DE102014011602A1 - Wärmetauschervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Wärmetauschervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Florian Finsterwalder
Tilmann Haug
Matthias Rauscher
Thomas Stengel
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschervorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer von einem ersten Medium durchströmbaren ersten Leitung (12), in welcher ein Wärmetauscher (14) zum Temperieren, insbesondere Erwärmen, eines zweiten Mediums angeordnet ist, und mit einer von dem ersten Medium unter Umgehung des Wärmetauschers (14) durchströmbaren zweiten Leitung (16), welche an einer Abzweigstelle (A), an welcher das erste Medium aus der zweiten Leitung (16) in die erste Leitung (12) abzweigbar ist, und an einer Zuführstelle (Z), an welcher der zweiten Leitung (16) das erste Medium aus der ersten Leitung (12) zuführbar ist, mit der ersten Leitung (12) fluidisch verbunden ist, wobei die zweite Leitung (16) im Bereich der Abzweigstelle (A) insbesondere als Venturi-Düse (24) ausgebildet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Wärmetauschervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Eine solche Wärmetauschervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine ist bereits aus der DE 10 2007 031 788 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Wärmetauschervorrichtung umfasst dabei eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare erste Leitung, in welcher ein Wärmetauscher zum Temperieren, insbesondere Erwärmen, eines Mediums angeordnet ist. Das Medium ist dabei ein Getriebeöl, welches infolge eines Wärmeübergangs von dem Abgas über den Wärmetauscher an das Getriebeöl erwärmt werden soll. Die Wärmetauschervorrichtung umfasst ferner eine zweite Leitung, die von dem Abgas unter Umgehung des Wärmetauschers durchströmbar ist. Mit anderen Worten kann das die zweite Leitung durchströmende Abgas den Wärmetauscher umgehen, sodass dieses nicht mittels des Wärmetauschers temperiert wird. Da vorliegend das Getriebeöl mittels des Abgases infolge des beschriebenen Wärmeübergangs erwärmt wird, wird das Abgas infolge des Wärmeübergangs mittels des Wärmetauschers gekühlt.
  • Die zweite Leitung ist mit der ersten Leitung an einer Abzweigstelle fluidisch verbunden, an welcher Abgas aus der zweiten Leitung in die erste Leitung abgezweigt werden kann. Mit anderen Worten kann zumindest ein Teil des Abgases an der Abzweigstelle aus der zweiten Leitung aus- und in die erste Leitung einströmen beziehungsweise überströmen. Des Weiteren ist die zweite Leitung mit der ersten Leitung an einer Zuführstelle fluidisch verbunden, an welcher der zweiten Leitung Abgas aus der ersten Leitung zuführbar ist. Mit anderen Worten kann das die erste Leitung durchströmende Abgas an der Zuführstelle aus der ersten Leitung aus- und in die zweite Leitung einströmen beziehungsweise überströmen.
  • Bei der DE 10 2007 031 788 A1 ist eine Wärmetauschervorrichtung zwischen einem Temperierbetrieb und einem Bypassbetrieb umschaltbar. Im Temperierbetrieb wird das Medium mittels von Abgas temperiert. Im Bypassbetrieb soll das Abgas den Wärmetauscher umgehen, wobei es wünschenswert ist, dass es nur zu einer möglichst geringen oder gar keinen, durch das Abgas bewirkten Temperierung des Mediums kommt. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, dass es – beispielsweise im Falle der mittels des Wärmetauschers bewirkten Erwärmung des Mediums – im Bypassbetrieb nicht zu einem sogenannten parasitären Wärmeeintrag in den Wärmetauscher und somit in das Medium kommt, sodass das Medium nicht übermäßig erwärmt wird.
  • Üblicherweise kann ein solcher parasitärer Wärmeeintrag in den Wärmetauscher beziehungsweise eine unerwünschte Temperierung des Mediums im Bypassbetrieb nicht oder nur sehr aufwendig vermieden werden, wozu man beispielsweise die Klappe abdichten müsste. Eine solche Abdichtung in abgasführenden Leitungen und bei von Abgas mit einer hohen Temperatur umströmten Bauteilen ist jedoch üblicherweise mit einem hohen Kostenaufwand verbunden, da aufwendige Konstruktionen und/oder kostenintensive Werkstoffe und Bauteile erforderlich sind.
  • Die DE 10 2009 054 252 A1 offenbart eine Abgaskühlvorrichtung mit einem ersten Fluidkanal und einer variablen Düse, die eine Öffnung aufweist, welche an einem Ende des ersten Fluidkanals angeordnet ist. Die variable Düse ist aus einer Formgedächtnislegierung gebildet, die sich von dem ersten Fluidkanal weg erstreckt. Die Abgaskühlvorrichtung umfasst ferner einen zweiten Fluidkanal mit einem Einlassende und einem Auslassende, wobei die variable Düse an dem zweiten Fluidkanal nahe dem Einlassende des zweiten Fluidkanals angeordnet ist, sodass die Fluideinlassöffnung um einen äußeren Umfang der variablen Düse und eine innere Fläche des Einlassendes des zweiten Fluidkanals herum angeordnet ist, wobei die Formgedächtnislegierung die Größe der variablen Düse variiert, indem sie sich in Richtung einer Mittellinie des ersten Fluidkanals oder von dieser weg bewegt.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Wärmetauschervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher im Bypassbetrieb eine unerwünschte übermäßige Temperierung des Mediums, insbesondere ein übermäßiger parasitärer Wärmeeintrag in den Wärmetauscher, auf besonders einfache Weise vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Wärmetauschervorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
  • Um eine Wärmetauschervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher im Bypassbetrieb eine übermäßige unerwünschte Temperierung des Mediums auf besonders einfache Weise vermieden werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die zweite Leitung im Bereich der Abzweigstelle derart ausgeformt ist, dass beim Durchströmen der zweiten Leitung an der Abzweigstelle ein strömungsstatischer Unterdruck entsteht. Besonders vorteilhaft kann hierbei der Einmündungsbereich als Venturi-Düse ausgebildet sein. Hierbei ist die Abzweigstelle in der Venturi-Düse, insbesondere an der Stelle ihres engsten, von Abgas durchströmbaren Querschnitts, angeordnet. Durch den Einsatz der Venturi-Düse kann ein Unterdruck im Bereich der Abzweigstelle erzeugt werden, mittels welchem eine Strömung des Abgases durch den Wärmetauscher zumindest gering gehalten oder vermieden werden kann. Dadurch kann ein unerwünschter übermäßiger Wärmeaustausch zwischen dem Abgas und dem Medium über den Wärmetauscher vermieden werden, sodass ein besonders vorteilhafter Bypassbetrieb, in welchem das Medium möglichst geringfügig oder nicht mittels des Abgases über den Wärmetauscher temperiert werden soll, realisiert werden kann. Dabei sind keine aufwendigen Ventile und/oder Dichtungselemente zum Abdichten der Abzweigstelle erforderlich, sodass die Kosten der Wärmetauschervorrichtung gering gehalten werden können.
  • Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Unterdruckwirkung der Venturi-Düse kein Abgasstrom oder nur ein sehr geringfügiger Abgasstrom hin zum Wärmetauscher erfolgt, sondern es kann sich ein Gleichgewicht zwischen einem Unterdruck in der Venturi-Düse und einem Druck im Bereich der Zuführstelle einstellen, sodass unerwünschte Strömungen des Abgases über den Wärmetauscher beziehungsweise durch diesen hindurch und eine daraus resultierende, unerwünschte Temperierung des Mediums vermieden werden können.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung.
  • Die Zeichnung zeigt in:
  • 1 eine schematische Schnittansicht einer Wärmetauschervorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine; und
  • 2 eine weitere schematische Schnittansicht der Wärmetauschervorrichtung, welche sich in ihrem Temperierungsbetrieb befindet.
  • In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • 1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Wärmetauschervorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen und besonders einen Personenkraftwagen. Die Wärmetauschervorrichtung 10 umfasst eine von einem ersten Medium durchströmbare erste Leitung 12 und dient zum Temperieren eines vom ersten Medium unterschiedlichen, zweiten Mediums des Fahrzeugs. Bei dem ersten Medium handelt es sich vorzugsweise um Abgas einer in 1 und 2 nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und ein Antriebsaggregat zum Antreiben des Fahrzeugs ist.
  • Bei dem zweiten Medium kann es sich um ein Gas oder eine Flüssigkeit, insbesondere ein Schmiermittel und besonders Schmieröl, handeln. Das Schmieröl wird beispielsweise zum Kühlen und/oder Schmieren der Verbrennungskraftmaschine und/oder eines mit der Verbrennungskraftmaschine gekoppelten Getriebes des Fahrzeugs verwendet. Zum Temperieren des zweiten Mediums umfasst die Wärmetauschervorrichtung 10 einen in der ersten Leitung 12 angeordneten Wärmetauscher 14, über welchen ein Wärmeaustausch zwischen dem ersten Medium und dem zweiten Medium stattfinden kann. Die erste Leitung 12 ist von dem ersten Medium durchströmbar, sodass der Wärmetauscher 14 von dem ersten Medium (Abgas) durchströmbar ist. Der Wärmetauscher 14 ist beispielsweise außenumfangsseitig von dem zweiten Medium, insbesondere dem Schmieröl, umströmbar. Insgesamt ist somit erkennbar, dass der Wärmetauscher 14 als ein Abgaswärmetauscher ausgebildet ist. Der Wärmetauscher 14 kann nach dem Gleichstrom-, Kreuzstrom- oder Gegenstromprinzip arbeiten und einen Wärmeaustausch zwischen den Medien ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich ist es denkbar, dass der Wärmetauscher 14 ein Wärmetauscher einer Klimaanlage des Fahrzeugs ist. Der Wärmetauscher 14 kann als Gas-Gas-Wärmetauscher, Flüssigkeit-Flüssigkeit-Wärmetauscher oder Flüssigkeit-Gas-Wärmetauscher ausgebildet sein. Mit anderen Worten kann es sich bei beiden Medien um ein Gas oder um eine Flüssigkeit handeln. Ebenso ist es möglich, dass eines der Medien ein Gas und das andere Medium eine Flüssigkeit ist.
  • Vorliegend ist es vorgesehen, dass das zweite Medium (Schmieröl) mittels des Wärmetauschers 14 und mittels des ersten Mediums (Abgas) erwärmt wird. Hierzu erfolgt ein Wärmeübergang von dem gegenüber dem Schmieröl zumindest zeitweise heißeren Abgases über den Wärmetauscher 14 an das Schmieröl. Des Weiteren ist es denkbar, dass die Wärmetauschervorrichtung 10 Bestandteil einer Wärmerückgewinnungsvorrichtung ist, welche beispielsweise nach dem Prinzip des Clausius-Rankine-Kreisprozesses, insbesondere nach dem Prinzip des Organic Rankine Cycles (organischer Rankine-Kreisprozess), arbeitet. Dabei ist das zweite Medium ein Arbeitsmedium, insbesondere ein organisches Arbeitsmedium, welches mittels des ersten Mediums erwärmt und beispielsweise verdampft wird. Das verdampfte Medium kann einer Turbine zugeführt werden, welche mittels des ersten Mediums angetrieben wird. Mit der Turbine kann ein Generator gekoppelt sein, welcher von der Turbine antreibbar ist. Mittels des Generators wird mechanische Energie, welche von der Turbine bereitgestellt wird, in elektrische Energie umgewandelt, sodass also im ersten Medium (Abgas) enthaltene Energie in elektrische Energie umgewandelt und dadurch rückgewonnen wird.
  • Vorliegend jedoch dient die Wärmetauschervorrichtung 10 zum Erwärmen des Schmieröls, sodass das Schmieröl beispielsweise nach einem Kaltstart und während einer Warmlaufphase der Verbrennungskraftmaschine besonders schnell erwärmt und dadurch auf eine vorteilhafte Temperatur gebracht werden kann, um Reibungsverluste der Verbrennungskraftmaschine und/oder des Getriebes gering zu halten und einen kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb zu ermöglichen.
  • Die Wärmetauschervorrichtung 10 umfasst eine zweite Leitung 16, welche unter Umgehung des Wärmetauschers 14 von dem ersten Medium durchströmbar ist. Das den Wärmetauscher 14 umgehende erste Medium (Abgas) durchströmt den Wärmetauscher 14 nicht, sodass kein Wärmeübergang von dem Abgas an das zweite Medium (Schmieröl) erfolgt und das Schmieröl somit nicht mittels des Abgases erwärmt wird. Hierbei ist ein Längenbereich der zweiten Leitung 16 als Umgehungsleitungsteil 18 ausgebildet, über welchen das Abgas die erste Leitung 12 und somit den Wärmetauscher 14 umgehen kann und somit nicht durchströmen muss. Der Umgehungsleitungsteil 18 wird auch als Bypass bezeichnet.
  • Die erste Leitung 12 ist mit der zweiten Leitung 16 an einer Abzweigstelle A fluidisch verbunden, an welcher Abgas aus der zweiten Leitung 16 in die erste Leitung 12 und somit zum Wärmetauscher 14 hin abzweigbar ist. Mit anderen Worten kann an der Abzweigstelle A das Abgas aus der ersten Leitung 16 abgezweigt werden, sodass das abgezweigte Abgas aus der zweiten Leitung 16 ausströmt und in die erste Leitung 12 einströmt. Außerdem ist die erste Leitung 12 an einer Zuführstelle Z fluidisch mit der zweiten Leitung 16 verbunden, wobei an der Zuführstelle Z der zweiten Leitung 16 Abgas aus der ersten Leitung 12 zuführbar ist. Mit anderen Worten kann das die erste Leitung 12 durchströmende Abgas an der Zuführstelle Z aus der ersten Leitung 12 ausströmen und in die zweite Leitung 16 einströmen.
  • In der zweiten Leitung 16 ist stromabwärts der Abzweigstelle A und stromauf der Zuführstelle Z wenigstens ein Ventilelement vorliegend in Form einer Klappe 20 zum Einstellen einer Strömung des ersten Mediums durch die zweite Leitung 16 angeordnet. Die folgenden Ausführungen zur Klappe 20 können ohne Weiteres auch auf andere Ventilelemente übertragen werden. Die Klappe 20 ist zwischen wenigstens einer zumindest einen Teilbereich eines von dem ersten Medium durchströmbaren Querschnitts der zweiten Leitung 16 fluidisch versperrenden und in 2 gezeigten ersten Stellung und wenigstens einer den Teilbereich freigebenden und in 1 gezeigten zweiten Stellung relativ zur zweiten Leitung 16 bewegbar, insbesondere um eine Schwenkachse 22 verschwenkbar. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass die Klappe 20 in zumindest eine und vorzugsweise mehrere Zwischenstellungen zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegt werden kann, sodass eine Menge, insbesondere eine Durchflussmenge, des Abgases durch den Umgehungsleitungsteil 18 eingestellt, das heißt geregelt oder gesteuert werden kann. Die erste Stellung ist somit eine Schließstellung, in welcher zumindest der Teilbereich fluidisch versperrt ist. Die zweite Stellung ist eine Offenstellung da der Teilbereich des Querschnitts in der zweiten Stellung freigegeben ist. Es kann vorgesehen sein, dass der Querschnitt in der Schließstellung vollständig fluidisch versperrt ist, sodass die zweite Leitung 16 nicht von Abgas durchströmt werden kann. Alternativ ist es möglich, dass ein sich an den Teilbereich anschließender, weiterer Teilbereich des Querschnitts in der Schließstellung freigegeben ist, sodass die zweite Leitung 16 noch von Abgas durchströmbar ist. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass der Querschnitt der zweiten Leitung 16 in der Offenstellung größtmöglich beziehungsweise maximal freigegeben ist, um eine besonders effiziente Strömung des Abgases durch die zweite Leitung 16 zu realisieren. Da die Klappe 20 jedoch in der zweiten Leitung 16 angeordnet ist, bewirkt sie prinzipbedingt einen Druckabfall des Abgases, sodass stromab der Klappe 20, insbesondere an der Zuführstelle Z, ein geringerer Druck herrscht als stromauf der Klappe 20, insbesondere an der Abzweigstelle A, falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind. Durch Verschwenken der Klappe 20 zwischen der Schließstellung und der Offenstellung ist die Wärmetauschervorrichtung 10 zwischen einem in 1 veranschaulichten Bypassbetrieb und einem in 2 veranschaulichten Temperierungsbetrieb umschaltbar. Zum Einstellen des Temperierungsbetriebs wird die Klappe 20 geschlossen, das heißt in ihre in 2 gezeigte Schließstellung bewegt. Zumindest ein überwiegender Teil des Abgases strömt dann an der Abzweigstelle A aus der zweiten Leitung 16 in die erste Leitung 12 und somit durch den Wärmetauscher 14, sodass das Schmieröl erwärmt und das Abgas gekühlt wird, da es Wärme über den Wärmetauscher 14 an das Schmieröl abgibt.
  • Zum Einstellen des Bypassbetriebs wird die Klappe 20 geöffnet, das heißt in ihre Offenstellung bewegt, wobei es wünschenswert ist, dass dann das Abgas den Wärmetauscher 14 nicht mehr oder nur noch geringstmöglich durchströmt, um einen unerwünschten übermäßigen Wärmeeintrag in den Wärmetauscher 14 und somit in das Schmieröl zu vermeiden. Der Bypassbetrieb wird beispielsweise dann eingestellt, wenn das Schmieröl eine hinreichende Temperatur aufweist und um eine weitere und somit übermäßige Erwärmung des Schmieröls zu vermeiden. Kommt es trotz des Einstellens des Bypassbetriebs zu einer übermäßigen Abgasströmung durch den Wärmetauscher 14, so wird dies als parasitärer Wärmeeintrag in den Wärmetauscher 14 und somit in das Schmieröl bezeichnet.
  • Um einen solchen parasitären Wärmeeintrag in den Wärmetauscher 14, das heißt eine unerwünschte übermäßige Temperierung des Schmieröls im Bypassbetrieb, zu vermeiden, ist die zweite Leitung 16 im Bereich der Abzweigstelle A als Venturi-Düse 24 ausgebildet. Dabei ist die Abzweigstelle A in der Venturi-Düse 24 angeordnet, wobei die Abzweigstelle A am geringsten, vom Abgas durchströmbaren Querschnitt der Venturi-Düse 24 angeordnet ist.
  • Der Bereich der Abzweigstelle A kann dabei auch in einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung eine andere Ausformungen als eine reine Venturi-Düse aufweisen, wobei hierbei ebenfalls beim Durchstömen der zweite Leitung 16 im Bereich der Abzweigstelle A ein strömungsstatischer Unterdruck entsteht und somit die Wärmetauschervorrichtung erfindungsgemäß an der Abzweigstelle A verallgemeinert eine Funktionsweise einer Venturi-Düse aufweist.
  • Durch den Einsatz der Venturi-Düse 24 im Bypass im Bereich der Abzweigstelle A und somit im Bereich eines Eintritts des Wärmetauschers 14 wird ein Unterdruck am Eintritt, das heißt an der Abzweigstelle A, erzeugt, mittels welchem eine Strömung des Abgases durch die Abführleitung 12 vermieden oder zumindest gering gehalten werden kann. Hierdurch kann insbesondere in einem Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, in welchem das Abgas sehr hohe Temperaturen aufweist, ein parasitärer Wärmeeintrag in den Wärmetauscher 14 und somit in ein Kühlsystem des Fahrzeugs gering gehalten werden.
  • Die Klappe 20 kann zumindest im Wesentlichen als Platte oder Scheibe, das heißt, zumindest im Wesentlichen flach ausgebildet sein und ist in ihrer Offenstellung vorzugsweise derart eingestellt, dass sie zumindest im Wesentlichen parallel zur Strömungsrichtung des Abgases durch die erste Leitung 16 verläuft, sodass eine größtmögliche Querschnittsfläche in der zweiten Leitung 16 durchflutet werden kann. Durch die Unterdruckwirkung der Venturi-Düse 24 wird ohne zusätzlichen Staudruck der Klappe 20 kein Abgasstrom hin zum Wärmetauscher 14 geleitet, sondern es stellt sich ein Gleichgewicht zwischen dem Unterdruck in der Venturi-Düse 24 und dem stromab der Klappe 20 insbesondere an der Zuführstelle Z herrschenden Druck ein. Somit können Verwirbelungen und strömungstechnische Nachteile, welche durch die Klappe 20 beziehungsweise ihre Anordnung im Abgasstrom bewirkt werden, nicht zu einem übermäßigen Staudruck an der Abzweigstelle A führen, der zu einem unerwünschten Durchfluss durch den Wärmetauscher 14 führen könnte, und zwar auch dann, wenn die Klappe 14 (Ventilelement) geöffnet ist. Durch den Einsatz der Venturi-Düse 24 kann die Vermeidung oder zumindest Reduzierung des parasitären Wärmeeintrags ohne separates Absperrventil und/oder ohne separate Verschlussklappe zum Abdichten der Abzweigstelle A realisiert werden, sodass die Bauteilanzahl, der Bauraumbedarf, das Gewicht und die Kosten der Wärmetauschervorrichtung 10 gering gehalten werden können. Bei der Wärmetauschervorrichtung 10 ist es nämlich möglich, die Umschaltung zwischen dem Bypassbetrieb und dem Temperierungsbetrieb mittels der einfachen und kostengünstigen Klappe 20 zu bewirken. Zudem muss die Klappe 20 im geöffneten Zustand das Abgas nicht vollständig störungsfrei vorbeileiten, denn durch die Klappe 20 bewirkte Druckverluste können durch den mittels der Venturi-Düse 24 bewirkten Unterdruck ausgeglichen werden. Aus strömungstechnischer Sicht kann ein möglichst geringer Einfluss der Klappe gewünscht sein, sodass die Klappe 20 einen nur geringen Druckabfall bewirkt; dennoch kann durch den Einsatz der Venturi-Düse 24 und den durch sie bewirkten Unterdruck eine zusätzliche Klappe zum Verschließen der Abzweigstelle A vermieden werden.
  • Ist der Wärmeeintrag vom Abgas in den Wärmetauscher 14 erwünscht, so wird die Klappe 20 geschlossen und derart in der Abgasströmung positioniert, dass ein durch die geschlossene beziehungsweise entsprechend positionierte Klappe 20 bewirkter Widerstand eine Druckerhöhung zur Folge hat, welche den Unterdruckeffekt der Venturi-Düse 24 übersteigt, sodass das Abgas dann in die erste Leitung 12 einströmt und zum Wärmetauscher 14 strömt. Hierbei kann die Klappe 20 den Bypass vollständig oder zumindest nahezu vollständig verschließen und somit den gesamten beziehungsweise nahezu den gesamten Abgasstrom über den Wärmetauscher 14 leiten.
  • Als besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Klappe tragflächenförmig, das heißt nach Art einer Tragfläche, ausgebildet ist. Hierdurch können besonders vorteilhafte Druckverhältnisse in der zweiten Leitung 16 bewirkt werden, sodass der parasitäre Wärmeeintrag in den Wärmetauscher 14 besonders gering gehalten werden kann. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in einer der Stellungen, insbesondere in der Offenstellung, eine konkave Seite der Klappe 20 der Abzweigstelle A und eine konvexe Seite der Klappe 20 der Zuführstelle Z zugewandt ist. Dadurch entsteht im Bereich des Eintritts des Wärmetauschers 14 ein Unterdruck beziehungsweise im Bereich eines Austritts des Wärmetauschers 14, das heißt im Bereich der Zuführstelle Z, ein Überdruck, sodass eine Strömung des Abgases durch den Wärmetauscher 14 und somit der parasitäre Wärmeeintrag zumindest nahezu vermieden werden können. Ein aufwendiges und zusätzliches Verschließen des Wärmetauschers 14 beispielsweise durch eine aufwendige 3D-Klappe oder ein 3-Wege-Ventil ist nicht vorgesehen und nicht erforderlich.
  • Selbstverständlich ist es denkbar, dass die Klappe 20 auch eine anderweitige Form aufweist. Beispielsweise kann die Klappe elliptisch beziehungsweise ellipsenförmig ausgebildet sein.
  • Die Wärmetauschervorrichtung 10 kann wenigstens einen in 1 und 2 nicht gezeigten Motor, insbesondere Elektromotor, zum Bewegen der Klappe 20 aufweisen. Im Rahmen eines Verfahrens zum Betreiben der Wärmetauschervorrichtung 10 kann dabei vorgesehen sein, dass die Klappe 20 mittels des Motors relativ zur zweiten Leitung 16 bewegt wird. Hierbei kann eine Regelung oder Steuerung der Klappe 20 beziehungsweise ihrer Position vorgesehen sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass die Klappe 20 mittels des Motors in Abhängigkeit von wenigstens einer Temperatur des Abgases eingestellt wird. Hierzu ist beispielsweise wenigstens ein Temperatursensor, insbesondere am Wärmetauscher 14, vorgesehen, wobei mittels des Temperatursensors die Temperatur des Abgases erfasst wird. In Abhängigkeit von der erfassten Temperatur kann dann die Klappe 20 mittels des Motors eingestellt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 10
    Wärmetauschervorrichtung
    12
    erste Leitung
    14
    Wärmetauscher
    16
    zweite Leitung
    18
    Umgehungsleitungsteil
    20
    Klappe
    22
    Schwenkachse
    24
    Venturi-Düse
    A
    Abzweigstelle
    Z
    Zuführstelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102007031788 A1 [0002, 0004]
    • DE 102009054252 A1 [0006]

Claims (7)

  1. Wärmetauschervorrichtung für ein Fahrzeug, mit einer von einem ersten Medium durchströmbaren ersten Leitung (12), in welcher ein Wärmetauscher (14) zum Temperieren, insbesondere Erwärmen, eines zweiten Mediums angeordnet ist, und mit einer von dem ersten Medium unter Umgehung des Wärmetauschers (14) durchströmbaren zweiten Leitung (16), welche an einer Abzweigstelle (A), an welcher das erste Medium aus der zweiten Leitung (16) in die erste Leitung (12) abzweigbar ist, und an einer Zuführstelle (Z), an welcher der zweiten Leitung (16) das erste Medium aus der ersten Leitung (12) zuführbar ist, mit der ersten Leitung (12) fluidisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (16) im Bereich der Abzweigstelle (A) derart ausgeformt ist, dass beim Durchströmen der zweiten Leitung (16) an der Abzweigstelle (A) ein strömungsstatischer Unterdruck entsteht.
  2. Wärmetauschervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Leitung (16) im Bereich der Abzweigstelle (A) als Venturi-Düse (24) ausgebildet ist.
  3. Wärmetauschervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Leitung (16) stromab der Abzweigstelle (A) und stromauf der Zuführstelle (Z) wenigstens ein Ventilelement zum Einstellen einer Strömung des ersten Mediums durch die zweite Leitung (16) angeordnet ist.
  4. Wärmetauschervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement als Klappe (20) ausgebildet ist, welche zwischen wenigstens einer zumindest einen Teilbereich eines von dem ersten Medium durchströmbaren Querschnitts der zweiten Leitung (16) fluidisch versperrenden ersten Stellung und wenigstens einer den Teilbereich freigebenden zweiten Stellung relativ zur zweiten Leitung (16) bewegbar, insbesondere verschwenkbar ist.
  5. Wärmetauschervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappe (20) trageflächenförmig ausgebildet ist.
  6. Wärmetauschervorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in einer der Stellungen, insbesondere in der zweiten Stellung, eine konkave Seite der Klappe (20) der Abzweigstelle (A) und eine konvexe Seite der Klappe (20) der Zuführstelle (Z) zugewandt ist.
  7. Verfahren zum Betreiben einer Wärmetauschervorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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