DE102009036740A1

DE102009036740A1 - Kühleinrichtung

Info

Publication number: DE102009036740A1
Application number: DE102009036740A
Authority: DE
Inventors: Heiko Dipl.-Ing. Beil
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-08-08
Filing date: 2009-08-08
Publication date: 2011-02-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung (10), insbesondere Ladeluftkühler (10), für einen Ansaugtrakt eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, welche von einem zu kühlenden Medium, insbesondere von Ladeluft, sowie von einem Kühlmedium, insbesondere von Kühlluft, durchströmbar bzw. umströmbar ist, wobei der Kühleinrichtung (10) zumindest ein Heizelement (24) zugeordnet ist, mittels welchem das zu kühlende Medium erwärmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühleinrichtung nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Derartige Kühleinrichtungen sind hinlänglich bekannt. Eine solche Kühleinrichtung ist beispielsweise in Form eines Ladeluftkühlers in einem Ansaugtrakt eines Kraftwagens einsetzbar und dient dazu, eine durch einen Verdichter verdichtete dadurch erwärmte Ladeluft zu kühlen. Dabei besteht der Nachteil, dass bei einer zu starken Kühlung der Ladeluft in der Ladeluft enthaltenes Wasser kondensieren und ausfallen kann.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kühleinrichtung der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine derartige Kondensation reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Kühleinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine erfindungsgemäße Kühleinrichtung, insbesondere ein Ladeluftkühler, für einen Ansaugtrakt eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, welche von einem zu kühlenden Medium, insbesondere von Ladeluft, sowie von einem Kühlmedium, insbesondere von Kühlluft, durchströmbar beziehungsweise umströmbar ist, ist dadurch bereitgestellt, dass der Kühleinrichtung zumindest ein Heizelement zugeordnet ist, mittels welchem das zu kühlende Medium erwärmbar ist. Durch diese Möglichkeit der Erwärmung ist eine zu starke Abkühlung des zu kühlenden Mediums ermöglicht, was mit einer Reduzierung oder gar einer Vermeidung einer Kondensation von durch das zu kühlende Medium transportiertem Wasser einher geht.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest eine Heizelement in einem Gehäuse der Kühleinrichtung aufgenommen. Dies birgt den Vorteil, dass dadurch ein Bauraumbedarf der Kühleinrichtung äußerst gering ausfällt. Zudem sind zusätzliche, Gewicht und Kosten verursachende Teile obsolet. Nichtsdestotrotz kann das Heizelement jedoch auch als eigenständiges Bauteil in einem separaten Gehäuse vorgesehen sein.
Ist das zumindest eine Heizelement zumindest bereichsweise als Kühlmatrix der Kühleinrichtung ausgebildet, so ist diese Ausführungsform insofern äußerst vorteilbehaftet, als der Bauraumbedarf der Kühleinrichtung sowie eine benötigte Teileanzahl auf ein Minimum reduziert ist.
An dieser Stelle sei angemerkt, dass sowohl ein Heizelement stromauf des Ladeluftkühlers als auch ein Heizelement stromab des Ladeluftkühlers angeordnet sein kann. Dementsprechend ist es ebenso möglich, lediglich ein Heizelement stromauf oder ein Heizelement stromab des Ladeluftkühlers zur Erwärmung des zu kühlenden Mediums vorzusehen.
Ein Zuheizbedarf zum Erwärmen des zu kühlenden beziehungsweise des zu erwärmenden Mediums kann anhand eines Kondensationsmodells mittels einer dem Heizelement zugeordneten Regelungseinrichtung ermittelt werden. Außerdem ist es möglich, dass das Heizelement über die Regelungseinrichtung selbstregelnd ausgebildet ist, wobei diese Regelung über ein anfallendes Kondensat erfolgt.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung kommen insbesondere in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine zum Tragen, welche einen Ansaugtrakt aufweist, wobei eine Niederdruck-Abgasrückführung in den Ansaugtrakt, insbesondere stromauf der Kühleinrichtung, vorgesehen ist. Die erfindungsgemäße Kühleinrichtung vermeidet dabei einen Ausfall von in einem rückgeführten Abgas enthaltenem Wasser durch zu starke Abkühlung des die Kühleinrichtung durchströmenden Mediums in Form eines Luft-Abgas-Gemisches.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus einer Vermeidung einer zusätzlichen Aktuatorik zur Variation einer Kühlleistung der Kühleinrichtung, wodurch zusätzliche Kosten und zusätzliches Gewicht vermeidbar sind. Die Vermeidung von zusätzlichem Gewicht führt wiederum zu einem reduzierten Kraftstoffverbrauch und damit zu reduzierten CO₂-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine.
Darüber hinaus ist ein zusätzlicher Bauraumbedarf durch diese Aktuatorik vermieden, wodurch eine einheitliche Lösung über unterschiedliche Baureihen des Kraftwagens, insbesondere des Personenkraftwagens, mit der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise mit der erfindungsgemäßen Kühleinrichtung realisierbar ist.
Durch den erwähnten Einsatz einer Niederdruck-Abgasrückführung ist auch eine kostengünstige Darstellung von zukünftigen EU6-Abgasgrenzwerten bei gleichzeitig geringem Bauraumbedarf und geringen Kosten ermöglicht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Figur zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ladeluftkühlers für einen Ansaugtrakt eines Personenkraftwagens mit einem Heizelement, mittels welchem ein den Ladeluftkühler durchströmendes und zu kühlendes Medium erwärmbar ist.
Die Figur zeigt eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 10 für einen Ansaugtrakt eines Personenkraftwagens. Der Ladeluftkühler 10 ist dabei von einer von einem Verdichter eines Abgasturboladers verdichteten und damit erwärmten Ladeluft gemäß Richtungspfeilen 12 und 14 durchströmbar und durch den Ladeluftkühler 10 kühlbar. Diese Kühlung der Ladeluft erfolgt dabei durch einen Wärmeübergang von der Ladeluft an einen den Ladeluftkühler 10 gemäß einem Richtungspfeil 16 umströmenden Fahrtwind über eine Kühlmatrix 18 des Ladeluftkühlers 10.
Der Ladeluftkühler 10 umfasst Luftkästen 20 und 22, wobei an den Luftkästen 20 und 22 Heizelemente 24 angeordnet sind, mittels welchen die zu kühlende Ladeluft erwärmbar ist.
Eine erforderliche Erwärmung, also ein erforderlicher Zuheizbedarf wird dabei anhand eines Kondensationsmodells ermittelt, wobei die Heizelemente 24 ebenso selbstregelnd über ein anfallendes Kondensat von durch die Ladeluft transportiertem Wasser ausgebildet sein können.
Wird der Ladeluftkühler 10 in Verbindung mit einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, welche einen Ansaugtrakt aufweist, wobei eine Abgasrückführung, insbesondere eine Niederdruck-Abgasrückführung, in den Ansaugtrakt vorgesehen ist, und wobei diese Abgasrückführung stromauf des Ladeluftkühlers 10, also entgegen dem Richtungspfeil 12, angeordnet ist, so birgt die durch die Heizelemente 24 ermöglichte Aufheizbarkeit eines den Ladeluftkühler 10 durchströmenden Mediums, hier in Form eines Luft-Abgas-Gemisches, den Vorteil, dass eine Kondensation von in dem Luft-Abgas-Gemisch enthaltenem Wasser vermeidbar ist. Eine zusätzliche Aktuatorik zur Variation einer Kühlleistung des Ladeluftkühlers 10 ist somit nicht notwendig, wodurch auch ein Bauraumbedarf des Ladeluftkühlers 10 in einem geringen Rahmen gehalten werden kann.
Alternativ zu der in der Figur gezeigten Anordnung der Heizelemente 24 an den Luftkästen 20 und 22 des Ladeluftkühlers 10 ist auch möglich, dass die Kühlmatrix 18 zumindest bereichsweise als Heizelement ausgebildet ist. Dies kann beispielsweise derart erfolgen, dass die Kühlmatrix mit Heizdrähten oder dergleichen versehen, beispielsweise umwickelt, ist.
Weiterhin ist es möglich, lediglich ein Heizelement 24 stromauf oder stromab der Kühlmatrix 18 des Ladeluftkühlers 10 anzuordnen.
Bezugszeichenliste

10: Ladeluftkühler
12: Richtungspfeil
14: Richtungspfeil
16: Richtungspfeil
18: Kühlmatrix
20: Luftkasten
22: Luftkasten
24: Heizelement

Claims

Kühleinrichtung (10), insbesondere Ladeluftkühler (10), für einen Ansaugtrakt eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, welche von einem zu kühlenden Medium, insbesondere von Ladeluft, sowie von einem Kühlmedium, insbesondere von Kühlluft, durchströmbar bzw. umströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühleinrichtung (10) zumindest ein Heizelement (24) zugeordnet ist, mittels welchem das zu kühlende Medium erwärmbar ist.
Kühleinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (24) in einem Gehäuse der Kühleinrichtung (10) aufgenommen ist.
Kühleinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Heizelement (24) zumindest bereichsweise als Kühlmatrix (18) der Kühleinrichtung ausgebildet ist.
Kühleinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Heizelement (24) eine Regelungseinrichtung zugeordnet ist, mittels welcher ein Heizbedarf des zu erwärmenden Mediums bestimmbar ist.
Verbrennungskraftmaschine mit einer Kühleinrichtung (10) für einen Ansaugtrakt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Niederdruck-Abgasrückführung in den Ansaugtrakt vorgesehen ist.