Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kühleranordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gehäuse mit einem ersten Fluideingangsabschnitt, und eine Wärmeübertragereinheit, wobei die Wärmeübertragereinheit in dem Gehäuse angeordnet ist und einen ersten Führungsabschnitt zum Führen eines ersten Fluids und zumindest einen zweiten Führungsabschnitt zum Führen eines zweiten Fluids aufweist, wobei der erste Führungsabschnitt aus einem porösen, thermisch leitfähigen Material ausgebildet ist und über den ersten Fluideingangsabschnitt mit einer ersten Fluid- zufuhrleitung verbunden ist.

Stand der Technik

Eine derartige Kühleranordnung ist beispielsweise bereits aus der Druckschrift DE 10 2008 013 134 A1 bekannt. Die DE 10 2008 013 134 A1 beschreibt eine Wär- metauschvorrichtung, insbesondere einen Fahrzeugkühler für ein Kraftfahrzeug, zum indirekten Austauschen von Wärme zwischen einem ersten Medium und einem zweiten Medium, mit einem ersten Führungsabschnitt zum Führen des ersten Mediums und einem zweiten Führungsabschnitt zum Führen des zweiten Mediums. Der erste Führungsabschnitt wird durch ein aus einem Graphitschaum bestehendes Wärmeaustauschelement gebildet und ist räumlich vom zweiten

Führungsabschnitt getrennt. Der zweite Führungsabschnitt ist zumindest teilweise durch das Wärmetauschelement gebildet.

Als nachteilig erweist sich bei der beschriebenen Wärmeaustauschvorrichtung bzw. bei Wärmeaustauschvorrichtungen bei denen poröses Material als Wärme- senke dient, dass ein zuverlässiger Betrieb und ein ausreichender Wirkungsgrad der Wärmetauschvorrichtung nur bedingt gewährleistet werden kann. Insbesondere die Ausbildung des ersten Führungsabschnitts aus einem feinporigen, porösen Material, wie beispielsweise einem Graphitschaum, birgt die Gefahr, dass durch minimale Verunreinigungen, wie beispielsweise Staub-, Öl- und/oder Rußpartikeln, die der Medienstoffstrom mit sich führt, die Poren des porösen Materials verstopft werden und so die vorgegebene Kühlleistung nicht erfüllt werden kann.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Kühleranordnung der genannten Art anzugeben, wobei insbesondere eine zuverlässige und effiziente Kühlleistung gewährleistet wird.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Kühleranordnung für ein Kraftfahrzeug umfassend ein Gehäuse mit einem ersten Fluideingangsabschnitt, und eine Wärmeübertragereinheit, wobei die Wärmeübertragereinheit in dem Gehäuse angeordnet ist und einen ersten Führungsabschnitt zum Führen eines ersten Fluids und zumindest einen zweiten Führungsabschnitt zum Führen eines zweiten Fluids aufweist, wobei der erste Führungsabschnitt aus einem porösen, thermisch leitfähigen Material ausgebildet ist und über den ersten Fluideingangsabschnitt mit einer ersten Fluidzufuhrleitung verbunden ist, wobei im Bereich des ersten Fluide- ingangsabschnitts eine erste Abscheideeinheit angeordnet ist.

Die erfindungsgemäße Kühleranordnung umfasst ein Gehäuse und eine Wärmeübertragereinheit.

Das Gehäuse weist erfindungsgemäß einen ersten Fluideingangsabschnitt auf, wobei das Gehäuse entweder einteilig mit dem ersten Fluideingangsabschnitt ausgebildet ist, oder der Fluideingangsabschnitt fluiddicht mit dem Gehäuse verbunden ist.

Die Wärmeübertragereinheit weist einen ersten Führungsabschnitt zum Führen eines ersten Fluids und einen zweiten Führungsabschnitt zum Führen eines zweiten Fluids auf.

Der erste Führungsabschnitt ist aus einem porösen thermisch leitfähigen Material ausgebildet und ist erfindungsgemäß über den ersten Fluideingangsabschnitt mit einer ersten Fluidzufuhrleitung verbunden.

Der erste Führungsabschnitt ist somit über den ersten Fluideingangsabschnitt mit der ersten Fluidzufuhrleitung gekoppelt. Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Kühleranordnung eine erste Abscheideeinheit.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die erste Abscheideeinheit im Bereich des ersten Fluideingangsabschnitts angeordnet.

Die erste Abscheideeinheit ist beispielsweise als Filtrations- oder Zentrifugalabscheider ausgeführt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung der Kühleranordnung bedingt einen zuverlässi- gen und lebensdaueroptimierten Betrieb der Kühleranordnung.

Zudem wird die erfindungsgemäße Kühleranordnung hinsichtlich ihrer Kühlleistung optimiert. Ferner wird durch einen Aufbau der Kühleranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur ein Schutz des ersten Führungsabschnitts vor Feststoff- Verunreinigungen, sondern auch vor sich negativ auf die Kühlleistung der Kühleranordnung auswirkende äußere thermische Belastungen bewirkt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Gehäu- se einen zweiten Fluideingangsabschnitt auf, wobei der zweite Führungsabschnitt über den zweiten Fluideingangsabschnitt mit einer zweiten Fluidzufuhrleitung verbunden ist.

In einer optionalen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist im Bereich des zweiten Fluideingangsabschnitts eine zweite Abscheideeinheit angeordnet.

Die zweite Abscheideeinheit ist ebenso beispielsweise als Filtrations- oder Zentrifugalabscheider ausgeführt In einer bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Kühleranordnung stellt das erste Fluid ein Kühlfluid, insbesondere Luft, dar.

Es sind jedoch auch andere Kühlfluide, wie beispielsweise Wasser, ein Wasser- Glykol Gemisch, Öl etc., denkbar.

Die Nutzung von (Frisch-)Luft als Kühlfluid ist auf einfache Weise und zudem kostengünstig realisierbar. ln einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Kühleranordnung ist das zweite Fluid ein zu kühlendes Fluid, insbesondere ein Abgas des Kraftfahrzeugs. Es können optional jedoch auch andere zweite Fluide, wie beispielsweise Wasser, ein Wasser-Glykol Gemisch, Öl etc., gekühlt werden.

Die vorliegende erfindungsgemäße Kühleranordnung lässt sich insbesondere im Bereich der Abgasrückführungskühlung eines Kraftfahrzeugs einsetzen.

Durch den Einsatz von (Frisch-)Luft als Kühlfluid und die erfindungsgemäße Ausbildung der Kühlanordnung kann in Bezug auf eine Abgasrückführungskühlung auf eine Fluidverbindung mit einem bestehenden Hauptkühlkreislauf des Kraftfahrzeugs verzichtet werden. Dadurch ergibt sich zum einen die Möglichkeit des Ein- satzes wesentlich kleinerer Pumpen im Hauptkühlkreislauf des Kraftfahrzeugs, da der Druckverlust über die Abgasrückführungskühlung und die Verrohrung dorthin entfällt, und zum anderen kann ein Kühlfluidkühler des Hauptkühlkreislaufs des Kraftfahrzeugs wesentlich kleiner dimensioniert werden, da es zu keinem Wärmeeintrag der Abgasrückführungskühlung in den Hauptkühlkreislauf des Kraftfahr- zeugs kommt.

Besonders bevorzugt ist der erste Führungsabschnitt aus porösem Graphitschaum ausgebildet. Weiterhin besonders bevorzugt weist der erste Führungsabschnitt zumindest eine Aussparung zur Führung des ersten Fluids auf.

Derart kann eine optimale Durchströmung des ersten Führungsabschnitts mit dem erstem Fluid sichergestellt werden. Weiterhin minimiert die zumindest eine Aussparung den Druckverlust des ersten Fluids innerhalb des ersten Führungsabschnitts und gewährleisten derart unter anderem eine effiziente Kühlung des zweiten Fluids. In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kühleranordnung ist der zweite Führungsabschnitt derart innerhalb des ersten Führungsabschnitts angeordnet, dass der erste Führungsabschnitt den zweiten Führungsabschnitt vollständig umschließt. Der erste Führungsabschnitt und der zweite Führungsabschnitt sind dabei wärmeleitend verbunden.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist der zweite Führungsabschnitt als Rohr ausgebildet.

Das Rohr ist dabei beispielsweise in den ersten Führungsabschnitt, nämlich in das poröse, thermisch leitfähige Material, eingepresst oder eingeklebt.

Ist das Rohr eingeklebt kommen insbesondere thermisch leitfähige Klebstoffe zum Einsatz. Das Rohr ist aus einem thermisch gut leitenden Material, wie zum Beispiel einem Metall wie Aluminium oder Kupfer, gefertigt

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist der zweite Führungsabschnitt einteilig mit dem ersten Führungsabschnitt ausge- bildet.

Derart kann der Wärmeübergang von dem im zweiten Führungsabschnitt geführten zweiten Fluid auf das poröse, thermisch leitende Material des ersten Führungsabschnitts weiter optimiert werden, da eine weitere Wärmeübergangsbarrie- re, wie beispielsweise ein Rohr des zweiten Führungsabschnitts, entfällt. Besonders bevorzugt weist der zweite Führungsabschnitt zumindest ein Strömungselement auf. Das Strömungselement dient dazu den Wärmeübergang von dem zweiten Fluid in den zweiten Führungsabschnitt und in weiterer Folge in das poröse, thermisch leitfähige Material zu verbessern.

Das Strömungselement ist beispielsweise in den zweiten Führungsabschnitt ein- gelegt oder eingeprägt.

Vermittels der vorliegenden Erfindung wird ein indirekter Wärmeübergang zwischen einen ersten Fluid und einem zweiten Fluid realisiert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der Kühleranordnung.

Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Kühleranordnung.

Fig. 3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Kühleranordnung entlang der Ebene A-A in Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine schematische Schnittansicht der Kühleranordnung entlang der Ebene B-B in Fig. 3. Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühleranordnung 1 entlang einer ersten Führungsrichtung 1 1 ' eines ersten Fluids.

Die erste Führungsrichtung 1 1 ' des ersten Fluids entspricht einer Richtung entlang oder parallel einer Längsachse 1 1 der erfindungsgemäßen Kühleranordnung 1 . In Fig. 1 ist die erste Führungsrichtung 1 1 ' des ersten Fluids durch die Kühleranordnung 1 schematisch durch Pfeile dargestellt.

Fig. 2 zeigt eine weitere beispielhafte schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kühleranordnung 1 entlang einer zweiten Führungsrichtung 12' eines zweiten Fluids.

Die zweite Führungsrichtung 12' des zweiten Fluids entspricht einer Richtung entlang oder parallel einer Querachse 12 der erfindungsgemäßen Kühleranordnung 1 .

In Fig. 2 ist die zweite Führungsrichtung 12' des zweiten Fluids durch die Kühleranordnung 1 schematisch durch Pfeile dargestellt.

Die erste Führungsrichtung 1 1 ' des ersten Fluids und die zweite Führungsrichtung 12' des zweiten Fluids kreuzen sich, wodurch eine Führung des ersten Fluids und des zweiten Fluids im Wesentlichen nach dem Kreuzstromprinzip realisiert wird.

Eine Führung des ersten Fluids und des zweiten Fluids nach dem Gegenstromprinzip, dem Gleichstromprinzip, dem Kreuzstromprinzip oder einer Kombination aus zumindest zwei dieser Prinzipien ist bei angepasster Ausbildung der Kühleranordnung 1 ebenso denkbar.

Bei der in Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten beispielhaften erfindungsgemäßen Küh- leranordnung handelt es sich um eine Abgasrückführungskühleranordnung.

Das erste Fluid stellt das Kühlfluid dar und ist hier (Frisch-)Luft.

Das zweite Fluid stellt das zu kühlende Fluid dar und ist hier das Abgas des Kraft- fahrzeugs.

Die Kühleranordnung 1 umfasst ein Gehäuse 2 und eine Wärmeübertragereinheit 4. Das Gehäuse 2 weist einen ersten Fluideingangsabschnitt 3 auf. Der erste Fluid- eingangsabschnitt 3 ist einteilig mit dem Gehäuse 2 ausgebildet.

Die Wärmeübertragereinheit 4 weist einen ersten Führungsabschnitt 5 zum Führen des ersten Fluids und einen zweiten Führungsabschnitt 6 zum Führen des zweiten Fluids auf.

Der erste Führungsabschnitt 5 ist aus einem porösen thermisch leitfähigen Material ausgebildet, hier ein Graphitschaum, und ist über den ersten Fluideingangsabschnitt 3 mit einer ersten Fluidzufuhrleitung verbunden. Zudem weist der erste Führungsabschnitt 5 eine Vielzahl an Aussparungen 9 zur Führung des ersten Fluids auf.

Eine Aussparung 9 kann beispielsweise als Bohrung im ersten Führungsabschnitt 5 realisiert werden. Der erste Führungsabschnitt 5 ist fest innerhalb eines Rahmens 18 angeordnet und über diesen Rahmen fest mit dem Gehäuse 2 verbunden.

Die erste Fluidzufuhrleitung ist in Fig. 1 lediglich durch einen links in Fig. 1 darge- stellten Pfeil angeordnet.

Der erste Führungsabschnitt 5 ist somit über den ersten Fluideingangsabschnitt 3 mit der ersten Fluidzufuhrleitung gekoppelt. Weiterhin umfasst die Kühleranordnung 1 eine erste Abscheideeinheit 7.

Die erste Abscheideeinheit 7 ist im Bereich des ersten Fluideingangsabschnitts 3 angeordnet, so dass das erste Fluid entsprechend der ersten Führungsrichtung 1 1 ' die erste Abscheideeinheit 7 passiert, anschließend durch den ersten Füh- rungsabschnitt 5 geführt wird und an einem ersten Fluidausgangsabschnitt 13 aus der Kühleranordnung 1 austritt.

Der zweite Führungsabschnitt 6 zum Führen des zweiten Fluids ist über den zweiten Fluideingangsabschnitt 8 mit einer zweiten Fluidzufuhrleitung verbunden.

Die zweite Fluidzufuhrleitung ist in Fig. 2 lediglich durch einen rechts in Fig. 2 dargestellten Pfeil dargestellt.

Der zweite Führungsabschnitt 6 ist somit über den zweiten Fluideingangsabschnitt 8 mit der zweiten Fluidzufuhrleitung gekoppelt.

Der zweite Führungsabschnitt 6 umfasst eine Vielzahl an Rohren 16. (Fig. 3) Die Rohre 16 des zweiten Führungsabschnitts 6 sind derart innerhalb des ersten Führungsabschnitts 5 angeordnet, dass der erste Führungsabschnitt 5 den zweiten Führungsabschnitt 6 vollständig umschließt. Die Rohre 16 des zweiten Führungsabschnitts 6 sind aus einem wärmeleitenden Material, wie beispielsweise einem Metall wie Aluminium oder Kupfer, gefertigt und wärmeleitend mit dem ersten Führungsabschnitt 5 verbunden.

Die in Fig. 2 dargestellte beispielhafte Kühleranordnung 1 weist im Bereich des zweiten Fluideingangsabschnitts 8 eine zweite Abscheideeinheit 15 auf, so dass das zweite Fluid entsprechend seiner zweiten Führungsrichtung 12' die zweite Abscheideeinheit 15 passiert, anschließend durch den zweiten Führungsabschnitt 6 geführt wird und an einem zweiten Fluidausgangsabschnitt 14 aus der Kühleranordnung 1 austritt.

Die Integration der zweiten Abscheideeinheit 15 in die Kühleranordnung ist bei der in den Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten Kühleranordnung 1 lediglich als optional anzusehen. Der zweite Führungsabschnitt 6, die Rohre 16, weisen zudem mehrere Strömungselemente 10 auf. (Fig. 4)

Die Strömungselemente 10 sind an einer jeweiligen Innenwand 17 eines Rohrs 16 ausgebildet. Bezuqszeichenliste

1 Kühleranordnung

2 Gehäuse

3 Erster Fluideingangsabschnitt

4 Wärmeübertragereinheit

5 Erster Führungsabschnitt

6 Zweiter Führungsabschnitt

7 Erste Abscheideeinheit

8 Zweiter Fluideingangsabschnitt

9 Aussparung (des ersten Führungsabschnitts)

10 Strömungselennent (des zweiten Führungsabschnitts)

1 1 Längsachse

1 1 ' Erste Führungsrichtung

12 Querachse

12' Zweite Führungsrichtung

13 Erster Fluidausgangsabschnitt

14 Zweiter Fluidausgangsabschnitt

15 Zweite Abscheideeinheit

16 Rohr

17 Innenwand (des Rohrs)

18 Rahmen