmeübertragersystem |
DE102015107442A1 (de) | 2015-05-12 | 2016-11-17 | Benteler Automobiltechnik Gmbh | Kraftfahrzeug-Wärmeübertragersystem |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2028260A (en) * | 1928-08-08 | 1936-01-21 | Foster Vernay Corp | Car heater |
US3927651A (en) * | 1974-01-23 | 1975-12-23 | Shell Oil Co | Device for vaporizing fuel |
DE2523645A1 (de) * | 1975-05-28 | 1976-12-09 | Daimler Benz Ag | Heizung fuer kraftfahrzeuge |
DE3001667A1 (de) * | 1980-01-18 | 1981-07-23 | Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover | Verfahren zum regeln eines nach dem waermerohrprinzip arbeitenden waermetauschers |
US4523636A (en) * | 1982-09-20 | 1985-06-18 | Stirling Thermal Motors, Inc. | Heat pipe |
-
1987
- 1987-03-09 US US07/023,781 patent/US4781242A/en not_active Expired - Fee Related
-
1988
- 1988-02-29 DE DE3806418A patent/DE3806418C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2028260A (en) * | 1928-08-08 | 1936-01-21 | Foster Vernay Corp | Car heater |
US3927651A (en) * | 1974-01-23 | 1975-12-23 | Shell Oil Co | Device for vaporizing fuel |
DE2523645A1 (de) * | 1975-05-28 | 1976-12-09 | Daimler Benz Ag | Heizung fuer kraftfahrzeuge |
US4087047A (en) * | 1975-05-28 | 1978-05-02 | Daimler-Benz Aktiengesellschaft | Heating unit for automotive vehicles |
DE3001667A1 (de) * | 1980-01-18 | 1981-07-23 | Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover | Verfahren zum regeln eines nach dem waermerohrprinzip arbeitenden waermetauschers |
US4523636A (en) * | 1982-09-20 | 1985-06-18 | Stirling Thermal Motors, Inc. | Heat pipe |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19538067A1 (de) * | 1995-10-13 | 1997-04-17 | Erdgas En Systeme Gmbh | Stationäre Brennkraftmaschine und Verfahren zu ihrem Betreiben |
FR2875857A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
FR2875856A1 (fr) * | 2004-09-27 | 2006-03-31 | Renault Sas | Echangeur de chaleur et procede de refroidissement des gaz d'echappement recycles dans un moteur a combustion interne |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4781242A (en) | 1988-11-01 |
DE3806418C2 (de) | 1997-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3806418C2 (de) | Auspuffgas-Wärmetauscher | |
DE102008021880B4 (de) | Abgaswärme-Wiedergewinnungseinrichtung | |
DE2206432A1 (de) | ||
DE102006016751A1 (de) | Wärmerohr und Abwärmewiedergewinnungssystem damit | |
DE2412631C2 (de) | Wärmerohr | |
DE102007027108A1 (de) | Wärmerohr und Rückgewinnungseinrichtung aus Abwärme vom Loop-Typ | |
DE102013201397A1 (de) | Heizungssystem für einen motor | |
DE3490119C2 (de) | Wärmeaustauscher | |
DE2208290A1 (de) | Flussigkeitskuhlanlage | |
DE3032090A1 (de) | Verfahren zur senkung des kraftstoffverbrauchs und der schadstoffemissionen durch verminderung der reibleistung eines verbrennungsmotors waehrend des warmlaufes (verkuerzung der warmlaufzeit) sowie eine vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2029289A1 (de) | Thermostatisches Element fur Kraft fahrzeug Klimaanlagen | |
DE102014220816B4 (de) | Vorrichtung zum Erwärmen eines Schmiermittels einer Brennkraftmaschine | |
CH343709A (de) | Temperaturgesteuerter Durchflussregler in einem Kühlsystem | |
DE2243428A1 (de) | Anlage zur abgasentgiftung von brennkraftmaschinen | |
DE102009005896A1 (de) | Vorrichtung zum Konditionieren von in einem Antriebsaggregat befindlichem Schmieröl | |
DE2433446A1 (de) | Klimaanlage fuer ein kraftfahrzeug | |
DE102008035463A1 (de) | Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung | |
DE2801215C2 (de) | Kühlvorrichtung für tiefe Temperaturen | |
DE102007034710A1 (de) | Zweistufiger Absorptionskühler | |
EP0496942A1 (de) | Verdampfungsgekühlte Verbrennungskraftmaschine | |
DE10053591C2 (de) | Brennkraftmaschine | |
DE3805947A1 (de) | Auspuffeinrichtung zur waermerueckgewinnung bei verbrennungsmotoren | |
DE2342741C3 (de) | Heißgaskolbenmotor mit einem Erhitzer, der mindestens zwei Rohrreihen enthält | |
DE102008009212A1 (de) | Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung | |
DE2626252A1 (de) | Verdampfungsheizkapsel zur uebertragung von abgaswaerme von brennkraftmaschinen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8128 | New person/name/address of the agent |
Representative=s name: STRASSE, J., DIPL.-ING., 81541 MUENCHEN MEYS, H., |
|
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: VOLVO AERO AB, TROLLHAETTAN, SE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: J. EBERSPAECHER GMBH & CO., 73730 ESSLINGEN, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |