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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ladeluftkühlung
für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs sowie
ein System zur Ladeluftkühlung und/oder Turboaufladung
eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs sowie ein Verfahren
zur Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs.
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Zur
Leistungsverbesserung von Verbrennungsmotoren wird die aus der Umgebung
angesaugte Luft mittels eines Verdichters eines Turboladers einstufig
oder mehrstufig aufgeladen. Die verdichtete Luft erwärmt
sich dabei und muss deshalb nach dem Verdichten wieder abgekühlt
werden. Dies erfolgt mittels eines Wärmetauschers zur Ladeluftkühlung.
Dabei kann die aufgeladene Luft direkt oder indirekt gekühlt
werden. Bei der direkten Ladeluftkühlung wird die aufgeladene
Luft direkt von der Umgebungsluft gekühlt. Bei der indirekten
Ladeluftkühlung wird die Ladeluft von einem Kühlmittel
gekühlt, welches wiederum von Umgebungsluft gekühlt
wird.
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Ferner
ist bekannt, bei einer mehrstufigen insbesondere zweistufigen, Ladeluftaufladung
die Ladeluft mehrstufig zu kühlen.
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Des
Weiteren kann die Ladeluft nach dem Verdichten in einer ersten Verdichterstufe
mittels eines Zwischenkühlers abgekühlt werden,
bevor die Ladeluft erneut in einer weiteren Verdichterstufe auf ein
höheres Druckniveau verdichtet wird. In einem weiteren
Wärmetauscher zur Ladeluftkühlung erfolgt dann
die erneute Abkühlung der Ladeluft, bevor diese dem Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs zugeführt wird.
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Aus
der
DE3504038 ist eine
Kühlanlage für eine mit einem Abgasturbolader
versehene wassergekühlte Brennkraftmaschine bekannt, wobei
im Ansaugsystem der Maschine ein Zwischenkühler zur Abkühlung
der vom Turbolader abgegebenen Ladeluft bekannt ist.
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Aus
der
EP1505274 ist ein
Ladeluftkühler bekannt mit einem von einem Kühlmedium
durchströmbaren Kühleinsatz, der im ladeluftführenden Verbindungskanal
angeordnet ist.
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Aus
der
DE10351845 sind
parallele Wärmetauschermodule bekannt, die mit einem Abgaseintrittsgehäuse
verbunden sind und einen Hochtemperaturabgaswärmetauscher
bilden und parallele Wärmetauschermodule, die mit einem
Abgasaustrittsgehäuse verbunden sind und Niedertemperaturabgaswärmetauscher
bilden.
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Die
Gehäuse der Wärmetauschermodule sind zur Halterung
an den Enden mit Flanschen versehen. Der Hochtemperaturabgaswärmetauscher
ist mittels einer Befestigungsbrille starr am Abgaseintrittsgehäuse
fixiert. An einem anderen Ende ist der Hochtemperaturabgaswärmetauscher
an einem Flansch in einer Lagerplatte gelagert, so dass Zwangsspannungen
vermieden werden.
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Aus
der
EP0874142 ist eine
Vorrichtung zur integrierten Führung von flüssigen
und gasförmigen Medien einer Brennkraftmaschine mit einem
benachbart zu einem Zylinderkopf an der Brennkraftmaschine gehaltenen
Gehäuse und mit einem Befestigungsflansch für
eine Aufladeeinrichtung für Verbrennungsluft bekannt.
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Die
Wärmetauscher zur Ladeluft bzw. Abgaskühlung sind
dabei jeweils mit einer Vielzahl von Leitungen bzw. Rohren verbunden,
die Kühlmittel den Wärmetauschern zuführen
bzw. Kühlmittel aus den Wärmetauschern abführen.
Diese Leitungen müssen meist mit einer Vielzahl von verschiedenen Halteelementen
im Motorraum befestigt werden. Das Kühlmittel zum Kühlen
der Ladeluftkühler oder der anderen Wärmetauscher
wie beispielsweise Abgaskühler kann dabei aus dem Kühlmittelkreislauf
zur Motorkühlung des Verbrennungsmotors abgezweigt werden.
Dabei ist eine Vielzahl von Schnittstellen erforderlich, die beispielsweise
als Rohrverzweigungselemente ausgebildet sind.
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art zu verbessern. Insbesondere soll der für
Kühlmittelversorgungsleitungen zum Zuführen bzw.
Abführen von Kühlmittel zur bzw. von den Wärmetauschern
zur Ladeluft und/oder Abgaskühlung verringert werden. Gleichzeitig
soll die Zahl der Schnittstellen und der erforderlichen Verzweigungselemente
der kühlmittelführenden Leitungen verringert werden.
Darüber hinaus soll insbesondere die Montagezeit, die erforderlich
ist, um Kühlmittelversorgungsleitungen an den Wärmetauschern
anzuschließen, verringert werden. Ferner soll insbesondere
die Montage selbst vereinfacht werden.
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Die
Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Es
wird eine Vorrichtung zur Ladeluftkühlung für
einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgeschlagen, der
einen ersten Wärmetauscher zur Ladelufthochdruckkühlung
aufweist. Die Vorrichtung weist ferner zumindest einen zweiten Wärmetauscher
zur Ladeluftniederdruckkühlung auf. Ferner ist zumindest
ein erstes Verbindungselement zur Verbindung des ersten Wärmetauschers
und des zumindest einen zweiten Wärmetauschers miteinander vorgesehen.
Die Vorrichtung weist zumindest eine Kühlmittelzuleitung
zur Beströmung zumindest eines Wärmetauschers
mit Kühlmittel und zumindest eine Kühlmittelableitung
zur Ableitung von Kühlmittel aus zumindest einem der Wärmetauscher
auf. Die zumindest eine Kühlmittelzuleitung und die zu mindest
eine Kühlmittelableitung sind im Wesentlichen vollständig in
dem zumindest einen ersten Verbindungselement angeordnet.
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Unter
dem einen „ersten Wärmetauscher zur Ladelufthochdruckkühlung"
ist insbesondere ein Ladeluftkühler zu verstehen, in dem
Ladeluft gekühlt wird, die zumindest mittels zweier Verdichtungsstufen
eines Turboladers auf ein Hochdruckniveau verdichtet wurde. Der
erste Wärmetauscher kann aber auch ein Abgaskühler
und/oder ein Ölkühler und/oder ein Verdampfer
bzw. Kondensator einer Klimaanlage sein.
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Unter
dem „zweiten Wärmetauscher zur Ladeluftniederdruckkühlung"
ist insbesondere ein Ladeluftkühler zu verstehen, der Ladeluft
kühlt, die aus der Umgebung angesaugt und mittels einer
ersten Verdichterstufe eines Turboladers auf ein Ladeluftniederdruckniveau
verdichtet wurde.
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Unter „Ladeluftniederdruck"
ist dabei zu verstehen, dass die Ladeluft einen höheren
Druck als die Umgebungsluft aufweist, wobei der Ladeluftniederdruck
jedoch geringer ist als der Ladelufthochdruck.
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Der
Ladeluftniederdruck wird dabei von einer ersten Verdichterstufe
eines Turboladers erzeugt. Der Ladelufthochdruck wird von einer
zumindest zweiten Verdichterstufe eines Turboladers erzeugt.
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Das
zumindest eine erste Verbindungselement, insbesondere eine Verbindungsplatte,
dient dabei zur Verbindung des ersten Wärmetauschers und
des zumindest zweiten Wärmetauschers miteinander.
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Über
die zumindest eine Kühlmittelzuleitung wird Kühlmittel
zumindest einem Wärmetauscher, insbesondere dem Ladelufthochdruckwärmetauscher,
und/oder dem Ladeluftniederdruckwärmetauscher, zugeführt.
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Die
zumindest eine Kühlmittelableitung dient der Abführung
von Kühlmittel aus zumindest einem Wärmetauscher,
insbesondere dem Ladelufthochdruckwärmetauscher und/oder
dem Ladeluftniederdruckwärmetauscher.
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Die
zumindest eine Kühlmittelzuleitung und die zumindest eine
Kühlmittelableitung sind im Wesentlichen vollständig,
insbesondere vollständig, in dem zumindest einen ersten
Verbindungselement, insbesondere in der zumindest einen ersten Verbindungsplatte
angeordnet bzw. in diese integriert.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verzweigt sich die erste
Kühlmittelzuleitung zumindest in einen ersten Zuströmteilkanal
zur Beströmung der ersten Wärmetauschers, insbesondere
des Ladelufthochdruckwärmetauschers und einen zweiten Zuströmteilkanal
zur Beströmung des zweiten Wärmetauschers, insbesondere
den Ladeluftniederdruckwärmetauscher. Der erste Zuströmteilkanal
und der zumindest eine zweite Zuströmteilkanal sind im
Wesentlichen vollständig, insbesondere vollständig,
in dem zumindest einen ersten Verbindungselement, insbesondere der
zumindest einen ersten Verbindungsplatte, angeordnet.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verzweigt sich der erste
Zuströmteilkanal in einen dritten Zuströmteilkanal
und in einen vierten Zuströmteilkanal zur Beströmung
des ersten Wärmetauschers, insbesondere des Hochdruckladeluftkühlers,
wobei der dritte Zuströmteilkanal und der vierte Zuströmteilkanal
im Wesentlichen vollständig in dem ersten Verbindungselement,
insbesondere der Verbindungsplatte, angeordnet sind. Auf diese Weise kann
Bauraum besonders vorteilhaft eingespart werden. Ferner kann die
Montage der Vorrichtung besonders vereinfacht werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das erste Verbindungselement,
insbesondere die zumindest eine Verbindungsplatte, einen ersten
Abströmteilkanal zur Ableitung von Kühlmittel
aus dem ersten Wärmetauscher, insbesondere aus dem Hochdruckladeluftkühler,
auf. Ferner weist das erste Verbindungselement zumindest einen zweiten
Abströmteilkanal zur Ableitung von Kühlmittel
aus dem zweiten Wärmetauscher, insbesondere aus dem Niederdruckladeluftkühler
auf. Der erste Abströmteilkanal und der zumindest eine
zweite Abströmteilkanal münden in die Kühlmittelableitung.
Auf diese Weise kann die Zahl der Kühlmittelanschlussleitungen
besonders vorteilhaft verringert werden und die Montage vereinfacht
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das erste Verbindungselement,
insbesondere die Verbindungsplatte, eine erste Flanschfläche
zum Anflanschen des ersten Wärmetauschers, insbesondere
des Ladelufthochdruckwärmetauschers und/oder eine zweite
Flanschfläche zum Anflanschen des zumindest zweiten Wärmetauschers,
insbesondere des Ladeluftniederdruckwärmetauschers, auf.
Auf diese Weise können der zumindest eine erste Wärmetauscher
und der zumindest eine zweite Wärmetauscher besonders vorteilhaft
an das erste Verbindungselement angeflanscht werden. Ferner können
der zumindest eine erste Wärmetauscher und der zweite zumindest
eine zweite Wärmetauscher besonders vorteilhaft miteinander verbunden
werden, wobei die Kühlmittelzufuhr und/oder Ableitungen
besonders vorteilhaft in das zumindest eine Verbindungselement integriert
werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die erste Flanschfläche
und die zweite Flanschfläche im Wesentlichen einander gegenüberliegend
angeordnet und/oder parallel zueinander angeordnet. Auf diese Weise
können der erste Wärmetauscher und der zweite
Wärmetauscher besonders bauraumsparend miteinander verbunden
werden.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung können
die erste Flanschfläche und/oder die zweite Flanschfläche
einen Winkel zwischen 0° und 90° zueinander aufweisen.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind ein zweites
Verbindungselement sowie ein dritter Wärmetauscher zur
Abgaskühlung für Abgas der Brennkraftmaschine,
insbesondere ein Abgaswärmetauscher, vorgesehen.
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Das
zweite Verbindungselement, insbesondere die zweite Verbindungsplatte,
dient zur Verbindung des dritten Wärmetauschers, insbesondere
des Abgaswärmetauschers, mit dem ersten Verbindungselement,
insbesondere der ersten Verbindungsplatte. Auf diese Weise können
der erste Wärmetauscher, der zweite Wärmetauscher
und der dritte Wärmetauscher besonders vorteilhaft miteinander
verbunden werden. Ferner können Kühlmittelzu-
bzw. -ableitungen für den ersten Wärmetauscher
und/oder den zweiten Wärmetauscher und/oder dem dritten
Wärmetauscher besonders vorteilhaft in das erste Verbindungselement,
insbesondere die erste Verbindungsplatte, und/oder in das zweite
Verbindungselement, insbesondere die zweite Verbindungsplatte, integriert
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung kann erfindungsgemäß ferner
vorgesehen sein, dass das erste Verbindungselement, insbesondere
die Verbindungsplatte, und das zweite Verbindungselement, insbesondere
die zweite Verbindungsplatte, im Wesentlichen rechtwinklig zueinander
angeordnet sind und/oder einteilig ausgebildet sind.
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Erfindungsgemäß ist
ferner ein System zur Ladeluftkühlung und/oder Turboaufladung
eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs mit einer Vorrichtung
nach einem der Ansprüche 1 bis 8 bekannt. Das System weist
eine erste Verdichterstufe eines Turboladers zur Verdichtung von
Ladeluft sowie eine zweite Verdichterstufe eines Turboladers zur
weiteren Verdichtung der Ladeluft auf, wobei der erste Wärmetauscher,
insbesondere der Hochdruckladeluftkühler, abströmseitig
der zweiten Verdichterstufe angeordnet ist und der zweite Wärmetauscher,
insbesondere der Niederdruckladeluftkühler, abströmseitig
der ersten Verdichterstufe und/oder zuströmseitig der zweiten
Verdichterstufe angeordnet ist. Unter „Turbolader" ist
zu verstehen, dass eine Verdichterstufe, insbesondere ein Kompressor,
mit einer Turbine mittels insbesondere einer Welle gekoppelt ist. Die
Turbine wird dabei von Abgas eines Verbrennungsmotors angetrieben
und treibt durch die Koppelung den Kompressor an. Der Kompressor,
insbesondere die Verdichterstufe, verdichtet Ladeluft von einem
geringeren Druckniveau auf ein höheres Druckniveau.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der zweite Wärmetauscher
in zumindest eine Verdichterstufe integriert.
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Unter „in
zumindest eine Verdichterstufe integriert" ist dabei insbesondere
zu verstehen, dass der zweite Wärmetauscher, insbesondere
der Niederdruckladeluftwärmetauscher in dem Kompressorgehäuse
der ersten Verdichterstu fe und/oder in dem Gehäuse der
zweiten Verdichterstufe angeordnet ist. Auf diese Weise kann Bauraum
besonders vorteilhaft eingespart werden.
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Erfindungsgemäß ist
ferner ein Verfahren zur Ladeluftkühlung für einen
Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das folgende
Verfahrensschritte aufweist:
Kühlmittel strömt
in eine Kühlmittelzuleitung eines ersten Verbindungselements,
insbesondere der ersten Verbindungsplatte, einer Vorrichtung, insbesondere
nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
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Das
in der Kühlmittelzuleitung strömende Kühlmittel
wird in einem ersten Kühlmittelteilstrom in einen zweiten
Kühlmittelteilstrom aufgeteilt.
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Das
Kühlmittel des ersten Kühlmittelteilstroms ist
im Wesentlichen direkt aus dem ersten Verbindungselement, insbesondere
der ersten Verbindungsplatte, in einen ersten Wärmetauscher
zur Hochdruckladeluftkühlung.
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Das
Kühlmittel des zweiten Kühlmittelteilstroms strömt
im Wesentlichen direkt aus dem ersten Verbindungselement, insbesondere
der ersten Verbindungsplatte, in einem zweiten Wärmetauscher
zur Niederdruckladeluftkühlung.
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In
einer vortelihaften Weiterbildung der Erfindung durchströmt
das Kühlmittel des zweiten Kühlmittelteilstroms
den zweiten Wärmetauscher, insbesondere den Niederdruckladeluftwärmetauscher.
Dabei kühlt das Kühlmittel Ladeluft, die in einer
ersten Verdichterstufe eines ersten Turboladers vorverdichtet wurde.
Das Mittel des ersten Kühlmittelteilstroms durchströmt
den ersten Wärmetauscher und kühlt dabei Ladeluft,
die in einer zweiten Verdichterstufe eines zweiten Turboladers weiterverdichtet
wurde.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist ferner vorgesehen,
dass nach dem Durchströmen des ersten Wärmetauschers
das Kühlmittel des ersten Kühlmittelteilstroms
im Wesentlichen direkt von dem ersten Wärmetauscher, insbesondere dem
Ladelufthochdruckkühler, das erste Verbin dungselement,
insbesondere die erste Verbindungsplatte, strömt und/oder
nach dem Durchströmen des zweiten Wärmetauschers,
insbesondere des Niederdruckladeluftkühlers, direkt von
dem zweiten Wärmetauscher in das erste Verbindungselement,
insbesondere die erste Verbindungsplatte strömt.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen und aus der Zeichnung. Die Gegenstände
der Unteransprüche beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor
eines Kraftfahrzeugs als auch auf das erfindungsgemäße
System zur Ladeluftkühlung und/oder Turboaufladung eines
Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs sowie auf das Verfahren zur
Ladeluftkühlung für einen Verbrennungsmotor eines
Kraftfahrzeugs.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher
erläutert, wobei eine Beschränkung der Erfindung
hierdurch nicht erfolgen soll. Es zeigen:
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1:
eine Vorderansicht der ersten Verbindungsplatte;
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2:
eine Rückansicht der ersten Verbindungsplatte;
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3:
eine Schnittdarstellung A–A der ersten Verbindungsplatte;
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4:
eine isometrische Darstellung der ersten Verbindungsplatte und der
zweiten Verbindungsplatte;
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5:
eine isometrische Darstellung der Vorrichtung zur Ladeluftkühlung
und zur Abgaskühlung;
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6:
eine Vorderansicht eines Systems zur Ladeluftkühlung und/oder
zur Turboaufladung.
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1 zeigt
eine Vorderansicht der ersten Verbindungsplatte 1.
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Die
erste Verbindungsplatte 1 ist im Wesentlichen rechteckförmig
ausgebildet. Die Verbindungsplatte weist eine erste Flanschfläche 9 und
eine zweite Flanschfläche 10 auf. Aus der Verbindungsplatte 1 ist
zumindest ein quaderförmiger Vorsprung aus einer nicht
näher bezeichneten Seitenfläche der Platte ausgebildet.
Auf der Seite, die der Seite mit der quaderförmigen Ausprägung
gegenüberliegt, weist die Verbindungsplatte eine Stufe
auf.
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Ferner
sind aus den nicht näher bezeichneten Seitenflächen
der Verbindungsplatte zungenförmige Vorsprünge
ausgebildet, die beispielsweise Befestigungsöffnungen 11,
insbesondere Befestigungsbohrungen, eingebracht sind. Die Verbindungsplatte kann
abgerundete Ecken und/oder kantige Ecken aufweisen. Auf den nicht
näher bezeichneten Randflächen, die im Wesentlichen
senkrecht zur ersten Flanschfläche 9 und/oder
zur zweiten Flanschfläche 10 ausgebildet sein
können, sind Befestigungsöffnungen 11 eingebracht.
Ferner weist eine nicht näher bezeichnete Seitenfläche,
die insbesondere senkrecht zur ersten Flanschfläche 9 und/oder
zur zweiten Flanschfläche 10 ausgebildet ist,
zumindest eine erste Eintrittsöffnung 2 zum Eintritt
von Kühlmittel in die erste Verbindungsplatte 1 auf.
Ebenso ist an dieser Seitenfläche eine erste Austrittsöffnung 3 zum Austritt
von Kühlmittel aus der ersten Verbindungsplatte 1 vorgesehen.
Die erste Eintrittsöffnung 2 und die erste Austrittsöffnung 3 sind
im dargestellten Ausführungsbeispiel an derselben Seitenfläche
der Verbindungsplatte 1 angeordnet.
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In
einem anderen Ausführungsbeispiel können die erste
Eintrittsöffnung 2 und die erste Austrittsöffnung 3 an
verschiedenen Seitenflächen der ersten Verbindungsplatte 1 angeordnet
sein. Ebenso kann die erste Verbindungsplatte mehr als eine Eintrittsöffnung
und/oder mehr als eine Austrittsöffnung 3 aufweisen.
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Die
erste Flanschfläche 9 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel
zumindest eine, insbesondere zwei zweite, Austrittsöffnungen
zum Austritt von Kühlmittel auf. Ferner weist die erste
Verbindungsplatte 1 zumindest eine zweite Eintrittsöffnung 5,
insbesondere zumindest zwei zweite Eintrittsöffnungen 5,
auf.
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Über
die Eintrittsöffnung 5 tritt Kühlmittel
in die erste Verbindungsplatte ein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
liegen die zwei zweiten Austrittsöffnungen 4 und/oder
die zwei zweiten Eintrittsöffnungen 5 jeweils
auf einer Geraden, die im Wesentlichen parallel zu der nicht näher
bezeichneten Seitenfläche verläuft, in der die
erste Eintrittsöffnung 2 und die erste Austrittsöffnung 3 eingebracht
sind.
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Die
zwei zweiten Austrittsöffnungen 4 und die zwei
zweiten Eintrittsöffnungen 5 bilden im dargestellten
Ausführungsbeispiel die Ecken eines Rechtecks.
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In
einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die zweiten Austrittsöffnungen 4 und die zweiten
Eintrittsöffnungen 5 an einer anderen Stelle der
ersten Flanschfläche 9 eingebracht. Die zweiten
Eintrittsöffnungen 5 und/oder die zumindest zwei
zweiten Austrittsöffnungen 4 sind im Wesentlichen
kreisförmig ausgebildet. In einem anderen Ausführungsbeispiel
sind die genannten Öffnungen ellipsenförmig oder
weisen eine andere beliebige Form auf. Die Verbindungsplatte 1 weist
eine Durchgangsöffnung 8, die im Wesentlichen
zylinderförmig ausgebildet ist, auf. Die Durchgangsöffnung 8 erstreckt
sich im Wesentlichen senkrecht zur ersten Flanschfläche 9 und/oder
zur zweiten Flanschfläche 10. Die Durchtrittsöffnung 8 ist
zylinderförmig, kann aber auch eine andere nicht kreisförmige
Querschnittsfläche aufweisen bzw. kegelstumpfelementförmig
ausgebildet sein.
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Die
Durchgangsöffnung 8 ist zumindest bereichsweise
zwischen den zwei zweiten Eintrittsöffnungen 5 angeordnet.
Die Durchgangsöffnung 8 weist einen nicht näher
bezeichneten Mittelpunkt auf, der von den beiden Mittelpunkten der
zweiten Eintrittsöffnungen 5 den gleichen Abstand
aufweist.
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Die
Durchgangsöffnung 8 weist einen nicht näher
bezeichneten Mittelpunkt auf, der von den beiden Mittelpunkten der
zweiten Austrittsöffnungen 4 im Wesentlichen denselben
Abstand aufweist. Die zwei zweiten Austrittsöffnun gen 4,
die zwei zweiten Eintrittsöffnungen 5 und die
vier Befestigungsöffnungen 11 der ersten Flanschfläche 9 sind
im Wesentlichen so angeordnet, dass sie im Wesentlichen achssymmetrisch
sind zu einer nicht dargestellten Geraden, die durch den Mittelpunkt
der Durchgangsöffnung 8 und durch den Mittelpunkt
einer Befestigungsöffnung 11 verläuft.
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Die
erste Eintrittsöffnung zwei und die erste Austrittsöffnung 3 sind
im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet.
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Die
erste Verbindungsplatte 1 ist aus einem Material wie beispielsweise
Metall, insbesondere Aluminium, Stahl oder Edelstahl oder aus einem Kunststoff
oder aus Keramik oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
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Die
Kontur der ersten Verbindungsplatte 1 ist mittels eines
urformenden Fertigungsverfahrens, wie beispielsweise Gießen,
oder mittels eines abtragenden und/oder trennenden Fertigungsverfahrens,
wie beispielsweise Fräsen, Bohren, Laserschneiden usw.,
hergestellt.
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Die
erste Eintrittsöffnung 2, die erste Austrittsöffnung 3,
die zweiten Austrittsöffnungen 4 und/oder die
zweiten Eintrittsöffnungen 5 sowie die Befestigungsöffnungen 11 bzw.
die Durchgangsöffnung 8 sind mittels eines abtragenden
Fertigungsverfahrens wie beispielsweise Bohren und/oder Reiben und/oder
Laserschneiden in die erste Verbindungsplatte 1 eingebracht.
Die erste Flanschfläche 9 dient zum Anflanschen
des ersten Wärmetauschers. Der erste Wärmetauscher
ist insbesondere ein Ladeluftkühler wie beispielsweise
ein Ladelufthochdruckkühler. In einem anderen nicht dargestellten
Ausführungsbeispiel ist der anzuflanschende erste Wärmetauscher
ein Abgaskühler und/oder ein Kühlmittelkühler
und/oder ein Ölkühler.
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2 zeigt
eine Rückansicht der ersten Verbindungsplatte 1.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in 1.
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Die
erste Verbindungsplatte 1 wird im Wesentlichen aus einem
ersten im Wesentlichen quaderförmigen Teilelement 12 und
einem zweiten im Wesentlichen quaderförmigen Teilelement 13 gebildet.
Die beiden im Wesentlichen quaderförmigen Teilelemente 12 und 13 sind
derart zueinander angeordnet, dass zumindest eine längere
Seite des ersten quaderförmigen Teilelements im Wesentlichen
senkrecht zu einer längeren Seite des zweiten quaderförmigen
Teilelements 13 angeordnet ist. Das erste quaderförmige
Teilelement 12 und das zweite quaderförmige Teilelement 13 sind
einteilig ausgebildet und bilden die erste Verbindungsplatte 1.
Das zweite quaderförmige Teilelement 13 weist
die zweite Flanschfläche 10 zum Anflanschen eines
zweiten Wärmetauschers auf. Der zweite Wärmetauscher
ist ein Ladeluftniederdruckkühler, insbesondere Zwischenkühler oder
ein Abgaskühler oder ein Ölkühler oder
ein Kühlmittelkühler.
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Das
zweite quaderförmige Teilelement 13 weist einen
ersten Hohlraum 38 auf, der im Wesentlichen ebenfalls quaderförmig
ausgebildet ist. Die zweite Flanschfläche 10 weist
zumindest eine dritte Eintrittsöffnung 7 und zumindest
eine dritte Austrittsöffnung 6 auf. Die dritte
Austrittsöffnung 6 und/oder die dritte Eintrittsöffnung 7 kommunizieren
mit dem ersten Hohlraum 38. Die dritte Austrittsöffnung 6 und/oder
die dritte Eintrittsöffnung weisen eine kreisförmige
Querschnittsfläche auf. Sie können aber auch eine
zylinderförmige Querschnittsfläche oder eine Querschnittsfläche
mit einem rechteckigen oder anderen eckigen Formen aufweisen. Die
dritte Austrittsöffnung 6 und die dritte Eintrittsöffnung 7 sind
im Wesentlichen symmetrisch auf der zweiten Flanschfläche 10 angeordnet.
Die dritte Austrittsöffnung 6 und die dritte Eintrittsöffnung 7 sind
im Wesentlichen auf einer Geraden angeordnet, die die Flächenhalbierende
der zweiten Flanschfläche 10 bildet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind die dritte Austrittsöffnung 6 und
die dritte Eintrittsöffnung 7 als Stufenbohrungen
ausgebildet. Die dritte Austrittsöffnung 6 und
die dritte Eintrittsöffnung 7 sind mittels eines
abtragenden Fertigungsverfahrens wie beispielsweise Bohren und/oder
Senken in das zweite quaderförmige Teilelement 13 eingebracht.
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Das
erste quaderförmige Teilelement 12 hat eine größere
Dicke als das zweite quaderförmige Teilelement 13.
Somit steht das erste quaderförmige Teilelement 12 mit
einem nicht näher bezeichneten dicken Bereich über
das zweite quaderförmige Teilelement 13 hervor.
Das zweite quaderförmige Teilelement 13 weist
ferner einen zweiten Hohlraum 43 auf. Der zweite Hohl raum 43 weist
eine nicht näher bezeichnete Grundfläche aus Rechteckelementen
teilweise mit abgerundeten Ecken auf. Eine nicht näher bezeichnete
im Wesentlichen umlaufende rechteckförmige Seitenfläche
umschließt den zweiten Hohlraum 43 und ist im
Wesentlichen senkrecht zur nicht näher bezeichneten Grundfläche
ausgebildet. In dem zweiten Hohlraum 43 ist ein erstes
Stegelement 39 angeordnet, wobei das Stegelement 39 im
Wesentlichen eine rechteckförmige, insbesondere quaderförmige
Querschnittsfläche aufweist. Das erste Stegelement 39 verzweigt
sich in ein erstes Stegteilelement 40 und ein zweites Stegteilelement 41.
Das erste Stegteilelement 40 und/oder das zweite Stegteilelement 41 sind
zumindest bereichsweise mit abgerundeten Ecken ausgebildet. Das
erste Stegteilelement 40 und das zweite Stegteilelement 41 sind
im Wesentlichen einteilig ausgebildet und haben zusammen im Wesentlichen
die Form einer mit Material ausgefüllten Langlochnut.
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Das
erste Stegteilelement 40 und/oder das zweite Stegteilelement 41 sind
im Wesentlichen senkrecht zum ersten Stegelement 39 ausgebildet. Somit
bilden das erste Stegelement 39, das erste Stegteilelement 40 und
das zweite Stegteilelement 41 im Wesentlichen ein T. Die
nicht näher bezeichnete Höhe des ersten Stegelements 39 und/oder
des ersten Stegteilelements 40 und/oder des zweiten Stegteilelements 41 entspricht
im Wesentlichen der Höhe der Rechteckfläche, die
den zweiten Hohlraum 43 umgibt. Der zweite Hohlraum 43 wird
im Wesentlichen von einem bandenförmigen Element umgeben.
Aus dem bandenförmigen Element sind zwei zungenförmige
Teilelemente ausgebildet, in welche zumindest eine Befestigungsöffnung 11 jeweils
eingebracht ist. Die zumindest eine Befestigungsöffnung 11,
insbesondere die Befestigungsöffnungen 11 dienen
zur Befestigung der ersten Verbindungsplatte an zumindest einem
ersten Wärmetauscher und/oder an einem zumindest zweiten
Wärmetauscher. Das erste quaderförmige Teilelement 12,
insbesondere die zweite Flanschfläche 10 weist
im Bereich einer Befestigungsöffnung 11 eine halbzylinderförmige Aussparung
auf.
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Die
dritte Austrittsöffnung 6 dient zum Austritt von
Kühlmittel KA. Die dritte Eintrittsöffnung 7 dient zum
Eintritt von Kühlmittel KE.
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3 zeigt
eine Schnittdarstellung A–A der ersten Verbindungsplatte 1.
Gleiche Merkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie
in den vorherigen Figuren.
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Die
erste Verbindungsplatte 1 weist eine erste Kühlmittelzuleitung 31 auf,
die im Wesentlichen eine halbförmige Querschnittsfläche
aufweist. Die erste Kühlmittelzuleitung 31 ist über
die erste Eintrittsöffnung 2 mit Kühlmittel über
den Kühlmitteleintritt KE beströmbar. Die Kühlmittelzuleitung 31 verzweigt sich
in einen ersten Zuströmteilkanal 33a zur Beströmung
des ersten Wärmetauschers, insbesondere des Ladeluftkühlers
wie beispielsweise des Ladelufthochdruckkühlers, und in
einen zweiten Zuströmteilkanal 33b zur Beströmung
des zweiten Wärmetauschers, insbesondere des Niederdruckladeluftkühlers
wie beispielsweise des Zwischenkühlers, mit Kühlmittel.
Der erste Zuströmkanal 33a verzweigt sich in einen
dritten Zuströmteilkanal 35 und in einen vierten
Zuströmteilkanal 36. Der erste Zuströmteilkanal 33a ist
zumindest abschnittsweise in dem ersten Stegelement 39 ausgebildet.
Der dritte Zuströmteilkanal 35 ist in dem ersten
Stegteilelement 40 ausgebildet. Der vierte Zuströmteilkanal 36 ist
in dem zweiten Stegteilelement 41 ausgebildet. Die Kühlmittelzuleitung 31,
der erste Zuströmteilkanal 33a, der zweite Zuströmteilkanal 33b,
der dritte Zuströmteilkanal 35 und der vierte
Zuströmteilkanal 36 weisen im Wesentlichen eine
kreisförmige Querschnittsfläche auf. In einem
anderen Ausführungsbeispiel weisen die zuvor genannten
Leitungen bzw. Kanäle eine im Wesentlichen eckige, quaderförmige,
rechteckförmige, ellipsenförmige oder eine Querschnittsfläche
aus den zuvor genannten Formen auf.
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Die
erste Verbindungsplatte 1 weist ferner einen ersten Abströmteilkanal 37 zur
Ableitung von Kühlmittel aus dem ersten Wärmetauscher,
insbesondere Hochdruckladeluftkühler und zumindest einen
zweiten Abströmteilkanal 34 zur Ableitung von Kühlmittel
aus dem zweiten Wärmetauscher auf. Der erste Abströmteilkanal 37 und
der zweite Abströmteilkanal 34 münden
insbesondere in die Kühlmittelableitung 32. Der
zweite Abströmteilkanal ist zumindest abschnittsweise in
einem zweiten Stegelement 42 des ersten quaderförmigen
Teilelements 12 der Verbindungsplatte 1 angeordnet.
Der erste Abströmteilkanal 37, der zweite Abströmteilkanal 34 und
die Kühlmittelableitung 32 weisen im Wesentlichen
einen kreisrunden Querschnitt auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel
weisen die zuvor genannten Leitungen bzw. Kanäle eine rechteckförmige,
quaderförmige, ellipsenförmige Querschnittsform
oder eine Querschnittsfläche mit einer Kombination der
zuvor genannten Formen auf.
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Die
erste Kühlmittelzuleitung 31 und/oder die erste
Kühlmittelableitung 32 und/oder der erste Zuströmteilkanal 33a und/oder
der zweite Zuströmteilkanal 33b und/oder der dritte
Zuströmteilkanal 35 und/oder der vierte Zuströmteilkanal 36 und/oder
der zweite Abströmkanal 34 und/oder der erste
Abströmteilkanal 37 werden mittels eines urformenden
Fertigungsverfahren wie beispielsweise Gießen, insbesondere
Gießen mit verlorenen Kernen, in die erste Verbindungsplatte
eingebracht.
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Der
zweite Zuströmteilkanal 33b und/oder der zweite
Abströmteilkanal 34 und/oder der dritte Zuströmteilkanal 35 und/oder
der vierte Zuströmteilkanal 36 sind im Wesentlichen
parallel zueinander angeordnet.
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Der
dritte Zuströmteilkanal 35 und der vierte Zuströmteilkanal 36 sind
im Wesentlichen auf einer Geraden angeordnet. Der zweite Zuströmteilkanal 33b und
der zweite Abströmteilkanal 34 sind im Wesentlichen
auf einer Geraden zueinander angeordnet. Die Kühlmittelzuleitung 31 und
die Kühlmittelableitung 32 verlaufen zumindest
abschnittsweise parallel zueinander. Der zweite Abströmungsteilkanal 34 und
der erste Abströmteilkanal 37 weisen im Wesentlichen
einen nicht näher bezeichneten Winkel auf, der Werte zwischen
0° und 90°, insbesondere zwischen 10° und
70°, insbesondere zwischen 20° und 45° aufweist.
Die Kühlmittelableitung 32 folgt zumindest bereichsweise
einem Umfangsabschnitt der Durchgangsöffnung 8.
Das zweite Stegelement 42 ist in dem ersten Hohlraum 38 ausgebildet.
Das zweite Stegelement 42 ist im Wesentlichen auf der Seitenhalbierenden
der Querschnittsfläche des ersten quaderförmigen
Teilelements 12 angeordnet.
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4 zeigt
eine isometrische Darstellung der ersten Verbindungsplatte 1 und
einer zweiten Verbindungsplatte 45. Gleiche Merkmale sind
mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.
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Das
zweite Befestigungsteilelement 45 ist als zweites Befestigungsteilelement 45,
insbesondere als Befestigungsplatte 45 ausgebildet. Die
Befestigungsplatte 45 ist im Wesentlichen als Platte ausgebildet,
aus der beispielsweise zumindest ein dreieckförmiges Plattenelement
ausgebildet ist. In einem anderen nicht dargestellten Ausführungsbeispiel
kann aus der Befestigungsplatte 45 zumindest ein dreieckförmiges
und/oder zungenförmiges Teilelement ausgebildet sein. Das
Befestigungsteilelement 45 ist aus Metall wie beispielsweise
Aluminium, Stahl oder Edelstahl, und/oder aus Kunststoff oder beispielsweise
aus Keramik oder aus einem Faserverbundwerkstoff ausgebildet.
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Die
Befestigungsplatte 45 weist zwei Befestigungsbohrungen 46 beispielsweise
zur Befestigung eines dritten Wärmetauschers wie beispielsweise
eines Abgaskühlers und/oder eines weiteren Ladeluftkühlers
und/oder eines Ölkühlers auf. Ferner weist die
Befestigungsplatte 45 eine vierte Eintrittsöffnung 47 zum
Eintritt von Kühlmittel in die Befestigungsplatte 45 auf.
Ferner weist die Befestigungsplatte 45 zumindest eine vierte
Austrittsöffnung 48 zum Austritt von Kühlmittel
aus der Befestigungsplatte, insbesondere der zweiten Befestigungsplatte 45,
auf. Ferner sind in der zweiten Befestigungsplatte 45 zumindest abschnittsweise
die erste Kühlmittelzuleitung 31 und/oder die
erste Kühlmittelableitung 32 angeordnet bzw. ausgebildet.
Die erste Befestigungsplatte 1 und die zweite Befestigungsplatte 45 sind
beispielsweise dicht miteinander verbunden, so dass der Leitungsabschnitt
der Kühlmittelzuleitung 31, der in dem zweiten
Befestigungselement ausgebildet ist, mit dem Leitungsabschnitt der
ersten Kühlmittelzuleitung 31 kommunizieren kann,
die in der ersten Verbindungsplatte 1 angeordnet ist, ohne
dass es zu Undichtigkeiten kommt. Ferner kann der Leitungsabschnitt
der ersten Kühlmittelableitung 32, der in der
zweiten Befestigungsplatte 45 angeordnet ist, insbesondere über
die erste Austrittsöffnung 3 mit dem Leitungsabschnitt
der ersten Kühlmittelableitung 32 kommunizieren,
der in der ersten Befestigungsplatte 1 angeordnet ist.
In einer Weiterbildung der Erfindung sind die erste Befestigungsplatte 1 und
die zweite Befestigungsplatte 45 einteilig ausgebildet
bzw. stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder
formschlüssig miteinander verbunden, insbesondere dicht
miteinander verbunden. Der in der zweiten Befestigungsplatte 45 angeordnete
Leitungsbereich der Kühl- Kühlmittelzuleitung 31 und
der Kühlmittelableitung 32 sind beispielsweise
mittels eines urformenden Fertigungsverfahrens wie Gießen,
insbesondere Gießen mit verlorenen Kernen, in die zweite
Befestigungsplatte eingebracht. Die erste Verbindungsplatte 1 und
die zweite Verbindungsplatte 45 sind im Wesentlichen senkrecht
zueinander angeordnet. Insbesondere weist die zweite Verbindungs-
bzw. Befestigungsplatte 45 eine Flanschfläche 49 auf
zum Anflanschen zumindest eines dritten Wärmetauschers wie
beispielsweise eines Abgaskühlers und/oder eines weiteren
Ladeluftkühlers und/oder eines Ölkühlers.
Die zweite Befestigungs- bzw. Verbindungsplatte 45 und
die erste Verbindungsplatte 1 sind im Wesentlichen derart
zueinander angeordnet, dass die Flächen normal, der dritten
Flanschfläche 49 im Wesentlichen rechtwinklig
zur Flächennormalen der ersten Flanschfläche 9 und/oder
zur zweiten Flanschfläche 10 angeordnet ist. Insbesondere
sind die erste Verbindungsplatte 1 und die zweite Verbindungsplatte 5 derart
zueinander angeordnet, dass die erste Eintrittsöffnung 2 der
ersten Verbindungsplatte mit einer entsprechenden Öffnung
der zweiten Verbindungsplatte 45 im Wesentlichen konzentrisch
bzw. koaxial angeordnet ist. Ebenso ist die erste Austrittsöffnung 3 der
ersten Verbindungsplatte zur entsprechenden Öffnung der
zweiten Verbindungsplatte 45 konzentrisch bzw. im Wesentlichen
koaxial angeordnet.
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5 zeigt
eine isometrische Darstellung der Vorrichtung zur Ladeluftkühlung
und zur Abgaskühlung. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren.
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Das
Kühlmodul 50 weist einen ersten Wärmetauscher 52,
insbesondere einen Ladeluftkühler wie beispielsweise einen
Hochdruckladeluftkühler auf. Ferner weist das Kühlmodul 50 einen
zweiten Wärmetauscher 51, insbesondere einen Ladeluftkühler
wie beispielsweise einen Niederdruckladeluftkühler auf.
Darüber hinaus weist das Kühlmodul 50 zumindest
einen dritten Wärmetauscher 54, insbesondere einen
Abgaswärmetauscher auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel
können der erste Wärmetauscher 52, der
zweite Wärmetauscher 51 und der zumindest eine
dritte Wärmetauscher 54 ein Ladeluftkühler
und/oder ein Abgaskühler und/oder ein Ölkühler
und/oder ein Kühlmittelkühler zur Motorkühlung
sein.
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Der
Hochdruckladeluftkühler 52 weist eine nicht näher
bezeichnete Grundplatte auf, auf welche nicht näher bezeichnete
Scheiben derart gestapelt sind, dass zwischen benachbarten Scheiben
Strömungskanäle für Ladeluft und/oder
Kühlmittel ausgebildet sind. Die übereinander
gestapelten Scheiben sind im Wesentlichen derart ausgebildet, dass
sich an einem im Wesentlichen rechteckigen Bereich jeweils halbkreisförmige
Bereiche anschließen. Mit einer nicht näher bezeichneten
Grundplatte ist der Hochdruckladeluftkühler 52 mit
Befestigungselementen wie Schrauben, Muttern usw. an dem ersten
Befestigungselement bzw. der ersten Befestigungsplatte befestigt
bzw. an die erste Flanschfläche 9 angeflanscht.
Der Ladelufteintrittsstutzen 53 des Hochdruckladeluftkühlers 52 ist
direkt an die erste Befestigungsplatte angeflanscht bzw. angeschlossen.
In einem anderen Ausführungsbeispiel tritt der Ladelufteintrittsstutzen 53 durch
die Durchtrittsöffnung 8 und ist an die nicht
näher bezeichnete Grundplatte des Hochdruckladeluftkühlers 52 angeflanscht
bzw. mit dieser Grundplatte verbunden, insbesondere stoff- und/oder
formschlüssig verbunden. In einem anderen Ausführungsbeispiel
ist der Ladelufteintrittsstutzen 53 mit dem ersten Verbindungselement 1 verbunden. Über
den Ladelufteintrittsstutzen strömt ungekühlte
Ladeluft in den Hochdruckladeluftkühler 52. Mittels
des Ladeluftaustrittsstutzens 57 strömt die im Hochdruckladeluftkühler 52 abgekühlte
Ladeluft aus dem Hochdruckladeluftkühler heraus. Im Wesentlichen
gegenüberliegend, insbesondere auf der gegenüberliegenden
Seite der ersten Verbindungsplatte 1, ist der Niederdruckladeluftkühler 51 angeordnet und
an die zweite Flanschfläche 10 angeflanscht. Der Niederdruckladeluftkühler 51 ist
zumindest bereichsweise mit der ersten Verbindungsplatte formschlüssig
und/oder stoffschlüssig und/oder kraftschlüssig verbunden.
Insbesondere ist der Niederdruckladeluftkühler 51 mittels
Verbindungselementen wie Schrauben, Muttern usw. mit dem ersten
Verbindungselement 1 verbunden.
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In
einer anderen Ausführungsform ist der Hochdruckladeluftkühler 52 als
Wärmeübertrager mit Rohrbündeln ausgebildet.
Die Rohre sind insbesondere als Flachrohre ausgebildet. Sie werden
in zumindest einem Rohrboden, insbesondere in zwei Rohrböden
aufgenommen. In die Rohre können turbu lenzerzeugende Elemente
wie Winglets oder Turbulenzeinlagen eingelegt und/oder eingeprägt
sein.
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Der
Niederdruckladeluftkühler 51 weist Rohre, insbesondere
Flachrohre auf. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist
der Niederdruckladeluftkühler 51 ähnlich
wie der Hochdruckladeluftkühler 52 aus übereinander
gestapelten Platten ausgebildet, welche Strömungskanäle
für Kühlmittel, insbesondere Kühlwasser,
und Ladeluftkanäle bilden.
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In
einer anderen Ausführungsform ist der Niederdruckluftkühler 51 als
Wärmeübertrager mit Rohrbündeln ausgebildet.
Die Rohre sind insbesondere als Flachrohre ausgebildet. Sie werden
in zumindest einem Rohrboden, insbesondere in zwei Rohrböden
aufgenommen. In die Rohre können turbulenzerzeugende Elemente
wie Winglets oder Turbulenzeinlagen eingelegt und/oder eingeprägt
sein.
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Auf
dem zweiten Verbindungs- bzw. Befestigungselement 45 ist
der Abgaswärmetauscher 54 über Befestigungselemente
befestigt. Der Abgaswärmetauscher 54 weist einen
Kühlmitteleintrittsstutzen 55 zum Eintritt von
Kühlmittel in den Abgaswärmetauscher und einen
Kühlmittelaustritt 56 zum Austritt von Kühlmittel
aus dem Abgaswärmetauscher auf. Der Abgaswärmetauscher 54 weist
einen Gehäusemantel auf, in dem insbesondere rechteckförmige Rohre
angeordnet sind. In einem anderen Ausführungsbeispiel ist
der Abgaswärmetauscher 54 ähnlich wie
der Hochdruckladeluftkühler 52 aus übereinander
gestapelten Scheiben ausgebildet. Diese übereinander gestapelten
Scheiben bilden Strömungskanäle für zu
kühlendes Abgas und für Kühlmittel wie beispielsweise
wasserhaltige Kühlflüssigkeit. Mittels eines ersten
Motorbefestigungselements 58 und/oder eines zweiten Motorbefestigungselements 59 ist
das Kühlmodul 50 an einem nicht dargestellten Motor,
insbesondere Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug befestigt.
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6 zeigt
eine Vorderansicht eines Systems 60 zur Ladeluftkühlung
und/oder zur Turboaufladung. Gleiche Merkmale sind mit den gleichen
Bezugszeichen versehen wie in den vorherigen Figuren. Das System
zur Lade luft-/Abgaskühlung und Turboaufladung 60 weist
ein in 5 beschriebenes Kühlmodul 50 auf.
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Ferner
weist das System 60 eine erste Turboladerstufe 61 und
eine zweite Turboladerstufe 64 auf.
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Ferner
weist das System 60 eine Bypassklappe 68 bzw.
ein Abgasventil 68 bzw. ein Kombiventil 68 auf,
welches die Abgasrückführrate durch den Abgaskühler 54 und/oder
die Leitung von Abgas durch einen Bypasskanal steuert.
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Durch
den Ladelufteintritt LE strömt Ladeluft in den ersten Kompressor 62 der
ersten Turboladerstufe 61, wird in diesem von dem Umgebungsdruck auf
einen Niederdruck verdichtet. Der Niederdruck ist höher
als der Umgebungsdruck. In dem Niederdruckladeluftkühler 51 wird
die Temperatur der aufgeladenen Luft abgekühlt. Das dazu
erforderliche Kühlmittel strömt durch das erste
Befestigungselement 1 und/oder das zweite Verbindungselement 45.
Nach dem Durchströmen des Niederdruckladeluftkühlers 51 wird
die Ladeluft in einer zweiten Turboladerstufe 64 mittels
eines zweiten Kompressors 65 auf Hochdruckniveau verdichtet.
Im Hochdruckniveau herrscht ein höherer Druck als im Niederdruckniveau. Bei
dem Verdichten der Ladeluft in den zweiten Kompressor 65 erwärmt
sich die Ladeluft. Die Ladeluft strömt anschließend
durch den Ladelufteintrittsstutzen in den Ladelufthochdruckkühler 52,
durchströmt diesen und wird dabei von Kühlmittel,
welches in dem ersten Verbindungselement strömt und darüber
dem Ladelufthochdruckkühler 52 zugeführt
und/oder diesem abgeführt wird, abgekühlt. Die
im Hochdruckladeluftkühler 52 abgekühlte
Ladeluft verlässt den Hochdruckladeluftkühler 52 durch
den Ladeluftaustrittsstutzen 57 und wird einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor
zugeführt.
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In
dem nicht dargestellten Verbrennungsmotor verbrennen Kraftstoff
und zugeführte gekühlte Ladeluft zu Abgas. Bedarfsweise
kann ein Teil des Abgases wieder dem Motor zugeführt werden.
Dazu wird das Abgas jedoch vorher gekühlt. Abgas strömt über
einen Abgaseintrittsstutzen 72 in den Abgaseintrittsdiffusor 70 und
weiter durch den Abgaskühler 54. Der Abgaskühler 54 kann
eine Bypassleitung aufweisen. Durch die Bypassleitung kann Abgas
ungekühlt dem Verbrennungsmotor wieder zugeführt
werden. Die Zuführung des rückgeführten
Abgases zu dem Bypasskanal und/oder zu dem Abgaskühler 54 wird mittels
des Kombiventils 68 und/oder der Bypassklappe 68 und/oder
mittels des Abgasrückführventils geregelt bzw.
gesteuert. Dies erfolgt mittels eines Aktuators 69. Das
rückgeführte gekühlte und/oder ungekühlte
Abgas wird durch den Abgasaustrittsstutzen 71 dem Verbrennungsmotor
zugeführt. Über Abgaskühlmittelleitungen 73 wird
Kühlmittel in den Abgaskühler geleitet bzw. aus
dem Abgaskühler 54 rausgeführt.
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Der
nicht rückgeführte Teil des Abgases strömt
durch die erste Turbine 66 der zweiten Turboladerstufe
und anschließend durch die zweite Turbine 63 der
ersten Turboladerstufe. Auf diese Weise treibt die erste Turbine 66 den
zweiten Kompressor 65 an. Ebenso treibt die zweite Turbine 63 den
ersten Kompressor 62 an. Der erste Kompressor 62 und/oder
der zweite Kompressor 65 und/oder die erste Turbine 66 und/oder
die zweite Turbine 63 sind jeweils im Wesentlichen, insbesondere
schneckengehäuseförmig, ausgebildet. Der zweite
Wärmetauscher zur Niederdruckladeluftkühlung ist
insbesondere in ein nicht näher bezeichnetes Gehäuse
des ersten Kompressors 62 und/oder in ein nicht näher
bezeichnetes Gehäuse des zweiten Kompressors 65 integriert
bzw. in diesem angeordnet. Das nicht näher bezeichnete
Gehäuse des ersten Kompressors 62 und das nicht
näher bezeichnete Gehäuse des zweiten Kompressors 65 können
einteilig ausgebildet sein. Mittels eines dritten Motorbefestigungselements 67 ist
das Kühlmodul 50 beispielsweise an einem nicht
dargestellten Verbrennungsmotor befestigt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei der ersten Turboladerstufe und/oder der zweiten
Turboladerstufe bei den Turbinen um Radialturbinen und bei den Kompressoren
um Radialkompressoren.
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In
einer anderen Ausführung handelt es sich bei der ersten
Turboladerstufe und/oder der zweiten Turboladerstufe bei den Turbinen
um Axialturbinen und bei den Kompressoren um Axialkompressoren.
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Die
Merkmale der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind beliebig
miteinander kombinierbar. Die Erfindung ist auch für andere
als die gezeigten Ge biete einsetzbar. Über den Abgaseintritt
AE tritt Abgas in die erste Turbine 66 ein. Nach dem Durchströmen
der zweiten Turbine 63 strömt das Abgas aus dem
Abgasaustritt AA aus der zweiten Turbine 63 heraus.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3504038 [0005]
- - EP 1505274 [0006]
- - DE 10351845 [0007]
- - EP 0874142 [0009]