Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen mit einem Gehäuse, in dem zumindest ein erster von einem ersten zu kühlenden Fluid durchströmbarer Kanal angeordnet ist, zumindest ein von einem zweiten Fluid durchströmbarer Kanal angeordnet ist und zumindest ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kanal angeordnet ist sowie eine Wärmeübertragungseinheit für den Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Öl durchströmbaren Kanal und zumindest einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Kanal, wobei der Öl durchströmbare Kanal in Wärme leitendem Kontakt zum vom Kühlmittel durchströmbaren Kanal steht.

[0002] Derartige kombinierte Wärmeübertragungseinheiten sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden beispielsweise dazu genutzt, in einer Einheit sowohl die Ladeluft als auch einen Abgasstrom zu kühlen, oder beispielsweise eine Schmierölkühlung entweder einzeln oder in einem Gehäuse mit einer Ladeluftkühlung oder Abgaskühlung anzuordnen. Durch die Kühlung des Abgases oder auch der Ladeluft wird die Verbrennungstemperatur gesenkt, wodurch wiederum der Anteil der Stickoxide im Abgas reduziert werden kann.

[0003] So wird in der DE 197 22 256 C1 eine Wärmeübertragungseinheit vorgeschlagen, bei dem ein Abgaskühler und ein Ölkühler in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind und durch einen Kühlwasserkanal voneinander getrennt sind. Auf diese Art und Weise kann auf engem Raum sowohl eine Kühlung des Abgases als auch des Schmieröls nach dem Warmlaufen der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden.

[0004] Des Weiteren ist es bekannt, dass in der Warmlaufphase des Verbrennungsmotors ein hoher Schadstoffanteil entsteht, weswegen in modernen Verbrennungskraftmaschinen häufig ein den Abgaskühler umgehender Bypasskanal ausgebildet ist, mit dessen Hilfe eine schnellere Aufheizung der Verbrennungskraftmaschine durch das ungekühlt zurückgeführte Abgas erreicht wird.

[0005] So wird beispielsweise in der DE 102 03 003 A1 ein Abgaswärmeübertrager offenbart, der in einem Gehäuse sowohl die Abgaskühlvorrichtung als auch einen die Kühlvorrichtung umgehenden Bypasskanal aufweist. Über eine vorgeschaltete Bypassklappe wird der Abgasstrom je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine entweder durch die Kühlvorrichtung oder über den Bypasskanal geleitet.

[0006] Auf diese Weise wird es möglich, ein Temperaturmanagement in der Verbrennungskraftmaschine durchzuführen, wodurch eine schnellere Aufheizung der Verbrennungskraftmaschine realisiert wird. Des weiteren kann nach der Warmlaufphase zur Reduzierung der ausgestoßenen Schadstoffe eine Temperaturführung des zurückgeführten Abgases und somit auch der Verbrennungstemperaturen realisiert werden.

[0007] Es besteht jedoch weiterhin das Problem einer trotz des vorhandenen Bypasses relativ langen Aufwärmphase insbesondere bei wenig Wärme erzeugenden Turbodieselmotoren. Insbesondere bestehen Probleme bei integrierten Wärmetauschern wie beispielsweise bei dem Ölabgaswärmetauscher der DE 197 22 256 C1, bei dem die Warmlaufphase im Vergleich zu bekannten Ausführungen nicht verkürzt werden kann, da der Ölkühler von Kühlmittel ständig umströmt ist.

[0008] Des Weiteren ist aus der FR 2 847 004 A1 ein Ladeluftkühler mit zwei getrennten Luftkanälen und einem Abgaskanal bekannt, wobei der erste Luftkanal in Wärme leitendem Kontakt mit einem ersten Kühlmittelkanal steht und der zweite Luftkanal und der Abgaskanal mit einem zweiten Kühlmittelkanal steht.

[0009] Aus der EP 1 275 838 A1 ist ein Abgaswärmetauscher bekannt, bei dem wahlweise entweder ein Bypasskanal oder mit einem Kühlmittel in Kontakt stehender Abgaskanal durchströmt wird.

[0010] Die EP 1 099 847 A2 offenbart eine Abgasrückführ- und Ölkühlsystem, bei dem ein Abgaswärmetauscher und ein Ölwärmetauscher einen gemeinsamen Kühlmittelmantel aufweisen.

[0011] Zusätzlich ist aus der FR 2 846 735 A1 ein Wärmetauscher bekannt, bei dem ein Abgas durchströmtes Rohrbündel von Öl umströmt ist. Um diese Einheit herum ist ein Kühlmittelmantel ausgebildet.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Wärmeübertragungseinheit zu schaffen, mit der ein wirkungsvolles Temperaturmanagement in der Verbrennungskraftmaschine betrieben werden kann, wobei gleichzeitig der Platzbedarf minimiert werden soll. In einer speziellen Anwendung für den Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine soll auf die zurzeit in Turbodieselmotoren verwendeten Zuheizer vollständig verzichtet werden können. Hierdurch soll im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen die einen hohen Schadstoffanteil generierende Warmlaufphase weiter verkürzt werden.

[0013] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der zumindest eine von dem zweiten Fluid durchströmbare Kanal zwischen dem Bypasskanal und dem vom Kühlmittel beströmbaren Kanal angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, dass je nach Durchströmung des Bypasskanals und des Kühlmittel durchströmbaren Kanals das zweite Fluid wahlweise entweder erwärmt oder gekühlt werden kann, und auf gerigem Raum eine Temperaturregelung auch in einem kombinierten Kühler ermöglicht wird.

[0014] Im speziellen Fall einer Wärmeübertragungseinheit für den Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Abgas durchströmbarer Kanal ausgebildet ist, der in Wärme leitendem Kontakt zum von einem Kühlmittel durchströmbaren Kanal steht, so dass eine schnelle Aufheizung des Öls durch den warmen Abgasstrom erreicht wird und nach der Warmlaufphase das Abgas gekühlt werden kann. Vorzugsweise ist der eine Abgas durchströmbare Kanal ein Bypasskanal eines Abgaskühlers.

[0015] In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Fluidmassehstrom des ersten zu kühlenden Fluids in den Bypasskanal und den ersten von dem ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal über zumindest eine Regeleinrichtung steuerbar. Somit wird eine Temperatursteuerung sowohl des ersten zu kühlenden Fluids als auch des zweiten Fluids möglich.

[0016] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Fluidmassenstrom des ersten zu kühlenden Fluids in den Bypasskanal und den ersten von dem ersten zu kühlenden Fluids durchströmbaren Kanal über zwei Ventile regelbar, wovon das erste Ventil im Bereich eines Abgaseintrittsstutzens im Gehäuse vor dem ersten vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal angeordnet ist und das zweite Ventil im Bereich des Abgaseintrittsstutzens im Gehäuse vor dem Bypasskanal angeordnet ist.

[0017] Derartige Ventile können beispielsweise klappenförmig ausgebildet sein und über elektromotorische Stelleinheiten abhängig oder unabhängig voneinander geregelt werden. Eine Temperatursteuerung ist somit einfach möglich.

[0018] Ein optimaler Wärmeübergang zwischen den Medien wird dadurch erzielt, dass der von dem Kühlmittel durchströmbare Kanal eine erste gemeinsame Trennwand mit dem vom ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal aufweist und eine zweite gemeinsame Trennwand mit dem vom zweiten Fluid durchströmbaren Kanal aufweist. Die beiden gemeinsamen Trennwände dienen somit direkt als Wärmebrücken zwischen den Medien.

[0019] Eine derartig ebenfalls verbesserte Wärmeübertragung zur schnelleren Temperaturerhöhung des zweiten Fluids ergibt sich, wenn der Bypasskanal eine gemeinsame Trennwand mit dem vom zweiten Fluid durchströmbaren Kanal aufweist. Hat somit das erste Fluid eine höhere Temperatur als das zweite Fluid wird eine Aufheizung des zweiten Fluids bei Durchströmung des Bypasskanals entstehen.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform umgibt der vom Kühlmittel durchströmbare Kanal den vom ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal im Querschnitt vollständig. Hierdurch wird eine optimierte Kühlung des ersten zu kühlenden Fluids sichergestellt.

[0021] Vorzugsweise ragen in zumindest einen der Kanäle von zumindest einem der Trennwände Rippen hinein. Diese verbessern zusätzlich deutlich den Wärmeübergang der Medien untereinander. Insbesondere bei Ausbildung der Rippen in den Gas führenden Kanälen ergeben sich hierdurch große Vorteile bezüglich des Wärmeübergangs. Es sind dabei sowohl durchgängige Rippen entlang der Strömungsrichtung denkbar als auch unterbrochene Einzelrippen.

[0022] In einer weiterführenden Ausführungsform ist auch der Kühlmittelstrom über eine Regeleinrichtung steuerbar, so dass dieser während der Warmlaufphase komplett ausgestellt werden kann, wodurch eine deutlich schnellere Aufheizung des zweiten Fluids erreicht werden kann.

[0023] Dieser Vorteil kann auch dadurch verstärkt werden, dass zusätzlich der Fluidmassenstrom des zweiten Fluids über eine Regelrichtung steuerbar ist.

[0024] In einer bevorzugten Anwendung ist das erste zu kühlende Fluid Abgas und das zweite Fluid Öl. Dies bedeutet, dass in der Kaltstartphase der Abgas durchströmbare Kanal umgangen wird und das über den Bypasskanal strömende Abgas zur schnelleren Aufheizung des Öls in der kombinierten Wärmeübertragungseinheit genutzt werden kann. Bei Vollast kann das Kühlmittel sowohl zur Kühlung des Abgases als auch zur Kühlung des Öls in der Wärmeübertragungseinheit genutzt werden.

[0025] In einer kostengünstig herstellbaren Ausführungsform ist die Wärmeübertragungseinheit aus Druckgussteilen hergestellt, welche durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind.

[0026] Zur weiteren Bauraumreduzierung kann die Wärmeübertragungseinheit zumindest teilweise in den Zylinderkopf integriert werden.

[0027] Es wird deutlich, dass durch eine derartig aufgebaute Wärmeübertragungseinheit ein optimales Temperaturmanagement der Verbrennungskraftmaschine möglich wird und die Aufheizphase der Verbrennungskraftmaschine im Vergleich zu bekannten Ausführungsformen deutlich reduziert werden kann. Zusätzlich kann der Zuheizer bei Turbodieselmotoren entfallen. Mit der Erfindung werden diese Vorteile auf geringstem Bauraum und mit geringen Kosten realisiert.

[0028] Ein Ausführungsbeispiel ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Figur 1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinheit in geschnittener Darstellung.

Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinheit der Figur 1 im Bereich des Einlasses.

[0029] Zum besseren Verständnis wird das Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 1 und 2 anhand eines Ausführungsbeispieles erklärt, bei dem als erstes zu kühlendes Fluid Abgas eingesetzt wird und als zweites Fluid Öl, so dass es sich bei der Wärmeübertragungseinheit um eine kombinierte Abgas-/Öl-Wärmeübertragungseinheit handelt. Eine derartige Wärmeübertragungseinheit kann jedoch auch für andere Kühlkombinationen genutzt werden.

[0030] Die erfindungsgemäße Wärmeübertragungseinheit besteht entsprechend der Figur 1 aus einem die Wärmeübertragungseinheit umgebenden und nach außen begrenzenden Gehäuse 1, welches ein- oder mehrteilig ausgeführt werden kann. Im Gehäuse 1 ist ein erster von Abgas durchströmbarer Kanal 2 ausgebildet. Des Weiteren ist im Gehäuse 1 ein von Öl durchströmbarer Kanal 3 angeordnet, welcher vom Abgas durchströmbaren Kanal 2 durch einen Kühlmittel durchströmbaren Kanal 4 getrennt ist, wobei der Kühlmittel durchströmbare Kanal 4 derart ausgebildet ist, dass er den Abgas durchströmten Kanal 2 im Querschnitt vollständig umgibt. An der vom Kühlmittel durchströmbaren Kanal 4 abgewandten Seite des Öl durchströmbaren Kanals 3 ist ein Bypasskanal 5 angeordnet, welcher ebenfalls von Abgas durchströmbar ist.

[0031] Die einzelnen Kanäle 2, 3, 4, 5 sind jeweils über gemeinsame Trennwände voneinander getrennt, so dass eine erste gemeinsame Trennwand 6 zwischen dem Kühlmittel durchströmbaren Kanal 4 und dem Abgas durchströmbaren Kanal 2 angeordnet ist, eine zweite gemeinsame Trennwand 7 zwischen dem Kühlmittel durchströmbaren Kanal 4 und dem von Öl durchströmbaren Kanal 3 angeordnet ist sowie eine dritte gemeinsame Trennwand 8 zwischen dem Bypasskanal 5 und dem von Öl durchströmten Kanal 3 angeordnet ist. Auf diese Art und Weise werden unterschiedliche Wärmetauscherflächen zwischen den verschiedenen Medien realisiert. So erfolgt ein Wärmeaustausch über die gemeinsame Trennwand 8 zwischen Abgas und Öl, über die Trennwand 7 zwischen dem Öl und dem Kühlmittel und über die Trennwand 6 zwischen dem Abgas und dem Kühlmittel.

[0032] In die Kanäle 2, 3, 5 ragen in Hauptströmungsrichtung verlaufende Rippen 9, welche sowohl als einteilige Längsrippe ausgeführt werden können als auch als mehrere hintereinander und nebeneinander liegende Einzelrippen ausgeführt werden können. Diese Rippen 9 ragen in vorliegendem Ausführungsbeispiel sowohl in den Bypasskanal 5 als auch in den Öl durchströmten Kanal 3 und den Abgas durchströmten Kanal 2, wobei sowohl in den Abgas durchströmten Kanal 2 als auch in den Öl durchströmten Kanal 3 die Rippen von zwei entgegengesetzten Seiten hineinragen. Dies bedeutet für den Abgas durchströmbaren Kanal 2 eine deutliche Verbesserung des Wärmeübergangs, da über die beidseitige Verrippung der Wärmeübergang durch das umgebende Kühlmittel deutlich verbessert wird. Für den Bereich des Öl durchströmbaren Kanals 3 bedeutet die Verrippung, das sowohl der Wärmeübergang vom Kühlmittel zum Öl durch die an der Trennwand 7 ausgebildeten Rippen 9 verbessert wird als auch der Wärmeübergang durch die an der Trennwand 8 ausgebildeten Rippen 9 vom Bypasskanal 5 verbessert werden kann.

[0033] Des Weiteren ist zu erkennen, dass der Kühlmittel durchströmbare Kanal 4 einen in Figur 1 dargestellten Eintrittsstutzen aufweist, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel seitlich im vorderen Bereich der Wärmeübertragungseinheit angeordnet ist und über den Kühlmittel in den Kühlmittel durchströmbaren Kanal 4 einströmt. Selbstverständlich ist im hinteren Bereich der Wärmetauschereinheit ein entsprechender nicht dargestellter Kühlmittelaustrittsstutzen vorhanden. Im Bereich des Kühlmitteleintrittsstutzens 10 ist zusätzlich eine Kühlmittelregeleinrichtung 11 in Form eines Steuerventils ausgebildet, über welches der Kühlmittelstrom steuerbar ist.

[0034] Auch der Öl durchströmbare Kanal 3 weist im vorliegenden Beispiel einen seitlich angeordneten Öleintrittsstutzen 12 auf, wobei wiederum an der entgegengesetzten Seite, also im hinteren Bereich des Öl durchströmbaren Kanals 3 ein entsprechender Austrittsstutzen angeordnet ist. Auch hier ist im Bereich des Öleintrittsstutzens 12 eine Regeleinrichtung 13 zur Volumenstromregelung des Öls in Form eines Steuerventils angeordnet.

[0035] In Figur 2 ist der Eintrittsbereich in Form eines Abgaseintrittsstutzens 14 zur Wärmeübertragungseinheit dargestellt. Im Bereich des Abgaseintrittsstutzens 14 sind eine erste Regeleinrichtung 15 in Form eines Klappenventils sowie eine zweite Regeleinrichtung 16 in Form eines Klappenventils ausgebildet. Diese sind jeweils so angeordnet, dass der Abgas durchströmbare Kanal 2 durch die erste Klappe 15 und der zweite, ebenfalls von Abgas durchströmbare Bypasskanal 5 durch die zweite Klappe 16 verschließbar ist. Diese beiden Klappen 15, 16 können wahlweise entweder abhängig oder unabhängig voneinander geregelt werden, je nachdem, ob lediglich eine Temperatursteuerung oder auch eine Abgasmengensteuerung realisiert werden soll.

[0036] Der Öl durchströmbare Kanal ist an seinem zum Abgaseintrittsstutzen 14 weisenden Ende durch eine Wand 17 verschlossenen. Diese Wand 17 sowie die mit der Wand 17 verbundenen Trennwände 6 und 8 unterteilen in Strömungsrichtung des Abgases gesehen die Wärmetauschereinheit im Bereich des Abgaseintrittsstutzens 14 in die Abgas führenden Kanäle 2 und 5. Entsprechend dienen die Trennwand 6 und das Gehäuse 1 als Anschlagflächen für die Klappe 15 zum Verschluss des Kanals 2 und die Wand 17 und das Gehäuse 1 als Anschlagflächen für die Klappe 16 zum Verschluss des Bypasskanals 5.

[0037] Ein entsprechend ausgebildeter nicht dargestellter Abgasaustrittsstutzen ist an der in Strömungsrichtung des Abgases entgegengesetzter Seite der Wärmeübertragungseinheit angeordnet, jedoch ohne Klappen, wobei es ebenfalls möglich wäre die Klappen 15, 16 an entsprechenden Positionen am Austrittsstutzen anzuordnen.

[0038] Im Folgenden wird beispielhaft eine Möglichkeit zur Steuerung einer derartigen Wärmeübertragungseinheit in der Warmlaufphase einer Verbrennungskraftmaschine beschrieben.

[0039] Bei Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine ist es erwünscht, die Temperatur des Schmieröls zur Verringerung der Reibung und der Emissionen möglichst schnell zu erhöhen. Dies dient zusätzlich zum größeren Komfort des Fahrgastes im Winter bei einer Kopplung zur Heizung der Fahrgastzelle.

[0040] Beim Kaltstart kann der Abgaskanal 2 durch Schließen der Regeleinrichtung 15 umgangen werden, so dass sich in dieser Phase die Klappe 16 in geöffneter Stellung befindet und heißes Abgas ungekühlt durch den Bypasskanal 5 strömen kann. Durch diesen Abgasstrom und die Verbindung des Bypasskanals 5 zum Ölkanal 3 über die Trennwand 8 bewirkt der Abgasstrom eine schnelle Aufheizung des Öls im Öl führenden Kanal 3. Zu diesem Zeitpunkt wird vorzugsweise das Steuerventil 11 geschlossen, so dass kein Kühlmittel durch die Wärmeübertragungseinheit strömt und somit lediglich eine Erwärmung des Öls stattfindet, dessen Volumenstrom in dieser Phase mittels der Regeleinrichtung 13 geregelt werden kann.

[0041] Nach dieser Warmlaufphase kann die Klappe 16 geschlossen und die Klappe 15 geöffnet werden, so dass nun der Abgasstrom zur Verringerung der bei der Verbrennung entstehenden Stickoxide über den Abgaskanal 2 geleitet wird und kein Abgas mehr in den Bypasskanal 5 gelangt. Gleichzeitig wird das Steuerventil 11 geöffnet, so dass der Abgaskanal 2 nun Kühlmittel umströmt ist und der Ölkanal 3 einen wärmeleitenden Kontakt über die Trennwand 7 zum Kühlmittelkanal 4 erhält. Es wird deutlich, dass der Ölkanal 3 bei einer derartigen Anordnung je nach Schaltung der Regeleinrichtungen 15, 16 sowohl die Funktion eines Ölkühlers als auch eines Ölerwärmers übernehmen kann.

[0042] Im weiteren Verlauf nach Beendigung der Warmlaufphase kann abhängig von den Motorkenndaten und der anliegenden Motorlast eine weiterführende Regelung mittels der Regeleinrichtungen 11, 15, 16 erfolgen, um eine weitergehende Schadstoffminimierung zu erhalten.

[0043] Die angegebenen einfachen Bauformen verdeutlichen, dass es möglich ist, einen derartigen Kühler im Druckgussverfahren aus mehreren Teilen herzustellen und diese über einen Reibrührschweißverfahren zu verbinden.

[0044] Es wird deutlich, dass durch eine derartige Ausführung einer Wärmeübertragungseinheit mit kombiniertem Abgas- und Ölkühler und Bypass zur Ölerwärmung der Schadstoffausstoß eines Fahrzeugs deutlich reduziert werden kann, nicht zuletzt dadurch, dass die Warmlaufphase deutlich verkürzt wird. Auf einen Zuheizer kann vollständig verzichtet werden, so dass die Anzahl verwendeter Bauteile deutlich reduziert wird.

[0045] Es sollte klar sein, dass je nach gewünschtem Temperaturmanagement und verwendeten Medien auch eine andere Anordnung der Kanäle zueinander denkbar ist, wobei insbesondere dadurch ein Platzvorteil erzielt wird, dass an einem Kanal, im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Kanal 3, sowohl eine Erwärmung als auch eine Kühlung stattfinden kann.

[0046] Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt. So kann auch eine Wärmeübertragungseinheit geschaffen werden bei der lediglich der Öl durchströmbare Kanal sowohl durch Kühlmittel gekühlt als auch durch das Abgas erwärmt wird. Auch Änderungen der Gestaltungen der durchströmten Kanäle beispielsweise in Form von Platten- oder Rohrbündeln sind selbstverständlich ebenso denkbar wie eine unterschiedliche Positionierung der Ein- und Ausgangsstutzen.

Ansprüche

1. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen

- mit einem Gehäuse (1), in dem

- zumindest ein erster von einem ersten zu kühlenden Fluid durchströmbarer Kanal (2) angeordnet ist,

- zumindest ein von einem zweiten Fluid durchströmbarer Kanal (3) angeordnet ist,

- und zumindest ein von einem Kühlmittel durchströmbarer Kanal (4) angeordnet ist, wobei

in dem Gehäuse (1) ein Bypasskanal (5) für das erste zu kühlende Fluid ausgebildet ist, über den der zumindest eine erste vom ersten zu kühlenden Fluid durchströmbare Kanal (2) umgehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine von dem zweiten Fluid durchströmbare Kanal (3) zwischen dem Bypasskanal (5) und dem vom Kühlmittel durchströmbaren Kanal (4) angeordnet ist.

2. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidmassenstrom des ersten zu kühlenden Fluids in den Bypasskanal (5) und den ersten von dem ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal (2) über zumindest eine Regeleinrichtung (15, 16) steuerbar ist.

3. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidmassenstrom des ersten zu kühlenden Fluids in den Bypasskanal (5) und den ersten von dem ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal (2) über zwei Ventile (15, 16) regelbar ist, wovon das erste Ventil (15) im Bereich eines Abgaseintrittsstutzens (14) im Gehäuse (1) vor dem ersten vom zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanals (2) angeordnet ist und das zweite Ventil (16) im Bereich des Abgaseintrittsstutzens (14) im Gehäuse (1) vor dem Bypasskanal (5) angeordnet ist.

4. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem Kühlmittel durchströmbare Kanal (4) eine erste gemeinsame Trennwand (6) mit dem vom ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal (2) aufweist und eine zweite gemeinsame Trennwand (7) mit dem vom zweiten Fluid durchströmbaren Kanal (3) aufweist.

5. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bypasskanal (5) eine gemeinsame Trennwand (8) mit dem vom zweiten Fluid durchströmbaren Kanal (4) aufweist.

6. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Kühlmittel durchströmbare Kanal (4) den vom ersten zu kühlenden Fluid durchströmbaren Kanal (2) im Querschnitt vollständig umgibt.

7. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in zumindest einen der Kanäle (2, 3, 4, 5) von zumindest einem der Trennwände (6, 7, 8) Rippen (9) hineinragen.

8. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlmittelstrom über eine Regeleinrichtung (11) steuerbar ist.

9. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der der Fluidmassenstrom des zweiten Fluids über eine Regeleinrichtung (13) steuerbar ist.

10. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste zu kühlende Fluid Abgas ist und das zweite Fluid Öl ist.

11. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinheit aus Druckgussteilen aufgebaut ist, welche durch Reibrührschweißen miteinander verbunden sind.

12. Wärmeübertragungseinheit für Verbrennungskraftmaschinen nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeübertragungseinheit zumindest teilweise in einen Zylinderkopf integriert werden kann.

13. Wärmeübertragungseinheit für den Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine
mit einem Öl durchströmbaren Kanal (3) und zumindest einem von einem Kühlmittel durchströmbaren Kanal (4), wobei der Öl durchströmbare Kanal (3) in Wärme leitendem Kontakt zum vom Kühlmittel durchströmbaren Kanal (4) steht, wobei
in der Wärmeübertragungseinheit ein Abgas durchströmbarer Kanal (5) ausgebildet ist, der in Wärme leitendem Kontakt zum Öl durchströmbaren Kanal (3) steht, dadurch gekennzeichnet, dass in der Wärmeübertragungseinheit weiterhin ein Abgas durchströmbarer Kanal (2) ausgebildet ist, der in Wärme leitendem Kontakt zum vom Kühlmittel durchströmbaren Kanal (4) steht.

14. Wärmeübertragungseinheit für den Ölkreislauf einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgas durchströmbare Kanal (5) der Bypasskanal einer Abgaswärmeübertragungseinheit (2, 4) ist.

Claims

1. A heat transfer unit for internal combustion engines

- having a housing (1) in which

- at least a first duct (2) is arranged through which a first fluid to be cooled flows,

- at least a second duct (3) is arranged through which a second fluid can flow,

- and at least one duct (4) is arranged through which a coolant can flow,

wherein a bypass duct (5) for the first fluid to be cooled is formed in the housing (1), via which duct the at least one first duct (2), through which the first fluid to be cooled flows, can be bypassed,
characterized in that the at least one duct (3), through which the second fluid can flow, is arranged between the bypass duct (5) and the duct (4) through which the coolant can flow.

2. The heat transfer unit for internal combustion engines of claim 1, characterized in that the fluid mass flow of the first fluid to be cooled can be controlled by means of at least one control means (15, 16) to flow into the bypass duct (5) and the first duct (2) through which the first fluid to be cooled can flow.

3. The heat transfer unit for internal combustion engines of claim 2, characterized in that the fluid mass flow of the first fluid to be cooled can be controlled by two valves (15, 16) to flow into the bypass duct (5) and the first duct (2), through which the first fluid to be cooled can flow, the first valve (15) being arranged in the region of an exhaust gas inlet port (14) in the housing (1) upstream of the first duct (2), through which the fluid to be cooled can flow, and the second valve (16) being arranged in the region of the exhaust gas inlet port (14) in the housing (1) upstream of the bypass duct (5).

4. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the duct (4), through which the coolant can flow, shares a first partitioning wall (6) with the duct (2), through which the first fluid to be cooled can flow, and shares a second partitioning wall (7) with the duct (3) through which the second fluid may flow.

5. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the bypass duct (5) shares a partitioning wall (8) with the duct (3) through which the second fluid can flow.

6. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the duct (4), through which the coolant flows, fully surrounds the duct (2), through which the first fluid to be cooled can flow, when seen in cross section.

7. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that ribs (3) protrude from at least one of the partitioning walls (6, 7, 8) into at least one of the ducts (2, 3, 4, 5).

8. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the coolant flow can be controlled via a control means (11).

9. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the fluid mass flow of the second fluid can be controlled via a control means (13).

10. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the first fluid to be cooled is exhaust gas and the second fluid is oil.

11. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer is built from diecast parts joined by friction stir welding.

12. The heat transfer unit for internal combustion engines of one of the preceding claims, characterized in that the heat transfer unit is adapted to be integrated at least partly in a cylinder head.

13. A heat transfer unit for the oil circuit of an internal combustion engine
comprising a duct (3), through which oil can flow, and at least one duct (4) through which a coolant can flow, wherein the duct (3), through which oil can flow, is in thermally conductive contact with the duct (4) through which coolant can follow, wherein a duct (5), through which exhaust gas can flow, is formed in the heat transfer unit, which duct is in thermally conductive contact with the duct (3), through which oil can flow,
characterized in that the heat transfer unit is further formed with a duct (2), through which exhaust gas can flow, which duct is in thermally conductive contact with the duct (4), through which the coolant can flow.

14. A heat transfer unit for the oil circuit of an internal combustion engine of claim 13, characterized in that the duct (5), through which exhaust gas can flow, is the bypass duct (5) of an exhaust gas heat transfer unit (2, 4).

Revendications

1. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne,

- avec un carter (1) dans lequel sont disposés

- au moins un premier conduit (2) pouvant être traversé par un premier fluide à refroidir,

- au moins un conduit (3) pouvant être traversé par un deuxième fluide,

- et au moins un conduit (4) pouvant être traversé par un réfrigérant,

un conduit de dérivation (5) pour le premier fluide à refroidir étant formé dans le carter (1), lequel conduit permettant de contourner ledit au moins un premier conduit (2) pouvant être traversé par ledit premier fluide à être refroidi,
caractérisée en ce que ledit au moins un conduit (3), pouvant être traversé par le deuxième fluide, est disposé entre le conduit de dérivation (5) et le conduit (4) pouvant être traversé par le réfrigérant.

2. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon la revendication 1, caractérisée en ce que le courant massique de fluide du premier fluide à être refroidi peut être réglé, à l'aide d'au moins un moyen de réglage (15, 16), pour s'écouler dans le conduit de dérivation (5) et le premier conduit (2) pouvant être traversé par le premier fluide à être refroidi.

3. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon la revendication 2, caractérisée en ce que le courant massique de fluide du premier fluide à être refroidi peut être réglé, à l'aide de deux soupapes (15, 16), pour s'écouler dans le conduit de dérivation (5) et le premier conduit (2) pouvant être traversé par le premier fluide à être refroidi, dont la première soupape (15) est disposée dans la région d'une tubulure d'entrée des gaz d'échappement (14) dans ledit carter (1) en amont du premier conduit (2) pouvant être traversé par le fluide à être refroidi, et la deuxième soupape (16) est disposée dans la région d'une tubulure d'entrée des gaz d'échappement (14) dans ledit carter (1) en amont du conduit de dérivation (5).

4. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit (4) pouvant être traversé par le réfrigérant présente une paroi de séparation (6) commune avec le conduit (2) pouvant être traversé par le premier fluide à être refroidi et une deuxième paroi de séparation (7) commune avec le conduit (3) pouvant être traversé par le deuxième fluide.

5. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le conduit de dérivation (5) présente une deuxième paroi de séparation (8) commune avec le conduit (3) pouvant être traversé par le deuxième fluide.

6. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que, en section, le conduit (4) pouvant être traversé par le réfrigérant complètement entoure avec le conduit (2) pouvant être traversé par le premier fluide à être refroidi.

7. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que des ailettes (9) saillent dans au moins un des conduits (2, 3, 4, 5) à partir d'au moins une des parois de séparation (6, 7, 8).

8. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le courant de réfrigérant peut être réglé à l'aide d'un moyen de réglage (11).

9. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le courant du deuxième fluide peut être réglé à l'aide d'un moyen de réglage (13).

10. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier fluide à être refroidi sont des gaz d'échappement et le deuxième fluide est de l'huile.

11. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de transmission de la chaleur est construite de pièces en moulage sous pression connectées par soudage par friction-malaxage.

12. Unité de transmission de la chaleur pour moteurs à combustion interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'unité de transmission de la chaleur peut être intégrée, au moins partiellement, dans une tête de cylindre.

13. Unité de transmission de la chaleur pour le circuit d'huile 'un moteur à combustion interne
avec un conduit (3) pouvant être traversé par l'huile et au moins un conduit (4) pouvant être traversé par un réfrigérant, ledit conduit (3) pouvant être traversé par l'huile étant en contact thermoconducteur avec le conduit (4) pouvant être traversé par un réfrigérant, un conduit (5) pouvant être traversé par des gaz d'échappement étant formé dans l'unité de transmission de la chaleur, ledit conduit étant en contact thermoconducteur avec ledit conduit (3) pouvant être traversé par l'huile,
caractérisée en ce que l'unité de transmission de la chaleur est de plus formée avec un conduit (2) pouvant être traversé par des gaz d'échappement en contact thermoconducteur avec le conduit (4) pouvant être traversé par un réfrigérant.

14. Unité de transmission de la chaleur pour le circuit d'huile 'un moteur à combustion interne selon la revendication 13, caractérisée en ce que le conduit (5) pouvant être traversé par des gaz d'échappement est le conduit de dérivation d'une unité de transmission de la chaleur des gaz d'échappement (2, 4).

Zeichnung