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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Grundkörper, welcher wenigstens einen axialen, von einem Medium durchströmbaren Durchgang aufweist. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinderkopf und wenigstens zwei in V-Stellung angeordneten Zylindern.
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Die
DE 32 00 683 A1 beschreibt einen Wärmeübertrager zum Kühlen oder Vorwärmen von einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft. Der Wärmeübertrager kann hierbei als kreiszylindrischer Scheidenwärmetauscher ausgebildet sein, bei welchem konzentrische, axiale Durchgänge durch den Wärmeübertrager im Betrieb von der verdichteten Verbrennungsluft durchströmt werden. Die konzentrischen, axialen Durchgänge sind jeweils von kreiszylindrischen Kammern umgeben, welche ein Arbeitsmedium zum Kühlen oder Vorwärmen der Verbrennungsluft enthalten.
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Aus dem Stand der Technik sind überdies kastenförmige und axial durchströmbare Ladeluftkühler bekannt, mittels welchen die verdichtete Verbrennungsluft vor einem Einströmen in einen Einlass eines Verbrennungsraumes der Verbrennungskraftmaschine kühlbar ist.
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Regelmäßig erweist es sich jedoch als schwierig, aus dem Stand der Technik bekannte Ladeluftkühler bauraumsparend an einem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine anzuordnen.
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Die
WO 2007/031 637 A1 beschreibt einen Ladeluftkühler, welcher an einem Motor mit zwei in V-Stellung angeordneten Zylinderbänken zwischen den beiden Zylinderbänken angeordnet ist. Der Ladeluftkühler umfasst einen Einlass für verdichtete Zuluft, welcher zu seinen Seiten hin von zwei mit einem Kühlmittel gekühlten Kühlern begrenzt ist. Nach oben hin ist der Einlass durch eine ein Hutprofil aufweisende Wand begrenzt, und nach unten hin durch eine Trennwand, welche den Einlass von einem Einlass für rückgeführtes Abgas abgrenzt. Zwischen dem jeweiligen Kühler und der jeweiligen Wand einer Zylinderbank befinden sich Ansaugkammern des V-Motors. Die gekühlte, verdichtete Zuluft verlässt also den Einlass senkrecht zu einer Längsrichtung des V-Motors und somit senkrecht zur Ausrichtung des Einlasses.
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Die
DE 1 066 995 A beschreibt einen Gaskühler mit spiralförmig angeordneten Leitkanälen. Das zu kühlende Gas wird durch einen zentrisch eingerichteten Gaseintritt in den Kühler eingeleitet und tritt durch einen Gasaustritt wieder aus. Ein Kühlmittel tritt durch einen Kühlmitteleinlass in einen Kühlraum ein, der aus einem die äußerste Windung der Leitkanäle umgebenden Leitkanal besteht und mit einer gemeinsamen Trennwand an den äußersten Leitkanal des Kühlers angrenzt.
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Die
US 2004/0206340 A1 beschreibt einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine, bei welchem Ladeluft durch eine Einlassöffnung in einen Ansaugkrümmer eintritt. Die Ladeluft tritt in radialer Richtung durch einen Kühler hindurch, welcher durch einen Grundkörper mit einer zentralen Öffnung und mit einer Mehrzahl von voneinander beabstandeten Rohren gebildet ist. Die Rohre werden mit einem Kühlmittel beaufschlagt, welches über einen Kühlmitteleinlass zugeführt und über einen Kühlmittelauslass wieder abgeführt wird. Die gekühlte Ladeluft tritt aus Leitungen des Ansaugkrümmers aus, welche einem jeweiligen Zylinder zugeordnet sind.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Ladeluftkühler bzw. eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher bzw. welche ein besonders bauraumsparendes Anordnen des Ladeluftkühlers an dem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ladeluftkühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, einen Ladeluftkühler mit den Merkmalen des Patentanspruchs 6 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die verdichtete Verbrennungsluft nach dem axialen Durchströmen des dem Stand der Technik gemäßen Ladeluftkühlers mittels geeigneter Leitungen umgelenkt wird, bevor sie in den Verbrennungsraum einströmt. In diesen, dem Ladeluftkühler nachgeschalteten Leitungen erfährt die verdichtete Verbrennungsluft keine weitere Kühlung. Zudem beanspruchen die zum Gewährleisten eines ausreichend großen Verbrennungsluftmassenstroms entsprechend voluminös dimensionierten Leitungen erheblichen Bauraum.
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Bei dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine, welcher einen Grundkörper mit wenigstens einem axialen, von einem Medium durchströmbaren Durchgang aufweist, ist daher vorgesehen, dass der wenigstens eine axiale Durchgang mit einer außenumfangsseitig an dem Grundkörper angeordneten Öffnung kommuniziert, wobei die Öffnung von dem Medium in einer Durchtrittsrichtung durchströmbar ist, welche von einer Ausrichtung des wenigstens einen axialen Durchgangs verschieden ist.
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Dadurch kann die verdichtete Verbrennungsluft nach dem Durchströmen des axialen Durchgangs über die außenumfangsseitig an dem Grundkörper angeordnete Öffnung aus dem Grundkörper austreten, wobei die Durchtrittsrichtung der Öffnung zu einem Einlass des Verbrennungsraumes oder einer dem Einlass vorgeschalteten, einer Mehrzahl von Einlässen zugeordneten Ansaugkammer hin orientiert ist. Auf die aus dem Stand der Technik bekannten Leitungen zum Umlenken der verdichteten Verbrennungsluft nach dem Durchströmen des Ladeluftkühlers kann so verzichtet werden. Dadurch ist ein besonders bauraumsparendes Anordnen des Ladeluftkühlers an dem Motorblock der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht. Zudem ist es möglich, eine im Vergleich zum Stand der Technik verlängerte Kühlstrecke für die verdichtete Verbrennungsluft bereitzustellen, da durch den erfindungsgemäßen Ladeluftkühler die verdichtete Verbrennungsluft von ihrem Eintreten in den Ladeluftkühler bis zu ihrem Eintreten in die Ansaugkammer bzw. in den Einlass des Verbrennungsraumes kühlbar ist.
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Bei der Erfindung ist gemäß einem ersten Aspekt der Grundkörper im Querschnitt im Wesentlichen spiralförmig ausgebildet, wobei der wenigstens eine axiale Durchgang und die außenumfangsseitig angeordnete Öffnung durch den Grundkörper gebildet sind und wobei der wenigstens eine axiale Durchgang im Wesentlichen mittig im Grundkörper angeordnet ist. Durch die im Querschnitt spiralförmige Ausbildung des den Ladeluftkühler bildenden Grundkörpers mit dem mittig angeordneten axialen Durchgang ist auf vergleichsweise engem Raum eine besonders lange Kühlstrecke für die verdichtete Verbrennungsluft geschaffen.
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Des Weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass der im Querschnitt im Wesentlichen spiralförmige Grundkörper wenigstens zwei parallele, spiralförmig ausgebildete, Kammern aufweist. Eine der parallelen Kammern ist im Betrieb des Ladeluftkühlers von der verdichteten Verbrennungsluft durchströmt, während eine zweite Kammer ein zum Kühlen der Verbrennungsluft geeignetes Arbeitsmedium enthalten kann. Alternativ kann die zweite Kammer aus dem Arbeitsmedium zum Kühlen der Verbrennungsluft gebildet sein, d.h. aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit bestehen.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Öffnung im Wesentlichen senkrecht zu der Ausrichtung des wenigstens einen axialen Durchgangs durchströmbar. Dies ermöglicht ein besonders direktes und geradliniges Anströmen des Einlasses zum Verbrennungsraum bzw. der dem Einlass vorgeschalteten, einer Mehrzahl von Einlässen zugeordneten Ansaugkammer.
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Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn ein Abdeckelement vorgesehen ist, durch welches ein axiales Ende des wenigstens einen axialen Durchgangs für das Medium undurchlässig abgedeckt ist. Dadurch ist es ermöglicht, dass die gesamte in den axialen Durchgang des Ladluftkühlers einströmende, verdichtete Verbrennungsluft durch die außenumfangsseitig angeordnete Öffnung austreten kann.
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Von besonderem Vorteil ist es, wenn wenigstens eine der parallelen Kammern von dem Arbeitsmedium durchströmbar ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein besonders effizientes und kontinuierliches Kühlen der in der parallelen Kammer strömenden, verdichteten Verbrennungsluft, insbesondere dann, wenn das Arbeitsmedium im Gegenstrom zu der Verbrennungsluft geführt wird.
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Des weiteren ist es von Vorteil, wenn wenigstens eine der parallelen Kammern zumindest ein Versteifungselement und/oder zumindest ein Wärmeübertragungselement aufweist. So sorgen in der für die verdichtete Verbrennungsluft vorgesehenen Kammer angeordnete Lamellen, Rippenbänder oder dergleichen Elemente, welche parallel zu der Strömungsrichtung der Verbrennungsluft ausgerichtet sind, für eine verbesserte Wärmeübertragung. Die Wärmeübertragungselemente können gleichzeitig der Versteifung und damit der Erhöhung der Druckfestigkeit der von der Verbrennungsluft durchströmten Kammer dienen, oder es können separate Versteifungselemente vorgesehen sein.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist der Grundkörper im Querschnitt im Wesentlichen ringförmig ausgebildet, wobei der wenigstens eine axiale Durchgang von einer Mehrzahl von Leitungsabschnitten umgeben ist, welche wenigstens eine Leitung bilden. Unter dem im Wesentlichen ringförmig ausgebildeten Querschnitt des Grundkörpers sind erfindungsgemäß auch andere außenumfangsseitige Konturlinien des Grundkörpers als mit umfasst zu verstehen, welche beispielsweise oval oder elliptisch bzw. ganz oder teilweise als Polygon ausgebildet sein können.
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Gemäß der Erfindung ist im Inneren des Grundkörpers zumindest ein Strömungsleitelement angeordnet, mittels welchem ein bezüglich des wenigstens einen axialen Durchgangs radialer Medienstrom tangential ablenkbar ist. Dadurch ist die den Grundkörper durchströmende Verbrennungsluft so umlenkbar, dass nicht nur wenige, insbesondere nahe der Öffnung angeordnete Luftaustrittspfade bevorzugt durchströmt werden, sondern im Gegenteil eine möglichst große Anzahl von kühlenden Leitungsabschnitten umströmt wird. So ist die Kühlwirkung der Leitungsabschnitte besonders effizient nutzbar.
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Durch die den axialen Durchgang umgebenden Leitungsabschnitte ist die den axialen Durchgang durchströmende, verdichtete Verbrennungsluft wie in einem Rohrbündelwärmetauscher zu kühlen, wobei der Verbrennungsluft ein Austritt durch die außenumfangsseitig an dem Grundkörper angeordnete Öffnung ermöglicht ist. Die Leitungsabschnitte können auch ringförmig und damit dem Außenumfang des Grundkörpers zumindest bereichsweise parallel angeordnet sein.
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In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die den.wenigstens einen axialen Durchgang umgebenden Leitungsabschnitte im Wesentlichen parallel zu dem axialen Durchgang angeordnet. Dies ermöglicht es, die Leitungsabschnitte besonders einfach herzustellen.
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Des Weiteren ist es von Vorteil, wenn die wenigstens eine Leitung von einem Arbeitsmedium durchströmbar ausgebildet ist. Dies ermöglicht ein besonders effizientes und kontinuierliches Kühlen der in dem Grundkörper strömenden Verbrennungsluft, insbesondere dann, wenn das Arbeitsmedium im Gegenstrom zu der den axialen Durchgang durchströmenden Verbrennungsluft geführt wird.
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Von Vorteil ist es weiterhin, wenn die Leitungsabschnitte voneinander beabstandet angeordnet sind, wobei die Leitungsabschnitte außenumfangsseitig umströmbar ausgebildet sind. Dadurch kann die in den axialen Durchgang einströmende Verbrennungsluft den Grundkörper auch radial durchströmen und ein Kühlen der Verbrennungsluft nach dem Prinzip eines Kreuzstromwärmetauschers erfolgen. Hierbei ermöglichen die den axialen Durchgang umgebenden Leitungsabschnitte ein besonders effizientes Kühlen der Verbrennungsluft, da diese beim außenumfangsseitigen Umströmen der Leitungsabschnitte eine vergleichsweise lange Kühlstrecke zurücklegt.
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Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn in dem wenigstens einen axialen Durchgang zumindest ein weiteres Strömungsleitelement angeordnet ist, mittels welchem ein axialer Medienstrom zumindest teilweise radial ablenkbar ist. Das weitere Strömungsleitelement weist hierzu beispielsweise schraubenförmige Luftleitschaufeln auf, welche die axial eintretende Verbrennungsluft bereits während des Durchströmens des axialen Durchgangs radial ablenken uns so für einen besonders raschen Kontakt zu kühlenden, den Durchgang umgebenden Elementen des Grundkörpers bzw. in dem Grundkörper sorgen.
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Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem Zylinderkopf, und wenigstens zwei in V-Stellung angeordneten Zylindern, ist vorgesehen, dass an den beiden Außenseiten der in V-Stellung angeordneten Zylinder jeweils ein Einlass zu einem Verbrennungsraum des Zylinders angeordnet ist, wobei auf der Seite des Einlasses und dem Einlass des Zylinderkopfes vorgelagert, in einem im Wesentlichen durch den Zylinderkopf nach oben begrenzten Bauraum wenigstens ein Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 12 angeordnet ist. Der durch den Wegfall von separaten Leitungen zum Umlenken der verdichteten Verbrennungsluft im Vergleich zum Stand der Technik besonders bauraumsparende Ladeluftkühler ist so in dem durch den Zylinderkopf nach oben begrenzten und im Wesentlichen oberhalb eines Kurbelgehäuses gelegenen Bauraum unterbringbar, ohne bereits durch den Motorblock beanspruchte Außenmaße der Verbrennungskraftmaschine wesentlich zu erhöhen. Die Verbrennungskraftmaschine ermöglicht somit ein besonders bauraumsparendes Anordnen des Ladeluftkühlers an dem Motorblock.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines stark schematisierten, im Querschnitt spiralförmigen Ladeluftkühlers;
- 2 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Ansicht des im Querschnitt spiralförmigen Ladeluftkühlers gemäß 1;
- 3 eine perspektivische und teilweise aufgeschnittene Ansicht eines Teilbereiches eines stark schematisierten, im Querschnitt ringförmigen Ladeluftkühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
- 4 einen Querschnitt eines stark schematisierten, ringförmigen Ladeluftkühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
- 5 eine stark schematisierte Verbrennungskraftmaschine mit zwei in V-Stellung angeordneten Zylinderbänken, welchen jeweils ein Ladeluftkühler zugeordnet ist; und
- 6 eine schematisierte Seitenansicht auf die Verbrennungskraftmaschine gemäß 5.
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1 zeigt einen Ladeluftkühler 10, bei welchem ein Grundkörper 12 im Querschnitt spiralförmig ausgebildet ist. Der Grundkörper 12 weist einen axialen, von verdichteter Verbrennungsluft durchströmbaren Durchgang 14 auf. Der Durchgang 14 ist mittig in dem Grundkörper 12 angeordnet. Die Verbrennungsluft strömt im Betrieb des Ladeluftkühlers 10 in den Durchgang 14 entlang einer Ausrichtung 16 des Durchgangs 14 ein, welche in 1 durch einen Strömungspfeil verdeutlicht ist.
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Die heiße Verbrennungsluft durchströmt im Betrieb den Ladeluftkühler 10 von dem axialen Durchgang 14 einer Mehrzahl von Spiralwindungen des Grundkörpers 12 folgend zu einer außenumfangsseitig an dem Grundkörper 12 angeordneten Öffnung 18 hin. An der Öffnung 18 tritt die gekühlte Verbrennungsluft radial aus dem Grundkörper 12 aus. Die Öffnung 18 erstreckt sich hierbei über die gesamte Länge des Grundkörpers 12. Alternativ können über die Länge des Grundkörpers 12 eine Mehrzahl von vorliegend nicht dargestellten Auslassstutzen oder dergleichen Auslasselementen im Bereich der Öffnung 18 angeordnet sein. Eine Durchtrittsrichtung 20 der aus der Öffnung 18 austretenden Verbrennungsluft ist in 1 durch Strömungspfeile verdeutlicht.
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Die Ausrichtung der Öffnung 18 bezüglich der Ausrichtung 16 des axialen Durchgangs 14 ermöglicht ein radiales Austreten der verdichteten, gekühlten Verbrennungsluft aus dem Grundköper 12 und somit ein direktes Anströmen eines Verbrennungsraumes einer Verbrennungskraftmaschine, ohne dass aus dem Stand der Technik bekannte Leitungen zum Umlenken der Verbrennungsluft vorgesehen werden müssen. Selbstverständlich ist es in anderen Anwendungsfällen vorstellbar, dass ein zu kühlendes Medium dem Ladeluftkühler 10 über die Öffnung 18 zuströmt und über den axialen Durchgang 14 aus dem Grundkörper 12 austritt.
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In 1 sind in der Öffnung 18 Wärmeübertragungselemente 22 erkennbar, welche vorliegend als Lamellen ausgebildet sind. Die Lamellen dienen darüber hinaus einer Versteifung des Grundkörpers 12.
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2 zeigt den Ladeluftkühler 10 gemäß 1 in einer teilweise aufgeschnittenen Ansicht. In der teilweise aufgeschnittenen Ansicht der 2 ist erkennbar, dass der spiralförmige Grundkörper 12 des Ladeluftkühlers 10 eine Mehrzahl von alternierend angeordneten, jeweils spiralförmig ausgebildeten und einem radialen Querschnitt parallelen Kammern 24, 26 aufweist. Die Kammer 24 ist im Betrieb des Ladeluftkühlers 10 von der verdichteten Verbrennungsluft durchströmt. Beim Durchströmen der Kammer 24 wird die Verbrennungsluft durch ein in der in axialer Richtung angrenzenden, parallelen Kammer 26 vorhandenes Arbeitsmedium gekühlt, bevor die Verbrennungsluft durch die Öffnung 18 aus dem Grundkörper 12 austritt.
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Der spiralförmige Grundkörper 12 kann durch Umformen einer im Wesentlichen plattenförmigen Anordnung hergestellt werden, welche die parallelen Kammern 24, 26 aufweist. Die in der Kammer 24 angeordneten Wärmeübertragungselemente 22, welche vorliegend als Lamellen ausgebildet sind, können wie die Kammern 24, 26 selber, aus Aluminium bestehen. Selbstverständlich ist es vorstellbar, eine größere oder eine geringere als die beispielhaft in 2 gezeigte Anzahl der parallelen Kammern 24, 26 vorzusehen, welche den Grundkörper 12 bilden.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die im Betrieb des Ladeluftkühlers 10 von der verdichteten Verbrennungsluft durchströmte Kammer 24 als dem axialen Durchgang 14 nähere, innen liegende Kammer 24 ausgebildet sein, während die parallele Kammer 26 in radialer Richtung außen liegend ausgebildet ist. Beim Durchströmen der innen liegenden Kammer 24 des spiraligen Grundkörpers 12 wird die Verbrennungsluft durch das in der außen liegenden, parallelen Kammer 26 vorhandene Arbeitsmedium gekühlt, bevor die Verbrennungsluft durch die Öffnung 18 aus dem Grundkörper 12 austritt.
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Als die Kammer 26 durchströmendes Arbeitsmedium ist vorliegend Kühlwasser vorgesehen. Das Kühlwasser wird im Betrieb des Ladeluftkühlers 10 über ein gemäß 2 außenumfangsseitig an dem Grundkörper 12 angeordnetes Zufuhrelement 28 der Kammer 26 zugeführt. Das Kühlwasser wird gegenstromig zur Verbrennungsluft geführt, um ein besonders effizientes Kühlen der Verbrennungsluft zu erreichen. Ein Abfuhrelement 30 nimmt gemäß 2 das erwärmte Kühlwasser auf und führt es einer nicht näher erläuterten thermischen Regeneration zu. Selbstverständlich ist es vorstellbar, das Kühlwasser im Betrieb des Ladeluftkühlers 10 gleichstromig zur Verbrennungsluft durch den Grundkörper 12 zu führen.
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3 zeigt einen Teilbereich eines im Querschnitt ringförmigen Ladeluftkühlers 10. Innerhalb des Grundkörpers 12 des Ladeluftkühlers 10 strömt die verdichtete Verbrennungsluft in dem mittig in dem Grundkörper 12 angeordneten, axialen Durchgang 14, dessen Ausrichtung 16 in 3 durch einen Strömungspfeil verdeutlicht ist. Den axialen Durchgang 14 umgibt eine Mehrzahl von Leitungsabschnitten 32, durch welche das Arbeitsmedium, vorliegend Kühlwasser, strömt. Die Leitungsabschnitte 32 sind vorliegend als dem axialen Durchgang 14 parallele Röhren ausgebildet. Alternativ sind jedoch auch andere Formen und Raumausrichtungen der Leitungsabschnitte 32 denkbar.
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Die Leitungsabschnitte 32 sind voneinander beabstandet angeordnet, so dass es der Verbrennungsluft möglich ist, die Leitungsabschnitte 32 außenumfangsseitig zu umströmen. Zur Verdeutlichung möglicher Strömungswege der verdichteten, zu kühlenden Verbrennungsluft zwischen den Leitungsabschnitten 32 sind in 3 im Wesentlichen radial verlaufende Strömungspfeile 34 dargestellt.
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Nach dem Umströmen der Leitungsabschnitte 32 erreicht im Betrieb des Ladeluftkühlers 10 die abgekühlte Verbrennungsluft einen Ringraum 36, welcher vorliegend eine Gesamtheit der Leitungsabschnitte 32 umgibt. Aus dem Ringraum 36 strömt die Verbrennungsluft der Öffnung 18 des Ladeluftkühlers zu, durch welche sie den Ladeluftkühler 10 in der in 3 dargestellten Durchtrittsrichtung 20 verlässt. Die Durchtrittsrichtung 20 ist hierbei im Wesentlichen senkrecht zur Ausrichtung 16 des axialen Durchgangs 14. Ein Luftleitelement 38, welches nahe der Öffnung 18 angeordnet ist, verhindert eine Ausbildung bevorzugter Luftaustrittspfade und sorgt so dafür, dass beim Kühlen der Verbrennungsluft eine möglichst große Anzahl der Leitungsabschnitte 32 umströmt wird.
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In 3 ist das Zufuhrelement 28, durch welches das Kühlwasser den Leitungsabschnitten 32 zugeführt wird, als hohle Scheibe ausgebildet, welche Anschlussstutzen 40 aufweist, mittels welchen die Leitungsabschnitte 32 an das Zufuhrelement 28 anschließbar sind. Das kühle Kühlwasser wird dem Zufuhrelement 28 über eine Anschlussleitung 41 zugeführt. Das in 3 nicht dargestellte Abfuhrelement 30 ist analog dem Zufuhrelement 28 ausgebildet, weist jedoch eine zentrale Durchtrittsöffnung auf, deren Durchmesser dem des axialen Durchgangs 14 entspricht.
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4 zeigt eine weitere Ausführungsform des ringförmigen Ladeluftkühlers 10, bei welcher in dem die Leitungsabschnitte 32 umgebenden Ringraum 36 alternative Luftleitelemente 38 angeordnet sind, welche für eine zur Öffnung 18 hin gerichtete Strömung der verdichteten und nach dem radialen Umströmen der Leitungsabschnitte 32 gekühlten Verbrennungsluft sorgen. Durch die Luftleitelemente 38 wird die bezüglich des axialen Durchgangs 14 radial strömende Verbrennungsluft, deren Strömungspfade durch die im Wesentlichen radial verlaufenden Strömungspfeile 34 in 4 verdeutlicht ist, tangential abgelenkt.
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Es ist vorstellbar, im Bereich der Öffnung 18 durch einen oder mehrere Luftleitelemente 38 gebildete Strömungskanäle 42 mit einer vorliegend nicht dargestellten Drosselklappe ganz oder teilweise verschließbar auszubilden, um einen gerichteten Austritt der Verbrennungsluft aus der Öffnung 18 zu erreichen.
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Bei den in 1 bis 4 gezeigten Ausführungsformen des Ladeluftkühlers 10 kann der Durchmesser des axialen Durchgangs 14 beispielsweise rund 40 mm betragen. Außenmaße des Grundkörpers 12 können bei rund 100 mm bzw. rund 120 mm liegen, wobei eine äußere Konturlinie des Querschnitts des Grundkörpers 12 eine leicht elliptische Form aufweisen kann. Ein zwischen dem axialen Durchgang 14 und dem Ringraum 36 angeordneter Bereich innerhalb des in 3 und 4 dargestellten Grundkörpers 12, in welchem die Leitungsabschnitte 32 angeordnet sind, weist eine radiale Erstreckung von mindestens rund 35 mm auf, um eine ausreichende Kühlwirkung der Verbrennungsluft mittels des in den Leitungsabschnitten 32 strömenden Arbeitsmediums zu ermöglichen. Die Leitungsabschnitte 32 können beispielsweise Durchmesser von rund 4 mm bis rund 5 mm aufweisen.
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5 ist eine stark schematisierte Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine 44 mit zwei in V-Stellung angeordneten Zylinderbänken 46, wobei jeder Zylinderbank 46 jeweils ein Ladeluftkühler 10 zugeordnet ist. Die Zylinderbänke 46 weisen vorliegend jeweils drei Zylinder 48 auf. Im Bereich der Öffnung 18 eines jeden Ladeluftkühlers 10 ist eine Ansaugkammer 50 angeordnet.
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Die Ansaugkammer 50, welche vorliegend integraler Bestandteil des Ladeluftkühlers 10 ist, sorgt für den notwendigen Druckausgleich vor der Beaufschlagung der Zylinder 48 mit der verdichteten, gekühlten Verbrennungsluft, eine Gleichverteilung des Verbrennungsluftstroms und somit für eine effektive Nutzung des Ladeluftkühlers 10. In der Ansaugkammer 50 kann ein vorliegend nicht gezeigter Druck-Drehzahl-Sensor angeordnet sein, mittels welchem für eine optimale Füllung der Zylinder 48 heranzuziehende Parameter ermittelbar sind.
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In der 5 sind darüber hinaus zwei Abgasturbolader 52 mit jeweils an einer gemeinsamen Welle angeordneter Turbine 54 und Verdichter 56 dargestellt. Vom Verdichter 56 wird die verdichtete, erwärmte Verbrennungsluft bereitgestellt, welche dem Ladeluftkühler 10 zugeführt wird. Die Turbine 54 antreibendes Abgas wird nach Durchlaufen der Turbine 54 jeweils einem in 5 schematisch gezeigten Katalysator 58 zugeführt.
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In einem dem Ladeluftkühler 10 verdichtete Verbrennungsluft zuführenden Leitungsstrang 60 ist eine Absperrklappe 62 angeordnet, mittels welcher bei Abschalten der Aufladung einer Zylinderbank 46 sichergestellt werden kann, dass nur die aufzuladende Zylinderbank 46 mit verdichteter Verbrennungsluft beaufschlagt wird.
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Jedem der beiden dargestellten Ladeluftkühler 10 ist eine Drosselklappe 64 vorgeschaltet, welche als Lastklappe fungiert. In vorteilhafter Weise sind die Drosselklappen 64 durch das Kühlwasser kühlbar, mit welchem der Ladeluftkühler 10 beaufschlagt wird, um eine Beeinträchtigung der Elektronik der Drosselklappe 64 durch Temperaturen der verdichteten Verbrennungsluft vor dem Ladeluftkühler 10 zu vermeiden, welche bei rund 160°C bis rund 180°C liegen können.
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In 6 ist die Anordnung des Ladeluftkühlers 10 an einem Motorblock 68 der Verbrennungskraftmaschine 44 aus 5 in einer Seitenansicht erkennbar. Jeweils eine Außenseite der in V-Stellung angeordneten Zylinderbänke 46 ist einem Einlass zu einem Verbrennungsraum des Zylinders 48 zugeordnet. Der Ladeluftkühler 10 ist auf der Seite des Einlasses in einem durch den Zylinderkopf 74 nach oben begrenzten Bauraum 76 angeordnet. Der Bauraum 76 für den Ladeluftkühler 10 befindet sich im Wesentlichen oberhalb eines Kurbelgehäuses 78 der Verbrennungskraftmaschine 44, in welchem zentral eine Kurbelwelle 80 angeordnet ist.
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Die Öffnung 18 des Ladeluftkühlers 10, welche verdichtete Luft der dem Einlass vorgeschalteten, in 5 gezeigten Ansaugkammer 50 zuführt, liegt bei der in 6 gezeigten Anordnung des Ladeluftkühlers 10 oberhalb einer Rail 82, mittels welcher der Zylinder 48 mit Kraftstoff versorgt wird. Durch den Motorblock 68 einschließlich der Zylinderbänke 46 beanspruchte Außenmaße der Verbrennungskraftmaschine 44 sind durch den Ladeluftkühler 10 nur unwesentlich erhöht.
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In 6 ist der Ladeluftkühler 10 nur auf der Einlassseite einer der beiden Zylinderbänke 46 dargestellt, jedoch ist gemäß 5 jeder Zylinderbank 46 jeweils ein Ladeluftkühler 10 zugeordnet. Alternativ oder ergänzend zu dem in 6 gezeigten, im Querschnitt spiralförmigen Ladeluftkühler 10 können jedoch auch die gemäß 3 und 4 beschriebenen, ringförmigen Ladeluftkühler 10 an der Verbrennungskraftmaschine 44 besonders bauraumsparend angeordnet sein.
