DE102014116707B4 - Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit eingebautem Ventilaktuator - Google Patents

Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit eingebautem Ventilaktuator Download PDF

Info

Publication number
DE102014116707B4
DE102014116707B4 DE102014116707.4A DE102014116707A DE102014116707B4 DE 102014116707 B4 DE102014116707 B4 DE 102014116707B4 DE 102014116707 A DE102014116707 A DE 102014116707A DE 102014116707 B4 DE102014116707 B4 DE 102014116707B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bypass
valve actuator
coolant
bypass path
valve
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.)
Active
Application number
DE102014116707.4A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102014116707A1 (de
Inventor
Jong-Ho Seon
Ho-Chan An
Jae-Yeon Kim
Tae-Yeong BYOEN
Gyu-Jun KIM
Jin-Yong Kim
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Sejong Industrial Co Ltd
Kia Corp
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Kia Motors Corp
Sejong Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co, Kia Motors Corp, Sejong Industrial Co Ltd filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of DE102014116707A1 publication Critical patent/DE102014116707A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014116707B4 publication Critical patent/DE102014116707B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F01P3/00—Liquid cooling
    • 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
    • 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
    • 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
    • F28D—HEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • F28D9/0031—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other
    • F28D9/0043—Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits for one heat-exchange medium being formed by paired plates touching each other the plates having openings therein for circulation of at least one heat-exchange medium from one conduit to another
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F27/00—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus
    • F28F27/02—Control arrangements or safety devices specially adapted for heat-exchange or heat-transfer apparatus for controlling the distribution of heat-exchange media between different channels
    • 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
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/02—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a heat exchanger
    • 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
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/20—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a flow director or deflector
    • 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
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F2250/00—Arrangements for modifying the flow of the heat exchange media, e.g. flow guiding means; Particular flow patterns
    • F28F2250/06—Derivation channels, e.g. bypass
    • 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)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Temperature-Responsive Valves (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)

Abstract

Eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator (30), die Vorrichtung aufweisend:ein Bypassventil (11), das drehbar in einem Bypass-Weg (10) vorgesehen ist, um den Bypass-Weg (10) zu öffnen oder zu schließen, wobei gemäß einer Drehung des Bypassventils (11) ein Hochtemperatur-Abgas wahlweise den Bypass-Weg (10) passiert,einen Wärmetauscher (20), der mit einer Seite des Bypass-Weges (10) verbunden ist und mit dem Bypass-Weg (10) in Verbindung steht, um zu ermöglichen, dass im geschlossenen Zustand des Bypass-Weges (10) ein Wärmeaustausch zwischen dem aus dem Bypass-Weg (10) zugeführten Hochtemperatur-Abgas und einem durch einen Kühlmitteleinlass (26) eingeleiteten Niedrigtemperatur-Kühlmittel durchgeführt wird,einen Ventilaktuator (30), der in eine Einschuböffnung (21), welche so ausgebildet ist, dass sie vertikal durch den Wärmetauscher (20) durchgeht, eingesetzt ist und der eine Stange (34) aufweist, welche durch Expansion und Kontraktion eines im Ventilaktuator (30) abgedichteten Wachses (32) basierend auf einer Temperatur eines Kühlmittels auf- und abbewegt wird, undein Verbindungsteil (40), das mit einem Ende davon mit einem oberen Ende der Stange (34) des Ventilaktuators (30) verbunden ist und das mit einem anderen Ende davon mit einem Drehschaft (12) des Bypassventils (11) verbunden ist und das eine Auf- und Abbewegung der Stange (34) in eine Drehbewegung umwandelt, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil (10) zusammen mit der Bewegung der Stange (34) den Bypass-Weg (11) öffnet oder schließt,wobei das Verbindungsteil (40) aufweist:einen Schlitz (35), der mit einem oberen Ende der Stange (34) des Ventilaktuators (30) verbunden ist und der so ausgebildet ist, dass er sich in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eines Fahrzeugs erstreckt,ein erstes Verbindungselement (41) mit einem Ende, das mit dem horizontal an einem oberen Ende des Bypassventils (11) angeordneten Drehschaft (12) vertikal verbunden ist und an diesem fixiert ist, undein zweites Verbindungselement (42) mit einem Ende, das mit dem anderen Ende des ersten Verbindungselements (41) horizontal verbunden ist, und mit einem anderen Ende, das verschiebbar im Schlitz (35) aufgenommen ist,wobei, wenn der mit dem oberen Ende der Stange (34) verbundene Schlitz (35) auf- oder abbewegt wird, das zweite Verbindungselement (42) vor- oder zurückbewegt wird, um das erste Verbindungselement (41) zu drehen, und das Bypassventil (11) gedreht wird, um den Bypass-Weg (10) zu öffnen oder zu schließen.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten (z.B. eingebetteten) Ventilaktuator, indem ein Ventilaktuator in einer Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung eingesetzt wird, und insbesondere eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator, die aufweist einen Ventilaktuator, welcher in einen Wärmetauscher (bzw. Wärmeübertrager) eingesetzt ist, um durch den Wärmetauscher vertikal durchzugehen, und ein darin abgedichtetes Dichtmittel (z.B. Wachs) aufweist, und ein Verbindungsteil, welches den Ventilaktuator und einen Drehschaft (z.B. eine Drehachse) eines Bypassventils verbindet, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil den Bypassweg zusammen mit einer Auf-und-Abbewegung einer Stange des Ventilaktuators öffnet oder schließt.
  • Beschreibung der bezogenen Technik
  • Im Allgemeinen führt ein Fahrzeug (z.B. ein Kraftfahrzeug) in Abhängigkeit von einem Fahrzustand des Fahrzeugs in einer frühen Startphase (z.B. einer Kaltstartphase) einen Aufwärmschritt und einen Heizschritt, beim Fahren des Fahrzeugs einen Thermoelektrizität-Erzeugungsschritt (z.B. zum Bestromen eines Heizwiderstandes) und beim Fahren des Fahrzeugs auf einer geneigten (z.B. ansteigenden) Straße oder beim Fahren des Fahrzeugs mit einer hohen Geschwindigkeit (z.B. bei Volllast) einen Bypass-Schritt durch.
  • Eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung des Fahrzeugs ist eine Vorrichtung, die Abgaswärme zurückgewinnt, welche nach einer motorischen Verbrennung (z.B. Motor-Verbrennung) abgelassen wurde, um die zurückgewonnene Abgaswärme für ein Aufwärmen des Verbrennungsmotors und ein Aufwärmen eines Getriebes zu verwenden, oder die zurückgewonnene Wärmeenergie zu einer Klimaanlagenvorrichtung überträgt, um die übertragene Wärmeenergie zum Beheizen des Innenraumes des Fahrzeugs zu verwenden.
  • Wenn die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung des Fahrzeugs verwendet wird, kann ein Kühlmittel mittels eines Hochtemperatur-Abgases in einer frühen Startphase erwärmt werden. Somit wird eine Vorheizzeit des Verbrennungsmotors verringert, sodass es möglich ist, die Kraftstoffeffizienz zu verbessern und Abgase zu verringern.
  • Die größte Menge an Schadstoffen wird zum Zeitpunkt des Leerlaufs aus dem Fahrzeug ausgelassen, bevor der Verbrennungsmotor aufgewärmt ist, und es ist möglich, die aus dem Fahrzeug ausgelassenen Schadstoffe zu verringern, indem die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung verwendet wird, um die Aufwärmzeit zu verringern.
  • Es ist auch möglich, die Reibung innerhalb des Verbrennungsmotors und die Reibung innerhalb des Getriebes zu verringern, indem die Temperaturen eines Motor-Kühlmittels und eines Getriebeöls durch Verwendung des durch die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung erwärmten Kühlmittels schnell erhöht werden. Außerdem ist es möglich, den Innenraum des Fahrzeugs in der Winterzeit schnell zu erwärmen.
  • Wie in 1 veranschaulicht, hat eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß der bezogenen Technik im Wesentlichen eine Struktur, bei der ein separater Ventilaktuator 4 außerhalb eines von einem Bypassventil 1 geöffneten und geschlossenen Bypass-Weges 2 und eines Wärmetauschers 3 vorgesehen ist, um das Bypassventil 1 zu drehen.
  • Allerdings kann in der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß der bezogenen Technik, bei der der Ventilaktuator außerhalb des Wärmetauschers angeordnet ist, eine Struktur davon kompliziert sein und ein Raum, den die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung einnimmt, kann vergrößert werden, um relativ (dazu) einen Raum, in dem andere Komponenten angeordnet werden, zu verringern.
  • Selbst wenn der Ventilaktuator in den Wärmetauscher eingesetzt wird, um das obenerwähnte Problem zu lösen, kann eine Struktur, bei der das Bypassventil von dem Ventilaktuator gedreht wird, kompliziert sein, Herstellungskosten und ein Gewicht können erhöht werden und ein Herstellungsprozess kann kompliziert sein.
  • Wenn der Ventilaktuator in den Wärmetauscher eingesetzt ist, kann der Ventilaktuator durch den mittels eines Hochtemperatur-Abgases erwärmten (bzw. erhitzten) Wärmetauscher thermisch beschädigt werden, sodass die Betriebszuverlässigkeit des Ventilaktuators verschlechtert werden kann.
  • Die obigen Informationen, welche in diesem Hintergrund-Abschnitt offenbart sind, dienen lediglich dem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Zugeständnis oder als irgendeine Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann schon bekannt ist, gehören.
  • Ferner offenbart die DE 10 2010 039 281 A1 eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator, die Vorrichtung aufweisend: ein Bypassventil, das drehbar in einem Bypass-Weg vorgesehen ist, um den Bypass-Weg zu öffnen oder zu schließen, wobei gemäß einer Drehung des Bypassventils ein Hochtemperatur-Abgas wahlweise den Bypass-Weg passiert, einen Wärmetauscher, der mit einer Seite des Bypass-Weges verbunden ist und mit dem Bypass-Weg in Verbindung steht, um zu ermöglichen, dass im geschlossenen Zustand des Bypass-Weges ein Wärmeaustausch zwischen dem aus dem Bypass-Weg zugeführten Hochtemperatur-Abgas und einem durch einen Kühlmitteleinlass eingeleiteten Niedrigtemperatur-Kühlmittel durchgeführt wird, einen Ventilaktuator, der in eine Einschuböffnung eingesetzt ist und der eine Stange (aufweist, welche durch Expansion und Kontraktion eines im Ventilaktuator abgedichteten Wachses basierend auf einer Temperatur eines Kühlmittels auf- und abbewegt wird, und ein Verbindungsteil, das mit einem Ende davon mit einem oberen Ende der Stange des Ventilaktuators verbunden ist und das mit einem anderen Ende davon mit einem Drehschaft des Bypassventils verbunden ist und das eine Auf-und Abbewegung der Stange in eine Drehbewegung umwandelt, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil zusammen mit der Bewegung der Stange den Bypass-Weg öffnet oder schließt.
  • Weitere Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung und relevante Techniken sind aus der US 2009 / 0 049 832 A1 , der DE 10 2010 048 255 A1 und der DE 10 2011 111 471 A1 bekannt.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten (z.B. eingebetteten) Ventilaktuator bereitzustellen, mit der es möglich ist, die Herstellungskosten und ein Gewicht zu verringern, indem die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung miniaturisiert wird, und (mit der) es möglich ist, die Betriebszuverlässigkeit des Ventilaktuators durch Einbeziehung einer Wärmeschutzstruktur (z.B. eine Hitzeschutzstruktur) um den Ventilaktuator herum zu verbessern.
  • Hierzu stellt die vorliegende Erfindung eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung nach Anspruch 1 bereit. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung weist eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator auf: ein Bypassventil, das drehbar in einem Bypass-Weg, durch welchen ein Hochtemperatur-Abgas passiert, vorgesehen ist, um den Bypass-Weg zu öffnen oder zu schließen, einen Wärmetauscher, der mit einer Seite des Bypass-Weges verbunden ist und mit dem Bypass-Weg in Verbindung (z.B. in Fluidverbindung) steht, um zu ermöglichen, dass im geschlossenen Zustand des Bypass-Weges (anders ausgedrückt: wenn der Bypass-Weg geschlossen ist) ein Wärmeaustausch zwischen dem aus dem Bypass-Weg zugeführten Hochtemperatur-Abgas und einem durch einen Kühlmitteleinlass eingeleiteten Niedrigtemperatur-Kühlmittel durchgeführt wird, einen Ventilaktuator, der in eine Einschuböffnung, welche so ausgebildet ist, dass sie vertikal durch den Wärmetauscher durchgeht (z.B. durchdringt), eingesetzt ist und der eine Stange aufweist, welche durch Expansion und Kontraktion eines darin abgedichteten Wachses zusammen mit einer Temperatur eines Kühlmittels auf- und abbewegt wird, sowie ein Verbindungsteil, das ein mit einem oberen Ende der Stange des Ventilaktuators verbundenes Ende und das mit einem Drehschaft des Bypassventils verbundene, andere Ende hat und das eine Auf- und Abbewegung der Stange in eine Drehbewegung umwandelt, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil zusammen mit der Bewegung der Stange den Bypass-Weg öffnet oder schließt.
  • Das Verbindungsteil weist erfindungsgemäß auf: einen Schlitz, der mit einem oberen Ende der Stange des Ventilaktuators verbunden ist und der so ausgebildet ist, dass er sich in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eines Fahrzeugs erstreckt, ein erstes Verbindungselement mit einem Ende, das mit dem horizontal an einem oberen Ende des Bypassventils angeordneten Drehschaft vertikal (z.B. in vertikaler Richtung) verbunden ist, um an diesem fixiert zu sein, und ein zweites Verbindungselement mit einem Ende, das mit dem anderen Ende des ersten Verbindungselements horizontal (z.B. in horizontaler Richtung) verbunden ist, und mit dem anderen Ende des zweiten Verbindungselements, das verschiebbar im Schlitz aufgenommen ist.
  • Wenn der mit dem oberen Ende der Stange verbundene Schlitz auf- oder abbewegt wird, kann das zweite Verbindungselement vor- oder zurückbewegt werden, um das erste Verbindungselement zu drehen, und das Bypassventil kann gedreht werden, um den Bypass-Weg zu öffnen oder zu schließen.
  • Wenn eine Temperatur des durch den Wärmetauscher passierenden Kühlmittels relativ niedriger ist als eine Expansionstemperatur des Wachses innerhalb des Ventilaktuators, kann die Stange zusammen mit der Kontraktion des Wachses abgesenkt werden, um das zweite Verbindungselement innerhalb des Schlitzes nach hinten zu bewegen, das erste Verbindungselement kann in einer Uhrzeigersinnrichtung gedreht werden, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil den Bypass-Weg schließt, und das Hochtemperatur-Abgas kann in den Wärmetauscher eingeleitet werden.
  • Wenn eine Temperatur des durch den Wärmetauscher passierenden Kühlmittels relativ größer ist als eine Expansionstemperatur des Wachses innerhalb des Ventilaktuators, kann die Stange zusammen mit der Expansion des Wachses angehoben werden, um das zweite Verbindungselement innerhalb des Schlitzes nach vorne zu bewegen, das erste Verbindungselement kann in einer Gegenuhrzeigersinnrichtung gedreht werden, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil den Bypass-Weg öffnet, und das Hochtemperatur-Abgas kann im Bypass-Weg (z.B. durch den Bypass-Weg hindurch) umgeleitet werden.
  • Der Wärmetauscher kann derart angeordnet sein, dass plattenförmige Kühlmittelwege, durch die das durch den Kühlmitteleinlass eingeleitete Kühlmittel strömt, und plattenförmige Abgaswege, durch die das Abgas strömt, abwechselnd geschichtet sind, um parallel (z.B. nebeneinander) einander angrenzend zu sein.
  • Die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung kann ferner aufweisen: eine Mehrzahl von Kühlmittel-Durchgangslöchern, die benachbart zur Einschuböffnung des Wärmetauschers vertikal angeordnet sind und die so ausgebildet sind, dass sie durch die Kühlmittelwege hindurchgehen (z.B. diese durchdringen), um ein Strömen des Kühlmittels zu ermöglichen. Der Ventilaktuator kann mittels des durch die Kühlmittel-Durchgangslöcher strömenden Niedrigtemperatur-Kühlmittels davor bewahrt werden, dass er durch den erwärmten Wärmetauscher thermisch beschädigt wird.
  • Die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung kann ferner eine Mehrzahl von ringförmigen Luftrohren aufweisen, die entlang eines Umfangs einer Außenumfangsfläche der Einschuböffnung verbunden sind und mit Luft gefüllt sind. Der Ventilaktuator kann mittels der Luft innerhalb der Luftrohre davor bewahrt werden, dass er durch den erwärmten Wärmetauscher thermisch beschädigt wird.
  • Die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung kann ferner eine Mehrzahl von wärmeisolierenden Materialien aufweisen, die mit einer Außenumfangsfläche des Ventilaktuators verbunden sind, welcher (bzw. welche wärmeisolierenden Materialien) an den Wärmetauscher angehaftet (z.B. geklebt) ist (bzw. sind), und der Ventilaktuator kann davor bewahrt werden, dass er durch den von dem Hochtemperatur-Abgas erwärmten Wärmetauscher thermisch beschädigt wird.
  • Gemäß zahlreicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Herstellungskosten und das Gewicht durch Miniaturisierung der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung zu verringern, und da ein Raum um die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung herum vergrößert wird, ist es möglich, einen Packagefreiheitsgrad (z.B. Bauraumauslegungsfreiheitsgrad) um die Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung herum zu erhöhen.
  • Da das den Ventilaktuator und den Drehschaft des Bypassventils verbindende Verbindungsteil eine relativ einfache Konfiguration hat, die den Schlitz, das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement aufweist, ist es möglich, einen Montageprozess zu vereinfachen, und es ist möglich, die Anzahl der Montageprozesse und eine Montagezeit zu verringern.
  • Es ist auch möglich, zu verhindern, dass der Ventilaktuator durch den von dem Hochtemperatur-Abgas erwärmten Wärmetauscher thermisch beschädigt wird, indem eine Wärmeschutzstruktur einbezogen wird, welche die Mehrzahl von Kühlmittel-Durchgangslöchern, die Mehrzahl von Luftrohren oder die Mehrzahl von wärmeisolierenden Materialien um den Ventilaktuator herum aufweist. Als Folge ist es möglich, die Haltbarkeit des Ventilaktuators zu verbessern und die Betriebszuverlässigkeit des Ventilaktuators zu erhöhen.
  • Es wird verstanden, dass die Begriffe „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Begriffe wie sie hierin verwendet werden, einschließend sind für allgemeine Kraftfahrzeuge wie Personenfahrzeuge inklusive Geländewagen (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene kommerzielle Fahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Vielfalt von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, steckerfertige Hybridfahrzeuge, Wasserstoff-angetriebene Fahrzeuge und andere alternative Kraftstoff-Fahrzeuge (z.B. Kraftstoffe, die von Ressourcen außer Mineralöl stammen) mit einschließen. Wie hierin darauf verwiesen, ist ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Kraftquellen hat, zum Beispiel sowohl benzin-angetriebene als auch elektrisch-angetriebene Fahrzeuge.
  • Die Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen, bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, ersichtlich sind oder darin ausführlicher dargelegt werden.
  • Erläuterung der Zeichnungen
    • 1 ist eine perspektivische Teilschnittansicht einer Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung, bei der ein Ventilaktuator außerhalb eines Wärmetauschers angeordnet ist gemäß der bezogenen Technik.
    • 2 ist eine perspektivische Ansicht (z.B. Projektionsansicht), die in einer beispielhaften Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand veranschaulicht, in dem ein Bypass-Weg geschlossen ist.
    • 3 ist eine perspektivische Ansicht (z.B. Projektionsansicht), die in der beispielhaften Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand veranschaulicht, in dem der Bypass-Weg geöffnet ist.
    • 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Wärmetauschers in der beispielhaften Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht (z.B. Projektionsansicht) des Ventilaktuators in der beispielhaften Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie A-A' in 4 genommen ist, um in der beispielhaften Abgaswärme-
    • Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand zu zeigen, in dem Kühlmittel-Durchgangslöcher im Wärmetauscher ausgebildet sind.
    • 7 ist eine Querschnittsansicht, die in der beispielhaften Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand veranschaulicht, in dem Luftrohre mit einem Wärmetauscher verbunden sind.
    • 8 ist eine perspektivische Ansicht (z.B. Projektionsansicht), die in der beispielhaften Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß der vorliegenden Erfindung einen Zustand veranschaulicht, in dem wärmeisolierende Materialien mit einem Ventilaktuator verbunden sind (anders ausgedrückt: in dem wärmeisolierende Materialien an einem Ventilaktuator angebracht sind).
  • In den Figuren beziehen sich in den verschiedenen Figuren der Zeichnung hindurch die Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Erfindung.
  • Es sollte verstanden werden, dass die beigefügten Zeichnungen nicht zwangsläufig im Maßstab sind und eine einigermaßen vereinfachte Darstellung von verschiedenen Merkmalen präsentieren, welche veranschaulichend für die Grundprinzipien der Erfindung sind. Die spezifischen Gestaltungsmerkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, einschließlich, zum Beispiel, spezifischer Dimensionen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, werden zum Teil durch die besondere beabsichtigte Anwendung und Einsatzumgebung bestimmt werden.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Es wird nun im Detail Bezug genommen auf die verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung(en), von denen Beispiele in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und unten beschrieben sind. Während die Erfindung(en) im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben wird/werden, versteht sich, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung(en) auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil ist beabsichtigt, dass die Erfindung(en) nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen, sondern auch verschiedene Alternativen, Modifikationen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen deckt/decken, die in den Sinn und Schutzbereich der Erfindung(en) fallen, wie in den angehängten Patentansprüchen definiert.
  • Eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist auf: ein Bypassventil 11, das drehbar in einem Bypass-Weg 10 vorgesehen ist, durch welchen ein Hochtemperatur-Abgas passiert, um den Bypass-Weg 10 zu öffnen oder zu schließen, einen Wärmetauscher 20, der mit einer Seite des Bypass-Weges 10 verbunden ist und der mit dem Bypass-Weg 10 in Verbindung steht, um zu ermöglichen, dass im geschlossenen Zustand des Bypass-Weges 10 (anders ausgedrückt: wenn der Bypass-Weg 10 geschlossen ist) ein Wärmeaustausch (bzw. eine Wärmeübertragung) zwischen dem aus dem Bypass-Weg 10 zugeführten Hochtemperatur-Abgas und einem durch einen Kühlmitteleinlass 26 eingeleiteten Niedrigtemperatur-Kühlmittel durchgeführt wird, einen Ventilaktuator 30, der in eine vertikal ausgebildete Einschuböffnung 21 eingesetzt ist, um durch den Wärmetauscher 20 hindurchzugehen (z.B. zu durchdringen), und der eine Stange 34 aufweist, die durch Expansion oder Kontraktion eines darin abgedichteten Wachses 32 zusammen mit einer Temperatur des Kühlmittels auf- und abbewegt wird, sowie ein Verbindungsteil 40 mit einem Ende, das mit einem oberen Ende der Stange 34 des Ventilaktuators 30 verbunden ist, und dem anderen Ende, das mit einem Drehschaft (z.B. eine Drehachse) 12 des Bypassventils verbunden ist und das eine Auf-und-Abbewegung der Stange 34 in eine Drehbewegung umwandelt, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil 11 zusammen mit der Bewegung der Stange 34 den Bypass-Weg 10 öffnet oder schließt.
  • Wie in 2 veranschaulicht, ist der Bypass-Weg 10 in einer rohrförmigen Form ausgebildet, in die das Hochtemperatur-Abgas einströmt. Überdies kann der Bypass-Weg 10 in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren in einer jeden anderen Form ausgebildet sein. Gemäß zahlreichen Ausführungsformen haben ein Einlass des Bypass-Weges, in den das Abgas eingeleitet wird, und ein Auslass davon, aus dem das Abgas ausgelassen wird, kreisförmige Querschnitte, und ein Querschnitt (z.B. im Bereich) zwischen dem Einlass und dem Auslass hat eine (im Wesentlichen) rechteckförmige Zylinderform. Überdies können diese Formen in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren verändert werden. Wie in 3 veranschaulicht, ist eine vorstehende Struktur, die einen geneigten (z.B. schrägen) Winkel hat, um das Bypassventil 11 aufzunehmen, an einem oberen Ende (z.B. Seite) des Bypass-Weges 10 ausgebildet.
  • Der Bypass-Weg 10 kann natürlich verschiedene Formen, wie z.B. eine sechseckige Zylinderform und eine elliptische Zylinderform, unter Berücksichtigung einer Fahrzeugart, der Menge des abgelassenen Abgases und der gesamten äußeren Erscheinung einer Fahrzeugkarosserie haben.
  • Wie in 2 und 3 veranschaulicht, ist das Bypassventil 11, das (im Wesentlichen) die gleiche plattenförmige Form wie der Querschnitt des Bypass-Weges 10 hat, drehbar im Bypass-Weg 10 vorgesehen, um den Bypass-Weg 10 zu öffnen oder zu schließen.
  • Wie in 2 und 3 veranschaulicht, wird das Bypassventil 11 um den Drehschaft 12, der an einem oberen Ende davon horizontal ausgebildet ist, in einer Uhrzeigersinnrichtung gedreht, um den Bypass-Weg 10 zu schließen, oder wird in einer Gegenuhrzeigersinnrichtung gedreht, um den Bypass-Weg 10 zu öffnen.
  • Allerdings kann die Drehrichtung des Bypassventils 11 in Abhängigkeit einer Position des Drehschaftes 12 und einer Anordnungsbeziehung zwischen dem Bypassventil 11 und dem Drehschaft 12 verändert werden. Wenn der Bypass-Weg 10 mit dem unten zu erläuternden Wärmetauscher 20 in einer Richtung, die entgegengesetzt zur Richtung in der veranschaulichten Ausführungsform ist, verbunden wird, wird das Bypassventil 11 in einer zur obenerwähnten Drehrichtung entgegengesetzten Richtung gedreht, um den Bypass-Weg 10 zu öffnen oder zu schließen.
  • Wenn - wie in 2 veranschaulicht - der Bypass-Weg 10 geschlossen ist, ist der Wärmetauscher 20, der ermöglicht, dass zwischen dem aus dem Bypass-Weg 10 zugeführten Hochtemperatur-Abgas und einem durch den Kühlmitteleinlass 26 eingeleiteten und durch einen Kühlmittelabführanschluss 27 ausgelassenen Niedrigtemperatur-Kühlmittel ein Wärmeaustausch durchgeführt wird, an der Seite des Bypass-Weges 10 angebracht (z.B. befestigt).
  • Wie in 2 veranschaulicht, strömen das Hochtemperatur-Abgas und das Niedrigtemperatur-Kühlmittel, die innerhalb des Wärmetauschers 20 passieren, in einer zueinander entgegengesetzten Richtung, und das während des Strömens erwärmte Kühlmittel wird durch den Kühlmittelabführanschluss 27 ausgelassen, um ein Getriebe und einen Verbrennungsmotor aufzuwärmen.
  • Wenn das Kühlmittel durch den Wärmetauscher 20 ausreichend erwärmt ist, wird - wie in 3 veranschaulicht - zur Verhinderung einer übermäßigen thermischen Belastung (z.B. des Motors oder des Getriebes) das Bypassventil 11 durch das unten zu erläuternde Verbindungsteil 40 gedreht, um den Bypass-Weg 10 zu öffnen, und das Abgas wird größtenteils durch den Bypass-Weg 10 (hindurch) ausgelassen.
  • Wie in 2 veranschaulicht, ist der Ventilaktuator 30 mit einem abgedichteten Wachs (siehe Bezugszeichen 32 in 5) in eine Seite des Wärmetauschers 20 eingesetzt, um vertikal durch den Wärmetauscher 20 hindurchzugehen.
  • Wie in 5 veranschaulicht, weist der Ventilaktuator 30 insbesondere ein zylindrisches Gehäuse 31, das eine obere Öffnung hat, das Wachs 32, das in das Gehäuse 31 gefüllt ist, einen Kolben 33, der innerhalb des Gehäuses 31 aufgenommen ist, um nach oben und nach unten verschoben zu werden, und der so ausgebildet ist, dass er die Öffnung des Gehäuses 31 vollständig abdichtet, sowie die Stange 34 auf mit einem Ende, welches mit dem Kolben 33 verbunden ist, um zusammen mit der Bewegung des Kolbens 33 auf und ab bewegt zu werden.
  • Der Ventilaktuator 30 wird derart betätigt, dass, wenn eine Temperatur des um das Gehäuse 31 des Ventilaktuators 30 (herum) strömenden Kühlmittels höher ist als eine Expansionstemperatur des Wachses 32 innerhalb des Gehäuses 31, der Kolben 33 durch Expansion des Wachses 32 nach oben gedrückt wird, um die Stange 34 aufwärts zu bewegen, und, wenn die Temperatur des um das Gehäuse 31 (herum) strömenden Kühlmittels niedriger ist als die Expansionstemperatur des Wachses 32 innerhalb des Gehäuses 31, der Kolben 33 durch die Kontraktion des Wachses 32 nach unten bewegt wird, um die Stange 34 abwärts zu bewegen.
  • Wie in 2 veranschaulicht, ist das Verbindungsteil 40, das eine Auf-und-Abbewegung der Stange 34 in eine Drehbewegung umwandelt, um das Bypassventil 11 zusammen mit der Bewegung der Stange 34 zu drehen, zwischen dem Ventilaktuator 30 und dem Drehschaft 12 des Bypassventils vorgesehen.
  • Beispiele des Verbindungsteils 40 können ein mechanisches Element, das ein Zahnrad, eine Zahnstange (z.B. einen Zahnstangenantrieb) und einen Nocken verwendet, welcher eine Drehbewegung in eine Hin- und Herbewegung oder eine Hubbewegung umwandelt, oder die Hin- und Herbewegung oder die Hubbewegung in die Drehbewegung umwandelt, und eine Verbindungsstruktur aufweisen, welche die Hin- und Herbewegung mittels einer Mehrzahl von Verbindungselementen in die Drehbewegung umwandelt.
  • Beispiele des für das Verbindungsteil 40 verwendeten Nockens können einen plattenförmigen Nocken, bei der ein Armende in Kontakt mit einer Nut eines Konus kommt, welcher einen Neigungswinkel hat, und auf diese Weise der Konus gedreht wird, um den Arm entlang der Nut wie bei einem typischen Nocken auf und ab zu bewegen, und einen kugelförmigen Nocken aufweisen, bei dem ein Armende in Kontakt mit einer Nut kommt, welche in einer Kugelfläche ausgebildet ist, und auf diese Weise wird die Kugel gedreht, um den Arm auf und ab zu bewegen.
  • Der Nocken kann von einem Typ sein, bei dem das Armende zusammen mit der Auf-und-Abbewegung des Arms in Kontakt mit der Nut kommt, um den Konus oder die Kugel zu drehen. Das Verbindungsteil 40 gemäß beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann hauptsächlich den Nocken des vorerwähnten Typs verwenden.
  • Wie in 2 veranschaulicht, kann das Verbindungsteil 40 gemäß der vorliegenden Erfindung aufweisen: einen Schlitz 35, der am oberen Ende der Stange 34 in eine Vorwärts- und eine Rückwärtsrichtung (z.B. als Schubkurbel oder Kreuzschubkurbel) (z.B. sich erstreckend) ausgebildet ist, ein erstes Verbindungselement 41 mit einem Ende, das vertikal (z.B. in vertikaler Richtung) so verbunden ist, dass es am Drehschaft 12 fixiert ist, welcher an einem oberen Ende des Bypassventils 11 horizontal angeordnet ist, und ein zweites Verbindungselement 42 mit einem Ende, das horizontal (z.B. in horizontaler Richtung) mit dem anderen Ende des ersten Verbindungselements 41 verbunden ist, und mit dem anderen Ende, das verschiebbar im Schlitz 35 aufgenommen ist.
  • Das heißt, der Drehschaft 12 des Bypassventils 11 und das zweite Verbindungselement 42 sind so angeordnet, dass sie parallel zueinander (z.B. axial) versetzt sind mit dem ersten Verbindungselement 41 dazwischen eingefügt, um jeweils mit gegenüberliegenden Seiten des ersten Verbindungselements 41 verbunden zu sein, und das erste Verbindungselement 41 ist vertikal zwischen dem Drehschaft 12 des Bypassventils 11 und dem zweiten Verbindungselement 42 angeordnet, um den Drehschaft 12 des Bypassventils 11 mit dem zweiten Verbindungselement 42 zu verbinden.
  • Wenn die Temperatur des durch den Wärmetauscher 20 passierenden Kühlmittels relativ niedriger ist als die Expansionstemperatur des Wachses (siehe Bezugszeichen 32 in 5) innerhalb des Ventilaktuators 30, wird - wie in 2 veranschaulicht - die Stange 34 zusammen mit der Kontraktion des Wachses 32 abgesenkt. Zu diesem Zeitpunkt wird das zweite Verbindungselement 42 an der Hinterseite des Schlitzes 35 angeordnet, und das senkrecht zum zweiten Verbindungselement 42 angeordnete, erste Verbindungselement 41 wird zusammen mit der Bewegung des zweiten Verbindungselements 42 in Uhrzeigersinnrichtung gedreht. Das mit dem ersten Verbindungselement 41 verbundene Bypassventil 11 wird auch zusammen mit der Drehung des ersten Verbindungselements 41 in Uhrzeigersinnrichtung um den Drehschaft 12 gedreht, um den Bypass-Weg 10 zu schließen.
  • Wenn die Temperatur des durch den Wärmetauscher 20 passierenden Kühlmittels relativ höher ist als die Expansionstemperatur des Wachses 32 innerhalb des Ventilaktuators 30, wird - wie in 3 veranschaulicht - die Stange 34 zusammen mit der Expansion des Wachses 32 angehoben. Zu diesem Zeitpunkt wird das zweite Verbindungselement 42 an der Vorderseite des Schlitzes 35 angeordnet, und das senkrecht zum zweiten Verbindungselement 42 angeordnete, erste Verbindungselement 41 wird zusammen mit der Bewegung des zweiten Verbindungselements 42 in Gegenuhrzeigersinnrichtung gedreht. Das mit dem ersten Verbindungselement 41 verbundene Bypassventil 11 wird auch zusammen mit der Drehung des ersten Verbindungselements 41 in Gegenuhrzeigersinnrichtung um den Drehschaft 12 gedreht, um den Bypass-Weg 10 zu öffnen.
  • Die Bewegungsrichtung des zweiten Verbindungselements 42 und die Drehrichtung des ersten Verbindungselements 41 können zur vorerwähnten Bewegungsrichtung und Drehrichtung entgegengesetzt sein in Abhängigkeit von einer Anordnungsbeziehung zwischen dem Drehschaft 12 des Bypassventils 11 und der Stange 34 des Ventilaktuators sowie einer Anordnungsbeziehung zwischen dem Bypass-Weg 10 und dem Wärmetauscher 20.
  • Wie oben erwähnt, hat das Verbindungsteil 40, das den Ventilaktuator 30 mit dem Drehschaft 12 des Bypassventils 11 verbindet, eine relativ einfache Konfiguration, die den Schlitz 35, das erste Verbindungselement 41 und das zweite Verbindungselement 42 aufweist. Entsprechend kann der Montageprozess der Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung vereinfacht werden, die Anzahl der Montageprozesse kann verringert werden und eine Montagezeit kann verringert werden.
  • Wie in 2 und 4 veranschaulicht, kann der Wärmetauscher 20 ein plattenförmiger Wärmetauscher 20 sein, bei dem plattenförmige Kühlmittelwege 24, durch welche das durch den Kühlmitteleinlass 26 eingeleitete Kühlmittel strömt, und plattenförmige Abgaswege 22, die mit dem Bypass-Weg 10 in Verbindung stehen, um ein Strömen des eingeleiteten Abgases zu ermöglichen, abwechselnd geschichtet sind, um parallel (z.B. nebeneinander) einander angrenzend zu sein.
  • Wie in 2 und 4 veranschaulicht, wird bevorzugt, dass eine Kühlmittelzwischenwand (z.B. eine Kühlmitteltrennwand) 25 und eine Abgaszwischenwand (z.B. eine Abgastrennwand) 23, die vertikal durch den Kühlmittelweg 24 und den Abgasweg 22 (hindurch) verlaufen, in den Kühlmittelwegen 24 bzw. in den Abgaswegen 22 vorgesehen sind, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel und das Abgas im gesamten Wärmetauscher 20 strömen.
  • Da die Kühlmittelwege 24 und die Abgaswege 22 abwechselnd angeordnet sind, um einander angrenzend zu sein, und ausgebildet sind, um zu ermöglichen, dass das Kühlmittel und das Abgas in zueinander entgegengesetzte Richtungen strömen, ist es möglich, die Wärmeaustauschleistung des Wärmetauschers 20 zu maximieren.
  • Wie in 4 und 6 veranschaulicht, kann eine Mehrzahl von Kühlmittel-Durchgangslöchern 28, die vertikal durch die Kühlmittelwege 24 durchgehen (z.B. diese durchdringen), um das Strömen des Kühlmittels zu ermöglichen, um die Einschuböffnung des Wärmetauschers 20 (herum) ausgebildet sein.
  • In zahlreichen Ausführungsformen sind vier Kühlmittel-Durchgangslöcher 28 radial um die Einschuböffnung 21 (herum) ausgebildet und diese haben eine bogenförmige Form, um zu einem Umfang der Einschuböffnung 21 zu korrespondieren.
  • Da - wie oben erwähnt - die Kühlmittel-Durchgangslöcher 28 benachbart zur Einschuböffnung 21 ausgebildet sind, kommt der Ventilaktuator 30 nicht direkt in Kontakt mit dem von dem Hochtemperatur-Abgas erwärmten (bzw. erhitzten) Wärmetauscher 20, sodass es möglich ist, zu verhindern, dass der Ventilaktuator 30 thermisch beschädigt wird.
  • Wie in 7 veranschaulicht, kann eine Mehrzahl von ringförmigen Luftrohren 29, die entlang des Umfangs verbunden sind, an einer Außenumfangsfläche der Einschuböffnung 21 vorgesehen sein, und auf diese Weise kommt der Ventilaktuator 30 nicht direkt in Kontakt mit dem erwärmten Wärmetauscher 20.
  • Wie in 8 veranschaulicht, ist eine Mehrzahl von wärmeisolierenden Materialien 36 mit einer Außenumfangsfläche des Gehäuses 31 des Ventilaktuators 30 vertikal (z.B. in vertikaler Richtung) verbunden, sodass verhindert werden kann, dass der Ventilaktuator 30 von dem mittels des Hochtemperatur-Abgases erwärmten Wärmetauscher 20 thermisch beschädigt wird.
  • Wie oben erläutert, wird eine Wärmeschutzstruktur bereitgestellt, bei der Kühlmittel-Durchgangsöffnungen 28 oder Luftrohre 29 um die Einschuböffnung 21 des Wärmetauschers 20 (herum) vorgesehen sind, oder die Mehrzahl der wärmeisolierenden Materialien 36 mit der Außenumfangsfläche des Gehäuses 31 des Ventilaktuators 30 verbunden ist. Entsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass der Ventilaktuator 30 thermisch beschädigt wird, und es ist möglich, die Betriebszuverlässigkeit des Ventilaktuators 30 zu verbessern.
  • Die vorhergehenden Beschreibungen der spezifischen beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dienen dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sollen nicht als erschöpfend oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form einschränkend verstanden werden, und es sind offensichtlich viele Modifikationen und Variationen möglich angesichts der obigen Lehre. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und deren praktische Anwendung zu erläutern und dadurch dem Fachmann die Herstellung und den Gebrauch der verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie von deren zahlreichen Alternativen und Modifikationen zu ermöglichen. Es ist beabsichtigt, dass der Schutzumfang der Erfindung durch die angeführten Ansprüche definiert wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Bypass-Weg
    11
    Bypassventil
    12
    Drehschaft
    20
    Wärmetauscher
    21
    Einschuböffnung
    22
    Abgasweg
    24
    Kühlmittelweg
    26
    Kühlmitteleinlass
    27
    Kühlmittelabführanschluss
    28
    Kühlmittel-Durchgangslöcher
    29
    Luftrohre
    30
    Ventilaktuator
    31
    Gehäuse
    32
    Wachs
    33
    Kolben
    34
    Stange
    35
    Schlitz
    40
    Verbindungsteil
    41
    Erstes Verbindungselement
    42
    Zweites Verbindungselement

Claims (7)

  1. Eine Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebauten Ventilaktuator (30), die Vorrichtung aufweisend: ein Bypassventil (11), das drehbar in einem Bypass-Weg (10) vorgesehen ist, um den Bypass-Weg (10) zu öffnen oder zu schließen, wobei gemäß einer Drehung des Bypassventils (11) ein Hochtemperatur-Abgas wahlweise den Bypass-Weg (10) passiert, einen Wärmetauscher (20), der mit einer Seite des Bypass-Weges (10) verbunden ist und mit dem Bypass-Weg (10) in Verbindung steht, um zu ermöglichen, dass im geschlossenen Zustand des Bypass-Weges (10) ein Wärmeaustausch zwischen dem aus dem Bypass-Weg (10) zugeführten Hochtemperatur-Abgas und einem durch einen Kühlmitteleinlass (26) eingeleiteten Niedrigtemperatur-Kühlmittel durchgeführt wird, einen Ventilaktuator (30), der in eine Einschuböffnung (21), welche so ausgebildet ist, dass sie vertikal durch den Wärmetauscher (20) durchgeht, eingesetzt ist und der eine Stange (34) aufweist, welche durch Expansion und Kontraktion eines im Ventilaktuator (30) abgedichteten Wachses (32) basierend auf einer Temperatur eines Kühlmittels auf- und abbewegt wird, und ein Verbindungsteil (40), das mit einem Ende davon mit einem oberen Ende der Stange (34) des Ventilaktuators (30) verbunden ist und das mit einem anderen Ende davon mit einem Drehschaft (12) des Bypassventils (11) verbunden ist und das eine Auf- und Abbewegung der Stange (34) in eine Drehbewegung umwandelt, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil (10) zusammen mit der Bewegung der Stange (34) den Bypass-Weg (11) öffnet oder schließt, wobei das Verbindungsteil (40) aufweist: einen Schlitz (35), der mit einem oberen Ende der Stange (34) des Ventilaktuators (30) verbunden ist und der so ausgebildet ist, dass er sich in einer Vorwärts- und Rückwärtsrichtung eines Fahrzeugs erstreckt, ein erstes Verbindungselement (41) mit einem Ende, das mit dem horizontal an einem oberen Ende des Bypassventils (11) angeordneten Drehschaft (12) vertikal verbunden ist und an diesem fixiert ist, und ein zweites Verbindungselement (42) mit einem Ende, das mit dem anderen Ende des ersten Verbindungselements (41) horizontal verbunden ist, und mit einem anderen Ende, das verschiebbar im Schlitz (35) aufgenommen ist, wobei, wenn der mit dem oberen Ende der Stange (34) verbundene Schlitz (35) auf- oder abbewegt wird, das zweite Verbindungselement (42) vor- oder zurückbewegt wird, um das erste Verbindungselement (41) zu drehen, und das Bypassventil (11) gedreht wird, um den Bypass-Weg (10) zu öffnen oder zu schließen.
  2. Die Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei, wenn eine Temperatur des durch den Wärmetauscher (20) passierenden Kühlmittels relativ niedriger ist als eine Expansionstemperatur des Wachses (32) innerhalb des Ventilaktuators (30), die Stange (34) zusammen mit der Kontraktion des Wachses abgesenkt wird, um das zweite Verbindungselement (42) innerhalb des Schlitzes (35) nach hinten zu bewegen, das erste Verbindungselement (41) in einer Uhrzeigersinnrichtung gedreht wird, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil (11) den Bypass-Weg (10) schließt, und das Hochtemperatur-Abgas in den Wärmetauscher (20) eingeleitet wird.
  3. Die Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei, wenn eine Temperatur des durch den Wärmetauscher (20) passierenden Kühlmittels relativ größer ist als eine Expansionstemperatur des Wachses (32) innerhalb des Ventilaktuators (30), die Stange (34) zusammen mit der Expansion des Wachses angehoben wird, um das zweite Verbindungselement (42) innerhalb des Schlitzes (35) nach vorne zu bewegen, das erste Verbindungselement (41) in einer Gegenuhrzeigersinnrichtung gedreht wird, um zu ermöglichen, dass das Bypassventil (11) den Bypass-Weg (10) öffnet, und das Hochtemperatur-Abgas zum Bypass-Weg (10) umgeleitet wird.
  4. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Wärmetauscher (20) derart angeordnet ist, dass plattenförmige Kühlmittelwege (24), durch die das durch den Kühlmitteleinlass (26) eingeleitete Kühlmittel strömt, und plattenförmige Abgaswege (22), durch die das Abgas strömt, abwechselnd geschichtet sind, um parallel einander angrenzend zu sein.
  5. Die Vorrichtung nach Anspruch 4, ferner aufweisend: eine Mehrzahl von Kühlmittel-Durchgangslöchern (28), die benachbart zur Einschuböffnung (21) des Wärmetauschers (20) vertikal angeordnet sind und die so ausgebildet sind, dass sie durch die Kühlmittelwege (24) hindurchgehen, um ein Strömen des Kühlmittels zu ermöglichen, wobei mittels des durch die Kühlmittel-Durchgangslöcher strömenden Niedrigtemperatur-Kühlmittels verhindert wird, dass der Ventilaktuator (30) durch den erwärmten Wärmetauscher thermisch beschädigt wird.
  6. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ferner aufweisend: eine Mehrzahl von ringförmigen Luftrohren (29), die entlang eines Umfangs einer Außenumfangsfläche der Einschuböffnung (21) verbunden sind und mit Luft gefüllt sind, wobei mittels der Luft innerhalb der Luftrohre verhindert wird, dass der Ventilaktuator (30) durch den erwärmten Wärmetauscher (20) thermisch beschädigt wird.
  7. Die Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, ferner aufweisend: eine Mehrzahl von wärmeisolierenden Materialien (36), die mit einer Außenumfangsfläche des Ventilaktuators (30) verbunden sind, welcher an den Wärmetauscher (20) angehaftet ist, wobei verhindert wird, dass der Ventilaktuator (30) durch den von dem Hochtemperatur-Abgas erwärmten Wärmetauscher (20) thermisch beschädigt wird.
DE102014116707.4A 2013-11-14 2014-11-14 Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit eingebautem Ventilaktuator Active DE102014116707B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130138024A KR101499221B1 (ko) 2013-11-14 2013-11-14 밸브 액추에이터 내장형 배기열 회수장치
KR10-2013-0138024 2013-11-14

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102014116707A1 DE102014116707A1 (de) 2015-05-21
DE102014116707B4 true DE102014116707B4 (de) 2023-11-09

Family

ID=53026450

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014116707.4A Active DE102014116707B4 (de) 2013-11-14 2014-11-14 Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit eingebautem Ventilaktuator

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9617905B2 (de)
JP (1) JP6368221B2 (de)
KR (1) KR101499221B1 (de)
CN (1) CN104632331B (de)
DE (1) DE102014116707B4 (de)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106460625B (zh) * 2015-03-04 2020-05-12 株式会社三五 热交换器及具有该热交换器的排气热回收装置
JP6384409B2 (ja) 2015-06-24 2018-09-05 トヨタ自動車株式会社 排熱回収器構造
KR101708777B1 (ko) 2015-09-10 2017-02-21 세종공업 주식회사 배기가스 와류방지 기능을 구비하는 배기열 회수장치
CN108138636B (zh) * 2015-10-23 2020-11-24 日本碍子株式会社 废热回收器
US20170241308A1 (en) * 2016-02-24 2017-08-24 Ford Global Technologies, Llc Oil maintenance strategy for electrified vehicles
WO2018090598A1 (zh) * 2016-11-21 2018-05-24 杭州三花研究院有限公司 变速箱油温度调节系统、热交换组件及阀组件
DE102017209726A1 (de) * 2017-06-08 2018-12-27 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung zur Wärmerückgewinnung aus einem Abgas
CN109681617B (zh) * 2017-10-18 2020-09-29 浙江三花汽车零部件有限公司 一种热交换装置
CN111512111A (zh) * 2018-01-05 2020-08-07 日本碍子株式会社 热交换部件、热交换器和带净化机构的热交换器
KR102542945B1 (ko) * 2018-04-24 2023-06-15 현대자동차주식회사 차량용 열교환장치
KR102122391B1 (ko) 2018-07-30 2020-06-12 세종공업 주식회사 이중 밸브를 구비한 배기열 회수장치
EP3789645A1 (de) 2019-09-03 2021-03-10 HUSCO Automotive Holdings LLC Systeme und verfahren für eine tellerventilanordnung
CN112066764B (zh) * 2020-09-24 2022-10-14 黄书安 一种便于调节换热介质入口开度的高效率自适应热交换器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090049832A1 (en) 2005-02-23 2009-02-26 Shuichi Hase Exhaust heat recovery device
DE102010039281A1 (de) 2009-12-04 2011-06-09 Hyundai Motor Company Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung
DE102010048255A1 (de) 2009-10-16 2011-06-16 GM Global Technology Operations LLC, ( n. d. Ges. d. Staates Delaware ), Detroit Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit gemeinsamem Wärmetauscher
DE102011111471A1 (de) 2011-08-23 2013-02-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Abgasanlage eines Verbrennungsmotors mit Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, sowie Verfahren zum Betreiben derselben

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1870809A (en) * 1929-01-09 1932-08-09 Standard Oil Co California System for lubricating machinery
US2103947A (en) * 1935-02-26 1937-12-28 Frederick J Holmes Fuel heater for internal combustion engines
JPS5480788U (de) * 1977-11-17 1979-06-08
JP4122094B2 (ja) * 1998-09-22 2008-07-23 株式会社日阪製作所 プレート式熱交換器
JP4882699B2 (ja) * 2005-12-20 2012-02-22 株式会社デンソー 排熱回収装置
JP4363448B2 (ja) * 2007-02-05 2009-11-11 トヨタ自動車株式会社 排気系熱交換器の車体搭載構造
JP2009209913A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Sango Co Ltd 排気熱回収装置
JP2010229847A (ja) * 2009-03-26 2010-10-14 Yutaka Giken Co Ltd 排熱回収器
JP5623123B2 (ja) * 2010-04-28 2014-11-12 トヨタ自動車株式会社 排気熱回収装置
US9664087B2 (en) * 2010-07-22 2017-05-30 Wescast Industries, Inc. Exhaust heat recovery system with bypass
KR101241211B1 (ko) * 2010-12-09 2013-03-13 현대자동차주식회사 차량의 배기열 회수장치
US9239195B2 (en) * 2011-04-26 2016-01-19 Hyundai Motor Company Heat exchanger for vehicle
JP2012246870A (ja) 2011-05-30 2012-12-13 Toyota Industries Corp 廃熱回収装置
US20130133875A1 (en) * 2011-11-25 2013-05-30 Hyundai Motor Company Heat exchanger for vehicle
KR101765582B1 (ko) * 2011-12-06 2017-08-08 현대자동차 주식회사 차량용 열교환기
WO2013091108A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Dana Canada Corporation Heat exchanger with integrated thermal bypass valve
JP5912779B2 (ja) * 2012-04-02 2016-04-27 株式会社ユタカ技研 排熱回収装置
KR20130138024A (ko) 2012-06-08 2013-12-18 (주)세미머티리얼즈 폴리실리콘 증착장치
KR101339250B1 (ko) * 2012-06-11 2013-12-09 현대자동차 주식회사 차량용 열교환기
CN105829826A (zh) * 2013-12-16 2016-08-03 达纳加拿大公司 安装有间隔换热器的热回收装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090049832A1 (en) 2005-02-23 2009-02-26 Shuichi Hase Exhaust heat recovery device
DE102010048255A1 (de) 2009-10-16 2011-06-16 GM Global Technology Operations LLC, ( n. d. Ges. d. Staates Delaware ), Detroit Abgaswärmerückgewinnung und Abgasrückführung mit gemeinsamem Wärmetauscher
DE102010039281A1 (de) 2009-12-04 2011-06-09 Hyundai Motor Company Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung
DE102011111471A1 (de) 2011-08-23 2013-02-28 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Abgasanlage eines Verbrennungsmotors mit Einrichtung zur Wärmerückgewinnung, sowie Verfahren zum Betreiben derselben

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014116707A1 (de) 2015-05-21
JP6368221B2 (ja) 2018-08-01
CN104632331A (zh) 2015-05-20
CN104632331B (zh) 2019-08-20
JP2015094356A (ja) 2015-05-18
US20150129173A1 (en) 2015-05-14
KR101499221B1 (ko) 2015-03-05
US9617905B2 (en) 2017-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102014116707B4 (de) Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung mit eingebautem Ventilaktuator
DE102011056212B4 (de) Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung für ein Fahrzeug
DE102015109145B4 (de) Verbrennungsmotorsystem mit Kühlmittel-Steuerventil
DE102014116132B4 (de) Abgaswärme-Rückgewinnungsvorrichtung vom Drehtyp
DE102014117846B4 (de) Betätigungsstruktur einer Abwärmerückgewinnungsvorrichtung mit einem eingebetteten Ventilaktuator
DE102011057190A1 (de) Wärmetauscher für ein Fahrzeug
DE102010039281A1 (de) Abwärme-Rückgewinnungsvorrichtung
EP2499378B1 (de) Turboladergehäuse
DE102015210157A1 (de) Mehrkammer-Drehventilmodul für Wärme-Management
DE102015104329A1 (de) Abgaswärmerückgewinnungsvorrichtung
EP2376753A1 (de) Vorrichtung zur erzeugung elektrischer energie aus einem abgas
DE102008007766A1 (de) Vorrichtung zum Kühlen einer Verbrennungskraftmaschine
WO2012089459A1 (de) Abgasturbolader mit wassergekühltem turbinengehäuse mit integriertem elektrischen wastegate-steller
DE102018219337A1 (de) Wärmetauscher für Fahrzeug
EP1311754B1 (de) Ventilanordnung mit doppelklappe und wärmebrücke für ein abgasrückführungssystem und verfahren zu deren betrieb
DE102018103720A1 (de) Baugruppe mit einem Ventil mit gekühlter Antriebswelle für einen Abgasstrang
DE102010055613A1 (de) Wärmetauscheranordnung zur thermischen Kopplung eines Kühlmittelkreislaufs mit einem Kältemittelkreislauf in einem Fahrzeug
DE112019006075T5 (de) Abgaswärmerückgewinnungssystem
DE102017119880B4 (de) Abgaskühleinheit und Verbrennungskraftmaschine mit einer Abgaskühleinheit
DE102014106386A1 (de) Abgaswärmetauscher mit Bypassrohr
DE112004000310B3 (de) Motorbremsanlage einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit gekühltem Zwischenrohr für Gaswechsel zwischen Zylindern beim Motorbremsen
DE102008055945A1 (de) Verbrennungsmotor
DE102018107892A1 (de) Kühlmittelpumpe mit selbstregulierendem Förderstromteiler
DE102021211956A1 (de) Wärmerückgewinnungsapparat und wärmerückgewinnungssystem
DE102017201808A1 (de) Turbine mit einem thermoelektrischen Generator

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division