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DE102017130094A1 - Abgaswärmetauscher - Google Patents

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DE102017130094A1
DE102017130094A1 DE102017130094.5A DE102017130094A DE102017130094A1 DE 102017130094 A1 DE102017130094 A1 DE 102017130094A1 DE 102017130094 A DE102017130094 A DE 102017130094A DE 102017130094 A1 DE102017130094 A1 DE 102017130094A1
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exhaust gas
heat exchanger
diffuser
cooling
gas heat
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Stanislav Axt
Sebastian Müller
Reimund Wilm
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Original Assignee
Benteler Automobiltechnik GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaswärmetauscher 1 für ein Kraftfahrzeug sowie ein Verfahren zu dessen Betreiben. Erfindungsgemäß zeichnet sich der Abgaswärmetauscher 1 dadurch aus, dass er mindestens zwei Kühlkassetten 6, 8 in jeweils einem eigenen äußeren Gehäuse aufweist und eine zentrale Übergabestelle 17 ein Kühlmedium 15 von der ersten Kühlkassette 6 in die zweite Kühlkassette 8 überführt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Abgaswärmetauscher gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Aus dem Stand der Technik sind Abgaswärmetauscher bekannt. Diese werden auch als AGR-Kühler bzw. EGR-Kühler bezeichnet. Sie werden eingesetzt, um bei Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen die entstehenden NOx-Emissionen zu verringern. Die Abgaswärmetauscher reduzieren dabei die Temperatur des rückgeführten Abgases und führen es dem Verbrennungsprozess wieder zu. Dabei sinkt die Verbrennungstemperatur im Brennraum selber, wodurch die Entstehung der NOx-Emissionen gehemmt wird.
  • Da die NOx-Emissionen im Verbrennungsprozess mit steigender Temperatur zunehmen, besteht insbesondere bei modernen Verbrennungsmotoren mit höherer Leistung bzw. Leistungsanforderung die Notwendigkeit einer erhöhten Temperaturabsenkung der rückgeführten Abgase.
  • In verschiedenen Betriebszuständen des jeweiligen Verbrennungsmotors werden jedoch unterschiedliche Kühlleistungen benötigt. Dies sind beispielsweise die Kaltstartphase, der Stadtverkehr oder aber auch auf einer Autobahnfahrt, bei der über einen längeren Zeitraum eine hohe Leistung des Verbrennungsmotors gefordert wird.
  • Es sind daher aus dem Stand der Technik steuerbare Abgaswärmetauscher bekannt, die unterschiedliche Kühlleistungen aufweisen oder gar im Bypassbetrieb betrieben werden können, sodass zunächst gar keine Abgaskühlung stattfindet.
  • Beispielsweise ist aus der DE 10 2008 014 169 A1 ein zweistufiger Wärmetauscher bekannt, bei dem zur Durchführung eines Kühlmediums und hier eines Kühlwassers Schlauchanschlüsse vorgesehen sind.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, einen kompakten Abgaswärmetauscher mit unterschiedlichen Kühlleistungen bereitzustellen, der zudem einen einfachen Aufbau zur Erstmontage sowie verringerte potentielle Schwachstellen im späteren Betrieb aufweist.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Abgaswärmetauscher gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst.
  • Ein verfahrenstechnischer Teil der Aufgabe wird weiterhin mit einem Verfahren zum Betreiben eines Abgaswärmetauschers mit den Merkmalen im Anspruch 10 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Der Abgaswärmetauscher für ein Kraftfahrzeug zeichnet sich dadurch aus, dass dieser ein äußeres Gehäuse aufweist und in dem Gehäuse eine Kühlkassette angeordnet ist. Die Kühlkassette kann beispielsweise als Plattenwärmetauscher ausgebildet sein, jedoch auch als Rohrbündel. Nunmehr wird ein Kühlmedium, vorzugsweise Kühlwasser in das Gehäuse eingeführt und umströmt dabei die Kühlkassette, wird also außen um die Kühlkassette geleitet. Das Abgas wird durch die Kühlkassette geleitet. Es findet somit ein Wärmeaustausch zwischen Kühlmedium und Abgas statt. Der Abgaswärmetauscher weist ferner einen Bypasskanal auf.
  • Auf einer Eingangsseite ist ein Eingangsdiffusor zur Zuführung des Abgases vorhanden. Auf einer Ausgangsseite ist ein Ausgangsdiffusor zum Abführen des Abgases vorhanden. Das Kühlmedium wird seitlich in das Gehäuse zugeführt sowie abgeführt. Hierzu können entsprechende Anschlussstellen vorhanden sein.
  • Erfindungsgemäß zeichnet sich der Abgaswärmetauscher nunmehr dadurch aus, dass zwei Kühlkassetten in dem Abgaswärmetauscher selbst verbaut sind. Jede dieser Kühlkassetten weist ein eigenes äußeres Gehäuse auf. Zusätzlich ist dann der Bypasskanal, auch Bypassleitung genannt, ausgebildet. Jeweils endseitig beziehungsweise stirnseitig sind Diffusoren vorgesehen. Dies ist ein Eingangsdiffusor auf der Seite, an der dem Abgaswärmetauscher das Abgas zugeführt wird. Dies ist ferner ein Ausgangsdiffusor, auf der Seite, an der das Abgas von dem Abgaswärmetauscher selbst wiederum abgeführt wird. Die Diffusoren sind bevorzugt als Gussbauteile ausgebildet. Nunmehr ist weiterhin erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Übergabestelle zur Durchleitung des Kühlmediums von einer ersten Kühlkassette in eine zweite Kühlkassette ausgebildet ist. Diese Übergabestelle ist in dem Ausgangsdiffusor und/oder in dem Eingangsdiffusor ausgebildet. Der gesamte Abgaswärmetauscher ist als verlötetes Bauteil hergestellt. Die Übergabestelle für das Kühlmedium ist somit integraler Bestandteil des Diffusors.
  • Erfindungsgemäßer Vorteil ist, dass auf externe Schlauchverbindungen zum Koppeln zweier unterschiedlicher Kühlkassetten verzichtet werden kann. Die Kühlkassetten sind parallel übereinander bzw. nebeneinander angeordnet.
  • Dadurch, dass jedoch jede Kühlkassette ein eigenes äußeres Gehäuse hat, können sich die Kühlkassetten in gewissem Maße, je nach Beanspruchung, unterschiedlich stark und unabhängig voneinander thermisch ausdehnen. Die Anzahl der Teile beim Zusammenbau des erfindungsgemäßen Abgaswärmetauschers sind reduziert. Durch die integrierte Übergabestelle treten insbesondere keine Undichtigkeiten oder sonstigen Leckagen in diesem Bereich auf.
  • Die beiden Diffusoren, mithin der Eingangsdiffusor und der Ausgangsdiffusor sind bevorzugt als einstückiges und werkstoffeinheitliches Gussbauteil hergestellt. Die Bypassleitung, das erste Gehäuse der ersten Kühlkassette und das zweite Gehäuse der zweiten Kühlkassette sind jeweils über den Eingangsdiffusor auf einer Eintrittsseite und über den Ausgangsdiffusor auf einer Austrittsseite miteinander verbunden.
  • Damit nunmehr eine Übergabestelle zur Durchleitung des Kühlmediums ausgebildet ist, steht insbesondere an dem Eingangsdiffusor und/oder an dem Ausgangsdiffusor ein Steg über. Oberseitig und unterseitig des überstehenden Steges werden dann das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse angeordnet. Der Steg selbst weist eine Öffnung auf, insbesondere ein Langloch. Diese Öffnung bildet dann die Übergabestelle zwischen erstem Gehäuse und zweitem Gehäuse aus. An dem ersten Gehäuse und dem zweiten Gehäuse sind, korrespondierend zu der Öffnung des Steges, daher entsprechend auch Öffnungen vorhanden, sodass hier das Kühlmedium, welches insbesondere Kühlwasser ist, übertreten kann. Die Öffnung in dem Steg des Diffusors kann auch zweigeteilt ausgebildet sein. Diese Zweiteilung dient der Stabilität des Steges selbst. Der Steg kann als verlängerter Blechfortsatz oder Stegblech bezeichnet werden. Zur Herstellung der Öffnung wird zunächst der Diffusor als Gussbauteil hergestellt und dann durch mechanisches Nachbearbeiten, beispielsweise Fräsen, die Öffnung aus dem Steg ausgeschnitten. Der Steg gilt gleichzeitig als Abstandshalter zwischen den beiden Gehäusen der jeweiligen Kühlkassette. Der somit entstehende Abstand zwischen den beiden Gehäusen dient gleichzeitig dem Toleranzausgleich zur Aufnahme der Kühlkassetten in dem Gussdiffusor selbst, jedoch auch zur thermischen und örtlichen Trennung.
  • Die einzelnen Bauteile des Abgaswärmetauschers sind insgesamt miteinander verlötet. Mithin sind die äußeren Gehäuse und der Bypasskanal in den jeweiligen Diffusor eingelötet. Durch diesen Lötvorgang kann gleichzeitig der die Übergabestelle berandende Bereich ebenfalls mit verlötet werden, sodass die Übergabestelle an ihren äußeren Rändern fluiddicht mit dem jeweiligen Gehäuse gekoppelt ist.
  • Durch die somit integrierte Führung des Kühlmediums entfällt eine sonstige übliche externe Schlauch- oder Rohrverbindung. Es ergibt sich ferner ein Bauraumvorteil, da der gesamte Abgaswärmetauscher mit weniger Bauteilen kompakter ausgelegt werden kann. Ganz besonders bevorzugt ist die Übergabestelle jedoch im Ausgangsdiffusor angeordnet. Das Kühlmedium durchströmt somit zunächst eine erste Kühlkassette und tritt an der Übergabestelle in die zweite Kühlkassette über, durchströmt die zweite Kühlkassette und tritt dann wiederum aus. Das Kühlmedium kann immer den gesamten Abgaswärmetauscher, also das erste Gehäuse und das zweite Gehäuse, durchströmen. Je nach Schaltungsprinzip, mithin wie das Abgas durch den Abgaswärmetauscher geführt wird, kann dann eine voneinander verschiedene Kühlleistung des Abgaswärmetauschers bereitgestellt werden.
  • Hierzu ist in dem Eingangsdiffusor und/oder in dem Ausgangsdiffusor jeweils mindestens eine Stellklappe vorgesehen. Besonders bevorzugt sind in dem Eingangsdiffusor zwei Stellklappen vorgehen. Die Stellklappen sind zentral in dem Eingangsdiffusor angeordnet. Die zwei Stellklappen sind auch weiterhin bevorzugt um eine Achse gelagert, sind jedoch auf voneinander verschiedenen Seiten dieser Achse angeordnet.
  • Hierdurch ist es möglich, den Abgaswärmetauscher in verschiedenen Modi zu betreiben. Somit betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Betreiben des Abgaswärmetauschers.
  • Zunächst kann der Abgaswärmetauscher im Bypassbetrieb betrieben werden. Dies ist insbesondere beispielsweise bei einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine der Fall. Das Abgas soll somit keiner Kühlung unterzogen werden. Das Abgas wird dann insbesondere durch den Bypasskanal geleitet.
  • Wird eine normale Kühlleistung des Abgases gefordert, so kann das Abgas durch eine Kühlkassette geführt werden. In der Kühlkassette erfolgt ein Austausch von Wärme zwischen Abgas und Kühlmedium. Das Abgas wird somit gekühlt.
  • Wird eine demgegenüber größere Kühlleistung des Abgases gefordert, so kann der Abgaswärmetauscher im Parallelbetrieb bzw. in einer Parallelschaltung betrieben werden. Das zu kühlende Abgas strömt somit durch beide Kühlkassetten parallel. Es wird aufgrund der Parallelschaltung eine große Querschnittsfläche mit dem Abgas durchströmt, wodurch ein geringer Druckverlust zu verzeichnen ist. Insbesondere zum vorbeschriebenen Monobetrieb oder aber dem nachfolgend beschriebenen Reihenbetrieb.
  • Wird eine noch größere Kühlleistung gefordert, so kann der Abgaswärmetauscher in einem Reihenbetrieb bzw. einer Reihenschaltung betrieben werden. Das Abgas wird somit zunächst über den Eingangsdiffusor durch eine erste Kühlkassette geleitet und an dem Ausgangsdiffusor umgeleitet in die zweite Kühlkassette. Das Abgas durchströmt dann die zweite Kühlkassette. Wiederum im Eingangsdiffusor wird dann das Abgas umgeleitet in den Bypasskanal. Dadurch, dass die Querschnittsfläche bei Durchströmen des gesamten Abgases jeweils durch eine Kühlkassette nach der anderen geringer ist, zudem am jeweiligen Ende der Kühlkassette eine Umlenkung des Abgases erfolgt, ist hier jedoch der Druckverlust höher.
  • Weitere Vorteile, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:
    • 1 einen erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher in einer Längsschnittansicht;
    • 2 einen Ausgangsdiffusor mit Übergabestelle in Perspektivansicht,
    • 3 eine schematische Längsschnittansicht, in welcher das Kühlmedium durch den Wärmetauscher geführt wird,
    • 4 den Abgaswärmetauscher im Bypassbetrieb,
    • 5 den Abgaswärmetauscher im Monobetrieb,
    • 6 den Abgaswärmetauscher im Parallelbetrieb und
    • 7 den Abgaswärmetauscher im Reihenbetrieb.
  • In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieser Erfindung dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.
  • 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Abgaswärmetauscher 1 in einer Längsschnittansicht. Der Abgaswärmetauscher 1 weist eingangsseitig einen Eingangsdiffusor 2 und ausgangsseitig einen Ausgangsdiffusor 3 auf. Zwischen den beiden Diffusoren 2, 3 ist ein Bypasskanal 4 angeordnet. Ferner ist ein erstes Gehäuse 5 mit einer ersten Kühlkassette 6 und ein zweites Gehäuse 7 mit einer zweiten Kühlkassette 8 angeordnet. Die Kühlkassetten 6, 8 selbst sind beispielsweise als Platten- oder Rohrbündelwärmetauscher ausgebildet, was jedoch nicht näher dargestellt ist.
  • In dem Ausgangsdiffusor 3 ist eine Stellklappe 9 angeordnet. In dem Eingangsdiffusor 2 sind zwei Stellklappen 10, 11 angeordnet, die um eine zentrale Achse 12 schwenkbar sind, jedoch auf gegenüberliegenden Seiten dieser Achse 12 angeordnet sind. Ferner ist ein Kühlmitteleingang 13 im Bereich des ersten Gehäuses 5 der ersten Kühlkassette 6 angeordnet sowie ein Kühlmittelausgang 14 am zweiten Gehäuse 7 angeordnet. Kühlmittel 15 kann somit von außen in das zweite Gehäuse 7 zugeführt werden, durchströmt das erste Gehäuse 5 und umströmt somit die erste Kühlkassette 6.
  • Erfindungsgemäß ist nunmehr ein Steg 16 mit einer zentralen Übergabestelle 17 in Form eines Langloches zwischen den zwei Gehäusen 5, 7 ausgebildet. Der Steg 16 ist einstückig und werkstoffeinheitlich an dem Ausgangsdiffusor 3 ausgebildet. Dieser ist nochmals in 2 in perspektivischer Darstellung gezeigt. Der Steg 16 steht gegenüber dem Diffusor 3 vor, insbesondere gegenüber Aufnahmeöffnungen 18 des Diffusors 3. In die Aufnahmeöffnungen 18 können dann die Gehäuse 5, 7 gemäß 1 eingesetzt werden. Durch den Steg 16 ist ferner ein Abstand 21 zwischen erstem und zweitem Gehäuse ausgebildet.
  • An einem jeweils umlaufenden Flansch 19 der Aufnahmeöffnungen 18 können dann die Gehäuse 5, 7 mit dem Diffusor 3 verlötet werden. Ferner wird an der Oberseite und an der Unterseite des Steges 16 ebenfalls verlötet, so dass die Übergabestelle 17, hier eine Öffnung 20 in Form eines Langloches, fluidleitend das erste Gehäuse 5 mit dem zweiten Gehäuse 7 verbindet. Das Kühlmittel 15 durchströmt dann das zweite Gehäuse 7 und umströmt dabei die zweite Kühlkassette 8 und tritt an einem Kühlmittelausgang 14 aus dem zweiten Gehäuse 7 wiederum aus. Die Koppelung kann über Schlauchverbindungen oder Rohrleitungen, welche jedoch nicht näher dargestellt sind, erfolgen.
  • Ferner ist das Abgas A dargestellt, welches eintrittsseitig durch den Eingangsdiffusor 2 einströmt und dann je nach Stellung der Stellklappen 10, 11 auf den Bypasskanal 4 bzw. die erste Kühlkassette 6 und/oder zweite Kühlkassette 8 verteilt wird. Aus dem Ausgangsdiffusor 3 wird das Abgas A dann wiederum zusammengeführt und strömt aus diesem aus.
  • Das Ein- und Ausströmen des Kühlmittels 15 ist in 3 noch einmal schematisch dargestellt. Es durchströmt in Reihe die parallel angeordneten Gehäuse 5, 7.
  • 4 zeigt nunmehr den Abgaswärmetauscher 1 in einer Bypassstellung. Das Abgas A strömt durch den Eingangsdiffusor 2 ein, durchströmt den Bypasskanal 4 und strömt an dem Ausgangsdiffusor 3 wiederum aus dem Abgaswärmetauscher 1 heraus. Eingangsseitig verschließt somit die erste Stellklappe 10 am Eingangsdiffusor 2 vollständig die Kanäle zum Durchströmen der Kühlkassetten 6, 8. An der Ausgangsseite ist die Stellklappe 9 ebenfalls derart verschlossen, dass kein Abgas A zurückströmt in eine der Kühlkassetten 6, 8.
  • 5 zeigt nunmehr eine Monoschaltung. Hierbei wird das Abgas A nur durch die untere zweite Kühlkassette 8 geführt. Die erste Stellklappe 10 im Eingangsdiffusor 2 verschließt dazu den Bypasskanal 4. Die zweite Stellklappe 11 verschließt die erste Kühlkassette 6. Die Stellklappe 9 im Ausgangsdiffusor 3 verschließt ebenfalls die erste Kühlkassette 6. Das Abgas A durchströmt somit nur die zweite Kühlkassette 8.
  • 6 zeigt eine Parallelschaltung. Hierbei werden gleichzeitig die erste Kühlkassette 6 und die zweite Kühlkassette 8 von dem Abgas A durchströmt. Hierzu ist die erste Stellklappe 10 in dem Eingangsdiffusor 2 den Bypasskanal 4 verschließend angeordnet. Die zweite Stellklappe 11 ist derart gestellt, dass sie die erste Kühlkassette 6 freigibt. Die Stellklappe 9 im Abgaskanal ist hier derart umgeschwenkt, dass sie nach oben geschwenkt ist und den Bypasskanal 4 versperrt.
  • Gemäß 7 ist ebenfalls eine Reihenschaltung möglich. Hierbei durchströmt das Abgas A zunächst die untere Kühlkassette 8, wird dann im Bereich des Ausgangsdiffusors 3 umgelenkt, durchströmt die obere Kühlkassette 6 und wird wiederum im Bereich des Eingangsdiffusors 2 umgelenkt und durchströmt den Bypasskanal 4, um anschließend aus dem Ausgangsdiffusor 3 herauszuströmen. Durch die Stellungen der Stellklappen 10, 11 und 9 ist diese Reihenschaltung möglich.
  • Bezugszeichenliste
  • 1 -
    Abgaswärmetauscher
    2 -
    Eingangsdiffusor
    3 -
    Ausgangsdiffusor
    4 -
    Bypasskanal
    5 -
    erstes Gehäuse
    6 -
    erste Kühlkassette
    7 -
    zweites Gehäuse
    8 -
    zweite Kühlkassette
    9 -
    Stellklappe zu 3
    10 -
    Stellklappe zu 2
    11 -
    Stellklappe zu 2
    12 -
    Achse
    13 -
    Kühlmitteleingang
    14 -
    Kühlmittelausgang
    15 -
    Kühlmittel
    16 -
    Steg
    17 -
    Übergabestelle
    18 -
    Aufnahmeöffnung
    19 -
    Flansch
    20 -
    Öffnung
    21 -
    Abstand
    A -
    Abgas
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008014169 A1 [0006]

Claims (10)

  1. Abgaswärmetauscher (1) für ein Kraftfahrzeug, der ein äußeres Gehäuse aufweist, wobei in dem äußeren Gehäuse eine Kühlkassette angeordnet ist, dergestalt, dass ein Kühlmedium um die Kühlkassette geleitet ist und Abgas (A) durch die Kühlkassette geleitet ist, wobei der Abgaswärmetauscher (1) ferner einen Bypasskanal (4) aufweist und einen Eingangsdiffusor (2) zur Zuführung des Abgases (A) vorhanden ist sowie einen Ausgangsdiffusor (3) zum Abführen des Abgases (A) und dass das Kühlmedium (15) seitlich in das Gehäuse zugeführt sowie abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kühlkassetten (6, 8) in dem Abgaswärmetauscher (1) verbaut sind und jede Kühlkassette (6, 8) ein eigenes äußeres Gehäuse (5, 7) aufweist, wobei in dem Eingangsdiffusor (2) und/oder in dem Ausgangsdiffusor (3) eine Übergabestelle (17) zur Durchleitung des Kühlmediums von einer ersten Kühlkassette (6) in eine zweite Kühlkassette (8) vorgesehen ist.
  2. Abgaswärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kühlkassette (6) ein erstes Gehäuse (5) und die zweite Kühlkassette (8) ein zweites Gehäuse (7) aufweist.
  3. Abgaswärmetauscher (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (4) als separate Leitung ausgebildet ist.
  4. Abgaswärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (4), das erste Gehäuse (5) und das zweite Gehäuse (7) jeweils über den Eingangsdiffusor (2) auf einer Eintrittsseite und über den Ausgangsdiffusor (3) auf der Austrittsseite verbunden sind.
  5. Abgaswärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdiffusor (2) und/oder der Ausgangsdiffusor (3) als Gussbauteil hergestellt sind.
  6. Abgaswärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Gehäuse (5) und dem zweiten Gehäuse (7) an dem Eingangsdiffusor (2) und/oder an dem Ausgangsdiffusor (3) ein überstehender Steg (16) ausgebildet ist und in dem Steg (16) eine Öffnung (20), insbesondere ein Langloch ausgebildet ist, welche die Übergabestelle (17) ist.
  7. Abgaswärmetauscher (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangsdiffusor (2) und/oder dem Ausgangsdiffusor (3) Stellklappen (9, 10, 11) vorgesehen sind.
  8. Abgaswärmetauscher (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Eingangsdiffusor (2) zwei Stellklappen (10, 11) zentral, auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
  9. Abgaswärmetauscher (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangsdiffusor (2), der Ausgangsdiffusor (3), die Gehäuse (5, 7) und der Bypasskanal (4) miteinander verlötet sind.
  10. Verfahren zum Betreiben eines Abgaswärmetauschers (1) nach mindestens Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaswärmetauscher (1) im Bypassbetrieb betrieben werden kann, dass der Abgaswärmetauscher (1) im Reihenbetrieb betrieben werden kann, wobei das Abgas (A) die erste Kühlkassette (6) durchströmt danach die zweite Kühlkassette (8) durchströmt und anschließend den Bypass (4) durchströmt und dass der Abgaswärmetauscher (1) im Parallelbetrieb betrieben werden kann, dergestalt, dass Abgas (A) durch beide Kühlkassetten (6, 8) parallel strömt sowie dass der Abgaswärmetauscher (1) in einem Monobetrieb betrieben werden kann, dergestalt, dass das Abgas (A) nur durch eine Kühlkassette (8) strömt.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004124809A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Hino Motors Ltd Egrクーラ
DE102008014169A1 (de) 2007-04-26 2009-01-08 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauscher, insbesondere zur Abgaskühlung, System mit einem Wärmetauscher zur Abgaskühlung, Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers
EP2025913A1 (de) * 2005-11-22 2009-02-18 Dayco Ensa, S.L. Dreizug-Wärmetauscher für ein AGR-System
US20100146954A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Wescast Industries, Inc. Liquid-Cooled Exhaust Valve Assembly
FR2982646A1 (fr) * 2011-11-15 2013-05-17 Faurecia Sys Echappement Systeme d'echangeur de chaleur pour un moteur a combustion interne et ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne
WO2013120998A2 (de) * 2012-02-16 2013-08-22 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Dampferzeuger für einen rankine-prozess
US20140246173A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Dana Canada Corporation Heat Recovery Device With Improved Lightweight Flow Coupling Chamber and Insertable Valve

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004124809A (ja) * 2002-10-02 2004-04-22 Hino Motors Ltd Egrクーラ
EP2025913A1 (de) * 2005-11-22 2009-02-18 Dayco Ensa, S.L. Dreizug-Wärmetauscher für ein AGR-System
DE102008014169A1 (de) 2007-04-26 2009-01-08 Behr Gmbh & Co. Kg Wärmetauscher, insbesondere zur Abgaskühlung, System mit einem Wärmetauscher zur Abgaskühlung, Verfahren zum Betreiben eines Wärmetauschers
US20100146954A1 (en) * 2008-12-12 2010-06-17 Wescast Industries, Inc. Liquid-Cooled Exhaust Valve Assembly
FR2982646A1 (fr) * 2011-11-15 2013-05-17 Faurecia Sys Echappement Systeme d'echangeur de chaleur pour un moteur a combustion interne et ligne d'echappement d'un moteur a combustion interne
WO2013120998A2 (de) * 2012-02-16 2013-08-22 Eberspächer Climate Control Systems GmbH & Co. KG Dampferzeuger für einen rankine-prozess
US20140246173A1 (en) * 2013-03-01 2014-09-04 Dana Canada Corporation Heat Recovery Device With Improved Lightweight Flow Coupling Chamber and Insertable Valve

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