DE10128417A1

DE10128417A1 - Getrennt montierter Luft-Luft-Nachkühler

Info

Publication number: DE10128417A1
Application number: DE10128417A
Authority: DE
Inventors: Paul A Dicke; Ronald L Dupree; Donald C Hodges; Jiubo Ma; Aubery W Penn
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2000-06-29
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-04-25
Also published as: US6318347B1; JP2002070565A

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

Technisches Gebiet

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.

Technischer Hintergrund

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.

Offenbarung der Erfindung

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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

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.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

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.

Industrielle Anwendbarkeit

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

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.

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.

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.

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.

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.

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.