DE102010048255B4 - Vorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Maschine zur Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit gemeinsamem Wärmetauscher - Google Patents
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Abstract
Vorrichtung (114) für ein Fahrzeug (10) mit einer Maschine (12), die umfasst:ein Auslasssystem (118), durch das Abgas aus der Maschine (12) ausgelassen wird;einen Wärmetauscher (16), der innerhalb des Auslasssystems (118) angeordnet ist;Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) in thermischer Verbindung mit der Maschine (12) und mit dem Wärmetauscher (16);ein Umleitventil (142), das in einer ersten Position betriebsfähig ist, um das Abgas in einem Kühlmittelerwärmungsmodus durch den Wärmetauscher (16) zu lenken, um Wärme auf die Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) zu übertragen, und in einer zweiten Position betriebsfähig ist, in der das Abgas in einem Umleitmodus den Wärmetauscher (16) umgeht, während dessen keine signifikante Kühlmittelerwärmung durch den Wärmetauscher (16) stattfindet; undwobei ein Teil des Abgases nach der Kühlung durch den Wärmetauscher (16) zur Maschine (12) zurückgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dassdie Vorrichtung (114) ferner einen Ventilkörper (143) mit einem ersten und einem zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal (145, 147) und einem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in abwechselnder selektiver Fluidverbindung mit den Abgasrückführungs-Eingangskanälen (145, 147) umfasst;wobei der erste Abgasrückführungs-Eingangskanal (145) mit dem Abgas unterstromig des Wärmetauschers (16) in Fluidverbindung steht und mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in Fluidverbindung steht, und der zweite Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) durch das Umleitventil (142) geschlossen wird, so dass er außer Fluidverbindung mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) steht, wenn sich das Umleitventil (142) in der ersten Position befindet; undwobei der zweite Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) mit dem Abgas unterstromig des Wärmetauschers (16) in Fluidverbindung steht und mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in Fluidverbindung steht, und der erste Abgasrückführungs-Eingangskanal (145) durch das Umleitventil (142) geschlossen wird, so dass er außer Fluidverbindung mit dem Abgas steht, wenn sich das Umleitventil (142) in der zweiten Position befindet;wodurch die Kühlung von zurückgeführtem Abgas dadurch durch den Wärmetauscher (16) sowohl im Kühlmittelerwärmungsmodus als auch im Umleitmodus durchgeführt wird.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Maschine zur Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit gemeinsamem Wärmetauscher gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche, wie der Art nach aus der
JP 2009 127 547 A - HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Die schnelle Aufwärmung des Maschinenkühlmittels, Maschinenöls und Getriebefluids ist für die Kraftstoffsparsamkeit während eines Kaltstarts (d. h. wenn das Fahrzeug nicht gelaufen ist und die Maschine und das Getriebe relativ kalt sind) wichtig. Die Maschinenaufwärmung ist für Diesel- und Hybridanwendungen besonders herausfordernd, da weniger Kraftstoff verbrannt wird. Abgasrückführungssysteme (AGR-Systeme) werden verwendet, um Emissionen zu verringern, indem ein Teil des Abgases zur Maschine zurückgeführt wird. Gekühltes AGR-Gas kann die Kraftstoffsparsamkeit verbessern, indem mehr Frühzündung ermöglicht wird. Außerdem kann die Maschinenaufwärmung mit warmem AGR-Gas schneller sein, was bei einigen Maschinenanwendungen vorteilhaft sein kann.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine möglichst einfach aufgebaute Vorrichtung anzugeben, um dem zuvor beschriebenen Bedarf gerecht zu werden.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Diese Aufgabe wird mit einer Vorrichtung gelöst, die die Merkmale eines der unabhängigen Ansprüche aufweist.
- Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht ersichtlich.
- Figurenliste
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-
1 ist eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Fahrzeugs mit einer ersten Ausführungsform einer Vorrichtung zur Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit einem gemeinsamen Wärmetauscher; -
2 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von1 in einem Kühlmittelerwärmungsmodus; -
3 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von1 in einem Wärmetauscher-Umgehungsmodus; -
4 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Vorrichtung zur Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit einem gemeinsamen Wärmetauscher und in einem Kühlmittelerwärmungsmodus; -
5 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von4 in einem Wärmetauscher-Umgehungsmodus; -
6 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung von4 in einer teilweisen Querschnittsansicht; -
7 ist eine schematische perspektivische Darstellung der Vorrichtung von5 in einer teilweisen Querschnittsansicht; -
8 ist eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Vorrichtung zur Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit einem gemeinsamen Wärmetauscher und in einem Kühlmittelerwärmungsmodus; und -
9 ist eine schematische Darstellung der Vorrichtung von8 in einem Wärmetauscher-Umgehungsmodus. - BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen in allen verschiedenen Ansichten auf gleiche Komponenten beziehen, zeigt
1 ein Fahrzeug10 , das eine Maschine12 zum Antreiben des Fahrzeugs10 aufweist. Die Maschine10 ist eine Brennkraftmaschine vom Benzin- oder Dieseltyp. Eine Vorrichtung14 ist mit der Maschine12 betriebstechnisch verbunden und ist betriebsfähig, um sowohl eine Abgaswärmerückgewinnung als auch eine Abgasrückführung unter Verwendung nur eines einzigen Wärmetauschers16 durchzuführen, wie weiter mit Bezug auf2 gezeigt und beschrieben wird. Die Maschine12 erzeugt Abgas in einem Auslasssystem18 , das einen Auslasskrümmer20 und ein sich davon erstreckendes Abgasrohr22 umfasst. Mit Bezug auf2 verlässt das relativ heiße Abgas den Krümmer20 über einen Eingang24 des Abgasrohrs22 und strömt durch die Vorrichtung14 , bevor es über einen Ausgang26 des Abgasrohrs22 austritt. Ein Katalysator (nicht dargestellt) kann im Auslasssystem18 zwischen dem Krümmer20 und der Vorrichtung14 angeordnet sein. Ein Maschinenkühlmittel strömt zwischen der Maschine12 und der Vorrichtung14 über Leitungen, die einen Maschinenkühlmittel-Eingangsströmungsdurchgang28 und einen Maschinenkühlmittel-Ausgangsströmungsdurchgang30 bilden, wie durch Kühlmittelströmungspfeile I und O angegeben. Die Leitungen können eine flexible oder starre Rohrleitung oder gebohrte, ausgebohrte, gegossene oder anderweitig ausgebildete Durchgänge in irgendeiner Fahrzeugkomponente sein. Ferner wird das Abgas von der Vorrichtung14 zu einem Einlasskrümmer32 der Maschine12 über einen Abgasrückführungsdurchgang 34 zurückgeführt. Das Auslasssystem18 weist einen Abgasrückführungskanal35 auf, durch den das Abgas zum Abgasrückführungsdurchgang34 geliefert wird. - Die Vorrichtung
14 umfasst eine Wand40 , die das Abgasrohr22 teilweise unterteilt. Ein Umleitventil42 ist mit der Wand40 schwenkbar verbunden und schwenkt um eine Achse, die sich entlang einer Schwenkstütze44 erstreckt. Ein Abgasumleitaktuator (nicht dargestellt) wie z. B. ein Servoelektromotor, ist steuerbar, um selektiv das Ventil42 zwischen der ersten Position von2 und der zweiten Position von3 zu bewegen. Alternativ kann der Aktuator auch eine Vakuummembran oder ein Wachsmotor sein, der durch die Kühlmitteltemperatur, die durch diesen strömt, aktiviert werden kann (in welchem Fall der Aktuator ohne Eingabe von einem Controller aktiviert werden könnte). Anschläge46A ,46B erstrecken sich innerhalb des Abgasrohrs22 , um die Bewegung des Ventils42 zu begrenzen und dadurch die erste und die zweite Position des Ventils42 zu definieren. Ein elektronischer Controller (nicht dargestellt) ist mit dem Aktuator betriebstechnisch verbunden (in Abhängigkeit von dem verwendeten Typ von Aktuator, wie vorstehend beschrieben) und steuert den Aktuator gemäß Fahrzeugbetriebsbedingungen, die als Eingangssignale von verschiedenen Sensoren empfangen werden, die am Fahrzeug10 angeordnet sind, wie z. B. einem Abgaswärmerückgewinnungs-Kühlmitteltemperatursensor und einem Maschinenkühlmittel-Temperatursensor. Die vom Controller empfangenen Informationen geben solche Betriebsbedingungen wie die Temperatur des Kühlmittels, das durch die Maschine strömt, und die Temperatur des Kühlmittels, das den Wärmetauscher verlässt, an. Die Sensoren können die Betriebsbedingungen direkt messen oder können Informationen liefern, die in einem Vorhersagemodell verwendet werden, das diese Betriebsbedingungen vorhersagt oder abschätzt. Ein Fachmann auf dem Gebiet würde leicht die verschiedenen Weisen verstehen, um solche Informationen, die Fahrzeugbetriebsbedingungen angeben, zum Controller zu liefern, und würde leicht verschiedene Algorithmen verstehen, die im Controller gespeichert werden können, um die Informationen zu verarbeiten. Ferner sind elektronisch, thermisch oder pneumatisch betätigte Ventile vom Fachmann auf dem Gebiet gut verstanden. - Mit Bezug auf
2 ist, wenn sich das Ventil42 in der ersten Position befindet, ein Kühlmittelerwärmungsmodus festgelegt, da eine Mehrheit des Abgases durch den Wärmetauscher16 gelenkt wird, wie durch Strömungspfeile A, die das in den Wärmetauscher16 eintretende Abgas zeigen, und Strömungspfeile B, die das den Wärmetauscher16 verlassende Abgas angeben, angegeben. In den Figuren sind Strömungspfeile, die relativ warmes Abgas angeben, schattiert, während Strömungspfeile, die relativ kühles Abgas angeben, unschattiert sind. Eine gewisse Wärme wird vom Abgas auf das Maschinenkühlmittel durch den Wärmetauscher16 übertragen, so dass das Kühlmittel im Strömungsdurchgang30 wärmer ist als das Kühlmittel im Strömungsdurchgang28 . Im Kühlmittelerwärmungsmodus von2 tritt ein kleiner Teil des Abgases vor dem Strömen durch den Wärmetauscher16 in den Abgasrückführungsdurchgang34 ein, wie durch den Strömungspfeil C angegeben. Folglich wird das durch den Pfeil C angegebene zurückgeführte Abgas während des Kühlmittelerwärmungsmodus nicht gekühlt. Relativ warmes AGR-Gas kann eine schnelle Maschinenaufwärmung erleichtern. - Wenn die Maschine
12 ausreichend erwärmt ist, wird das Ventil42 in eine zweite Position bewegt, die in3 gezeigt ist, in der der durch Pfeile A in2 angegebene Strömungsweg blockiert ist, und Abgas kann nicht zum Abgasrückführungsdurchgang34 strömen, ohne zuerst durch den Wärmetauscher16 zu strömen. Wenn sich das Ventil42 in der zweiten Position befindet, befindet sich die Vorrichtung in einem Umleitmodus. Die Abgasströmung wird entlang einer zum Wärmetauscher16 entgegengesetzten Seite der Wand40 , als wenn sich das Ventil42 in der ersten Position befindet, gelenkt, wie durch den Strömungspfeil D angegeben. Das meiste des Abgases strömt aus dem Abgasausgang26 , wobei es den Wärmetauscher umgeht. Ein kleiner Teil des Abgases strömt durch den Wärmetauscher16 , wie durch die Pfeile E angegeben. Eine gewisse Wärme wird dem Abgas entzogen und auf das Maschinenkühlmittel im Strömungsdurchgang30 übertragen; die Erwärmung des Kühlmittels ist jedoch im Vergleich zum Kühlmittelerwärmungsmodus minimal, da nur ein Teil des Abgases im Umleitmodus durch den Wärmetauscher16 geleitet wird. Folglich ist das durch Strömungspfeile F angegebene Abgas, das den Wärmetauscher16 verlässt und in den Abgasrückführungsdurchgang34 über den Kanal35 eintritt, gekühlt. Im Umleitmodus kühlt folglich die Vorrichtung 14 zurückgeführtes Abgas über den gemeinsamen Wärmetauscher 16, der zum Erwärmen des Maschinenkühlmittels im Kühlmittelerwärmungsmodus verwendet wird. - Mit Bezug auf
4 -7 ist eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung 114, die mit der Maschine12 betriebstechnisch verbindbar ist, betriebsfähig, um sowohl eine Abgaswärmerückgewinnung als auch eine Rückführung von gekühltem Abgas unter Verwendung nur eines einzigen Wärmetauschers16 durchzuführen. Ferner werden EHR und gekühlte AGR während desselben Modus (Kühlmittelerwärmungsmodus), d. h. während der Maschinenaufwärmung, erreicht. Die Komponenten der Vorrichtung114 , die dieselben wie jene der Vorrichtung14 sind, werden unter Verwendung von gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die Vorrichtung114 weist ein Auslasssystem118 mit einem Ventilkörper143 auf, der einen ersten Abgasrückführungs-Eingangskanal145 , einen zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal147 und einen Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 aufweist, der mit sowohl dem ersten als auch dem zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal145 ,147 in Abhängigkeit von der Position des Ventils142 in selektiver Fluidverbindung steht. Ein Abgasumleitaktuator (nicht dargestellt) wie z. B. ein Servoelektromotor ist steuerbar, um selektiv das Ventil142 zwischen der ersten Position von4 und6 und der zweiten Position von5 und7 zu bewegen. Der Aktuator kann auch ein Wachsmotor oder eine Vakuummembran sein. - Wie am besten in
6 und7 gezeigt, besitzt das Ventil142 einen ersten Abschnitt142A , der sich von der Schwenkstütze144 in Richtung des Abgaseingangs24 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt142B , der sich von der Schwenkstütze144 in Richtung des Abgasausgangs26 erstreckt. Der erste und der zweite Abschnitt142A ,142B schwenken einstimmig miteinander um die Schwenkstütze144 , da beide über die Schwenkstütze144 einteilig miteinander verbunden sind. Der erste Abschnitt142A liegt in einem Abschnitt des Inneren des Abgasrohrs122 auf gleichem Niveau mit dem Abgaseingang24 , der Wand40 und dem Wärmetauscher16 . Der zweite Abschnitt142B liegt über der Wand40 innerhalb eines Hohlraums, der durch den Ventilkörper143 gebildet ist. Der Ventilkörper143 weist auch Sperrwände151 ,152 auf, die jeweils die Abgasrückführungs-Eingangskanäle145 ,147 teilweise umgeben. - Wenn sich das Ventil
142 in der ersten Position von4 und6 befindet, lenkt der Ventilabschnitt142A das Abgas vom Abgasrohreingang24 zum Strömen durch den Wärmetauscher16 , wie durch die Strömungspfeile A und B angegeben, wobei ein Kühlmittelerwärmungsmodus festgelegt ist, um Wärme vom Abgas auf das Maschinenkühlmittel zu übertragen, das durch die Durchgänge28 ,30 strömt. Der Ventilabschnitt142B liegt an der Sperrwand152 an, wenn er sich in der ersten Position befindet, wobei folglich eine Fluidverbindung zwischen dem Abgasrückführungs-Eingangskanal147 und dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 verhindert wird. Ein Teil des Abgases, das den Wärmetauscher16 verlässt, strömt entlang der entgegengesetzten Seite der Wand40 , wie durch Strömungspfeile G angegeben, und strömt dann durch den Abgasrückführungs-Eingangskanal145 zum Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 , wie durch den Strömungspfeil H angegeben. Vom Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 wird das gekühlte zurückgeführte Abgas, das durch den Strömungspfeil J angegeben ist, durch einen Abgasrückführungsdurchgang, der nicht gezeigt ist, aber zum Durchgang34 von1 ähnlich ist, zur Maschine12 gelenkt. Während des Kühlmittelerwärmungsmodus wird folglich eine Rückführung von gekühltem Abgas unter Verwendung von Abgas, das über denselben Wärmetauscher16 , wie für die Kühlmittelerwärmung verwendet, gekühlt wird, durchgeführt. - Wenn die Maschine
12 ausreichend erwärmt ist, wird das Ventil142 in die zweite Position von5 und7 bewegt und der Ventilabschnitt142A lenkt das Abgas vom Abgasrohreingang24 zu der zum Wärmetauscher16 entgegengesetzten Seite der Wand40 , wie durch die Strömungspfeile K angegeben, wodurch ein Umleitmodus festgelegt wird, in dem das meiste des Abgases unter Umgehung des Wärmetauschers16 aus dem Abgasausgang26 ausströmt. Der Ventilabschnitt142B liegt an der Sperrwand 151 an, wenn er sich in der zweiten Position befindet, wobei somit eine Fluidverbindung zwischen dem Abgasrückführungs-Eingangskanal145 und dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 verhindert wird. Ein Teil des Abgases strömt um die Wand40 , wie durch die Strömungspfeile L angegeben, und strömt dann durch den Wärmetauscher16 , wie durch den Strömungspfeil M angegeben. Dieser kleine gekühlte Teil des Abgases strömt dann durch den Abgasrückführungs-Eingangskanal147 , wie durch den Strömungspfeil N angegeben, und dann durch den Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 (wie durch den Strömungspfeil P angegeben), der mit dem Eingangskanal147 in Fluidverbindung steht, wenn sich das Ventil142 in der zweiten Position befindet. Vom Abgasrückführungs-Ausgangskanal135 wird das gekühlte zurückgeführte Abgas durch einen Abgasrückführungsdurchgang, der nicht gezeigt ist, aber zum Durchgang 34 von1 ähnlich ist, zur Maschine12 gelenkt. Während des Umleitmodus wird folglich die Abgasrückführung auch unter Verwendung von Abgas durchgeführt, das über denselben Wärmetauscher16 , wie für die Erwärmung des Kühlmittels im Kühlmittelerwärmungsmodus verwendet, gekühlt wird. Die Abgasrückführungsströmung wird zur Maschine12 im Allgemeinen senkrecht zur Abgasströmung durch das Auslasssystem118 gelenkt, wie durch die Strömungspfeile J und P angegeben, die im Allgemeinen senkrecht zu den Strömungspfeilen A, B, G, K, L und M sind. - Mit Bezug auf
8 und9 ist eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung214 , die mit der Maschine12 betriebstechnisch verbindbar ist, betriebsfähig, um sowohl eine Abgaswärmerückgewinnung als auch eine Abgasrückführung unter Verwendung nur eines einzigen Wärmetauschers 16 durchzuführen. EHR und gekühlte AGR werden beide während desselben Modus (Maschinenaufwärmen) bewerkstelligt. Die Komponenten der Vorrichtung214 , die dieselben wie jene der Vorrichtung14 sind, werden unter Verwendung von gleichen Bezugszeichen bezeichnet. - Die Vorrichtung
214 umfasst ein Abgasrohr222 mit einem Abgaseingang 24 und einem Abgasausgang26 . Das Abgasrohr222 bildet einen ersten Abgasrückführungskanal234 und einen zweiten Abgasrückführungskanal 236 auf einer zum ersten Abgasrückführungskanal234 entgegengesetzten Seite des Wärmetauschers16 . Ein erstes Abgasrückführungsventil237 ist im ersten Abgasrückführungskanal234 angeordnet und ist selektiv zu öffnen und zu schließen, wie z. B. über ein elektronisches Steuersignal von einem Controller (nicht dargestellt). Wenn das erste Abgasrückführungsventil237 geöffnet ist, wird eine Abgasströmung durch den ersten Abgasrückführungskanal234 zugelassen. Wenn das erste Abgasrückführungsventil237 geschlossen ist, wird eine Abgasströmung durch den ersten Abgasrückführungskanal234 nicht zugelassen. In8 und9 gibt ein „X“ durch das Ventil237 oder239 an, dass das Ventil geschlossen ist. - Ebenso ist ein zweites Abgasrückführungsventil
239 im zweiten Abgasrückführungskanal236 angeordnet und ist selektiv zu öffnen und zu schließen, wie z. B. über ein elektronisches Steuersignal von einem Controller (nicht dargestellt). Wenn das zweite Abgasrückführungsventil239 geöffnet ist, wird eine Abgasströmung durch den zweiten Abgasrückführungskanal236 zugelassen. Wenn das zweite Abgasrückführungsventil 239 geschlossen ist, wird eine Abgasströmung durch den zweiten Abgasrückführungskanal236 nicht zugelassen. - Wenn sich das Ventil
42 in der ersten Position befindet, die in8 gezeigt ist, ist ein Kühlmittelerwärmungsmodus festgelegt, da eine Mehrheit des Abgases durch den Wärmetauscher16 gelenkt wird, wie durch Strömungspfeile A, die in den Wärmetauscher16 eintretendes Abgas zeigen, und Strömungspfeile B, die den Wärmetauscher16 verlassendes Abgas angeben, angegeben. Einige Wärme wird vom Abgas auf das Maschinenkühlmittel durch den Wärmetauscher16 übertragen, so dass das Kühlmittel im Strömungsdurchgang30 wärmer ist als das Kühlmittel im Strömungsdurchgang28 . Wenn sich das Ventil42 in der ersten Position befindet, ist das Abgasrückführungsventil237 geöffnet und das Abgasrückführungsventil239 ist geschlossen. Ein kleiner Teil des den Wärmetauscher verlassenden Abgases strömt durch den Abgasrückführungskanal 234, wie durch den Strömungspfeil Q angegeben, und wird durch das offene Ventil237 , wie durch den Strömungspfeil R angegeben, und durch einen Abgasrückführungsdurchgang, der nicht gezeigt ist, aber zum Durchgang34 von1 ähnlich ist, zur Maschine12 gelenkt. Im Kühlmittelerwärmungsmodus führt die Vorrichtung214 folglich die Rückführung von gekühltem Abgas über den gemeinsamen Wärmetauscher16 durch. - Wenn die Maschine
12 ausreichend erwärmt ist, wird das Ventil42 in eine zweite Position bewegt, die in9 gezeigt ist, in der der durch Pfeile A in8 angegebene Strömungsweg blockiert ist. Wenn sich das Ventil42 in der zweiten Position befindet, befindet sich die Vorrichtung214 in einem Umleitmodus. Die Abgasströmung wird entlang einer zum Wärmetauscher 16 entgegengesetzten Seite der Wand40 gelenkt, als wenn sich das Ventil 42 in der ersten Position befindet, wie durch den Strömungspfeil D angegeben. Das meiste des Abgases strömt aus dem Abgasausgang26 unter Umgehung des Wärmetauschers16 . Ein kleiner Teil des Abgases strömt durch den Wärmetauscher16 , wie durch die Pfeile S angegeben. Einige Wärme wird dem Abgas entzogen und auf das Maschinenkühlmittel im Strömungsdurchgang30 übertragen; die Erwärmung des Kühlmittels ist jedoch im Vergleich zum Kühlmittelerwärmungsmodus minimal, da nur ein Teil des Abgases im Umleitmodus durch den Wärmetauscher16 geleitet wird. Wenn sich das Ventil42 in der zweiten Position befindet, ist das Abgasrückführungsventil239 geöffnet und das Abgasrückführungsventil 237 ist geschlossen. Folglich verlässt das durch Strömungspfeile T angegebene Abgas den Wärmetauscher und wird durch den Abgasrückführungskanal236 und das offene Ventil239 , wie durch den Strömungspfeil U angegeben, und durch einen Abgasrückführungsdurchgang, der nicht gezeigt ist, aber zum Durchgang34 von1 ähnlich ist, zur Maschine 12 gelenkt. Das in den Rückführungskanal236 eintretende Abgas ist gekühlt. Im Umleitmodus führt die Vorrichtung214 folglich die Rückführung von gekühltem Abgas über den gemeinsamen Wärmetauscher16 durch.
Claims (8)
- Vorrichtung (114) für ein Fahrzeug (10) mit einer Maschine (12), die umfasst: ein Auslasssystem (118), durch das Abgas aus der Maschine (12) ausgelassen wird; einen Wärmetauscher (16), der innerhalb des Auslasssystems (118) angeordnet ist; Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) in thermischer Verbindung mit der Maschine (12) und mit dem Wärmetauscher (16); ein Umleitventil (142), das in einer ersten Position betriebsfähig ist, um das Abgas in einem Kühlmittelerwärmungsmodus durch den Wärmetauscher (16) zu lenken, um Wärme auf die Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) zu übertragen, und in einer zweiten Position betriebsfähig ist, in der das Abgas in einem Umleitmodus den Wärmetauscher (16) umgeht, während dessen keine signifikante Kühlmittelerwärmung durch den Wärmetauscher (16) stattfindet; und wobei ein Teil des Abgases nach der Kühlung durch den Wärmetauscher (16) zur Maschine (12) zurückgeführt wird; dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (114) ferner einen Ventilkörper (143) mit einem ersten und einem zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal (145, 147) und einem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in abwechselnder selektiver Fluidverbindung mit den Abgasrückführungs-Eingangskanälen (145, 147) umfasst; wobei der erste Abgasrückführungs-Eingangskanal (145) mit dem Abgas unterstromig des Wärmetauschers (16) in Fluidverbindung steht und mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in Fluidverbindung steht, und der zweite Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) durch das Umleitventil (142) geschlossen wird, so dass er außer Fluidverbindung mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) steht, wenn sich das Umleitventil (142) in der ersten Position befindet; und wobei der zweite Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) mit dem Abgas unterstromig des Wärmetauschers (16) in Fluidverbindung steht und mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in Fluidverbindung steht, und der erste Abgasrückführungs-Eingangskanal (145) durch das Umleitventil (142) geschlossen wird, so dass er außer Fluidverbindung mit dem Abgas steht, wenn sich das Umleitventil (142) in der zweiten Position befindet; wodurch die Kühlung von zurückgeführtem Abgas dadurch durch den Wärmetauscher (16) sowohl im Kühlmittelerwärmungsmodus als auch im Umleitmodus durchgeführt wird.
- Vorrichtung (214) für ein Fahrzeug (10) mit einer Maschine (12), die umfasst: ein Auslasssystem (18), durch das Abgas aus der Maschine (12) ausgelassen wird; einen Wärmetauscher (16), der innerhalb des Auslasssystems (18) angeordnet ist; Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) in thermischer Verbindung mit der Maschine (12) und mit dem Wärmetauscher (16); ein Umleitventil (42), das in einer ersten Position betriebsfähig ist, um das Abgas in einem Kühlmittelerwärmungsmodus durch den Wärmetauscher (16) zu lenken, um Wärme auf die Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) zu übertragen, und in einer zweiten Position betriebsfähig ist, in der das Abgas in einem Umleitmodus den Wärmetauscher (16) umgeht, während dessen keine signifikante Kühlmittelerwärmung durch den Wärmetauscher (16) stattfindet; und wobei ein Teil des Abgases nach der Kühlung durch den Wärmetauscher (16) zur Maschine (12) zurückgeführt wird; dadurch gekennzeichnet , dass das Auslasssystem (18) einen ersten Abgasrückführungskanal (234) in Fluidverbindung mit der Maschine (12) zum Zurückführen eines Teils des Abgases zur Maschine (12) aufweist; wobei das Abgas vor dem ersten Abgasrückführungskanal (234) durch den Wärmetauscher (16) strömt, wenn sich das Umleitventil (42) in der ersten Position befindet; und die ferner umfasst: ein erstes Abgasrückführungsventil (237), das im ersten Abgasrückführungskanal (234) angeordnet ist und selektiv zu öffnen und zu schließen ist; wobei das Auslasssystem (18) einen zweiten Abgasrückführungskanal (236) auf einer zum ersten Abgasrückführungskanal (234) entgegengesetzten Seite des Wärmetauschers (16) zum Zurückführen eines Teils des Abgases zur Maschine (12) aufweist; wobei das Abgas vor dem zweiten Abgasrückführungskanal (236) durch den Wärmetauscher (16) strömt, wenn sich das Umleitventil (42) in der zweiten Position befindet; ein zweites Abgasrückführungsventil (239), das im zweiten Abgasrückführungskanal (236) angeordnet ist und selektiv zu öffnen und zu schließen ist; und wobei das erste Abgasrückführungsventil (237) offen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der ersten Position befindet, und geschlossen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der zweiten Position befindet; und wobei das zweite Abgasrückführungsventil (239) offen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der zweiten Position befindet, und geschlossen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der ersten Position befindet, wobei die Kühlung von zurückgeführtem Abgas dadurch durch den Wärmetauscher (16) im Kühlmittelerwärmungsmodus und im Umleitmodus durchgeführt wird.
- Vorrichtung (114) für ein Fahrzeug (10) mit einer Maschine (12), die umfasst: ein Auslasssystem (118), durch das Abgas aus der Maschine (12) ausgelassen wird; einen Wärmetauscher (16), der innerhalb des Auslasssystems (118) angeordnet ist; Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) in thermischer Verbindung mit der Maschine (12) und mit dem Wärmetauscher (16); ein Umleitventil (142), das in einer ersten Position betriebsfähig ist, um das Abgas durch den Wärmetauscher (16) zu lenken, um Wärme in einem Kühlmittelerwärmungsmodus auf die Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) zu übertragen, und in einer zweiten Position betriebsfähig ist, in der das Abgas in einem Umleitmodus den Wärmetauscher (16) umgeht, während dessen keine signifikante Kühlmittelerwärmung durch den Wärmetauscher (16) stattfindet; und wobei das Auslasssystem (118) einen Abgasrückführungskanal (34) in Fluidverbindung mit der Maschine (12) zum Zurückführen eines Teils des Abgases zur Maschine (12) aufweist; und wobei ein Teil des Abgases durch den Wärmetauscher (16) zum Kühlen vor dem Strömen durch den Abgaskanal (34) strömt, wenn sich das Umleitventil (142) im Umleitmodus befindet, wobei die Abgasrückführung und die Abgaswärmerückgewinnung dadurch durch den Wärmetauscher (16) bewerkstelligt werden; dadurch gekennzeichnet , dass die Vorrichtung (114) ferner umfasst: einen Ventilkörper (143) mit einem ersten und einem zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal (145, 147) und einem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in abwechselnder selektiver Fluidverbindung mit den Abgasrückführungs-Eingangskanälen (145, 147); wobei der erste Abgasrückführungs-Eingangskanal (145) mit dem Abgas unterstromig des Wärmetauschers (16) in Fluidverbindung steht und mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in Fluidverbindung steht, und der zweite Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) durch das Umleitventil (142) geschlossen wird, so dass er außer Fluidverbindung mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) steht, wenn sich das Umleitventil (142) in der ersten Position befindet; und wobei der zweite Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) mit dem Abgas unterstromig des Wärmetauschers (16) in Fluidverbindung steht und mit dem Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) in Fluidverbindung steht, und der erste Abgasrückführungs-Eingangskanal (145) durch das Umleitventil (142) geschlossen wird, so dass er außer Fluidverbindung mit dem Abgas steht, wenn sich das Umleitventil (142) in der zweiten Position befindet, wobei eine Kühlung von zurückgeführtem Abgas dadurch durch den Wärmetauscher (16) sowohl im Kühlmittelerwärmungsmodus als auch im Umleitmodus durchgeführt wird
- Vorrichtung nach
Anspruch 3 , wobei das Abgas vor dem Strömen durch den Abgaskanal (34) nur dann durch den Wärmetauscher (16) strömt, wenn sich das Umleitventil (142) im Umleitmodus befindet, wobei die Abgasrückführung und die Abgaswärmerückgewinnung dadurch abwechselnd gemäß der Position des Umleitventils (142) durchgeführt werden. - Vorrichtung nach
Anspruch 3 , wobei der Abgasrückführungskanal (34) so konfiguriert ist, dass die Abgasströmung durch den Abgasrückführungs-Ausgangskanal (35) zur Abgasströmung durch das Auslasssystem (18) senkrecht ist; und wobei der Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) so konfiguriert ist, dass die Abgasströmung durch den Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) zur Abgasströmung vom Abgassystemeingang (24) zum Abgassystemausgang (26) senkrecht ist. - Vorrichtung (214) für ein Fahrzeug (10) mit einer Maschine (12), die umfasst: ein Auslasssystem (18), durch das Abgas aus der Maschine (12) ausgelassen wird; einen Wärmetauscher (16), der innerhalb des Auslasssystems (18) angeordnet ist; Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) in thermischer Verbindung mit der Maschine (12) und mit dem Wärmetauscher (16); ein Umleitventil (42), das in einer ersten Position betriebsfähig ist, um das Abgas durch den Wärmetauscher (16) zu lenken, um Wärme in einem Kühlmittelerwärmungsmodus auf die Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) zu übertragen, und in einer zweiten Position betriebsfähig ist, in der das Abgas in einem Umleitmodus den Wärmetauscher (16) umgeht, während dessen keine signifikante Kühlmittelerwärmung durch den Wärmetauscher (16) stattfindet; und wobei das Auslasssystem (18) einen Abgasrückführungskanal (34) in Fluidverbindung mit der Maschine (12) zum Zurückführen eines Teils des Abgases zur Maschine (12) aufweist; und wobei ein Teil des Abgases durch den Wärmetauscher (16) zum Kühlen vor dem Strömen durch den Abgaskanal (34) strömt, wenn sich das Umleitventil (42) im Umleitmodus befindet, wobei die Abgasrückführung und die Abgaswärmerückgewinnung dadurch durch den Wärmetauscher (16) bewerkstelligt werden; dadurch gekennzeichnet , dass der Abgasrückführungskanal (34) ein erster Abgasrückführungskanal (234) ist; wobei das Abgas vor dem ersten Abgasrückführungskanal (234) durch den Wärmetauscher (16) strömt, wenn sich das Umleitventil (42) in der ersten Position befindet; und die ferner umfasst: ein erstes Abgasrückführungsventil (237), das im ersten Abgasrückführungskanal (234) angeordnet ist und selektiv zu öffnen und zu schließen ist; wobei das Auslasssystem (18) einen zweiten Abgasrückführungskanal (236) auf einer zum ersten Abgasrückführungskanal (234) entgegengesetzten Seite des Wärmetauschers (16) zum Zurückführen eines Teils des Abgases zur Maschine (12) aufweist; wobei das Abgas vor dem zweiten Abgasrückführungskanal (236) durch den Wärmetauscher (16) strömt, wenn sich das Umleitventil (42) in der zweiten Position befindet; ein zweites Abgasrückführungsventil (239), das im zweiten Abgasrückführungskanal (236) angeordnet ist und selektiv zu öffnen und zu schließen ist; wobei das erste Abgasrückführungsventil (237) offen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der ersten Position befindet, und geschlossen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der zweiten Position befindet; und wobei das zweite Abgasrückführungsventil (239) offen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der zweiten Position befindet, und geschlossen ist, wenn sich das Umleitventil (42) in der ersten Position befindet, wobei die Kühlung von zurückgeführtem Abgas dadurch durch den Wärmetauscher (16) im Kühlmittelerwärmungsmodus und im Umleitmodus durchgeführt wird.
- Vorrichtung nach
Anspruch 6 , wobei das Auslasssystem (18) einen Abgassystemeingang (24) und einen Abgassystemausgang (26) aufweist, wobei Abgas von der Maschine (12) vom Abgassystemeingang (24) zum Abgassystemausgang strömt, und die ferner umfasst: eine Wand (40), die im Auslasssystem (18) zwischen dem Abgassystemeingang (24) und dem Abgassystemausgang (26) angeordnet ist; und wobei das Umleitventil (42) schwenkbar an der Wand (40) angebracht ist und zwischen der ersten Position und der zweiten Position schwenkt, um die Abgasströmung auf entgegengesetzten Seiten der Wand (40) zu lenken. - Vorrichtung (114) für ein Fahrzeug (10) mit einer Maschine (12), die umfasst: ein Auslasssystem (118), durch das Abgas aus der Maschine (12) ausgelassen wird; einen Wärmetauscher (16), der innerhalb des Auslasssystems (118) angeordnet ist; Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) in thermischer Verbindung mit der Maschine (12) und mit dem Wärmetauscher (16); ein Umleitventil (142), das in einer ersten Position betriebsfähig ist, um das Abgas durch den Wärmetauscher (16) zu lenken, um Wärme in einem Kühlmittelerwärmungsmodus auf die Kühlmittelströmungsdurchgänge (28, 30) zu übertragen, und in einer zweiten Position betriebsfähig ist, in der das Abgas in einem Umleitmodus den Wärmetauscher (16) umgeht, während dessen keine signifikante Kühlmittelerwärmung durch den Wärmetauscher (16) stattfindet; gekennzeichnet durch einen Ventilkörper (143), der einen ersten Abgasrückführungs-Eingangskanal (145), einen zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal (147) und einen Abgasrückführungs-Ausgangskanal (135) aufweist, der mit sowohl dem ersten als auch dem zweiten Abgasrückführungs-Eingangskanal (145, 147) in Abhängigkeit von der Position des Umleitventils (142) in selektiver Fluidverbindung steht; und wobei ein Teil des Abgases durch den Ventilkörper (143) nach dem Kühlen durch den Wärmetauscher (16) zur Maschine (12) zurückgeführt wird.
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