• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    DieErfindung betrifft einen Ladeluftkühler (1) für eine Brennkraftmaschine mitmindestens einem Turbolader, der dadurch gekennzeichnet ist, dass derLadeluftkühlermindestens zwei Kühlbereiche(11, 12) besitzt, die bezüglichder Luftströmungparallel geschaltet sind, jeder der Kühlbereiche (11, 12) einen Einlassfür den Luftstromaufweist und die Einlässean den Kühlbereichen (11,12) so angeordnet sind, dass die Luftströme in mindestens zwei der Kühlbereiche(11, 12) gegensinnig und aufeinander zulaufend ausgerichtet sind.Weiterhin betrifft die Erfindung ein System zur Kühlung derLadeluft füreine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Turbolader, das einensolchen Ladeluftkühleraufweist.
    公开号:DE102004014669A1
    申请号:DE200410014669
    申请日:2004-03-25
    公开日:2005-10-27
    发明作者:Ralf Carlo Blaschke
    申请人:Audi AG；
    IPC主号:F02B29-04
    专利说明:
    [0001] Dievorliegende Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine mitmindestens einem Turbolader sowie ein System zur Kühlung derLadeluft füreine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Turbolader.
    [0002] BeiBrennkraftmaschinen mit Aufladung, insbesondere Abgasturboaufladung,wird die angesaugte Frischluft durch den/die Turbolader komprimiert. DieseVerdichtung führtzu einer Temperaturerhöhung,die den Aufladegrad und damit die Leistung vermindert und fernerzu einer erhöhtenProzesstemperatur führt.Damit verbunden ist ein höhererKraftstoffverbrauch und eine steigende NOx-Emission.Bei Otto-Motoren beeinflusst die Ladelufttemperatur die Klopfneigungund wirkt sich damit auf die erzielbare Leistung aus.
    [0003] Für eine optimaleMotoreffizienz und optimale Leistung muss die Temperatur der komprimierten Frischluftdaher gesenkt werden. Zu diesem Zweck wird dem Turbolader ein Ladeluftkühler nachgeschaltet.Bei der Abkühlungder Ladeluft ist darauf zu achten, dass der Druckverlust durch dieAbkühlunggering gehalten wird. Zudem muss der Raumbedarf des Ladeluftkühlers aufgrundder begrenzten Platzverhältnisseim Motorbereich gering gehalten werden.
    [0004] Zudiesem Zweck sind Systeme vorgeschlagen worden, bei denen der Luftstromvon dem Turbolader durch zwei in Reihe geschaltete Ladeluftkühler geführt wird,bevor die so abgekühlteLuft dem Motor zugeleitet wird. Der Nachteil einer solchen Reihenschaltungvon Ladeluftkühlernliegt in dem Druckverlust, dem der Ladeluftstrom bei dieser Behandlung unterliegt.
    [0005] Weiterhinsind Systeme vorgeschlagen worden, bei denen der Ladeluftstrom nachdem Verlassen des Turboladers in zwei Ladeluftmassenströme aufgeteiltwird. Ein solches System ist schematisch in der 2 dargestellt. Der vom Turbolader kommendeLuftmassenstrom wird an einer Verzweigung, beispielsweise zu gleichenTeilen, aufgeteilt. Der erste daraus resultierende Teilmassenstromwird einem ersten LadeluftkühlerA zugeführt,währendder zweite Teilmassenstrom den ersten Ladeluftkühler A umgeht. Anschließend wirdder zweite Teilmassenstrom dem zweiten Ladeluftkühler B zugeführt, während derbereits gekühlteerste Teilmassenstrom an dem zweiten Ladeluftkühler B vorbeigeführt wird.Nachdem die beiden Teilmassenströmevereinigt wurden, werden diese an den Motor geleitet. Aufgrund des wegender Aufteilung des Luftstroms um 50 % verringerten Luftmassenstromsin jedem der beiden parallel geschalteten Ladeluftkühler A,B, kann der Druckverlust in der Ladeluftstrecke verringert werden.Die Ladeluftkühlerwerden bei der in 2 gezeigtenAnordnung in den Fahrzeugschürzenangebracht. Aufgrund der großenAbständezwischen den beiden Ladeluftkühlernkann es bei dieser Anordnung allerdings zu weiteren Druckverlustenkommen, die wiederum die erzielbare Motorleistung beeinflussen. Einesolche Parallelschaltung von Ladeluftkühlern ist beispielsweise inder WO 02/31329 A1 beschrieben.
    [0006] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es somit, einen Ladeluftkühler undein System fürdie Ladeluftkühlungbereitzustellen, bei denen der Druckverlust im System gering gehaltenwerden kann und gleichzeitig ein einfacher Aufbau des Ladeluftkühlers undein geringer Bauraumbedarf gegeben ist.
    [0007] DerErfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass diese Aufgabe gelöst werdenkann, indem eine Parallelschaltung von Ladeluftmassenströmen in einereinzigen Baukomponente realisiert wird.
    [0008] DieAufgabe wird gemäß einemersten Aspekt der Erfindung daher gelöst durch einen Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschinemit mindestens einem Turbolader, wobei der Ladeluftkühler sichdadurch auszeichnet, dass dieser mindestens zwei Kühlbereichebesitzt, die bezüglichder Luftströmung parallelgeschaltet sind, jeder der Kühlbereicheeinen Einlass füreinen Luftstrom aufweist und die Einlässe an den Kühlbereichenso angeordnet sind, dass die Luftströme in mindestens zwei der Kühlbereichegegensinnig sind und aufeinander zulaufend ausgerichtet sind.
    [0009] AlsKühlbereichwird im Sinne dieser Erfindung der Bereich des Ladeluftkühlers bezeichnet, derzwischen dem Einlass der Ladeluft in den Ladeluftkühler unddem Auslass der Ladeluft aus dem Ladeluftkühler liegt. In zumin dest einemTeil dieses Bereichs erfolgt die eigentliche Kühlung der Ladeluft. In diesemTeil des Kühlbereichskönneneine oder mehrere Kühlleitungenoder Kühlrippenvorgesehen sein, durch die die Ladeluft geführt wird und die von dem Kühlmittel,beispielsweise dem Fahrtwind, umströmt werden. Sofern mehrere Kühlleitungenvorgesehen sind, ist die Strömungsrichtunginnerhalb des Kühlbereichsvorzugsweise in allen Kühlleitungengleichgerichtet.
    [0010] Durchdie Parallelschaltung der Kühlbereichein einer einzigen Baukomponente ergeben sich bautechnische Vorteile.Insbesondere könneneinzelne Bauteile eines Kühlbereichsgleichzeitig fürden anderen Kühlbereichdienen. Zudem ist durch die Integration zweier Kühlbereiche in einer Baukomponenteder Einbau und gegebenenfalls Austausch des Ladeluftkühlers vereinfacht.Da die Einlässean dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler soangeordnet sind, dass die Luftströme in den zwei Kühlbereichen gegensinnigverlaufen und aufeinander zulaufend ausgerichtet sind, können zusätzlich strömungstechnischeWechselwirkungen zwischen den beiden Luftströmen genutzt werden.
    [0011] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform sinddie Kühlbereichespiegelsymmetrisch zueinander in dem Ladeluftkühler angeordnet. Diese Ausgestaltungweist den Vorteil auf, dass beide Kühlbereiche die gleiche Länge undinsbesondere die gleiche Kühlstreckezur Verfügungstellen. Hierdurch wird eine gleichmäßige Kühlung beider Teilluftströme erzielt.Zudem stellt die spiegelsymmetrische Auslegung der beiden Kühlbereicheeine Vereinfachung bei der Herstellung des Ladeluftkühlers dar.Die Spiegelebene liegt vorzugsweise senkrecht zu der Hauptausdehnungsrichtungder Kühlbereiche.
    [0012] Gemäß einerAusführungsformweisen die beiden Kühlbereicheeinen gemeinsamen Auslass auf. Da die Luftströme in den zwei Kühlbreichenaufeinander zulaufend ausgerichtet sind, stimmt das Ende des erstenKühlbereichsmit dem Ende des zweiten Kühlbereichs überein.An dieser Position des Ladeluftkühlerskönnendie beiden Teilluftströmegemeinsam übereinen Auslass den Ladeluftkühlerverlassen. Hierbei kann die Strömungder beiden Teilströmeverwendet werden, um eine Umlenkung der Teilströme in Richtung des gemeinsamenAuslass zu erzielen.
    [0013] Erfindungsgemäß ist esaber auch möglich, jedemKühlbereicheinen eigenen Auslass zuzuordnen und die Auslässe der einzelnen Kühlbereichezueinander benachbart an dem Ladeluftkühler anzuordnen. Bei dieserAusgestaltung kann beispielsweise eine Trennvorrichtung zwischenden beiden Kühlbereichenvorgesehen sein. Diese Trennvorrichtung kann beispielsweise in Formeiner Trennwand ausgebildet sein. Der Vorteil, der sich aus getrenntenAusgängender Kühlbereicheergibt, liegt darin, dass eventuelle Druckschwankungen in dem einenoder anderen Kühlbereichsich nicht auf den jeweils anderen Kühlbereich auswirken.
    [0014] DerLadeluftkühlerkann erfindungsgemäß ein Sammelstück umfassen, über dasdie Luftströme ausden mindestens zwei Kühlbereichenzusammengeführtwerden. Dieses Sammelstückkann je nach Ausgestaltung des Ladeluftkühlers vor oder hinter dem Auslassbeziehungsweise den Auslässenliegen. Liegt das Sammelstückvor dem Auslass, so kann dieses beispielsweise einen Sammelkasten darstellen.Ist das Sammelstücknach den Auslässen dereinzelnen Kühlbereicheangeordnet, so kann beispielsweise ein Rohr als Sammelstück dienen.
    [0015] Gemäß einerbevorzugten Ausführungsform erstrecktsich der Ladeluftkühlerlängs unddie Einlässezu den einzelnen Kühlbereichensind an gegenüberliegendenEnden des Ladeluftkühlersangeordnet. Die Einlässekönnenjeweils entweder an der Stirnseite der Längsenden des Ladeluftkühlers vorgesehensein oder aber unter einem Winkel zu der Längsausdehnung des Ladeluftkühlers andem Längsende angebrachtsein. Die sich längsausdehnendeAusgestaltung des Ladeluftkühlersweist besondere Vorteile hinsichtlich der Einbauform auf. Ein sichlängs erstreckenderLadeluftkühlerkann ideal in der Fahrzeugmitte vorgesehen werden. Hierdurch können die Längen derLeitungen oder Schläuche,die zu und von dem Ladeluftkühlerverwendet werden müssen, geringgehalten werden. Zudem wird durch eine große Gesamtlänge des Ladeluftkühlers diejeweilige Kühlstreckeder Kühlbereicheverlängert,wodurch ein verbessertes Kühlergebniserzielt werden kann. Bei einem sich längs erstreckenden Ladeluftkühler ist derAuslass beziehungsweise sind die Auslässe an der Hälfte derLänge desLadeluftkühlersangeordnet.
    [0016] Gemäß einemweiteren Aspekt wird die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindungzugrunde liegt, gelöstdurch ein System zur Kühlungder Ladeluft für eineBrennkraftmaschine mit einem Turbolader, wobei dieses einen erfindungsgemäßen Ladeluftkühler aufweist.Mit diesem System könnenLadeluftströme vonzwei getrennten Turboladern effizient gemeinsam gekühlt werden.Vorzugsweise weist das System aber einen dem Turbolader nachgeordnetenVerteiler auf, der den aus dem Turbolader austretenden Ladeluftstromin mindestens zwei Luftströmeunterteilt, die in die mindestens zwei Kühlbereiche des Ladeluftkühlers geleitetwerden.
    [0017] Vorteileund Merkmale, die bezüglichdes Ladeluftkühlersbeschrieben werden, gelten, soweit anwendbar, entsprechend für das Kühlungssystemund umgekehrt.
    [0018] Dievorliegende Erfindung wird nunmehr unter Bezugnahme auf die Figurengenauer beschrieben.
    [0019] Eszeigen:
    [0020] 1:eine Ausführungsformdes erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers und
    [0021] 2:eine Ladeluftkühlunggemäß dem Standder Technik.
    [0022] Wiesich aus 2 ergibt und bereits einleitendbeschrieben wurde, sind bei Systemen des Stands der Technik zweiLadeluftkühlervorgesehen, die zeitlich versetzt zueinander Teilströme einesLadeluftstroms von einem Turbolader kühlen.
    [0023] In 1 isthingegen ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler gezeigt,bei dem der Einsatz eines zusätzlichenLadeluftkühlersentfallen kann.
    [0024] DieLadeluft wird nach dem Verlassen des Turboladers (nicht dargestellt) über einenVerteiler oder eine Verzweigung (nicht dargestellt) in einen erstenund einen zweiten Teilstrom aufgeteilt. Der erste Teilstrom wirdeinem ersten Kühlbereich 11 des Ladeluftkühlers 1 über eineZuleitung 21 und der zweite Teilstrom dem zweiten Kühlbereich 12 desLadeluftkühlers 1 über eineZuleitung 22 zugeführt.
    [0025] Beieinem System mit zwei getrennten Turboladern entfällt derVerteiler bzw. die Verzweigung, da die Zuleitungen 21 bzw. 22 direktan die jeweiligen Turbolader anschließen.
    [0026] Inder dargestellten Ausführungsformbesteht der erste Kühlbereich 11 auseinem Einlassbereich 111 und einem Sammelbereich 112,sowie der dazwischen liegenden Kühlstrecke 110.Die Kühlstreckekann hierbei aus mehreren Kühlleitungenbzw. Kühlrippengebildet sein, die sich zwischen dem Einlass- und Sammelbereich 111, 112 erstrecken.In dem Einlassbereich 111 verteilt sich der zugeführte Teilstromsomit auf die Kühlleitungenund diese unterteilten Strömewerden in dem Sammelbereich 112 wieder zusammengeführt.
    [0027] DerKühlbereich 12 weisteinen entsprechenden Aufbau auf.
    [0028] Andem Sammelbereich 112 und 122 ist jeweils einAuslass 41, 42 vorgesehen, über den die gekühlten Luftströme über Leitungen 23 und 24 dem Sammelstück 3 zugeführt werden.Von dort wird die gekühlteLadeluft übergeeignete Verschlauchung oder Verrohrung an den Motor (nicht dargestellt)geleitet.
    [0029] Inder dargestellten Ausführungsformsind der Sammelbereich 112 und 122 durch eineTrennwand voneinander getrennt und die Auslässe 41 und 42 voneinanderbeabstandet. Wie in der 1 schematisch angedeutet, kanndie Trennwand eine gewölbteOberflächeaufweisen, um den Luftstrom zu dem Auslass zu lenken.
    [0030] Dievorliegende Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispielbeschränkt.
    [0031] ImRahmen der Erfindung ist es auch möglich, die Sammelbereiche 112 und 122 miteinander zu verbinden, das heißtkeine Trennwand vorzusehen. In diesem Fall kann ein gemeinsamerAuslass von dem gemeinsamen Sammelbereich aus vorgesehen sein. Hierbeikann das getrennte Sammelstück 3 entfallenund sich unmittelbar an dem gemeinsamen Auslass ein Schlauch oderein Rohr für dieZuleitung zu dem Motor anschließen.
    [0032] Weiterhinkönnenin dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler dererste und der zweite Kühlbereichjeweils durch eine einzige Kühlleitunggebildet sein. In diesem Fall kann eine Aufteilung der einzelnenKühlbereichein Einleitungsbereich, Kühlstrecke undSammelbereich entfallen. Auch bei dieser Ausgestaltung kann wahlweiseeine Trennwand in dem Bereich des Auslasses beziehungsweise derAuslässevorgesehen sein. Alternativ kann auch hierbei eine durchgehendeKühlleitunggewähltwerden, in der beide Kühlbereicheaufgenommen sind und bei der die Luftströme aus den beiden Kühlbereichendem gemeinsamen Auslass überdie Strömungsbedingungenzugeleitet werden. Schließlichist es auch möglich,einen gemeinsamen Auslass vorzusehen, wobei dieser über einerTrennwand, die sich nur übereinen Teil der Höhedes Ladeluftkühlerserstreckt, angeordnet ist, sodass der Auslass zugleich das Sammelstück darstellt.
    [0033] Vonder Erfindung ist ebenfalls ein Ladeluftkühler abgedeckt, bei dem dieKühlstreckebeispielsweise durch eine geringe Anzahl von Kühlleitungen gebildet wird undwobei an jeder der Kühlleitungenan der Hälftevon deren Längeein eigener Auslass vorgesehen ist.
    [0034] Dererfindungsgemäße Ladeluftkühler kann sowohleinen luftgekühltenLadeluftkühler,als auch einen wasser- oder einen luft- und wassergekühlten Ladeluftkühler darstellen.
    [0035] Wiesich der vorstehenden Beschreibung entnehmen lässt, wird durch die vorliegendeErfindung ein Ladeluftkühlerund ein System zur Kühlung derLadeluft geschaffen, die sowohl bautechnische Vorteile als auchlüftungstechnischeVorteile aufweisen. Insbesondere kann der erfindungsgemäße Ladeluftkühler inder Fahrzeugmitte angeordnet werden, eine komplexe Verschlauchungbeziehungsweise Verrohrung, wie dies bei herkömmlichen Parallelschaltungenvon Luftkühlernnotwendig ist, kann entfallen und die Herstellung des Ladeluftkühlers isterleichtert.
    [0036] Weiterhinkönnenmit dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler Kühlergebnisseerzielt werden, die eine zuverlässigeTemperatursenkung der komprimierten Ladeluft erlauben ohne einenhohen Druckverlust währenddes Kühlvorgangsin Kauf nehmen zu müssen.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1] Ladeluftkühler(1) füreine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Turbolader, dadurchgekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler mindestens zwei Kühlbereiche(11, 12) besitzt, die bezüglich der Luftströmung parallelgeschaltet sind, jeder der Kühlbereiche(11, 12) einen Einlass für einen Luftstrom aufweistund die Einlässean den Kühlbereichen(11, 12) so angeordnet sind, dass die Luftströme in mindestenszwei der Kühlbereiche(11, 12) gegensinnig und aufeinander zulaufendausgerichtet sind.
    [2] Ladeluftkühlernach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kühlbereiche(11, 12) vorgesehen sind und diese spiegelsymmetrischzueinander in dem Ladeluftkühler(1) angeordnet sind.
    [3] Ladeluftkühlernach einem der Ansprüche1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbereiche (11, 12)einen gemeinsamen Auslass aufweisen.
    [4] Ladeluftkühlernach einem der Ansprüche1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kühlbereich (11, 12)einen eigenen Auslass (41, 42) aufweist und dieAuslässe(41, 42) der Kühlbereiche(11, 12) zueinander benachbart an dem Ladeluftkühler (1) angeordnetsind.
    [5] Ladeluftkühlernach einem der Ansprüche1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlbereiche (11, 12)durch eine Trennvorrichtung voneinander getrennt sind.
    [6] Ladeluftkühlernach einem der Ansprüche1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (1)ein Sammelstück(3) umfasst, überdas die Luftströmeaus den mindestens zwei Kühlbereichen (11, 12)zusammengeführtwerden.
    [7] Ladeluftkühlernach einem der Ansprüche1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (1)sich längserstreckt und die Ein lässean gegenüberliegendenEnden des Ladeluftkühlersangeordnet sind.
    [8] Ladeluftkühlernach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass oder dieAuslässe (41, 42)der Kühlbereiche(11, 12) an der Hälfte der Länge des Ladeluftkühlers (1)angeordnet sind.
    [9] System zur Kühlungder Ladeluft füreine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Turbolader, dadurchgekennzeichnet, dass diese einen Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis8 aufweist.
    [10] System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,dass dieses einen dem Turbolader nachgeordneten Verteiler umfasst,der den aus dem Turbolader austretenden Ladeluftstrom in mindestenszwei Luftströmeunterteilt, die in die mindestens zwei Kühlbereiche des Ladeluftkühler geleitetwerden.
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    公开号 | 公开日
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    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-10-27| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2006-08-17| 8364| No opposition during term of opposition|
    2016-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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