DE102018006010B4 - Ladeluftkühler - Google Patents

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Ladeluftkühler (1) für eine Brennkraftmaschine (2) in V-Anordnung mit einer Kühlermatrix (4), mit einem die Kühlermatrix (4) umgebenden Gehäuse (5) und mit einer vertikalen Zuführung der Ladeluft (LL) zur Kühlermatrix (4). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlermatrix (4) einen A-seitigen Block (9A) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine A-seitige Zylinderbank (3A), einen B-seitigen Block (9B) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine B-seitigen Zylinderbank (3B) und eine in vertikaler Richtung verlaufende Gasse (10) zur Beabstandung der beiden Blöcke (9A, 9B) umfasst, wobei eine Umlenkung der Ladeluft (LL) innerhalb des Ladekühlers (1) in horizontale Richtung erfolgt und die gekühlte Ladeluft (LL) durch Übertrittsfenster (15A, 15B) in den Seitenwänden (7A, 7B) des Gehäuses (5) austritt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit einer Kühlermatrix, mit einem die Kühlermatrix umgebenden Gehäuse und mit einer vertikalen Zuführung der Ladeluft zur Kühlermatrix.
• Aus der DE 10 2011 075 617 A1 ist ein Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung bekannt. Angeordnet ist dieser im Zylinder-V, also auf der Oberseite der Brennkraftmaschine. Die heiße Ladeluft durchströmt in vertikaler Richtung sequentiell zuerst den Ladeluftkühler und danach einen Anschlusskasten. Im Anschlusskasten wiederum wird die gekühlte Ladeluft in einen ersten und zweiten Volumenstrom aufgeteilt, welche einer A-seitigen Zylinderbank und einer B-seitigen Zylinderbank zugeführt werden. In der Praxis hat es sich nun gezeigt, dass sich, aufgrund der Anströmung des Anschlusskastens mit der gekühlten Ladeluft, Kondensat an der kalten Wand des Anschlusskastens niederschlagen und Korrosion bewirken kann.
• Aus der ist ebenfalls ein Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Ladeluft in vertikaler Richtung einen ersten Ladeluftkühler durchströmt und danach am Gehäusedeckel in einen A-seitigen und B-seitigen Volumenstrom aufgeteilt wird. Der A-seitige Volumenstrom durchströmt anschließend einen zweiten Ladeluftkühler, welcher am Gehäuseausgang angeordnet ist. Für den B-seitigen Volumenstrom gilt dies in angepasster Weise. Ein nahezu identischen Aufbau mit einer zweistufigen Ladeluftkühlung ist auch aus der US 9 664 152 B2 bekannt.
• Schließlich zeigt noch die EP 1 433 936 A1 einen Ladeluftkühler mit einer zentralen Gasse und einem A-seitigen Ladeluftkühler und einem B-seitigen Ladeluftkühler. Die von der Aufladeeinheit verdichtete Ladeluft durchströmt zuerst die zentrale Gasse und wird dann über einen Deckel in den A-seitigen und den B-seitigen Volumenstrom aufgeteilt, welche danach in horizontaler Richtung den A-seitigen bzw. den B-seitigen Ladeluftkühler durchströmen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Abstimmung des Ladeluftkühlers zu verbessern.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
• Die Erfindung schlägt also einen Ladeluftkühler vor, bei dem die Kühlermatrix in zwei Blöcke aufgeteilt ist und zwischen den beiden Blöcken eine Gasse ausgebildet ist. Im weiteren Text werden die beiden Blöcke als A-seitiger Block und als B-seitiger Block bezeichnet. Der A-seitige Block dient zur Kühlung der Ladeluft für die A-seitige Zylinderbank und der B-seitige Block dient zur Kühlung der Ladeluft für die B-seitige Zylinderbank. Die Gasse besitzt hierbei eine doppelte Funktionalität. Zum einen wird die ungekühlte, also heiße, Ladeluft in vertikal Richtung durch die Kühlermatrix geführt und zum anderen werden der A-seitige und der B-seitige Block beabstandet. Innerhalb der Kühlermatrix wird die Ladeluft aus vertikaler Richtung kommend in horizontaler Richtung umgelenkt. Der Austritt der gekühlten Ladeluft erfolgt mittels mehrerer Übertrittfenster in den Seitenwänden des Ladeluftkühlers. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass horizontal verlaufende Schottwände vorgesehen sind, über welche die Anströmflächen des A-seitigen Blocks und des B-seitigen Blocks vorgebbar sind.
• Indem die Umlenkung der Ladeluft bereits im Ladeluftkühler erfolgt, kann der luftführende Anschlusskasten entfallen. Neben der sich hieraus ergebenden Kostenreduktion ist die Bauhöhenverringerung von Vorteil. Aufgrund des nicht mehr erforderlichen Anschlusskastens verringern sich die Bauteiloberfläche und die Bauteilmasse des Ladeluftpfads, woraus wiederum ein schnelleres Ansprechverhalten bei Änderung der Ladelufttemperatur resultiert. Über die Gasse in der Kühlermatrix kann die ungekühlte, heiße Ladeluft in vertikaler Richtung die Kühlermatrix druckverlustarm durchströmen und sich kontinuierlich auf den A-seitigen und B-seitigen Block verteilen. Durch die Ladeluftführung über die Gasse wird ebenfalls bewirkt, dass nur ungekühlte Ladeluft auf einen oberen Deckel des Ladeluftkühlers trifft, wodurch einer Kondensatbildung wirksam vorgebeugt wird.
• In der einzigen Figur ist ein Ladeluftkühler 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Über den Ladeluftkühler 1 wird die heiße Ladeluft LL, welche zum Beispiel vom Verdichter eines Abgasturboladers verdichtet wurde, gekühlt. Angeordnet ist der Ladeluftkühler 1 auf der Oberseite einer Brennkraftmaschine 2 in V-Anordnung. Bei einer Brennkraftmaschine in V-Anordnung entspricht die A-Seite der linken Seite und die B-Seite der rechten Seite von der Kraftabnahmeseite aus gesehen. Die Kraftabnahmeseite wiederum ist diejenige Seite, an der zum Beispiel ein Getriebe angeflanscht wird. Die Darstellung in der Figur entspricht insofern einer Ansicht auf den Ladeluftkühler 1 von der Kraftabnahmeseite aus gesehen. In der Figur sind die Komponenten auf der A-Seite mit dem Index A gekennzeichnet. Die Komponenten der B-Seite sind mit dem Index B entsprechend gekennzeichnet. Über den Ladeluftkühler 1 wird die gekühlte Ladeluft einer A-seitigen Zylinderbank 3A und einer B-seitigen Zylinderbank 3B zugeführt. Der Ladeluftkühler 1 umfasst eine Kühlermatrix 4 und ein Gehäuse 5. Letzteres wiederum komplettiert sich aus einer Bodenplatte 6, zwei Seitenwänden 7A/7B und einem Deckel 8. In der Figur sind die Bodenplatte 6 und die Seitenwände 7A/7B einstückig ausgeführt. Die Kühlermatrix 4 umfasst einen A-seitigen Block 9A, einen B-seitigen Block 9B und eine Gasse 10. Befestigt ist die Kühlermatrix 4 innerhalb des Gehäuses 5 über Schottwände 11, die Bodenplatte 6 und den Deckel 8. Die Schottwand 11 wiederum kann als gesondertes Bauteil oder als integraler Bestandteil des Deckels 8 bzw. der Bodenplatte 6 ausgeführt sein. In der Figur ist die Schottwand 11 als gesondertes Bauteil ausgeführt, welches lösbar am Deckel 8 bzw. der Bodenplatte 6 befestigt ist.
• Die Anordnung besitzt folgende Funktionalität: Die ungekühlte, also heiße Ladeluft LL, wird von einem Abgasturbolader kommend über einen Rohrstutzen 12 dem Ladeluftkühler 1 in vertikaler Richtung zugeführt. Im Ladeluftkühler 1 teilt sich die Ladeluft LL in einen ersten Volumenstrom V1 und in einen zweiten Volumenstrom V2 auf. Der erste Volumenstrom V1 wiederum teilt sich auf in einen A-seitigen ersten Volumenstrom V1A und einen B-seitigen ersten Volumenstrom V1B. Der A-seitige erste Volumenstrom V1A durchströmt in vertikaler Richtung unmittelbar den A-seitigen Block 9A und wird in diesem in horizontaler Richtung umgelenkt. Definiert wird der A-seitige erste Volumenstrom V1A über eine untere Anströmfläche 13A des A-seitigen Blocks 9A. Die untere Anströmfläche 13A entspricht dem Überstand des A-seitigen Blocks 9A über die Schottwand 11. Für den B-seitigen Block 9B gilt dies in analoger Weise, das heißt, der B-seitige erste Volumenstrom V1B durchströmt über eine untere Anströmfläche 13B den B-seitigen Block 9B und wird in horizontaler Richtung umgelenkt. Der zweite Volumenstrom V2 durchströmt die Gasse 10. In der Gasse 10 teilt sich der zweite Volumenstrom V2 in zwei Teilvolumina V2A/V2B und einen dritten Volumenstrom V3 auf. Die beiden Teilvolumina V2A/V2B durchströmen in horizontaler Richtung den A-seitigen Block 9A bzw. den B-seitigen Block 9B. Der dritte Volumenstrom V3 der heißen Ladeluft LL wird auf den Deckel 8 geführt. Über den Deckel 8 wiederum wird dieser in horizontaler Richtung umgelenkt und durchströmt dann über eine obere Anströmfläche 14A den A-seitigen Block 9A bzw. über eine obere Anströmfläche 14B den B-seitigen Block 9B. Definiert wird die obere Anströmfläche 14A durch den Überstand des A-seitigen Blocks 9A über die Schottwand 11. Die obere Anströmfläche 14B wird durch den Überstand des B-seitigen Blocks 9B und der Schottwand 11 festgelegt. Nach Kühlung der Ladeluft im A-seitigen Block 9A strömt diese durch das Übertrittsfenster 15A und via einer Rohrleitung 16A zur A-seitigen Zylinderbank 3A. Für die B-Seite gilt dies in analoger Weise. In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 17 ein Vorkühler dargestellt. Über diesen kann ergänzend die Kühlleistung und die thermische Abstimmung nochmals angepasst werden.
• Bezugszeichenliste

1

Ladeluftkühler

2

Brennkraftmaschine

3A,B

Zylinderbank

4

Kühlermatrix

5

Gehäuse

6

Bodenplatte

7A, B

Seitenwand

8

Deckel

9A, B

Block

10

Gasse

11

Schottwand

12

Rohrstutzen

13A, B

Anströmfläche, unten

14A, B

Anströmfläche, oben

15A, B

Übertrittsfenster

16A, B

Rohrleitung

17

Vorkühler

LL

Ladeluft

Claims (2)

1. Ladeluftkühler (1) für eine Brennkraftmaschine (2) in V-Anordnung mit einer Kühlermatrix (4), mit einem die Kühlermatrix (4) umgebenden Gehäuse (5) und mit einer vertikalen Zuführung der Ladeluft (LL) zur Kühlermatrix (4), wobei die Kühlermatrix (4) einen A-seitigen Block (9A) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine A-seitige Zylinderbank (3A), einen B-seitigen Block (9B) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine B-seitigen Zylinderbank (3B) und eine in vertikaler Richtung verlaufende Gasse (10) zur Beabstandung der beiden Blöcke (9A, 9B) umfasst, wobei eine Umlenkung der Ladeluft (LL) innerhalb des Ladeluftkühlers (1) in horizontale Richtung erfolgt und die gekühlte Ladeluft (LL) durch Übertrittsfenster (15A, 15B) in den Seitenwänden (7A, 7B) des Gehäuses (5) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass Anströmflächen (13A, 14A) des A-seitigen Blocks (9A) und Anströmflächen (13B, 14B) des B-seitigen Blocks (9B) über jeweils eine horizontal verlaufende Schottwand (11) vorgebbar sind.
2. Ladeluftkühler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Zuführung ergänzend ein Vorkühler (17) angeordnet ist.

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