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Title:
HEAT TRANSMITTER ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2004/001312
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a heat transmitter arrangement (1) comprising a first heat transmitter (2), a second heat transmitter (3) and a third heat transmitter (4) which are arranged in parallel and configured as a single piece. Seen from the direction in which the air flows, two of the heat transmitters are arranged at the same level.

Inventors:
FLIK MARKUS (DE)
EITEL JOCHEN (DE)
KURZ VOLKER (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/006576
Publication Date:
December 31, 2003
Filing Date:
June 23, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BEHR GMBH & CO (DE)
FLIK MARKUS (DE)
EITEL JOCHEN (DE)
KURZ VOLKER (DE)
International Classes:
B60H1/32; F02B37/00; F01P3/12; F01P3/18; F01P11/10; F02B29/04; F28D1/04; F28F9/22; F28F9/26; (IPC1-7): F28D1/04
Domestic Patent References:
WO2002048516A12002-06-20
Foreign References:
FR2813385A12002-03-01
FR2726325A11996-05-03
DE19928193A12000-01-13
GB2262600A1993-06-23
US6182744B12001-02-06
DE19722097A11998-12-03
Attorney, Agent or Firm:
BEHR GMBH & CO. (G-IP Mauserstrasse 3, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Wärmeübertrageranordnung mit einem ersten Wärmeübertrager, ei nem zweiten Wärmeübertrager und einem dritten Wärmeübertrager, die parallel zueinander angeordnet und einstückig ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Luftströmungsrichtung gesehen zwei der Wärmeübertrager auf gleicher Höhe zueinander angeordnet sind.
2. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass der erste der beiden sich in Luftströmungsrichtung gesehen auf gleicher Höhe befindlichen Wärmeübertrager über dem zweiten Wärmeübertrager angeordnet ist.
3. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der erste Wärmeübertrager ein Motor Kühlmittelkühler (2 ; 102) ist.
4. Wärmeübertrageranordnung nach einem der vorhergehenden An sprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmeübertra ger ein Ladeluft/Kühlmittelkühler (3 ; 103) ist.
5. Wärmeübertrageranordnung nach einem der vorhergehenden An sprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Wärmeübertrager ein Kondensator (4 ; 104) ist.
6. Wärmeübertrageranordnung nach einem der vorhergehenden An sprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Wärmeübertrager einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf (A und B) aufweisen.
7. Wärmeübertrageranordnung nach einem der vorhergehenden An sprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem der Wärmeübertrager eine Umlenkung in der Tiefe vorgesehen ist.
8. Wärmeübertrageranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, dass mindestens eine Trennwand (110) in einem Wärmeübertra ger vorgesehen ist, die in Längsrichtung quer zur Luftströmungsrich tung verläuft.
9. Wärmeübertrageranordnung nach einem der vorhergehenden An sprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Trennwand (112) zwischen zwei Wärmeübertragern vorgesehen ist, die horizontal angeordnet ist.
10. Wärmeübertrageranordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Luftströmungsrichtung ge sehen die beiden auf gleicher Höhe liegenden Wärmeübertrager hin ter dem dritten Wärmeübertrager angeordnet sind.
Description:
Wärmeübertrageranordnung Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertrageranordnung gemäß dem Oberbe- griff des Anspruches 1.

Zur Leistungssteigerung von Motoren werden Turbolader zur Verdichtung der Luft verwendet. Hierbei erfolgt jedoch eine Erwärmung der Luft, im fol- genden als Ladeluft bezeichnet, infolge der Kompression im Turbolader auf Temperaturen von über 150°C. Um eine derartige Lufterwärmung zu vermin- dern, werden Luftkühler verwendet, die vorne im Kühlmodul angeordnet sind und zur Kühlung der Ladeluft dienen. Die Ladeluft strömt dabei durch einen Wärmeübertrager, der von Umgebungsluft durchströmt und damit gekühlt wird : Dadurch ist eine Abkühlung der Ladeluft auf eine Temperatur möglich, die etwa 40-80 K über der Temperatur der Umgebungsluft liegt.

Ferner ist bekannt, dass die Kühlung der Ladeluft über einen Kühlmittel- kreislauf erfolgt. Im folgenden wird auf diesen Kreislauf als Niedertempera- tur-Kreislauf Bezug genommen. Hierbei strömt die Ladeluft motornah durch einen kühlmittelbeaufschlagten Luftkühler, der Teil des Niedertemperatur-

Kreislaufs ist, in dem die Wärme an das Kühlmittel übertragen wird. Das Kühlmittel wird durch einen Luft-/Kühimittelkühler gepumpt, der im vorderen Kühlmodul des Fahrzeuges angeordnet ist. Dort wird die Wärme an die Um- gebungsluft abgegeben, wodurch die kühlmittelgekühlte Ladeluft-Kühlung einen höheren Wirkungsgrad als die luftgekühlte Ladeluft-Kühlung aufweist.

Eine entsprechende Wärmeübertrageranordnung mit einem Ladeluftkühler ist aus der DE 197 22 097 A1 bekannt. Hierbei sind ein erster Wärme- übertrager in Form eines Wasser/Luft-Kühlers, ein zweiter Wärmeübertrager in Form eines Ladeluftkühlers sowie ein dritter Wärmeübertrager in Form eines Kondensators parallel zueinander quer zur Fahrzeuglängsrichtung in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet, so dass sie in Durch- strömungsrichtung des Fahrtwindes bei normaler Fahrtrichtung des Kraft- fahrzeuges hintereinander angeordnet sind.

Eine derartige Wärmeübertrageranordnung lässt jedoch noch Wünsche of- fen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Wärmeübertrageranordnung der ein- gangs genannten Art zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Wärmeübertrageranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß ist eine Wärmeübertrageranordnung mit mindestens drei Wärmeübertragern vorgesehen, die im wesentlichen parallel zueinander an- geordnet und miteinander fest verbunden sind, wobei in Luftströmungsrich- tung gesehen zwei der Wärmeübertrager auf gleicher Höhe zueinander an- geordnet sind. Hierbei sollten die jeweiligen Ein-und Auslasstemperaturen der einzelnen Wärmeübertrager in ähnlichen Temperaturbereichen liegen.

Durch die einstückige Ausgestaltung werden Bauteile eingespart, da nur ein Teil in den Motorraum eines Kraftfahrzeuges eingesetzt und befestigt wer- den muss. Die Montage wird erleichtert. Ferner lassen sich, durch eine ent- sprechende Ausgestaltung deutlich geringere Bauraumtiefen realisieren.

Vorzugsweise ist der erste der beiden sich in Luftströmungsrichtung gesehen auf gleicher Höhe befindlichen Wärmeübertrager über dem zweiten Wärme- übertrager angeordnet. Dabei handelt es sich vorzugsweise beim ersten Wärmeübertrager um einen ein Motor-Kühlmittelkühler, beim zweiten Wär- meübertrager um einen Ladeluft-/Kühlmittelkühler und beim dritten Wärme- übertrager um einen Kondensator.

Vorzugsweise weisen zwei der Wärmeübertrager, insbesondere der Motor- Kühlmittelkühler und der Ladeluft-/Kühlmittelkühler, einen gemeinsamen Kühlmittelkreislauf auf, jedoch ist auch eine getrennte Ausgestaltung mög- lich. Im Falle eines gemeinsamen Kühimittelkreislaufs erfolg insbesondere ein Durchströmen des Motor-Kühlmittelkühlers durch den gesamten Kühl- mittelstrom und ein Teilstrom durchströmt anschließend noch den Ladeluft- /Kühlmittelkühler. Die Verteilung des Kühlmittelstroms kann durch die Aus- gestaltung der Rohre beeinflusst werden.

Vorzugsweise ist in mindestens einem der Wärmeübertrager, insbesondere im Ladeluft-/Kühlmittelkühler, eine Umlenkung in der Tiefe vorgesehen.

Vorzugsweise liegen in Luftströmungsrichtung gesehen die beiden auf glei- cher Höhe liegenden Wärmeübertrager hinter dem dritten Wärmeübertrager.

Im folgenden wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele mit ei- ner Variante unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen :

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Teiles einer Wärme- tauscheranordnung gemäß dem ersten Ausführungsbei- spiel ; Fig. 2 eine Seitenansicht der Wärmetauscheranordnung von Fig. 1 ; Fig. 3 einen Kreislauf zur Ladeluftkühlung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ; Fig. 4 eine schematische Ansicht einer Wärmeübertrageranord- nung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ; Fig. 5 einen Schnitt durch die Wärmeübertrageranordnung ge- mäß Fig. 4 ; Fig. 6 einen Darstellung der Kühlmittelkreisläufe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ; und Fig. 7 eine Darstellung des Strömungsverlaufs gemäß einer Va- riante.

Die Figuren 1 und 2 zeigen eine Wärmeübertrageranordnung 1, die einen ersten Wärmeübertrager in Form eines Motor-Kühfmittelkühlers 2, einen zweiten Wärmeübertrager in Form eines Ladeluft-/Kühlmittelkühler 3 sowie einen dritten Wärmeübertrager in Form eines Kondensators 4 aufweist, wel- che im wesentlichen parallel zueinander quer zur Fahrzeuglängsrichtung in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs angeordnet sind, so dass sie in Durchströmungsrichtung des Fahrtwindes bei normaler Fahrtrichtung des Kraftfahrzeuges hinter-bzw. nebeneinander angeordnet sind.

Im Motor-Kühlmittelkühler 2 erfolgt die Abkühlung eines den Motor M küh- lenden Kühlmittels, wobei im folgenden auf den entsprechenden Kühlmittel- kreislauf als Motor-Kühlmittelkreislauf A Bezug genommen wird.

Im Ladeluft-/Kühlmittelkühler 3 wird ein die Ladeluft kühlendes Kühlmittel gekühlt (indirekte Ladeluftkühlung), wobei auf den entsprechenden Kühlmit- telkreislauf als Ladeluft-Kühlmittelkreislauf B Bezug genommen wird.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist der Ladeluft-/Kühlmittelkühler 3 unterhalb vom Wasser/Luft-Kühler 2 angeordnet. Der Kondensator 4 ist in Luftströmungsrichtung gesehen sowohl vor dem Wasser/Luft-Kühler 2 als auch vor dem Ladeluft-/Kühlmittelkühler 3 angeordnet. Gemäß dem vorlie- genden Ausführungsbeispiel sind die beiden Kühlmittelkreisläufe A und B derart miteinander verbunden, dass, wie in Fig. 3 dargestellt, über einen ge- meinsamen Zulauf 5 das Kühlmittel in den Motor-Kühlmittelkühler 2 gelangt, ein Teil des Kühlmittels von diesem Motor-Kühlmittelkühler 2 (Auslass 6) aus dem Motor M zugeführt wird und diesen kühlt, und der andere Teil des Kühlmittels vom Motor-Kühlmittelkühler 2 in den Ladeluft-/Kühlmittelkühler 3 (Auslass 7) gelangt, dort weiter abgekühlt wird und anschließend dem Ladeluftkühler L zugeführt wird und die Ladeluft kühlt. Die beiden Teilströme des Kühlmittels werden wieder vereinigt und erneut dem Motor- Kühlmittelkühler 2 zugeführt.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren 4 und 5 das zweite Ausführungsbeispiel beschrieben, wobei gleiche oder gleichwirkende Ele- mente mit um 100 höheren Bezugszeichen versehen sind.

Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung einer Wärmeübertrageranord- nung 101, wobei der besseren Übersichtlichkeit wegen auf die Darstellung des Motor-Kühlmittelkühlers 102 und des Kondensators 104 verzichtet ist. Im Inneren des Ladeluft-/Kühlmittelkühlers 103 ist eine Trennwand 110 zur

Umlenkung des denselben durchströmenden Kühlmittels in der Tiefe, d. h. in Luftströmungsrichtung gesehen nach vorne, vorgesehen. Hierbei sind auf- geweitete Enden von Sickenrohren 111 ersichtlich. Ferner ist eine Trenn- wand 112 zum Motor-Kühlmittelkühler 102 vorgesehen.

Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel sind die beiden Kühlmittelkreis- läufe A und B getrennt ausgebildet, wie in Fig. 6 dargestellt ist.

Fig. 7 zeigt eine Variante, gemäß der wie im ersten Ausführungsbeispiel ein gemeinsamer Kühlmittelkreislauf und wie im zweiten Ausführungsbeispiel eine Tiefenumlenkung in dem im unteren Bereich der Wärmeübertra- geranordnung Ladeluft-/Kühlmittelkühlers vorgesehenen ist. Der Strömungs- verlauf ist durch Pfeile angedeutet, wobei die Längen der Pfeile keine Aus- sage über die entsprechenden Strömungsgeschwindigkeiten machen sollen.

Bezugszeichenliste 1,101, 201,301 Wärmeübertrageranordnung 2,102 Motor-Kühlmittelkühler 3,103 Ladeluft-/Kühlmittelkühler 4,104 Kondensator 5 Zulauf 6 Auslass 7 Auslass 110 Trennwand 111 Sickenrohr 112 Trennwand A Motor-Kühlmittelkreislauf B Ladeluft-Kühlmittelkreislauf L Ladeluftkühler M Motor