DE102010010624A1 - Koaxialer Wärmetauscher für eine Kraftfahrzeug-Abgasanlage - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem von einem Wärmetauschermedium durchströmbaren Wärmetauscher-Körper (18), der in permanentem thermischem Kontakt mit einem Abgasstrang (12) einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs steht, wobei der Wärmetauscher-Körper (18) den Abgasstrang (12) zumindest abschnittsweise umschließt und strömungstechnisch mit einem Kühlkreislauf (21, 23) der Brennkraftmaschine und/oder mit einem Getriebeölkreislauf koppelbar ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmetauscher für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs, insbesondere zum Aufheizen eines Verbrennungsmotors in dessen Kaltstartphase.
  • Hintergrund
  • Mittels Wärmetauschern für Abgasanlagen ist es möglich, thermische Energie von Verbrennungsabgasen eines Verbrennungsmotors zum Zweck einer Erwärmung des Verbrennungsmotors während dessen Kaltstartphase zurückzugewinnen. Bekannte Wärmetauscherkonfigurationen sehen dabei vor, zumindest ein fluidführendes Rohr des Wärmetauschers direkt mit Verbrennungsabgasen zu beaufschlagen und hierfür das fluidführende Rohr im Inneren des Abgasstranges anzuordnen.
  • Dabei ist eine Hindurchführung des fluidführenden Rohres durch die Wandung des Abgasstrangs unumgänglich. Da nach Erreichen der Betriebstemperatur eine weitere thermische Energierückgewinnung aus den Abgasen und eine thermische Energiezuführung zum Verbrennungsmotor nicht erwünscht und für die dann erforderliche Kühlung des Motors sogar von Nachteil wäre, ist bei herkömmlichen Abgas-Energierückgewinnungssystemen vorgesehen, den Abgasstrang zu verzweigen und den Wärmetauscher lediglich an einem Abgasstrang vorzusehen, der mittels einer Abgasklappe wahlweise zur thermischen Energierückgewinnung mit Abgas beaufschlagt werden kann.
  • Ein derartiger Wärmetauscher für eine Abgasanlage wird beispielsweise in der DE 41 41 556 A1 beschrieben.
  • Das Vorsehen von Abgasklappen, Ventilen oder dergleichen mechanisch zu betätigenden Steuerelementen im Abgasstrang gestaltet sich als aufwändig und insbesondere wegen der im Abgasstrang vorherrschenden Temperaturen auch als störanfällig. Zudem werden für derartige, im Abgasstrang angeordnete Stell- oder Steuermittel mechanische bzw. elektromechanische Ansteuerungen, inklusive Steuergeräte benötigt. Die Implementierung solcher im Abgasstrang anzuordnender mechanischer oder elektromechanischer Steuer- und Regelglieder ist vergleichsweise aufwändig in der Herstellung und Montage und wirkt sich zudem nachteilig auf das Fahrzeuggesamtgewicht und die Herstellungskosten aus.
  • Zudem ist die Hindurchführung von fluidführenden Rohren des Wärmetauschers durch Wandungsabschnitte des Abgasstrangs problematisch. Die im oder am Abgasstrang vorherrschenden thermischen Bedingungen stellen höchste Anforderungen an die Materialien und Komponenten, die für den Abgasstrang als auch für den fluidführenden Wärmetauscher zu verwenden sind. Der Abgasstrang als auch die mit ihm in thermischem Kontakt stehenden fluidführenden Rohre des Wärmetauschers können Gegenstand von Korrosion sein. Bei einer Leckage im fluidführenden Wärmetauscher steht der Verlust des Wärmetauschermediums, etwa Kühlwasser des Verbrennungsmotors zu befürchten, sodass Beschädigungen des Wärmetauschers und/oder der Abgasanlage mitunter auch die Kühlfunktion des Verbrennungsmotors negativ beeinflussen können.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Wärmetauscher für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, der einen einfachen und robusten Aufbau aufweist, der kostengünstig herstellbar und einfach zu montieren ist, und welcher weitgehend ohne bewegliche und unmittelbar am Abgasstrang anzuordnende Steuerglieder implementierbar ist.
  • Erfindung
  • Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit Hilfe eines Wärmetauschers nach Patentanspruch 1, einem Verfahren zum Aufheizen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs gemäß Patentanspruch 12 sowie mit Hilfe eines Kraftfahrzeugs nach Patentanspruch 13 gelöst. Einzelne vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand abhängiger Patentansprüche.
  • Der erfindungsgemäße Wärmetauscher ist für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs vorgesehen und weist einen von einem Wärmetauschermedium durchströmbaren Wärmetauscher-Körper auf. Dieser ist in permanentem thermischen Kontakt mit einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs. Der Wärmetauscher-Körper umschließt dabei den Abgasstrang zumindest abschnittsweise und ist hermetisch von diesem getrennt ausgebildet.
  • Der Wärmetauscher-Körper ist dabei strömungstechnisch mit einem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und/oder mit einem Getriebeölkreislauf koppelbar. Die Erfindung ist somit universell zur Erwärmung des Motorblocks als auch eines Fahrzeuggetriebes geeignet und hierfür einsetzbar Durch die den Abgasstrang umschließende Anordnung des Wärmetauscher-Körpers kann eine verbesserte mechanische Entkopplung von Wärmetauscher und Abgasstrang erreicht werden. Der Wärmetauscher bzw. Wärmetauscherkomponenten müssen somit nicht mehr Wandungsabschnitte des Abgasstrangs durchsetzen. Zwar wird der Wärmetauscher hierbei nicht mehr direkt mit Abgasen beaufschlagt. Mittels des direkten thermischen Kontakts mit dem Abgasstrang kann aber in der Praxis eine ausreichende Wärmekopplung zum Wärmetauscher bereitgestellt werden.
  • Insoweit kann der erfindungsgemäße Wärmetauscher-Körper auch prinzipiell bei bestehenden Abgasanlagen nachgerüstet werden, indem er auf einen vorzugsweise zylindrischen Rohrabschnitt des Abgasstrangs von außen montiert wird. Der Wärmetauscher-Körper ist hierbei vorzugsweise hohlzylindrisch ausgebildet, um einerseits den Abgasstrang zum Zwecke der thermischen Kopplung aufnehmen zu können und um andererseits in diesem Abschnitt vom Wärmetauschermedium durchströmt zu werden.
  • Durch die das Abgasrohr oder den Abgasstrang in Radialrichtung umschließende Anordnung des Wärmetauscher-Körpers kann eine besonders robuste und wenig störanfällige thermische Kopplung von Abgasstrang und Wärmetauscher bereitgestellt werden. Eine derartige hermetische Trennung hat dabei den Vorteil, dass bei einer etwa korrosionsbedingten Beschädigung des Abgasstranges der Wärmetauscher-Körper intakt bleiben kann, sodass ein Verlust von Wärmetauschermedium, etwa Kühlwasser, weitgehend verhindert werden kann.
  • Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die strömungstechnische Kopplung des Wärmetauscher-Körpers mit dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und/oder mit dem Getriebeölkreislauf abhängig von der vorherrschenden Temperatur des Wärmetauschermediums variierbar ist. Es ist hierbei von Vorteil vorgesehen, dass die strömungstechnische Kopplung mit Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur aufgehoben wird. So kann in vorteilhafter Weise auf mechanisch verstellbare Steuer- und Regelelemente im Abgasstrang selbst verzichtet werden.
  • Durch die strömungstechnische Entkopplung des Wärmetauschers vom Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine, bzw. vom Getriebeölkreislauf kann die Zufuhr thermischer Energie bzw. die thermische Energierückgewinnung des Verbrennungsabgases einzig und allein mit fluidführenden Komponenten des Wärmetauschers bzw. des nachgeschalteten Kühlkreislaufs verwirklicht werden.
  • Nach einer bevorzugten geometrischen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher-Körper den Abgasstrang zumindest bereichsweise koaxial umschließt. Der Wärmetauscher ist somit als rohrförmiger Koaxial-Wärmetauscher ausgebildet, wobei ein Innenrohr, nämlich der Abgasstrang in Radialrichtung gesehen zumindest abschnittsweise von einem Außenrohr, nämlich dem Wärmetauscher-Körper umschlossen ist. Der Zwischenraum zwischen Abgasstrang und Wärmetauscher-Körper, bzw. die ringförmig oder hohlzylindrisch den Abgasstrang umschließende Kammer des Wärmetauscher-Körpers ist mit zumindest einem Zulauf und mit einem Ablauf für das zwischen Wärmetauscher und Motorkühlung zirkulierende Wärmetauschermedium versehen.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher-Körper mittels eines Vier-Wege-Ventils bei einem Anstieg der Temperatur des Wärmetauschermediums oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes vom Kühlkreislauf bzw. vom Getriebeölkreislauf abkoppelbar ist.
  • Zur variierbaren Kopplung bzw. Abkopplung oder zum Betätigen des Vier-Wege-Ventils ist nach einer Weiterbildung der Erfindung ein Regelglied vorgesehen, welches temperaturabhängig die strömungstechnische Kopplung des Wärmetauscher-Körpers und des Fluidkreislaufs regelt. Als Regelglied ist vorzugsweise ein aktives oder passives Steuerelement, ein Thermostat, ein pneumatisches oder ein elektromechanisches Stellglied vorzusehen. Vorzugsweise ist das Vier-Wege-Ventil mittels eines Thermostaten verstellbar.
  • Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Wärmetauscher-Körper, das Vier-Wege-Ventil sowie zugehörige strömungstechnische Verbindungsmittel im Wesentlichen druckfest ausgebildet sind. Bei einer Entkopplung des Wärmetauschers vom Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine bzw. vom Getriebeölkreislauf sind der Zulauf und der Ablauf des Wärmetauschers bevorzugt miteinander kurzzuschließen. Damit das im Wärmetauscher-Körper und in den zugeordneten Zu- und Abläufen enthaltene Wärmeaustauschmittel nicht unkontrolliert entweicht, sind die Wärmetauscherkomponenten ausreichend druckfest auszubilden, um einer durch Anstieg der Temperatur des Abgasstrangs im fortlaufenden Betrieb der Brennkraftmaschine bedingten Druckerhöhung des Wärmetauschermediums standhalten zu können.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist ferner vorgesehen, dass das Vier-Wege-Ventil bei einer Entkopplung von Wärmetauscher-Körper und Kühlkreislauf, bzw. Getriebeölkreislauf den Kühlkreislauf, den Getriebeölkreislauf und/oder den Wärmetauscher-Kreislauf kurzschließt. In dieser Entkopplungs-Konfiguration werden vorzugsweise sowohl Zulauf und Ablauf des Wärmetaucher-Körpers unter Umgehung des Kühlkreislaufs strömungstechnisch miteinander verbunden.
  • Gleichermaßen kann vorgesehen werden, die in das Vier-Wege-Ventil mündenden Zu- und Abläufe des Kühlkreislaufs, bzw. des Getriebeölkreislaufs unter Umgehung des Wärmetauscher-Körpers fluidführend miteinander zu koppeln. In dieser entkoppelten Konfiguration könnte sogar eine etwa korrosionsbedingte Leckage am Wärmetauscher-Körper auftreten, die im fortwährenden Betrieb des Fahrzeuges keine unmittelbare Auswirkung auf den Kühlkreislauf hätte.
  • Es würde lediglich das im Wärmetauscher-Körper und seinen Zu- und Abläufen enthaltene Wärmetauschermedium entweichen können. Der eigentliche Kühlkreislauf oder Getriebeölkreislauf bliebe aber bei einer Leckage im Wärmetauscher intakt und eine Beeinträchtigung der Kühlfunktion des Kühlkreislaufes, bzw. des Getriebeölkreislaufs wäre nicht zu befürchten.
  • Weiterhin ist nach der Erfindung vorgesehen, dass der den Wärmetauscher-Körper, dessen Zu- und Abläufe sowie das Vier-Wege-Ventil umfassende Wärmetauscher-Kreislauf zumindest eine Überdruck-Not-Ablasseinrichtung aufweist. Die Not-Ablasseinrichtung ermöglicht ein kontrolliertes Entweichen des Wärmetauschermediums für den Fall, dass der Druck im Inneren des Wärmetauscher-Kreislaufs zulässige Grenzwerte überschreitet, wobei ansonsten Beschädigungen oder gar ein Bersten von Wärmetauscher-Kreislauf-Komponenten zu befürchten wären.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass der Abgasstrang klappen- und/oder bypassfrei ausgebildet ist. Dadurch, dass eine thermische Kopplung und Entkopplung von Wärmetauscher-Körper und Kühlkreislauf ausschließlich über ein Thermostat-gesteuertes Vier-Wege-Ventil erfolgen kann und der Wärmetauscher-Körper derart auszulegen ist, dass er den im Betrieb des Verbrennungsmotors im Abgasstrang entstehenden Temperaturen Stand hält, kann schließlich in kosten- und platzeinsparender Weise sowohl auf eine verzweigende Bypass-Leitung im Abgasstrang sowie auf einen zugehörigen Abgasklappen-Mechanismus verzichtet werden.
  • Auch kann durch das Vorsehen einer Thermostat-Regelung in vorteilhafter Weise auf eine elektromechanische Ansteuerung verzichtet werden Die Kopplung und Entkopplung von Wärmetauscher-Körper und Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors erfolgt unmittelbar in Abhängigkeit der Temperatur des Wärmetauschermediums.
  • Für den Fall, dass eine überdrucksichere Auslegung des Wärmetauscher-Kreislaufs nicht in Erwägung gezogen werden soll, kann nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung der Wärmetauscher-Körper mit einem mittels einer Abgasklappe variierbar mit Abgas beaufschlagbarem Abgasstrang in permanentem thermischen Kontakt stehen. Die Beaufschlagung des Wärmetauscher-Körpers mit vom Abgas abgeleiteter thermischer Energie erfolgt hierbei über eine Veränderung der Klappenstellung.
  • Nach einem weiteren unabhängigen Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Verfahren zum Aufheizen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges, insbesondere in deren Kaltstartphase mittels eines Wärmetauschers. Hierbei wird mittels des mit einem Abgasstrang in thermischem Kontakt stehenden und von einem Wärmetauschermedium durchströmbaren Wärmetauscher-Körper Abgaswärme an das Wärmetauschermedium abgegeben und über eine trennbare Fluid-Kopplung einem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine und/oder einem Getriebeölkreislauf zugeführt.
  • Mit Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Wärmetauschermediums, welche insbesondere dann erreicht wird, wenn die Brennkraftmaschine ihre Betriebstemperatur einnimmt, wird die Kopplung des Wärmetauscher-Körpers mit dem Kühlkreislauf oder mit dem Getriebeölkreislauf aufgehoben. Hierzu wird vorzugsweise ein beide Kreisläufe, Kühlkreislauf und Wärmetauscher-Kreislauf wahlweise miteinander koppelndes und mittels eines Thermostats zu betätigendes Vier-Wege-Ventil verwendet.
  • In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ferner ein Kraftfahrzeug mit einem zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Wärmetauscher.
  • Kurzbeschreibung der Figuren
  • Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Hierbei bilden sämtliche im Text beschriebenen als auch in den Figuren bildlich dargestellten Merkmale sowohl in Alleinstellung als auch in jeglicher sinnvoller Kombination untereinander den Gegenstand der Erfindung.
  • Es zeigen:
  • 1 eine schematische, stark vereinfachte Darstellung eines an einem Abgasstrang angeordneten Koaxial-Wärmetauschers,
  • 2 einen Querschnitt durch die Abgasstrang-Wärmetauscher-Anordnung gemäß 1,
  • 3 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem strömungstechnisch von einem Kühlkreislauf abkoppelbaren Wärmetauscher-Körper in einer Durchlassstellung und
  • 4 die Ventilanordnung gemäß 3 in der entkoppelnden Konfiguration.
  • Detaillierte Beschreibung
  • In 1 ist eine Abgas-Wärmetauscher-Anordnung 10 vereinfacht dargestellt. Die Abgasanordnung eines nicht explizit gezeigten Verbrennungsmotors unterteilt sich in dem hier dargestellten Bereich in zwei Zweige 12, 14, von denen ein Abzweig 14 zumindest bereichsweise von einem Wärmetauscher-Körper 18 umschlossen ist. In 2 ist ein entsprechender Querschnitt durch den Abzweig 14 dargestellt. Der Wärmetauscher-Körper 18 umschließt den Abgasstrang 14 in Umfangsrichtung und weist einzelne, von einem Wärmetauschermedium, etwa Kühlwasser, durchströmbare Kammern 24 auf.
  • Wie in 2 dargestellt, kann sich der Wärmetauscher-Körper 18 von im Wesentlichen zylindrischer Gestalt über radial nach innen gerichtete Stege 26 am Abgasstrang 14 abstützen. Neben einer Erhöhung der Stabilität der Gesamtanordnung von Wärmetauscher-Körper 18 und Abgasstrang 14 erhöhen die sich in Rohrlängs- und Radialrichtung erstreckenden Stege 26 die vom Wärmetauschermedium umströmbare Fläche.
  • In 1 ist ferner ein Zulauf 20 sowie ein Ablauf 22 für das Wärmetauschermedium dargestellt, mittels derer der Wärmetauscher-Körper 18 fluidführend mit dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. In einer Kaltstartphase der Brennkraftmaschine kann das dementsprechend kalte Wärmetauschermedium über die sich relativ schnell vom Verbrennungs-Abgas erwärmende Wand des Abgasstrangs 14 erwärmen, und der Brennkraftmaschine zur Aufheizung derselben auf ihre Betriebstemperatur zugeführt werden.
  • Der Abgasstrang 14 ist ferner mit einer Abgasklappe 16 versehen, die mit Hilfe eines entsprechenden, nicht gezeigten Stellantriebs den von Abgas durchströmbaren Querschnitt des Abgasstrangs 14 verändern kann, um einen Wärmeaustausch zwischen Abgasstrang 14 und Wärmetauschermedium zu regeln. Bei vollständig geschlossener Abgasklappe 16 strömt das gesamte Abgas notwendigerweise durch den verbleibenden Zweig 12 der Abgaseinrichtung.
  • In den 3 und 4 ist eine ergänzende oder alternative Ausgestaltung eines Wärmetauschers 40 für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeuges dargestellt. Ähnlich wie in der Ausgestaltung gemäß der 1 und 2 umschließt auch hier ein Wärmetauscher-Körper 18 einen Abgasstrang 14. Der Abgasstrang 14, bzw. jene Abgaseinrichtung kann hierbei jedoch vollständig klappen- oder bypassfrei ausgebildet werden, da eine weitgehend thermische Entkopplung von Wärmetauscher 40 und einem nicht explizit dargestellten Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine rein fluidtechnisch implementiert ist.
  • Mittels eines Vier-Wege-Ventils 42 kann nämlich der fluidführende Wärmetauscher-Kreislauf vom Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine entkoppelt werden. Die Betätigung des Vier-Wege-Ventils 42 erfolgt vorzugsweise über einen Thermostat 44, der über eine Stichleitung 46 in vorzugsweise permanentem thermischen Kontakt mit einem Ablauf 21 des Kühlkreislaufs steht. Sobald das im Kühlkreislauf strömende Wärmetauschermedium, etwa das Kühlwasser, eine vorgegebene Temperatur überschreitet, bewirkt etwa ein innerhalb des Thermostats angeordnetes und bei der vorgegebenen Temperatur schmelzendes Wachselement eine Drehung des Vier-Wege-Ventils 42 in die in 4 dargestellte Konfiguration 42'.
  • In der in 4 gezeigten Konfiguration werden über das Vier-Wege-Ventil 42' der Zulauf 20 und der Ablauf 22 des Wärmetauscher-Körpers 18 quasi kurzgeschlossen, folglich direkt strömungstechnisch miteinander verbunden. Selbiges geschieht hierbei mit dem Ablauf 21 und mit dem Zulauf 23 des für die Brennkraftmaschine vorgesehenen Kühlkreislaufs. Auch dieser Kreislauf wird quasi kurzgeschlossen, auf jeden Fall aber strömungstechnisch vom nunmehr geschlossenen Kreislauf des Wärmetauscher-Körpers entkoppelt.
  • Bei der Ausgestaltung gemäß der 3 und 4 werden fortan keine beweglichen Bauteile im Abgasstrom mehr benötigt. Eine Bypass-Leitung im Abgasstrom wird obsolet. Auch erfolgt hierbei kein direkter Eingriff mehr in den Abgasstrom des Motors. Bekannte Nachteile gängiger Abgasklappenmechanismen, etwa ein abgasseitiger Druckverlust der Abgaseinrichtung sowie erhöhter Bauraumbedarf für die Stellglieder und die Bypassleitung können somit umgangen werden.
  • Auch erweist sich die in den 3 und 4 dargestellte variable fluidtechnische Kopplung von Wärmetauscher-Körper 18 mit dem Kühlkreislauf der Brennkraftmaschine vor dem Hintergrund einer Gewichts- und Kostenreduzierung als vorteilhaft.
  • Es ist hierbei lediglich erforderlich, den Wärmetauscher-Kreislauf, das heißt den Wärmetauscher-Körper 18, seinen Zulauf 20 und Ablauf 22 sowie das Vier-Wege-Ventil 42 derart zu dimensionieren und auszubilden, dass sie einem durch abgasbedingte Erwärmung des Abgasstranges 14 verursachten Druckanstieg des Wärmetauschermediums standhalten.
  • Die dargestellten Ausführungsformen zeigen lediglich mögliche Ausgestaltung der Erfindung zu welcher weitere zahlreiche Varianten denkbar und im Rahmen der Erfindung sind. Die exemplarisch gezeigten Ausführungsbeispiele sind in keiner Weise hinsichtlich des Umfangs, der Anwendbarkeit oder der Konfigurationsmöglichkeiten der Erfindung als einschränkend auszulegen. Die vorliegende Beschreibung zeigt dem Fachmann lediglich eine mögliche Implementierung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels auf. An der Funktion und Anordnung von beschriebenen Elementen können vielfältigste Modifikationen vorgenommen werden, ohne hierbei den durch die nachfolgenden Patentansprüche definierten Schutzbereich oder dessen Äquivalente zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Abgas-Wärmetauscher
    12
    Abgasstrang
    14
    Abgasstrang
    16
    Abgasklappe
    18
    Wärmetauscher-Körper
    20
    Zulauf
    21
    Zulauf
    22
    Ablauf
    23
    Ablauf
    24
    Zwischenraum
    26
    Steg
    40
    Abgas-Wärmetauscher
    42
    Vier-Wege-Ventil
    44
    Thermostat
    46
    Stichleitung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4141556 A1 [0004]

Claims (13)

  1. Wärmetauscher für eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs mit einem von einem Wärmetauschermedium durchströmbaren Wärmetauscher-Körper (18), der in permanentem thermischem Kontakt mit einem Abgasstrang (12) einer Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs steht, wobei der Wärmetauscher-Körper (18) den Abgasstrang (12) zumindest abschnittsweise umschließt und strömungstechnisch mit einem Kühlkreislauf (21, 23) der Brennkraftmaschine und/oder mit einem Getriebeölkreislauf koppelbar ist.
  2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei die strömungstechnische Kopplung des Wärmetauscher-Körpers (18) mit dem Kühlkreislauf (21, 23) der Brennkraftmaschine und/oder mit dem Getriebeölkreislauf abhängig von der vorherrschenden Temperatur des Wärmetauschermediums variierbar ist.
  3. Wärmetauscher nach Anspruch 1, wobei der Wärmetauscher-Körper (18) den Abgasstrang (12) zumindest bereichsweise koaxial umschließt.
  4. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher-Körper (18) mittels eines Vier-Wege-Ventils (42) bei einem Anstieg der Temperatur des Wärmetauschermediums oberhalb eines vorgegebenen Grenzwertes vom Kühlkreislauf (21, 23) und/oder vom Getriebeölkreislauf abkoppelbar ist.
  5. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur temperaturabhängigen strömungstechnischen Kopplung des Wärmetauscher-Körpers (18) mit dem Kühlkreislauf und/oder mit dem Getriebeölkreislauf (21, 23) ein Regelglied (44) vorgesehen ist.
  6. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 oder 4, wobei das Vier-Wege-Ventil (42) mittels des Regelglieds (44) verstellbar ist.
  7. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher-Körper (18), das Vier-Wege-Ventil (42) und zugehörige strömungstechnische Verbindungsmittel im Wesentlichen druckfest ausgebildet sind.
  8. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 3 bis 6, wobei das Vier-Wege-Ventil (42) bei einer Entkopplung von Wärmetauscher-Körper und Kühlkreislauf (21, 23) bzw. Getriebeölkreislauf, den Kühlkreislauf (21, 23), den Getriebeölkreislauf und/oder einen Wärmetauscher-Kreislauf (20, 22) kurzschließt.
  9. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Wärmetauscher-Kreislauf (20, 22) zumindest eine Überdruck-Not-Ablasseinrichtung aufweist.
  10. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Abgasstrang (12) klappen- und/oder bypass-frei ausgebildet ist.
  11. Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 9, wobei der Wärmetauscher-Körper mit einem mittels einer Abgasklappe variierbar mit Abgas beaufschlagbarem Abgasstrang (14) in thermischem Kontakt steht.
  12. Verfahren zum Aufheizen einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeuges in der Kaltstartphase mittels eines Wärmetauschers (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mittels eines mit einem Abgasstrang (12) in thermischem Kontakt stehenden und von einem Wärmetauschermedium durchströmbaren Wärmetauscher-Körpers (18), Abgaswärme an das Wärmetauschermedium abgegeben und über eine trennbare Kopplung einem Kühlkreislauf (21, 23) der Brennkraftmaschine und/oder einem Getriebeölkreislauf zugeführt wird, wobei mit Erreichen oder Überschreiten einer vorgegebenen Grenztemperatur des Wärmetauschermediums, die Kopplung des Wärmetauscher-Körpers (18) mit dem Kühlkreislauf (21, 23) und/oder mit dem Getriebeölkreislauf aufgehoben wird.
  13. Kraftfahrzeug mit einem Wärmetauscher nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 11.
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