DE60004919T2

DE60004919T2 - Wärme tauscher aus Plastik und Stahl zum Einbau in einem Stromkreis des Lufteinlasses einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60004919T2
Application number: DE60004919T
Authority: DE
Inventors: Henri Lepoutre
Original assignee: WEVISTA; WEVISTA ROUBAIX
Current assignee: WEVISTA; WEVISTA ROUBAIX
Priority date: 1999-04-29
Filing date: 2000-04-17
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2020-04-18
Also published as: FR2792968A1; EP1048839A1; DE60004919D1; ES2206156T3; US6311678B1; EP1048839B1; ATE248986T1; FR2792968B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Elemente des Lufteinlasskreises für einen Verbrennungsmotor, die in Verbindung mit dem Kopf des Motors angeordnet sind, um die verschiedenen Zylinder des Motors mit Luft zu versorgen, zum Beispiel einen Einlassverteiler, ein Filter oder ein Verbindungsrohr zwischen dem Filter und dem Verteiler. Diese Art von Elementen des Einlasskreises, insbesondere ein Verteiler, besitzt im allgemeinen einen Körper, insbesondere aus Kunststoffmaterial, der eine Lufteinlasskammer definiert, die einen Eingang für die Luft und einen Ausgang zur Verbindung mit dem Kopf des Motors aufweist.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auch auf Wärmetauscher, die dazu bestimmt sind, im Lufteinlasskreis eines Verbrennungsmotors angeordnet zu werden.
Aus Gründen des Umweltschutzes trachtet man immer mehr danach, die Auspuffgase wiederaufbereiten zu können, um sie erneut in den Zyklus des Einlassens von Luft für den Verbrennungsvorgang des Motors einzuführen.
Um die aus dem Motor nach der Verbrennung austretenden Auspuffgase wieder in den Einlasszyklus einführen zu können, ist es notwendig, sie abzukühlen, einerseits aus Gründen der Leistung, da die Leistung eines Verbrennungsmotors umso besser ist, je niedriger die Temperatur der Einlassluft ist, und andererseits auch, weil man keine zu warmen Auspuffgase in die Elemente des Einlasskreises eindringen lassen möchte, zum Beispiel den Einlassverteiler, da die heute verwendeten Elemente des Einlasskreises aus Kunststoffen bestehen, die durch die hohen Temperaturen der Auspuffgase beschädigt würden.
Um diese Auspuffgase abzukühlen, sieht man also derzeit entlang der Abzweigleitung der Auspuffgase in Richtung des Eingangs des Elements des Einlasskreises vor, einen Wärmetauscher anzuordnen, der in der Lage ist, die Auspuffgase auf eine für den Eintritt in das Element des Einlasskreises des Motors annehmbare Temperatur abzukühlen. Diese heutigen Vorrichtungen sind kompliziert zu installieren, da das Einlassrohr für die Auspuffgase zu beiden Seiten des Wärmetauschers verbunden sein muss und seine Verbindungen derart kompliziert sind, dass es einerseits einen hohen Grad an Ausschuss bei der Herstellung (insbesondere im Fall der Schweißnähte) gibt, und andererseits die Kosten der Herstellung hoch sind, da sie viele Arbeitskräfte (zur Herstellung des Wärmetauschers) und eine lange Montagezeit (zur Montage des Wärmetauschers) erfordert.
Erfindungsgemäß sollen diese Nachteile mit Hilfe eines Elements des Einlasskreises für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Einlassverteilers, beseitigt werden, der eine Wiederaufbereitung der Auspuffgase ermöglicht, der trotzdem leicht herzustellen ist, sowohl in Bezug auf die Kosten als auch auf die Arbeitskräfte, indem die Anzahl von am Wärmetauscher durch Schweißen durchzuführenden Verbindungen verringert wird, und der es ermöglicht, ein Element des Einlasskreises für einen Verbrennungsmotor zu erhalten, das in Bezug auf die Wiederaufbereitung der Auspuffgase besonders wirksam ist, ohne dadurch seine Unversehrtheit zu beeinträchtigen, insbesondere im Fall der Einlassverteiler aus Kunststoffmaterialien, die die Tendenz haben, durch Schmelzen des Kunststoffs unter der Wirkung der hohen Temperaturen der Auspuffgase beschädigt zu werden.
Erfindungsgemäß ist ein Element des Einlasskreises, insbesondere ein Einlassverteiler, für einen Verbrennungsmotor, der einen Hohlkörper aufweist, der zumindest zum Teil aus Kunststoffmaterial besteht und eine Lufteinlasskammer definiert, mit einem Eingang für die Luft und einem Ausgang oder Ausgänge zur Verbindung mit dem Kopf des Motors, dadurch gekennzeichnet, dass

– der zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehende Körper eine zumindest teilweise aus Kunststoff bestehende Trennwand aufweist, die eine Hilfskammer definiert, welche eine erste Öffnung nach außen, eine zweite, mit der Einlasskammer in Verbindung stehende Öffnung, eine dritte, mit einem Kühlfluid-Zufuhrkanal in Verbindung stehende Öffnung, und eine vierte Öffnung aufweist, die mit einem Kühlfluid-Ausgangskanal in Verbindung steht,
– ein metallischer Aufbau, der den warmen Bereich des Wärmetauschers zum Kühlen der in den Aufbau strömenden Auspuffgase durch das Kühlfluid bildet, in der Hilfskammer angeordnet ist, wobei der Ausgang des Aufbaus mit der zweiten Öffnung der Hilfskammer in Verbindung steht und die Hilfskammer die Verkleidung des Wärmetauschers bildet, und
– ein erstes metallisches Element und ein zweites metallisches Element so angeordnet sind, dass sie die Hilfskammer und somit die Verkleidung in ein erstes Endabteil, das mit der Außenumgebung in Verbindung steht, ein zentrales Abteil und ein zweites Endabteil aufteilen, wobei das zentrale Abteil mit der dritten und der vierten Öffnung in Verbindung steht, um den Durchgang des Kühlfluids von einer zur anderen zu erlauben, ohne die Möglichkeit, in eines der beiden Endabteile überzugehen, wobei das erste metallische Element zwischen dem Bereich des Aufbaus, der sich im ersten Endabteil befindet, und zumindest einem Teil der Trennwand der Hilfskammer eingefügt ist.

Indem so eine zweite Kammer vorgesehen wird, die entsprechend dem metallischen Aufbau geformt ist, der den warmen Bereich eines Wärmetauschers bildet, um die Verkleidung des Wärmetauschers zu bilden, und indem Metallteile vorgesehen werden, um das Kunststoffmaterial des Elements des Einlasskreises, insbesondere einen Einlassverteiler, an der Stelle zu schützen, wo die Temperatur der Auspuffgase im Wärmetauscher am höchsten ist und somit das Kunststoffmaterial am ehesten beschädigen kann, erhält man ein Element des Einlasskreises aus Kunststoffmaterial, in das ein Wärmetauscher integriert ist, der eine Wiederaufbereitung der Auspuffgase ermöglicht, und man muss also keine komplexen Mittel für den Zusammenbau der Wiederaufbereitungsleitungen für die Auspuffgase zu beiden Seiten des Wärmetauschers mehr vorsehen.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Verriegelungsvorrichtung, insbesondere durch Einschnappen, vorgesehen, um den Aufbau am Element des Einlasskreises in seiner Betriebsstellung in der Hilfskammer zu befestigen.
So wird eine gute Befestigung und somit eine gute Integration des Wärmetauschers in das Element des Einlasskreises gewährleistet.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist das zweite metallische Element ebenfalls zwischen den den warmen Bereich bildenden Aufbau, der sich im zweiten Endabteil befindet, und die Wand der Hilfskammer oder Verkleidung eingefügt.
So wird eine vollständige Trennung des warmen Bereichs und des Kunststoffmaterials gewährleistet, da sich in den beiden Endabteilen ein Metallteil befindet, das den warmen Kreis von der Trennwand trennt, während im zentralen Abteil das Kühlfluid selbst zwischen dem warmen Aufbau und der die Hilfskammer bildenden Trennwand angeordnet ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, dass zumindest ein Teil des ersten metallischen Elements sich senkrecht vor der dritten Öffnung der Hilfskammer befindet.
So steht das erste metallische Element direkt mit dem kältesten Teil des Kühlfluids in Kontakt, was es erlaubt, es durch Leitung auf seinem ganzen Bereich auf der geringstmöglichen Temperatur zu halten, wodurch der wärmste Bereich des Aufbaus thermisch wirksam von der Trennwand aus Kunststoffmaterial getrennt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgesehen, dass zumindest ein Teil des zweiten metallischen Elements sich senkrecht vor der vierten Öffnung befindet, was es außerdem ermöglicht, auf die gleiche Weise wie das erste metallische Element durch die dritte Öffnung, das zweite metallische Element durch Leitung in seiner Gesamtheit zu kühlen, wodurch eine gute thermische Trennung zwischen dem warmen Bereich des Wärmetauschers auf der Ausgangsseite und der die Hilfskammer bildenden Trennwand gewährleistet werden kann.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Hilfskammer zylindrisch, der Wärmetauscher ist ein zylindrischer Wärmetauscher, der aus einem ersten Trichter und einem zweiten Trichter besteht, zwischen denen ein Rohrbündel verläuft, und die beiden metallischen Elemente haben die Form einer zylindrischen Glocke, die aus zwei Ringen besteht, welche nebeneinander mit verschiedenen Radien angeordnet und miteinander über eine Stufe oder Randleiste verbunden sind, wobei der Ring mit dem kleineren Radius sich genau unter der dritten Öffnung befindet, während der Ring mit größerem Durchmesser sich eng an die zylindrisch-kreisförmige Trennwand der Hilfskammer anpasst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist zwischen dem ersten metallischen Element und der Trennwand eine Dichtung angeordnet, insbesondere eine Ringdichtung im Fall eines zylindrischen Wärmetauschers.
Auch ist gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform eine Dichtung zwischen dem zweiten metallischen Element und der Trennwand der Hilfskammer vorgesehen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Ausgang des warmen Bereichs des Wärmetauschers von einem gekrümmten Rohr gebildet, dessen distales Ende mit der zweiten Öffnung der Hilfskammer zusammenfällt.
Die Erfindung betrifft auch einen Wärmetauscher, der dazu bestimmt ist, im Einlasskreis eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Einlassverteiler, angeordnet zu werden, der einen Hohlkörper aus Kunststoffmaterial aufweist, welcher eine Lufteinlasskammer, einen Eingang für die Luft und einen oder mehrere Ausgänge zur Verbindung mit dem Kopf des Motors definiert, dadurch gekennzeichnet, dass er

– aus einer zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Kammer, die eine erste Öffnung nach außen, eine zweite, mit der Einlasskammer in Verbindung stehende Öffnung, eine dritte, mit einem Kühlfluid-Zufuhrkanal in Verbindung stehende Öffnung und eine vierte Öffnung aufweist, die mit einem Kühlfluid-Ausgangskanal in Verbindung steht,
– aus einem metallischen Aufbau, der den warmen Bereich des Wärmetauschers zum Kühlen der Auspuffgase durch das Kühlfluid bildet und sich in der Kammer befindet, wobei der Ausgang des Aufbaus mit der zweiten Öffnung der Kammer in Verbindung steht und die Kammer die Verkleidung des Wärmetauschers bildet, und
– aus einem ersten metallischen Element und einem zweiten metallischen Element besteht, die so angeordnet sind, dass sie die Hilfskammer und somit die Verkleidung in ein erstes Endabteil, das mit der Außenumgebung in Verbindung steht, ein zentrales Abteil und ein zweites Endabteil aufteilen, wobei das zentrale Abteil mit der dritten und der vierten Öffnung in Verbindung steht, um den Durchgang des Kühlfluids von einer zur anderen zu erlauben, ohne die Möglichkeit, in eines der beiden Endabteile überzugehen, wobei das erste metallische Element zwischen dem Bereich des Aufbaus, der sich im ersten Endabteil befindet, und zumindest einem Teil der Trennwand der Hilfskammer eingefügt ist.

Nun werden rein beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung beschrieben, in der
1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Einlassverteilers ist, von dem ein Teil aufgerissen wurde, um den Wärmetauscher, wie er im Einlassverteiler angeordnet ist, besser sichtbar zu machen,
2 eine Seitenansicht eines Teils (erstes Endabteil und ein Teil des zentralen Abteils) der Hilfskammer und des Wärmetauschers zeigt, der hier in der montierten Stellung ist,
3 eine perspektivische Ansicht eines warmen Bereichs eines Wärmetauschers ist, wie diejenigen, die in die Einlassverteiler gemäß der Erfindung eingebaut sind,
4 eine andere Ausführungsform eines anderen Wärmetauschers ist, der auch in einem erfindungsgemäßen Einlassverteilers verwendet werden kann, und
5 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers ist.
In 1 ist ein Einlassverteiler dargestellt, der dazu bestimmt ist, mit dem Kopf eines Motors in Verbindung zu stehen, um Einlassluft für den Verbrennungszyklus des Motors zu übertragen. Dieser Einlassverteiler in 1 besteht aus einem Hohlkörper 1, der eine Einlasskammer 2 definiert. Die im Körper 1 gebildete Kammer 2 besitzt eine mit dem Drosselgehäuse in Verbindung stehende Öffnung 3, durch die die frische Einlassluft eindringt. Die Kammer 2 weist ebenfalls vier Öffnungen auf, die je mit dem Kopf des Motors in Verbindung stehen und durch die die Einlassluft austritt, nachdem sie im Einlassverteiler verteilt wurde. Der Hohlkörper 1 weist in der Nähe der vier Öffnungen (die in der Figur nicht dargestellt sind, da sie durch die perspektivische Darstellung verdeckt sind) die Form von vier nebeneinander angeordneten Leitungen auf, die eine Verteilung der durch die Öffnung 3 eindringenden Einlassluft ermöglichen.
Im Inneren des Hohlkörpers 1 ist eine Trennwand 4 angeordnet, um im Inneren des Hohlkörpers 1 eine von der Einlasskammer 2 getrennte Hilfskammer 5 zu bilden. In 1 wurde ein Teil der die Hilfskammer 5 begrenzenden Wand 4 entfernt, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Die Hilfskammer 5 besitzt eine erste, mit der Außenumgebung in Verbindung stehende Öffnung 6, eine zweite Öffnung 7, die es ermöglicht, die Hilfskammer 5 mit der Einlasskammer 2 in Verbindung zu setzen, eine dritte Öffnung 8, die mit einem Kühlfluid-Zufuhrkanal 9 in Verbindung steht, der mit einem Kühlsystem zum Beispiel des Motors verbunden ist. Die Kammer 5 weist außerdem eine vierte Öffnung 10 in Verbindung mit einem Kühlfluid-Ausgangskanal 11 auf, um es zum Kühlfluid-Zufuhrsystem des Motors zurückzuschicken. Die Hilfskammer 5 hat eine im wesentlichen zylindrisch-kreisförmige Form. Sie bildet die Verkleidung (d.h. die äußere Hülle) eines Wärmetauschers. Dieser Wärmetauscher soll Auspuffgase kühlen, damit sie in der Einlasskammer des Einlassverteilers wiederaufbereitet werden können. Diese Auspuffgase fließen in dem sogenannten wärmen Bereich des Wärmetauschers, indem sie von dem Kühlfluid gekühlt werden, das über den Kühlfluid-Zufuhrkanal 9 ankommt und über den Kühlfluid-Ausgangskanal 11 wieder austritt. Durch die Öffnung 7 können die gekühlten Auspuffgase in die Einlasskammer 1 eindringen, um zum Motor zurückzukehren, nachdem sie in den verschiedenen Leitungen des Einlassverteilers verteilt wurden.
Der warme Bereich des Wärmetauschers besteht aus einer Einheit von Teilen aus rostfreiem Stahl, die durch Hartlöten zusammengebaut sind. Sie weisen einen Eingangsflansch (wobei auch ein beliebiges anderes Anschlusssystem vorgesehen werden kann) für den Einlass der Auspuffgase auf, wobei dieser Flansch 12 mit einem Trichter 13 verbunden ist, der es ermöglicht, die Auspuffgase auf die Gesamtheit der Rohre 14 eines Rohrbündels zu verteilen. Die Gesamtheit der Rohre 14 ist auf der anderen Seite mit einem weiteren Trichter 15 verbunden, der dazu bestimmt ist, die Gesamtheit der aus den verschiedenen Rohren 14 kommenden Auspuffgase zu sammeln, um sie über ein gekrümmtes Rohr 16 zur Öffnung 7 zu führen. Nachdem das Kühlfluid durch die Öffnung 8 eingedrungen ist, strömt es um die Rohre 14, um das im Inneren dieser Rohre 14 befindliche und dort strömende Auspuffgas zu kühlen, und dann tritt das leicht erwärmte Kühlfluid durch die Öffnung 10 durch den Kanal 11 in Richtung eines Kühlfluid-, insbesondere Kühlwasser-Zufuhrsystems zu seiner Wiederaufbereitung aus, um über den Wasserzufuhrkanal 9 zurückzukehren.
Zwischen dem Trichter 13 und der Trennwand 4 aus Kunststoffmaterial, die die Hilfskammer 5 begrenzt und folglich die Verkleidung des Wärmetauschers bildet, ist ein metallisches Element 17 in Form einer Glocke angeordnet, das den Trichter 13 vollständig umgibt. Diese Glocke 17 besteht aus zwei Ringen 18 und 19, die über eine ringförmige Stufe 20 miteinander verbunden sind, wobei einer der Ringe 19 einen geringeren Durchmesser hat als der andere Ring 18. Der Durchmesser des Rings 18 der Glocke 17 wird so gewählt, dass er dem Durchmesser des kreisförmigen Querschnitts der Hilfskammer 5 entspricht, so dass die Verbindung zwischen der Wand 6 der Hilfskammer 5 und der Glocke 17 über ihren Ring 18 größeren Durchmessers bei der Einführung des warmen Bereichs des Wärmetauschers in die Hilfskammer 5 abgedichtet wird. Außerdem legt sich der Ring 19 der Glocke 17 dicht auf den Trichter 13 auf dessen großem Durchmesser auf. Über die ganze axiale Ausdehnung (1) dieses Rings 19 besteht kein Kontakt zwischen der Außenwand 6 aus Kunststoff und dem warmen Bereich des Wärmetauschers, insbesondere dem Trichter 13. Vor diesem Ring 19 kommt der Kühlfluid-Zufuhrkanal 9 an. Daraus folgt, dass der Ring 19 der Glocke 17 auf einer kalten Temperatur gehalten wird, die so kalt wie möglich ist, und durch Leitung wird die Glocke 17, die aus metallischen Material, insbesondere aus Inox, ist, auf einer ausreichend kalten Temperatur gehalten, um die Trennwand 6 aus Kunststoff der Hilfskammer 5 nicht schmelzen zu lassen, mit der sie in Höhe des Rings 18 größeren Durchmessers in Kontakt steht. Die Glokke 17 ist so auf dem Trichter 13 positioniert, dass sie keinen Austritt von Kühlfluid durch die Öffnung 6 der Hilfskammer 5 erlaubt. Die Länge (1) der axialen Ausdehnung des Rings 19 der Glocke 17 muss in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Wärmetauschers bestimmt werden. Ein ringförmiges Ablenkblech 23, das aus einem Ring aus Inox-Blech besteht, zwingt das Wasser, auf dem Außendurchmesser der Glocke zu strömen, ehe es in das Milieu des Wärmetauschers eindringt, wodurch die Kühlung in der Kontaktzone Glocke/Kunststoff verbessert wird. Eine Ringdichtung 21 ermöglicht es, die Dichtheit der Verbindung zwischen der Trennwand 6 aus Kunststoff und der Glocke 17 aus metallischem Material zu verstärken. Die gleiche Gestaltung einer Glocke wird um den Trichter 15 herum auf der Seite des gekühlten Teils der Auspuffgase ausgeführt. Zum Beispiel beträgt die Temperatur der Gase am Eingang 480° und am Ausgang 400°C, während das Wasser am Eingang auf 80°C und am Ausgang auf 81°C ist.
Es wurde hier ein Wärmetauscher dargestellt, der von einer Verkleidung gebildet wird, die aus der Trennwand 6 der Hilfskammer 5 und einem warmen Bereich von zylindrischer Form gebildet wird. Jede andere Form ist aber auch möglich, zum Beispiel eine quadratische Form, eine rechteckige Form oder sogar eine ovale Form, wie im Fall eines Plattenwärmetauschers eher als bei einem Rohrbündel-Wärmetauscher.
Ein Clip 22 kann vorgesehen sein, um auf dem Anschluss des warmen Bereichs des Wärmetauschers einzuschnappen und so das unabsichtliche Entfernen des warmen Bereichs des Wärmetauschers zu verhindern.
Der Vorteil der Vorrichtung in der dargestellten Form ist es, dass einerseits der den Einlassverteiler bildende Teil, der gleichzeitig die Verkleidung des Wärmetauschers bildet und aus Kunststoff besteht, und andererseits der metallische oder aus rostfreiem Stahl bestehende Bereich, der den warmen Bereich des Wärmetauschers bildet, getrennt hergestellt werden können. Dieser warme Bereich weist zylindrische oder andere leicht durch Löten zusammensetzbare Teile auf, wobei die Anzahl dieser Lötverbindungen im Vergleich mit den bekannten und heute verwendeten Wärmetauschern begrenzt ist, wodurch folglich die Gefahren von Lecks und Nachbesserungen bei der Herstellung verringert werden.
Die Verwendung von Ringdichtungen ermöglicht es, die Einheit entlang der Achse in den Kunststoff einzuschieben und mit Hilfe des Clips z.B. aus Stahldraht sehr schnell zu verriegeln. Dieser Vorgang kann beim Kunststoffspezialisten durchgeführt werden. Da die beiden kalten und warmen Bereiche nicht starr zusammengebaut sind, wird außerdem die Ausdehnung der Elemente bei Temperaturschwankungen ohne Beschädigungen des Systems in seiner Gesamtheit möglich.
Die Verwendung eines Zylinders aus Kunststoffmaterial ermöglicht es außerdem, die Außenverkleidung des kalten Bereichs, die aus Kunststoff ist, in ein anderes Teil des Motors zu integrieren, das aus dem gleichen Material hergestellt ist, zum Beispiel im vorliegenden Fall in den Einlassverteiler. Es können aber auch andere Teile des Motors, die ebenfalls aus Kunststoff bestehen, ausgewählt werden, um als Kunststoffverkleidung des Wärmetauschers zu dienen, der zur Kühlung der Auspuffgase bestimmt ist, ehe sie in der Einlasskammer wiederaufbereitet werden. Auch kann ein unabhängiges Kunststoffteil für seine Befestigung im Kreislauf der Auspuffgase hergestellt werden.
4 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Einlassverteilers. Die gleichen oder die gleiche Funktion erfüllenden Elemente wie in der Ausführungsform der 1 tragen die gleichen Bezugszeichen.
Der Wärmetauscher ist in dieser Ausführungsform ein Plattenwärmetauscher.
Die Auspuffgase dringen in eine Hilfskammer 25 ein, die ggf. lösbar ist und am Körper 1 aus Kunststoffmaterial durch Einschnappvorrichtungen 26 gehalten wird.
Kühlfluid strömt in dieser Hilfskammer 25, indem es über einen Kühlfluideingang 27 eintritt und im Kontakt mit den Auspuffgasen leicht erwärmt über einen Ausgang 28 austritt.
Die Auspuffgase dringen über den Anschluss 12 in die Kammer 25 ein, wo sie in einem Netzwerk von metallischen Querplatten strömen, wobei die Querplatten einerseits einen geschlossenen Kreislauf für die Strömung der Auspuffgase bilden und andererseits in thermischem Kontakt mit dem Kühl fluid stehen, um so die Auspuffgase zu kühlen. Die Querplatten sind übereinander angeordnet. Nachdem sie zwischen den Querplatten durchgeströmt sind, dringen die Auspuffgase in die Kammer 2 über eine Öffnung ein, die in der letzten Platte des Wärmetauschers ausgebildet ist, wobei die letzte Platte aus einem Bereich 29 in Form einer Platte der Außenwand des Körpers 1 aus Kunststoff besteht. Da die Gase vorher ausreichend von dem Netzwerk von Metallplatten gekühlt wurden, beschädigen die Auspuffgase diesen Bereich 29 in Form einer Platte der Außenwand aus Kunststoff des Körpers 1 nicht. Der Rest der Trennwand, die die Kammer 25 bildet, ist also aus Metall.
Die letzte metallische Platte, die der Platte 29 aus Kunststoff benachbart ist, bildet also mit den metallischen Platten der Hilfskammer 25 die metallischen Elemente, die die Hilfskammer 25 in ein erstes Endabteil, ein zentrales Abteil und ein zweites Endabteil aufteilen.
Das erste Endabteil besteht aus dem Raum, der zwischen der letzten metallischen Platte und der Platte 29 in Form einer Kunststoffplatte des Hohlkörpers 1 liegt.
Das zweite Endabteil besteht aus dem Raum, der zwischen dem Eingang 12 und der ersten metallischen Platte des Plattenwärmetauschers ausgebildet ist, und das zentrale Abteil besteht aus dem Raum zwischen der ersten und der letzten metallischen Platte, die ebenfalls die Aufgabe metallischer Elemente erfüllen.
5 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Wärmetauschers. Dieser ist dazu bestimmt, im Lufteinlasskreis eines Verbrennungsmotors angeordnet zu werden, insbesondere, indem er dort in ein Element des Einlasskreises integriert ist, wie zum Beispiel für den Einlassverteiler der 1 bis 3 oder 4 beschrieben wurde.
Der Wärmetauscher besteht aus einer Verkleidung 5 zylindrischer Form. Diese Verkleidung 5 entspricht der Hilfskammer 5 des Einlassverteilers der 1 bis 3. Der Rest der Teile des Wärmetauschers ist identisch dem, was für die 2 beschrieben wurde. Außerdem sind die Strömungen von warmem Gas (in gerader Linie durch die Rohre verlaufend) und von kaltem Gas (über die Kanäle 9 und 11 und um die Rohre verlaufend) durch Pfeile dargestellt.

Claims

Wärmetauscher, der dazu bestimmt ist, im Einlasskreis eines Verbrennungsmotors, insbesondere in einem Einlassverteiler, angeordnet zu werden, der einen Hohlkörper (1) aus Kunststoffmaterial aufweist, welcher eine Lufteinlasskammer (2), einen Eingang (3) für die Luft und einen oder mehrere Ausgänge zur Verbindung mit dem Kopf des Motors definiert, dadurch gekennzeichnet, dass er – aus einer zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Kammer (5), die eine erste Öffnung (6) nach außen, eine zweite, mit der Einlasskammer (2) in Verbindung stehende Öffnung (7), eine dritte Öffnung (8), die mit einem Kühlfluid-Zufuhrkanal (9) in Verbindung steht, und eine vierte Öffnung (10) aufweist, die mit einem Kühlfluid-Ausgangskanal (11) in Verbindung steht, – aus einem metallischen Aufbau, der den warmen Bereich des Wärmetauschers zum Kühlen der Auspuffgase durch das Kühlfluid bildet und sich in der Kammer (5) befindet, wobei der Ausgang des Aufbaus mit der zweiten Öffnung der Kammer (5) in Verbindung steht und die Kammer (5) die Verkleidung des Wärmetauschers bildet, und – aus einem ersten metallischen Element (17) und einem zweiten metallischen Element besteht, die so angeordnet sind, dass sie die Hilfskammer (5) und somit die Verkleidung in ein erstes Endabteil, das mit der Außenumgebung in Verbindung steht, ein zentrales Abteil und ein zweites Endabteil aufteilen, wobei das zentrale Abteil mit der dritten und der vierten Öffnung in Verbindung steht, um den Durchgang des Kühlfluids von einer zur anderen zu erlauben, ohne die Möglichkeit, in eines der beiden Endabteile überzugehen, wobei das erste metallische Element (17) zwischen dem Bereich des Auf baus, der sich im ersten Endabteil befindet, und zumindest einem Teil der Trennwand (4) der Hilfskammer eingefügt ist.
Wärmetauscher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite metallische Element auch zwischen den den warmen Bereich bildenden Aufbau, der sich im zweiten Endabteil befindet, und die Wand der Hilfskammer oder Verkleidung eingefügt ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen wird, dass zumindest ein Teil des ersten metallischen Elements (17) sich vor der dritten Öffnung der Kammer (5) befindet.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vorgesehen wird, dass zumindest ein Teil des zweiten metallischen Elements sich vor der vierten Öffnung befindet, was es außerdem ermöglicht, auf die gleiche Weise wie das erste metallische Element durch die dritte Öffnung, das zweite metallische Element durch Leitung in seiner Gesamtheit zu kühlen, wodurch eine gute thermische Trennung zwischen dem warmen Bereich des Wärmetauschers auf der Ausgangsseite und der die Verkleidung bildenden Kammer (5) gewährleistet werden kann.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) zylindrisch ist, der Wärmetauscher ein zylindrischer Wärmetauscher ist, der aus einem ersten Trichter (13) und einem zweiten Trichter (15) besteht, zwischen denen ein Rohrbündel (14) verläuft, und die beiden metallischen Elemente in Form einer zylindrischen Glocke in Form von zwei Ringen (18, 19) vorliegen, die nebeneinander mit verschiedenen Radien angeordnet und miteinander über eine Stufe (20) oder Randleiste verbunden sind, wobei der Teil (19) der Glocke mit dem kleineren Radius sich genau unter der dritten Öffnung befindet, während der Teil (18) mit größerem Durchmesser sich eng an die zylindrisch-kreisförmige Trennwand (4) der Hilfskammer (5) anpasst.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten metallischen Element und der Trennwand eine Dichtung (21) angeordnet ist, insbesondere eine Ringdichtung im Fall eines zylindrischen Wärmetauschers.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ebenfalls eine Dichtung zwischen dem zweiten metallischen Element und der Trennwand der eine Verkleidung bildenden Kammer (5) vorgesehen ist.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des warmen Bereichs des Wärmetauschers von einem gekrümmten Rohr (16) gebildet wird, dessen distales Ende mit der zweiten Öffnung der eine Verkleidung bildenden Kammer (5) zusammenfällt.
Wärmetauscher nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (1) des Bereichs (19) der Glocke zur Öffnung (8) in Abhängigkeit von den Betriebseigenschaften des Wärmetauschers eingestellt wird.
Element des Einlasskreises eines Verbrennungsmotors, insbesondere Einlassverteiler, der einen zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehenden Hohlkörper (1) aufweist, welcher eine Einlasskammer (2) mit einem Eingang (3) für die Luft und einen oder mehrere Ausgänge zur Verbindung mit dem Kopf des Motors definiert, wobei der Hohlkör per (1) eine zumindest teilweise aus Kunststoffmaterial bestehende Trennwand (4) aufweist, die die Kammer (5) bildet, welche die Verkleidung eines Wärmetauschers nach einem der vorhergehenden Ansprüche bildet.
Element des Einlasskreises nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (4) zum Teil aus Kunststoffmaterial und der Rest der Trennwand (4) aus Metall ist.
Element des Einlasskreises nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung (22) zur Verriegelung, insbesondere durch Einschnappen, vorgesehen ist, um den Aufbau am Einlasskreis zu befestigen, insbesondere am Einlassverteiler, in seiner Betriebsstellung in der Hilfskammer.