DE4020990A1 - Abgas-luft-waermetauscher fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents
Abgas-luft-waermetauscher fuer eine brennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Abgas-Luft-Wärmetauscher gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Wärmetauscher dieses Bestimmungszwecks sind im wesentlichen
aus zwei Gründen vorteilhaft: Zum einen gestatten sie die Ausnut
zung von Abgaswärme zu Heizzwecken, beispielsweise zum Vorheizen
von der Brennkraftmaschine zuzuführender Verbrennungsluft oder
zur Energiezufuhr zu Heizungs-Wärmetauschern, die im Innenraum
eines mit der Brennkraftmaschine ausgerüsteten Kraftfahrzeugs
vorgesehen sind. Es gibt auch Konstruktionen, die die betreffen
den Wärmetauscher zur Erfüllung dieser beiden Teilaufgaben
auszunutzen gestatten. Zum anderen kühlen sie Teile des Abgas
systems.
Verständlicherweise existiert auf diesem Gebiet ein umfangreicher
Stand der Technik. So beschreibt die DE-OS 23 05 377 eine Abgas
sammelleitung mit nachgeschalteter Abgasreinigungsanlage, wobei
die Abgassammelleitung in ihrer Gesamtheit von einem Mantel
mit Abstand umgeben ist; dieser Abstand dient zum Hindurchführen
von Kühlluft unter der Wirkung eines Gebläses, das ausgangsseitig
mittels einer Klappe wahlweise mit dem Abgas-Luft-Wärmetauscher
oder einer zu einem Heizungs-Wärmetauscher führenden Leitung
verbindbar ist. Die DE-OS 22 22 498 beschreibt eine Temperatur
regelung für einen katalytischen Reaktor, die ebenfalls einen
Abgas-Luft-Wärmetauscher enthält, der über eine bei höheren
Temperaturen thermostatisch geöffnete Staudruckklappe oder
über das Kühlgebläse der Brennkraftmaschine mit Kühlluft versorgt
wird. Die DE-OS 33 39 759 und die EP 01 96 058 B1 schließlich
beschreiben Anordnungen, bei denen die den Abgas-Luft-Wärmetau
scher verlassende erwärmte Luft zur Erwärmung der Luft im Saug
rohr der Brennkraftmaschine ausgenutzt wird.
Gemeinsam ist allen diesen Anordnungen die Luftdurchströmung
des Wärmetauschers von einem seiner Enden zum anderen Ende.
Dieser relativ lange Strömungsweg kann insbesondere deshalb
zu einem relativ hohen, die Wirkung des Staudrucks bzw. des
von einem Gebläse erzeugten Druckgefälles herabsetzenden Strö
mungswiderstand führen, weil zur Wahrung des Abstands zwischen
Abgassystem und Gehäuse des Wärmetauschers zusätzliche Distanz
elemente erforderlich sind, die den freien Strömungsquerschnitt
zwangsläufig verringern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen
Wärmetauscher zu schaffen, dessen Strömungswiderstand für die
Kühlluft erheblich verringert ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn
zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbil
dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Geht man davon aus, daß der Strömungswiderstand für die Kühlluft
über die gesamte Länge des Wärmetauschers konstant ist, so
bedeutet die erfindungsgemäße Unterteilung desselben in zwei
(oder mehr) parallel zueinanderliegende Strömungszweige etwa
eine Halbierung (bzw. weitergehende Verringerung) des Strömungs
widerstands. Von besonderer Bedeutung ist dabei, daß diese
Verringerung des Strömungswiderstands in keiner Weise auf Kosten
des thermischen Verhaltens des Wärmetauschers erzielt ist.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand der Zeichnung erläutert.
Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 das Gehäuse
eines üblichen Katalysators zur Abgasreinigung der Abgase der
Brennkraftmaschine 2; die von dieser emittierten Abgase durchset
zen die Abgasleitung 3 sowie den Katalysator 1 in Fig. 1 also
von links nach rechts. Das Katalysatorgehäuse 1 ist umgeben
von dem allgemein mit 4 bezeichneten Abgas-Luft-Wärmetauscher,
der durch Vorsehen des Anschlusses 5 in einer axial mittleren
Partie in zwei bezüglich der Kühlluftströmung parallel liegende
Bereiche 6 und 7 unterteilt ist. Der Wärmetauscher enthält
als wesentlichen Bestandteil das das Katalysatorgehäuse 1 mit
Abstand umgebende Wärmetauschergehäuse 8, und in dem zur Durch
strömung der Kühlluft dienenden Abstand zwischen den beiden
Teilen 1 und 8 befindet sich eine sowohl zur Wahrung dieses
Abstands als auch zur Erhöhung der gekühlten Oberfläche durch
die Luftströmung dienende Kühlwicklung 9 bzw. 10. Verständlicher
weise vergrößern diese Kühlwicklungen 9 und 10 den Strömungswi
derstand nicht unbeträchtlich.
Gegenüber dem Fall, in dem die Kühlluft einsinnig gerichtet
den gesamten Wärmetauscher 4 durchströmt, also von einem seiner
Enden zum anderen Ende, bewirkt die erfindungsgemäße Unterteilung
des Wärmetauschers in die beiden parallel liegenden Bereiche 6
und 7 bei über die gesamte Länge des Wärmetauschers konstantem
Strömungswiderstand praktisch eine Halbierung desselben.
Der mittlere Anschluß 5 steht über die Leitung 11 mit dem bei 12
angedeuteten Gebläse bekannter und daher nicht zu beschreibender
Bauart in Strömungsverbindung. Von dieser Leitung 11 geht die
Leitung 13 zum Eingang des Luftfilters 14 ab, der die Saugrohr
anordnung 15 der Brennkraftmaschine 2 mit Verbrennungsluft
versorgt. Bei 16 erkennt man eine Klappe, die in der gezeichneten
Stellung nur die Leitung 13 mit dem Eingang des Luftfilters 14
verbindet, während sie in ihrer anderen Stellung unter Abschaltung
der Leitung 13 nur den Zutritt von Kaltluft entsprechend dem
Pfeil 17 zuläßt.
Betrachtet man zunächst den Fall, daß bei hoher Leistung der
Brennkraftmaschine eine Kühlung des Katalysatorbehälters 1
erwünscht ist, so ergeben sich die durch Pfeile angedeuteten
Kühlluft-Strömungsverhältnisse: Das Gebläse 12 arbeitet und
drückt Kühlluft über den mittleren Anschluß 5 in den Wärmetau
scher 4 hinein; die Kühlluft strömt entsprechend den Pfeilen
aus beiden Enden des Wärmetauschers 4 aus. Dabei liegt die
Klappe 16 in ihrer nicht gezeichneten Stellung, in der sie
die Leitung 13 abschaltet.
Ist dagegen eine Ansaugluftvorwärmung wünschenswert, so wird
das Gebläse 12 abgeschaltet, die Klappe 16 in ihre angedeutete
Lage umgelegt, und durch die Saugwirkung der Brennkraftmaschine 2
ergibt sich eine den Pfeilen entgegengesetzte Kühlluftströmung,
d. h. von den vorderen und hinteren Enden des Wärmetauschers 4
in diesen hinein und durch den mittleren Anschluß 5 über die
Leitung 13 in das Saugsystem 15 der Brennkraftmaschine 2.
In beiden Betriebsfällen ergibt sich die erfindungsgemäß erzielte
Verringerung des Strömungswiderstands im Abstand zwischen den
beiden Gehäusen 1 und 8.
In der Ausführungsform der Erfindung gemäß Fig. 2 liegt eine
Belieferung des einer Fahrzeug-Brennkraftmaschine zugeordneten
Wärmetauschers 20 mit Frischluft durch Staudruckwirkung vor.
Man erkennt im mittleren Bereich des Wärmetauschers die Stau
druckklappe 21, die, wie an sich bekannt, beispielsweise thermo
statisch zwischen einer geschlossenen und der gezeichneten
ausgefahrenen Wirkstellung bewegt werden kann. Die so zugeführte
Kühlluft teilt sich entsprechend den Pfeilen auf die beiden
Katalysatorbereiche 22 und 23 auf, durchströmt diese in entgegen
gesetzten Richtungen und tritt, wie durch Pfeile gekennzeichnet,
sowohl an dem in der Figur rechten Ende des Wärmetauschers 20
als auch am linken Ende durch die Ausstellung 24 aus.
Mit der Erfindung ist demgemäß mit einfachen Mitteln ein Abgas-
Luft-Wärmetauscher geschaffen, der gegenüber üblichen Konstruk
tionen den Vorteil einer erheblichen Verringerung des Strömungs
widerstands für die Kühlluft bietet.
Claims (4)
1. Abgas-Luft-Wärmetauscher für eine Brennkraftmaschine mit
einem einen Bestandteil der Abgasanlage, insbesondere ein
Katalysator-Gehäuse, mit Abstand umschließenden Wärmetauscher-
Gehäuse, das mit Anschlüssen für Luftzu- und -abfuhr versehen
ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher (4)
in zumindest zwei bezüglich der Luftströmung parallel lie
gende, axial aufeinanderfolgende Bereiche (6, 7) durch
Anordnung von Anschlüssen (5) sowohl an seinen Enden als
auch in einer mittleren Längenpartie unterteilt ist.
2. Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein in der mittleren Längenpartie vorgesehener Anschluß
(5) mit einem Gebläse (12) verbunden ist.
3. Wärmetauscher nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß von einem in der mittleren Längenpartie angeordneten
Anschluß (5) eine Leitung (13) zu einer Wärmebedarfsstelle
(Saugrohr (15), Heizungswärmetauscher) abgeht, der eine
Absperrklappe (16) zugeordnet ist.
4. Wärmetauscher nach Anspruch 1 für die Abgasanlage eines
Kraftfahrzeugs, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der
mittleren Längenpartie angeordneter Anschluß als Staudruck
klappe (21) ausgebildet ist, während die an den Enden ange
ordneten Anschlüsse (24) zur Luftabfuhr ausgebildet sind.
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DE4020990A1 true DE4020990A1 (de) | 1991-01-17 |
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DE4020990A Withdrawn DE4020990A1 (de) | 1989-07-07 | 1990-07-02 | Abgas-luft-waermetauscher fuer eine brennkraftmaschine |
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DE (1) | DE4020990A1 (de) |
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |