DE10128417A1 - Getrennt montierter Luft-Luft-Nachkühler - Google Patents
Getrennt montierter Luft-Luft-NachkühlerInfo
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Abstract
Ein Luft-Luft-Nachkühler oder Wärmetauscher für einen Fahrzeugverbrennungsmotor, der unabhängig vom Hauptfahrzeugwärmetauscher oder -radiator ist, und der an einer Position auf dem Fahrzeug gelegen ist, die vom Hauptfahrzeugwärmetauscher oder -radiator getrennt ist, hat einen Filter zum Filtern der Umgebungsluft; mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher getrennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher und angeordnet am Motor an einer Stelle getrennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher, und zwar mit einem ersten darin definierten Durchlaßweg, der strömungsmittelmäßig mit dem Filter verbunden ist, um die Umgebungsluft aufzunehmen, die durch den Filter gelaufen ist; einen zweiten Durchlaßweg, der innerhalb dem mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher definiert ist, um turboaufgeladene Luft vom Turbolader aufzunehmen, um die turboaufgeladene Luft durch den mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher zu leiten, so daß die turboaufgeladene Luft einen Wärmetauschprozeß mit der Umgebungsluft unterläuft, und zum Leiten der turboaufgeladenen Luft zur Motoreinlaßsammelleitung; und einen Ventilator, um zu bewirken, daß die Umgebungsluft durch den Filter und den ersten Durchlaßweg des mindestens einen getrennten Nachkühlerwärmetauschers läuft, und um zu bewirken, daß die Umgebungsluft zur Atmosphäre ausgelassen wird.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ei
nen Wärmetauscher oder Kühlsysteme für Verbrennungsmoto
ren und insbesondere auf einen neuen und verbesserten
Hilfs- oder Zusatzwärmetauscher oder ein Kühlsystem zur
Anwendung in Verbindung mit dem herkömmlichen Hauptwärme
tauscher oder Radiatorkühlsystem.
Wie es in der Technik der Verbrennungsmotoren bekannt
ist, und auch in der Motorfahrzeugindustrie, die solche
Motoren zur Anwendung im Fahrzeugantriebsstrang einsetzt,
haben Regierungsregelungen, wie sie in den letzten Jahren
herausgegeben wurden, beispielsweise durch Environmental
Protection Agency (EPA = Umweltschutzbehörde), vorgege
ben, daß NOx-Emissionen verringert werden müssen. Ein
Schema oder Betriebszustand zum Betrieb von Verbrennungs
motoren, durch welches solche NOx-Emissionen tatsächlich
verringert werden konnten, ist es gewesen, Abgasrückzir
kulationstechniken (AGR-Techniken) im Motoreinlaßluftver
sorgungssystem vorzusehen. Ein weiteres Schema oder ein
Betriebszustand von Verbrennungsmotoren mittels dem sol
che NOx-Emissionen auch tatsächlich verringert werden
konnten, ist es gewesen, eine verbesserte Kühlung der
hereinkommenden turboaufgeladenen Luft vorzusehen, die in
die Motoreinlaßsammelleitung geführt worden ist.
Ein Weg, um eine solche verbesserte Kühlung der herein
kommenden turboaufgeladenen Luft zu erreichen, die in die
Motoreinlaßsammelleitung eingeleitet wird, ist es, natür
lich die Größe oder Dichte des Hauptmotorwärmetauschers
oder des Radiatorkühlsystems zu vergrößern, wodurch im
Endeffekt mehr Kühloberfläche innerhalb des Wärmetau
schers oder Radiators vorgesehen wird. Herkömmlicherweise
hat ein Verbrennungsmotorfahrzeug einen Einzel- oder
Hauptwärmetauscher oder ein Radiatorkühlsystem zum Aus
führen oder zum Zufriedenstellen von allen Wärmebela
stungsanforderungen des Motors, wie beispielsweise jene,
die durch den Wassermantel, die Hydrauliksysteme, den An
triebsstrang usw. beziehen. Jedoch ist eine solche Ver
größerung der Größe oder der Dichte des Motorhauptwärme
tauschers oder -radiators nicht immer möglich, und zwar
unter Betrachtung von Größeneinschränkungen oder -be
schränkungen für das Gehäuse des Hauptwärmetauschers oder
Radiators auf oder in einem speziellen Fahrzeug. Zusätz
lich zieht eine solche Vergrößerung der Größe oder Dichte
des Hauptmotorwärmetauschers oder -radiators eine wesent
liche Vergrößerung des daraus resultierenden Druckabfalls
daran, oder des charakteristischen Verhaltens eines sol
chen Wärmetauschers oder Radiators mit sich, was wiederum
vergrößerte Leistungseingangspegel oder -anforderungen
nötig macht, um einen ausreichenden Luftfluß durch das
System zu erreichen. Solche vergrößerten Leistungsein
gangsanforderungen oder -pegel können beispielsweise
durch Vergrößerung der Drehzahl des Hauptmotorkühlventi
lators erreicht oder erfüllt werden, jedoch hat die Ver
größerung der Drehzahl des Hauptmotorkühlventilators in
akzeptable Geräuschpegel zur Folge.
Es besteht daher eine Notwendigkeit in der Technik für
einen neuen und verbesserten Nachkühler oder ein Wärme
tauschersystem, das ausreichende oder verbesserte Kühlung
der hereinkommenden turboaufgeladenen Luft bieten kann,
die zu der Motoreinlaßsammelleitung zu leiten ist, was
gestattet, daß die Größe des hauptsächlich verwendeten
oder herkömmlichen Wärmetauschers oder Radiators beibe
halten oder verringert wird, um Größeneinschränkungen
oder -beschränkungen bei einem speziellen Fahrzeug aufzu
nehmen oder zu erfüllen, und das keine vergrößerte oder
angehobenen Geräuschpegel zur Folge hat.
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, eines
oder mehrere der oben dargelegten Probleme zu überwinden.
Gemäß eines Aspektes der Erfindung ist ein entfernt bzw.
getrennt montiertes Kühlsystem mit einem Verbrennungsmo
tor verbunden. Der Verbrennungsmotor hat einen Motor
block, eine Lufteinlaßsammelleitung, einen Turbolader zum
Liefern der Einlaßluft zur Lufteinlaßsammelleitung und
einen Hauptradiatorwärmetauscher, ein entfernt bzw. ge
trennt montiertes Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem
zum Liefern von gekühlter Einlaßluft in die Lufteinlaß
sammelleitung. Das getrennt montierte Kühlsystem besteht
aus einem Filter zum Filtern der Umgebungsluft; mit min
destens einem Nachkühlerwärmetauscher getrennt von dem
Hauptradiatorwärmetauscher und auf dem Motor an einer
Stelle getrennt vom Hauptradiatorwärmetauscher angeord
net, und mit einem ersten Durchlaßweg, der darin defi
niert ist, der strömungsmittelmäßig mit dem Filter ver
bunden ist, um die Umgebungsluft aufzunehmen, die durch
den Filter gelaufen ist; weiter einen zweiten Durchlaß
weg, der innerhalb des mindestens einen Nachkühlerwärme
tauschers definiert ist, um turboaufgeladene Luft vom
Turbolader aufzunehmen, um die turboaufgeladene Luft
durch den mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher zu
leiten, so daß die turboaufgeladene Luft einem Wärme
tauschprozeß mit der Umgebungsluft ausgesetzt wird, und
zum Leiten der turboaufgeladenen Luft zur Motoreinlaßsam
melleitung; und aus einem Ventilator, um zu bewirken, daß
die Umgebungsluft durch den Filter und den ersten Durch
laßweg von dem mindestens einen entfernten bzw. abge
trennten Nachkühlerwärmetauscher zu leiten, und um zu be
wirken, daß die Umgebungsluft zur Atmosphäre ausgelassen
wird.
Gemäß eines weiteres Aspektes der Erfindung hat ein Ver
brennungsmotor einen Motorblock, eine Lufteinlaßsammel
leitung, einen Turbolader zum Liefern von Einlaßluft zur
Einlaßluftsammelleitung und einen Hauptradiatorwärmetau
scher, ein getrennt montiertes bzw. entfernt angeordnetes
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem zum Liefern von
gekühlter Einlaßluft zur Lufteinlaßsammelleitung, wobei
folgendes vorgesehen ist: ein Filter zum Filtern der Um
gebungsluft; mindestens ein Nachkühlerwärmetauscher ge
trennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher und am Motor an
einer Stelle getrennt vom Hauptradiatorwärmetauscher an
geordnet, und zwar mit einem darin definierten ersten
Durchlaßweg, der strömungsmittelmäßig mit dem Filter ver
bunden ist, um die Umgebungsluft aufzunehmen, die durch
den Filter gelaufen ist; wobei ein zweiter Durchlaßweg
innerhalb dem mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher
definiert ist, um turboaufgeladene Luft vom Turbolader
aufzunehmen, um die turboaufgeladene Luft durch den min
destens einen Nachkühlerwärmetauscher zu leiten, so daß
die turboaufgeladene Luft einem Wärmetauschprozeß mit der
Umgebungsluft unterläuft, und zum Leiten der turboaufge
ladenen Luft zur Motoreinlaßsammelleitung; und einen Ven
tilator um zu bewirken, daß die Umgebungsluft durch den
Filter und den ersten Durchlaßweg des mindestens einen
getrennten bzw. entfernten Nachkühlerwärmetauscher läuft,
und um zu bewirken, daß die Umgebungsluft in die Atmo
sphäre ausgelassen wird.
Und in noch einem weiteren Ausführungsbeispiel ist eine
Arbeitsmaschine mit einem Verbrennungsmotor vorgesehen.
Der Verbrennungsmotor besteht aus einem Motorblock; aus
einer Lufteinlaßsammelleitung; einem Turbolader zum Lie
fern der Einlaßluft zur Lufteinlaßsammelleitung; aus ei
nem Hauptradiatorwärmetauscher; und aus einem getrennt
montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem zum
Liefern von gekühlter Einlaßluft zur Lufteinlaßsammellei
tung, wobei der getrennt montierte Luft-Luft-Nachkühler
einen Filter zum Filtern der Umgebungsluft hat; aus min
destens einem Nachkühlerwärmetauscher getrennt von dem
Hauptradiatorwärmetauscher und am Motor an einer Stelle
getrennt vom Hauptradiatorwärmetauscher angeordnet, und
wobei ein erster Durchlaßweg darin definiert ist, der
strömungsmittelmäßig mit dem Filter verbunden ist, um die
Umgebungsluft aufzunehmen, die durch den Filter gelaufen
ist; wobei ein zweiter Durchlaßweg innerhalb dem minde
stens einem Nachkühlerwärmetauscher definiert ist, um
turboaufgeladene Luft vom Turbolader aufzunehmen, um die
turboaufgeladene Luft durch den mindestens einen Nach
kühlerwärmetauscher zu leiten, so daß die turboaufgelade
ne Luft einem Wärmetauschprozeß mit der Umgebungsluft un
terläuft, und zum Leiten der turboaufgeladenen Luft zur
Motoreinlaßsammelleitung; und aus einem Ventilator, um zu
bewirken, daß die Umgebungsluft durch den Filter und den
ersten Durchlaßweg des mindestens einen entfernten bzw.
getrennten Nachkühlerwärmetauscher läuft, und um zu be
wirken, daß die Umgebungsluft in die Atmosphäre ausgelas
sen wird.
Fig. 1 ist eine Seitenansicht einer Arbeitsmaschine 10
mit einem radiatorgekühlten Dieselverbrennungs
motor 12, der im Vergleich zu einem herkömmli
chen Motor so modifiziert ist, daß daran ein
neues und verbessertes getrennt montiertes
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem vorge
sehen ist, das gemäß der Lehren und Prinzipien
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 2 ist eine schematische Rückansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels eines getrennt montierten
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems, das
gemäß der Prinzipien und Lehren der vorliegen
den Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 3 ist eine Seitenansicht des ersten Ausführungs
beispiels des getrennt montierten Luft-Luft-
Nachkühlerwärmetauschersystems, das in Fig. 2
gezeigt ist;
Fig. 4 ist eine schematische Vorderansicht eines zwei
ten Ausführungsbeispiels eines getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauscher
systems, das gemäß der Prinzipien und Lehren
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist;
Fig. 5 ist eine Draufsicht des zweiten Ausführungsbei
spiels des in Fig. 4 gezeigten getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauscher
systems;
Fig. 6 ist eine schematische Vorderansicht ähnlich der
Fig. 4, die jedoch ein drittes Ausführungsbei
spiel eines getrennt montierten Luft-Luft-
Nachkühlerwärmetauschersystems zeigt, das gemäß
der Prinzipien und Lehren der vorliegenden Er
findung aufgebaut ist;
Fig. 7 ist eine Draufsicht, ähnlich der Fig. 5, die
jedoch das dritte Ausführungsbeispiel des in
Fig. 6 gezeigten getrennt montierten Luft-
Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems zeigt; und
Fig. 8 ist eine schematische Perspektivansicht, die
einen Primäroberflächenwärmetauscher zeigt, der
als die Wärmetauscherkomponente in irgend einer
der in den Fig. 2 bis 7 veranschaulichten
Ausführungsbeispielen des getrennt montierten
Luft-Luft-Nachkühlersystems verwendet werden
kann.
Es ist bekannt, daß ein herkömmlicher radiatorgekühlter
Dieselverbrennungsmotor 10 einen Motorblock besitzt, ei
nen Hauptradiatorwärmetauscher, der am vorderen Ende des
Motorblocks angeordnet ist, und eine Vielzahl von Luft
filtern für die Motoreinlaßluft. Der Motor 110 ist im we
sentlichen der gleiche wie der eines herkömmlichen Mo
tors, außer daß dort ein neues und verbessertes getrennt
montiertes Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem vorge
sehen ist, das gemäß der Prinzipien und Lehren der vor
liegenden Erfindung aufgebaut ist, und das im allgemeinen
durch das Bezugszeichen 130 bezeichnet wird. Es sei ins
besondere bemerkt, daß weiterhin die Lage oder Verteilung
des Hauptradiatorwärmetauschers 114 mit Bezug zu einem
herkömmlichen Motor unverändert bleibt, und zwar trotz
des Vorsehens des neuen und verbesserten getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems 130 im
Motor 110. Es sei folglich weiter bemerkt und verständ
lich dargelegt, daß das neue und verbesserte getrennt
montierte Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem 130,
das gemäß der Prinzipien und Lehren der vorliegenden Er
findung aufgebaut und verwendet wird, effektiv bei beste
henden Verbrennungsmotoren nachgerüstet werden kann. Ei
nes der Hauptmerkmale des getrennt montierten Luft-Luft-
Nachkühlerwärmetauschersystems 130 der vorliegenden Er
findung liegt in der Tatsache, daß ein derartiges System
getrennt und unabhängig vom Hauptradiatorwärmetauscher
114 ist, der herkömmlicherweise in Verbindung mit Ver
brennungsmotoren verwendet wird.
Mit Bezug auf die Fig. 2 und 3 ist ein Ausführungsbei
spiel des neuen und verbesserten getrennt montierten
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems, das gemäß der
Lehren und Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufge
baut ist und verwendet wird, veranschaulicht und im all
gemeinen mit dem Bezugszeichen 130 bezeichnet, wie zuvor
in Verbindung mit der Gesamtansicht und der Erklärung des
Dieselverbrennungsmotors 110 bemerkt, wobei verständlich
wird, daß die spezielle Struktur des in den Fig. 2 und
3 veranschaulichten neuen und verbesserten getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems 130 tat
sächlich als das getrennt montierte Luft-Luft-Nachkühler
wärmetauschersystem 130 verwendet werden kann, das in
Fig. 1 veranschaulicht ist, und entsprechend innerhalb des
Motors 110 der Fig. 1 vorgesehen werden kann.
Insbesondere ist zu sehen, daß das getrennt montierte
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem 130 einen Wärme
tauscher oder Nachkühlerkern 132 hat, stromaufwärts von
dem ein Filter 134 vorgesehen ist, durch den relativ küh
le Umgebungsluft eintritt, wie von dem dicken Pfeil AAI
bezeichnet. Stromabwärts des Wärmetauschers oder Nachküh
lerkerns 132 ist ein Wärmetauscher- oder Nachkühlerventi
lator 136 angeordnet, der dazu dient, die relativ kühle
Umgebungsluft AAI durch den Filter 134 und den Wärmetau
scher- oder Nachkühlerkern 132 zu ziehen, wonach die Um
gebungsluft zur Atmosphäre durch ein Auslaßrohr 138 aus
gelassen wird, und zwar als relativ heiße Umgebungsluft,
die von dem dicken Pfeil AAO bezeichnet wird. Die relativ
heiße Luft aus dem Motorturbolader wird in den Wärmetau
scher- oder Nachkühlerkern 132 durch einen Wärmetauscher-
oder Nachkühlereinlaßanschluß 140 gelassen, wie vom Pfeil
TAI bezeichnet, und nach dem Durchlaufen des Wärmetau
scher- oder Nachkühlerkerns 132 und der Ausführung eines
Wärmeaustauschvorgangs mit Bezug zur relativ kalten Umge
bungsluft, die gleichzeitig durch den Wärmetauscher- oder
Nachkühlerkern 132 läuft, wird die Turboladerluft durch
einen Wärmetauscher- oder Nachkühlerauslaßanschluß 142
als relativ kühle Turboladerluft ausgestoßen, wie vom
Pfeil TAO bezeichnet, die dann zur Motoreinlaßsammellei
tung geleitet wird.
Die Anwendung des Filters 134 stromaufwärts des Wärmetau
scher- oder Nachkühlerkerns 132 hat zur Folge, daß reine
gefilterte Umgebungsluft zum Wärmetauscher- oder Nachküh
lerkern 132 geliefert wird, was die Anwendung eines rela
tiv dichten oder kompakten Wärmetauscher- oder Nachküh
lerkerns gestattet, wie genauer im folgenden besprochen
wird, und zwar in Hinblick auf die Tatsache, daß eine
Verstopfung des Wärmetauscher- oder Nachkühlerkerns durch
von Luft eingeführter Verschmutzung effektiv verhindert
wird. Die Anwendung eines relativ dichten oder kompakten
Wärmetauscher- oder Nachkühlerkerns verbessert die Abküh
lung der Turboladerluft, die zur Motoreinlaßsammelleitung
zu leiten ist, was das wünschenswerte Ziel ist. Aufgrund
der Anwendung eines solchen relativ dichten oder kompak
ten Wärmetauscher- oder Nachkühlerkerns, der einen rela
tiv beträchtlichen oder signifikanten Druckabfall für den
Luftfluß darstellt, der durch den Wärmetauscher- oder
Nachkühlerkern 132 gezogen wird, hat der Wärmetauscher-
oder Nachkühlerventilator 136 vorzugsweise einen radial
oder nach hinten gekrümmten Zentrifugalventilator.
Um Schmutz zu entfernen, der von dem Filter 134 aus der
hereinkommenden Umgebungsluft AAI herausgefiltert und
darauf gesammelt wurde, kann das System 130 weiter eine
Spülleitung 144 haben, die strömungsmittelmäßig den Fil
ter 134 mit der Einlaßkammer des Wärmetauscher- oder
Nachkühlerventilators 136 verbindet, während der Wärme
tauscher- oder Nachkühlerkern 132 umlüftet wird oder
überleitet wird. Die Spülluft wird durch den Filter 134
geleitet und läuft über die Spülleitung 144, um die ge
filterten und gesammelten Schmutzstoffe damit zu ziehen,
wodurch ein solcher Schmutz dann in den Ventilatorhohl
raum eingelassen werden kann und zur Atmosphäre durch das
Auslaßrohr 138 ausgestoßen werden kann. Natürlich sei be
merkt, daß zusätzliche Spülroutinen oder -techniken ein
gesetzt werden können, falls erforderlich oder geeignet.
Es sei weiter bemerkt, daß der Wärmetauscher- oder Nach
kühlerventilator 136 betriebsmäßig mit irgendeinem Elek
tromotor oder einem Hydraulikpumpen- und -motorantrieb
146 verbunden ist und davon angetrieben wird. Der Motor
antrieb 146 ermöglicht somit, daß der Wärmetauscher- oder
Nachkühlerventilator 136 unabhängig von der Fahrzeugmo
tordrehzahl und der Drehzahl des Hauptradiatorkühlventi
lators angetrieben wird. Somit kann ein konstanter Fluß
oder ein gesteuerter Fluß der Umgebungsluft, die durch
den Wärmetauscher- oder Nachkühlerkern 132 gezogen wird,
erreicht werden.
In den Fig. 4 und 5 ist ein zweites Ausführungsbei
spiel des neuen und verbesserten getrennt montierten
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems gezeigt, das ge
mäß der Prinzipien und Lehren der vorliegenden Erfindung
aufgebaut und verwendet wird, und wird im allgemeinen mit
dem Bezugszeichen 230 bezeichnet. Es sei bemerkt, daß das
getrennt montierte Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersy
stem 230 betriebsmäßig ähnlich dem in den Fig. 2 und 3
veranschaulichten getrennt montierten Luft-Luft-Nachküh
lerwärmetauschersystems 130 ist, und daher sind Teile des
getrennt montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauscher
systems 230, die ähnlichen Teilen des getrennt montierten
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems 130 des in den
Fig. 2 und 3 veranschaulichten ersten Ausführungsbei
spieles entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen bezeich
net worden, obwohl die Bezugszeichen des getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems 230 in
einer 200-Serie bezeichnet werden. Wie auch aus dem Ver
gleich zwischen dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 und
3 und dem Ausführungsbeispiel der Fig. 4 und 5 klar
wird, gibt es strukturelle Abweichungen zwischen den zwei
Nachkühlerwärmetauschersystemen 130 und 230.
Insbesondere ist einer der ersten Hauptunterschiede zwi
schen dem getrennt montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärme
tauschersystem 230 der Fig. 4 und 5 und dem getrennt
montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem 130
der Fig. 2 und 3, das anstelle des einzelnen Wärmetau
scher- oder Nachkühlerkerns 132 das getrennt montierte
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem 230 ein Paar von
Wärmetauschern oder Nachkühlern 232 hat, die jeweils an
entgegengesetzten Seiten des Wärmetauscher- oder Nachküh
lerventilators 236 angeordnet sind.
Ein Filter 234 ist koaxial über dem Filter 236 angeord
net, so daß die Umgebungsluft in und durch den Filter 234
durch den Ventilator 236 gezogen wird, wie vom Pfeil AAI
bezeichnet, und der Ventilator 236 hat doppelte Auslässe,
so daß die Auslässe des Ventilators 236 jeweils durch je
den der Wärmetauscher oder Nachkühler 232 geblasen wer
den, die jeweils direkt benachbart zu und stromabwärts
der Ventilatorauslässe gelegen sind. Dieses Merkmal hat
eine weitere Abweichung mit Bezug auf das System 130 der
Fig. 2 und 3, d. h. anstelle, daß die Nachkühlerventila
torluft durch die Wärmetauscher oder Nachkühler gezogen
wird, wie es der Fall beim System 130 der Fig. 2 und 3
war, wird die Auslaßventilatorluft durch die Wärmetau
scher oder Nachkühler 232 geblasen.
Darauffolgend wird die aufgeheizte Umgebungsluft von den
Wärmetauschern oder Nachkühlern 232 ausgestoßen und in
die Atmosphäre durch ein Auslaßrohr 238 als Umgebungsluft
nach außen AAO ausgelassen. In ähnlicher Weise wird Luft
vom Motorturbolader in die getrennt gelegenen Einlaßenden
240 der Wärmetauscher oder Nachkühler 232 gelassen, wie
von den Pfeilen TAI bezeichnet, und nachdem sie durch die
jeweiligen Wärmetauscher oder Nachkühler 232 gelaufen
ist, so daß sie einen Wärmetauschprozeß mit Bezug zur Um
gebungsluft ausgesetzt wird, wird die relativ abgekühlte
Turboladerluft aus den benachbarten Auslaßenden 242 der
Wärmetauscher oder Nachkühler 232 ausgestoßen, wie von
den Pfeilen TAO bezeichnet.
Mit Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 ist ein weiteres
Ausführungsbeispiel des neuen und verbesserten getrennt
montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems, das
gemäß der Prinzipien und Lehren der vorliegenden Erfin
dung aufgebaut und verwendet wird, veranschaulicht und im
allgemeinen mit dem Bezugszeichen 330 bezeichnet. Es sei
bemerkt, daß das getrennt montierte Luft-Luft-Nachkühler
wärmetauschersystem 330 betriebsmäßig dem getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystemen 130 und
230 ähnlich ist, die in den Fig. 2-5 veranschaulicht
sind, und daher sind Teile des getrennt montierten Luft-
Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems 330, die ähnlichen
Teilen der getrennt montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärme
tauschersystemen 130 und 230 der ersten und zweiten Aus
führungsbeispiele entsprechen, wie sie in den Fig. 2-5
veranschaulicht wurden, durch ähnliche Bezugszeichen be
zeichnet worden, obwohl die Bezugszeichen des getrennt
montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystems 330
in einer 300-Serie bezeichnet werden. Wie ebenfalls aus
einem Vergleich zwischen dem Ausführungsbeispiel der
Fig. 4 und 5 und dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6
und 7 klar wird, gibt es strukturelle oder positionsbezo
gene Unterschiede zwischen den Komponenten der zwei Nach
kühlerwärmetauschersysteme 230 und 330.
Insbesondere ist einer der ersten Unterschiede zwischen
dem getrennt montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetau
schersystem 330 der Fig. 6 und 7 und dem getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem 230, das
in den Fig. 4 und 5 offenbart wird, das gemäß der
Prinzipien und Lehren des Ausführungsbeispiels des ge
trennt montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauscher
systems, das in den Fig. 6 und 7 offenbart wird, wäh
rend die Achse eines Filters 334 vertikal angeordnet ist,
die Achse eines Ventilators 336 und seines Antriebsmotors
346 in einem vorbestimmten Winkel mit Bezug zur Vertika
lachse des Filters 334 versetzt oder angeordnet ist. Es
sei zusätzlich bemerkt, daß ein zweiter Unterschied zwi
schen dem in den Fig. 6 und 7 offenbarten getrennt
montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem 330
und dem in den Fig. 4 und 5 offenbarten getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersysteme 230 ist,
daß die Auslaßrohre 238 des Ausführungsbeispiels des ge
trennt montierten Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauscher
systems 230, das in den Fig. 4 und 5 offenbart wird,
im Endeffekt weggelassen worden sind.
Es sei zuletzt bemerkt, daß in Verbindung mit irgendeinem
der getrennt montierten Luft-Luft-Wärmetauscher oder
Nachkühler 132, 232 oder 332, die jeweils in den Ausfüh
rungsbeispielen der Fig. 2-3, der Fig. 4-5 und der
Fig. 6-7 offenbart werden, ein solcher Wärmetauscher
oder Nachkühler tatsächlich entweder einen Primäroberflä
chenwärmetauscher oder einen herkömmlicheren Sekundäro
berflächenwärmetauscher haben kann, obwohl für die Zwecke
dieser Offenbarung und der Erfindung ein Primäroberflä
chenwärmetauscher oder -nachkühler bevorzugt wird. Bei
einem Sekundäroberflächenwärmetauscher hat ein rohrförmi
ger Durchlauf oder eine Leitung, die ein zu kühlendes
Strömungsmittel trägt, eine Vielzahl von Radiatorfinnen,
die radial nach außen von der Außenumfangsoberfläche des
rohrförmigen Durchlaufs oder der Leitung vorstehen. Ein
Primäroberflächenwärmetauscher ist ein Wärmetauscher, bei
dem die Radiatorfinnen im Endeffekt weggelassen worden
sind, und wobei statt dessen ineinander fassende Leitun
gen für die jeweiligen Gas- und Luftflüsse zwischen ge
wellten Blechkomponenten definiert sind, die zusammen den
Wärmetauscher bilden. Die Dichte der Wärmetauscherkompo
nenten wird somit vergrößert, was eine verbesserte Küh
lung zur Folge hat.
Insbesondere wie in Fig. 8 zu sehen, ist ein Primärober
flächenwärmetauscher offenbart, der im allgemeinen mit
dem Bezugszeichen 432 bezeichnet wird. Es ist zu sehen,
daß der Wärmetauscher aus drei vertikal gestapelten ge
wellten Blechmaterialien 450, 452 und 454 geformt ist.
Die gewellten Bleche können aus irgendeinem von einer
Vielzahl von Materialien geformt werden, wie beispiels
weise aus rostfreiem Stahl, aus Aluminium, aus nicht me
tallischen Materialien, wie beispielsweise Nylon oder an
dere thermoplastische Materialien oder ähnlichem. Das
obere gewellte Blech 450 und das dazwischenliegende ge
wellte Blech 452 sind im entgegengesetzten Sinn oder Ori
entierung mit Bezug zueinander angeordnet, so daß sie
nicht ineinander liegen, und dabei sind die jeweiligen
konkaven Teile 456 und 458 der Bleche 450 und 452 anein
ander anliegend, während die jeweiligen konvexen Teile
460 und 462 der Bleche 450 und 452 getrennt von einander
angeordnet sind. In dieser Weise definieren die oberen
und mittleren Bleche 450 und 452 eine Vielzahl von Gas
leitungen 464 dazwischen.
In ähnlicher Weise sind das untere gewellte Blech 454 und
das dazwischenliegende gewellte Blech 452 in entgegenge
setztem Sinne oder in entgegengesetzter Orientierung mit
Bezug aufeinander angeordnet, um nicht ineinander zu lie
gen und dabei sind die jeweiligen konkaven Teile 466 und
468 der Bleche 454 und 452 aneinander anliegend, während
die jeweiligen konvexen Teile 470 und 472 der Bleche 454
und 452 getrennt voneinander angeordnet sind. In dieser
Weise definieren die unteren und dazwischenliegenden Ble
che 454 und 452 eine Vielzahl von Luftleitungen 474 da
zwischen. Es sei auch bemerkt, daß als eine Folge der An
ordnung der Flächenelemente bzw. Bleche 450, 452 und 454
und die jeweilige Bildung von Gas- und Luftleitungen 464
und 474 dazwischen, beispielsweise der obere Endteil von
jeder der Luftleitungen 474 teilweise zwischen den unte
ren Endteilen eines Paares von benachbarten Gasleitungen
464 eingefaßt bzw. ineinandergreifend angeordnet ist, und
in ähnlicher Weise angesehen von einem Rückansichtspunkt,
der untere Endteil von jeder der Gasleitungen 464 teil
weise zwischen den oberen Endteilen eines Paares von be
nachbarten Luftleitungen 474 ineinandergreifend angeord
net ist. In dieser Weise wird ein verbesserter Wärmeaus
tausch zwischen der Luft und dem Gas, die in den Leitun
gen 474 und 464 fließen, erreicht.
Es sei somit bemerkt, daß als eine Folge des Vorsehens
oder der Anordnung des getrennt montierten Luft-Luft-
Nachkühler- oder Wärmetauschersystems der vorliegenden
Erfindung, wie es beispielsweise in Verbindung mit einem
Dieselverbrennungsmotor verwendet wird, wie in Fig. 1
offenbart, und zwar ungeachtet dessen ob die getrennt
montierte Luft-Luft-Nachkühler- oder Wärmetauscheranord
nung die spezielle strukturelle Anordnung hat, die ein
Ausführungsbeispiel aufweist, das in den Fig. 2-3 of
fenbart wird, ein weiteres Ausführungsbeispiel, das in
den Fig. 4-5 offenbart wird oder ein anderes Ausfüh
rungsbeispiel, das in den Fig. 6-7 offenbart wird,
verschiedene Betriebsvorteile erreicht werden können. Es
wurde beispielsweise anfänglich bemerkt, daß mit der neu
en und verbesserten getrennt montierten Luft-Luft-Nach
kühler- oder Wärmetauscheranordnung, die gemäß der Prin
zipien und Lehren der vorliegenden Erfindung aufgebaut
und verwendet wird, eine zusätzliche Kühlung vorgesehen
wird, und zwar für die Kühlung der in die Motoreinlaßsam
melleitung hereinkommenden Einlaßluft, ohne zu erfordern,
daß eine solche Kühlung durch den Hauptkühlwärmetauscher
oder -radiator bewirkt wird, der dann frei zur Ausführung
von anderen Kühlfunktionen ist, oder der andere Kühlla
sten des Motors ansprechen kann. Ein ausreichender Luft
fluß und eine ausreichende Kühlung der in die Motorein
laßsammelleitung hereinkommenden Luft wird daher erreicht
ohne eine Steigerung der Größe und der Betriebsgeräusche
des Hauptkühlungswärmetauschers oder -radiators nötig zu
machen. Alternativ kann die Größe des Hauptkühlwärmetau
schers oder -radiators verringert werden. Der Ventilator
des getrennt montierten Luft-Luft-Nachkühler- oder Wärme
tauschersystems wird auch durch eine Vorrichtung ange
trieben, wie beispielsweise durch einen eigenen Motoran
trieb, so daß er unabhängig von der Motordrehzahl oder
-belastung betrieben werden kann.
Noch weiterhin gestattet die Anwendung des getrennt mon
tierten Luft-Luft-Nachkühler- oder Wärmetauschersystems,
wie es hier offenbart wird, daß ein solches System im
Endeffekt als ein nachgerüstetes System mit Bezug auf
existierende oder herkömmliche Fahrzeugwärmetauscheran
ordnungen oder -systeme montiert werden kann. Gemäß der
verschiedenen veranschaulichten Ausführungsbeispiele sei
es auch bemerkt, daß wenn die aufgeheizte Umgebungsluft
zur Atmosphäre ausgelassen wird, eine solche aufgeheizte
Luft weg von sowohl den Nachkühler- als auch Hauptradia
torventilatoren geleitet wird, um nicht in hereinlaufen
den oder eintretenden Luftströme von irgendeinem Ventila
tor hineingezogen zu werden. In Verbindung mit einer sol
chen Anordnung sei beispielsweise bemerkt, daß während
die Auslaßrohre 238, 238 des zweiten Ausführungsbeispie
les, das in den Fig. 4 und 5 offenbart wird, als sich
nach vertikal oben erstreckend offenbart und veranschau
licht werden, diese ebenfalls angeordnet werden können,
so daß sie sich horizontal erstrecken, solange wie die
Auslaßenden der Rohre getrennt von sowohl dem Nachkühler-
als auch den Hauptradiatorventilatoren sind. Weiterhin
ist der Vorteil der getrennt montierten Luft-Luft-Nach
kühler- oder Wärmetauschersysteme, die in den verschiede
nen Ausführungsbeispielen offenbart sind, wie sie in den
Fig. 4-7 veranschaulicht werden, bei denen zwei Nach
kühler- oder Wärmetauscherkerne 232, 232 und 332, 332 an
stelle des einzelnen Nachkühler- oder Wärmetauscherkerns
132 des in den Fig. 2-3 veranschaulichten ersten Aus
führungsbeispieles eingesetzt werden, das mehr Flexibili
tät mit Bezug auf die Systemkomponenten und das Positi
onsgehäuse oder die Aufnahme dieser am Fahrzeug erreicht
werden kann.
Claims (10)
1. Getrennt montiertes Kühlsystem, das mit einem Ver
brennungsmotor verbunden ist, wobei der Verbren
nungsmotor einen Motorblock besitzt, weiter eine
Einlaßsammelleitung, einen Turbolader zum Liefern
von Einlaßluft zur Einlaßluftsammelleitung und einen
Hauptradiatorwärmetauscher, ein getrennt montiertes
Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem zum Liefern
von gekühlter Einlaßluft zur Einlaßsammelleitung,
wobei das getrennt montierte Kühlsystem folgendes
aufweist:
einen Filter zum Filtern der Umgebungsluft;
mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher getrennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher und am Motor an geordnet, und zwar an einer Stelle getrennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher, und zwar mit einem er sten darin definierten Durchlaßweg, der strömungs mittelmäßig mit dem Filter verbunden ist, um die Um gebungsluft aufzunehmen, die durch den Filter gelau fen ist;
einen zweiten Durchlaßweg, der innerhalb des minde stens einen Nachkühlerwärmetauschers definiert ist, um turboaufgeladene Luft vom Turbolader aufzunehmen, um die turboaufgeladene Luft durch den mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher zu leiten, so daß die turboaufgeladene Luft einen Wärmetauschprozeß mit der Umgebungsluft unterläuft, und zum Leiten der turboaufgeladenen Luft zur Motoreinlaßsammelleitung; und
einen Ventilator, um zu bewirken, daß die Umgebungs luft durch den Filter und den Durchlaßweg des minde stens einen getrennten Nachkühlerwärmetauscher läuft, und um zu bewirken, daß die Umgebungsluft zur Atmosphäre ausgelassen wird.
einen Filter zum Filtern der Umgebungsluft;
mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher getrennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher und am Motor an geordnet, und zwar an einer Stelle getrennt von dem Hauptradiatorwärmetauscher, und zwar mit einem er sten darin definierten Durchlaßweg, der strömungs mittelmäßig mit dem Filter verbunden ist, um die Um gebungsluft aufzunehmen, die durch den Filter gelau fen ist;
einen zweiten Durchlaßweg, der innerhalb des minde stens einen Nachkühlerwärmetauschers definiert ist, um turboaufgeladene Luft vom Turbolader aufzunehmen, um die turboaufgeladene Luft durch den mindestens einen Nachkühlerwärmetauscher zu leiten, so daß die turboaufgeladene Luft einen Wärmetauschprozeß mit der Umgebungsluft unterläuft, und zum Leiten der turboaufgeladenen Luft zur Motoreinlaßsammelleitung; und
einen Ventilator, um zu bewirken, daß die Umgebungs luft durch den Filter und den Durchlaßweg des minde stens einen getrennten Nachkühlerwärmetauscher läuft, und um zu bewirken, daß die Umgebungsluft zur Atmosphäre ausgelassen wird.
2. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem auf
weist, daß der Ventilator ein Zentrifugalventilator
ist.
3. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem auf
weist, daß der Filter und mindestens ein Nachkühler
wärmetauscher stromaufwärts des Ventilators angeord
net sind, so daß der Ventilator die Umgebungsluft
durch den Filter und mindestens einen Nachkühlerwär
metauscher zieht.
4. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem auf
weist, daß
der Ventilator zwischen dem Filter und dem minde
stens einen Nachkühlerwärmetauscher angeordnet ist,
so daß der Ventilator die Umgebungsluft durch den
Filter zieht und die Umgebungsluft durch den minde
stens einen Nachkühlerwärmetauscher drückt, der
strömungsmittelmäßig stromabwärts des Ventilators
angeordnet ist.
5. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 4, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem auf
weist, daß
der mindestens eine Nachkühlerwärmetauscher zwei
Nachkühlerwärmetauscher aufweist, die an entgegenge
setzten Seiten des Ventilators angeordnet sind.
6. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 3, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem fol
gendes aufweist:
eine Spülleitung, die strömungsmittelmäßig den Fil ter und den Ventilator verbindet, und die den minde stens einen Nachkühlerwärmetauscher umgeht, um Fil terspülluft vom Filter zum Ventilator zu leiten, und zwar zum Ausstoß von Schmutz, der sich innerhalb des Filters angesammelt hat, und zwar zusammen mit der Umgebungsluft, die zur Atmosphäre ausgelassen wird.
eine Spülleitung, die strömungsmittelmäßig den Fil ter und den Ventilator verbindet, und die den minde stens einen Nachkühlerwärmetauscher umgeht, um Fil terspülluft vom Filter zum Ventilator zu leiten, und zwar zum Ausstoß von Schmutz, der sich innerhalb des Filters angesammelt hat, und zwar zusammen mit der Umgebungsluft, die zur Atmosphäre ausgelassen wird.
7. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 3, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem fol
gendes aufweist:
ein Auslaßrohr, daß strömungsmittelmäßig mit dem Ventilator verbunden ist, um die Umgebungsluft zur Atmosphäre auszulassen, so daß die ausgelassene Um gebungsluft weg von dem Hauptradiatorwärmetauscher geleitet wird.
ein Auslaßrohr, daß strömungsmittelmäßig mit dem Ventilator verbunden ist, um die Umgebungsluft zur Atmosphäre auszulassen, so daß die ausgelassene Um gebungsluft weg von dem Hauptradiatorwärmetauscher geleitet wird.
8. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 5, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem fol
gendes aufweist:
ein Auslaßrohr, das strömungsmittelmäßig mit jedem der zwei Nachkühlerwärmetauscher verbunden ist, so daß die ausgelassene Umgebungsluft weg von dem Hauptradiatorwärmetauscher geleitet wird.
ein Auslaßrohr, das strömungsmittelmäßig mit jedem der zwei Nachkühlerwärmetauscher verbunden ist, so daß die ausgelassene Umgebungsluft weg von dem Hauptradiatorwärmetauscher geleitet wird.
9. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 1, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem fol
gendes aufweist:
einen Motorantrieb, der betriebsmäßig mit dem Venti lator verbunden ist, um den Ventilator unabhängig von der Last und von der Drehzahl des Fahrzeugmotors anzutreiben.
einen Motorantrieb, der betriebsmäßig mit dem Venti lator verbunden ist, um den Ventilator unabhängig von der Last und von der Drehzahl des Fahrzeugmotors anzutreiben.
10. Getrennt montiertes Kühlsystem nach Anspruch 5, wo
bei das Luft-Luft-Nachkühlerwärmetauschersystem auf
weist, daß
der Filter eine dadurch definierte Achse hat; und daß
der Ventilator eine dadurch definierte Achse hat, wobei die Achse des Ventilators winkelmäßig mit Be zug zur Achse des Filters versetzt ist, um die Auf nahme des Wärmetauschersystems innerhalb der Raumbe grenzungen des Fahrzeugmotors zu erleichtern.
der Filter eine dadurch definierte Achse hat; und daß
der Ventilator eine dadurch definierte Achse hat, wobei die Achse des Ventilators winkelmäßig mit Be zug zur Achse des Filters versetzt ist, um die Auf nahme des Wärmetauschersystems innerhalb der Raumbe grenzungen des Fahrzeugmotors zu erleichtern.
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Date | Code | Title | Description |
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