DE102014217312A1

DE102014217312A1 - Ladeluftkühler mit verstärkter Bodenplatte und/oder Deckplatte

Info

Publication number: DE102014217312A1
Application number: DE102014217312.4A
Authority: DE
Inventors: Martin Stamm; Matthias von Hausen
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2014-08-29
Filing date: 2014-08-29
Publication date: 2016-03-03

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler mit einer verstärkten Bodenplatte und/oder Deckplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung Ladeluftkühler in Plattenbauweise, die durch Zusammenfügen einer Vielzahl von einzelnen Platte hergestellt werden. Solche Ladeluftkühler werden auch als Platten-Ladeluftkühler bezeichnet. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ladeluftkühler (10) mit verstärkter Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (18) zur Verfügung zu stellen, der ein in Bezug auf Thermowechselspannungen verbessertes Betriebsverhalten aufweist, insbesondere – wenn es sich um einen Ladeluftkühler (10) in Plattenbauweise handelt – im Bereich zwischen einer Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (18) und der jeweils benachbarten Platte (14). Ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler (10) umfasst mindestens einen Strömungskanal für ein Wärmeabfuhrfluid und mindestens einen Strömungskanal für zu kühlende Luft, wobei die genannten Strömungskanäle getrennt voneinander zwischen mehreren Platten (14) angeordnet sind und wobei unmittelbar benachbart zu einer außen angeordneten Platte (14) des Ladeluftkühlers (10) eine Bodenplatte (16) und/oder eine Deckplatte (18) angeordnet ist, die gegenüber der unmittelbar benachbart zu dieser, außen angeordneten Platte (14) des Ladeluftkühlers (10) eine größere Dicke aufweist. Dabei ist an der Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (18) mindestens eine Beabstandungsstruktur derart ausgebildet oder angeordnet, dass sich zwischen der Bodenplatte (16) und der außen angeordneten Platte (14) und/oder zwischen der Deckplatte (18) und der außen angeordneten Platte (14) ein vergrößerter Kanalquerschnitt für ein Wärmeabfuhrfluid ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler mit einer verstärkten Bodenplatte und/oder Deckplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Insbesondere betrifft die Erfindung Ladeluftkühler in Plattenbauweise, die durch Zusammenfügen einer Vielzahl einzelner Platten hergestellt werden. Solche Ladeluftkühler werden auch als Platten-Ladeluftkühler bezeichnet.
Aus der Praxis sind saugrohrintegrierte Platten-Ladeluftkühler bekannt, die aus einer Vielzahl einzelner Platten hergestellt sind. Als saugrohrintegrierte Ladeluftkühler werden solche Ladeluftkühler verstanden, die unmittelbar benachbart zu einem Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind und somit das Saugrohr und einen Teil eines Saugrohres bilden. Die Platten von Platten-Ladeluftkühlern weisen üblicherweise eine geringe Dicke von meist weniger als 1 mm auf und werden durch Pressformen in eine vorgegebene Geometrie gebracht. Die Geometrie ist so gewählt, dass durch Übereinanderlegen und Verbinden zweier Platten zwischen den Platten ein Strömungskanal gebildet wird, durch welchen Luft, Wasser oder andere, als Wärmeabfuhrfluid dienende Fluide, insbesondere Kühlflüssigkeiten, geleitet werden können, um Wärme aufzunehmen und abzuführen. Zwei wie vorstehend beschrieben relativ zueinander angeordnete und miteinander verbundene Platten (z.B. verlötet), zwischen denen ein Strömungskanal, insbesondere für Wasser, gebildet ist, werden nachfolgend als ein Plattenpaket bezeichnet. Gemäß den aus der Praxis bekannten Platten-Ladeluftkühlern werden mehrere Plattenpakete wechselweise mit Luftlamellen übereinander angeordnet. Die Luftlamellen sind so angeordnet, dass jeweils zwischen zwei benachbarten Plattenpaketen zu kühlende Ladeluft für eine Verbrennungskraftmaschine hindurchströmen kann. Über die Lamellen wird abzuführende Wärme auf die Plattenpakete und von den Plattenpaketen auf die innerhalb der Plattenpakete strömende Kühlflüssigkeit übertragen. Mit der Kühlflüssigkeit wird die aufgenommene Wärme üblicherweise zu einem Kühler abtransportiert. Die im Bereich des Kühlers abgekühlte Kühlflüssigkeit wird dann über einen Kühlkreislauf wieder dem Ladeluftkühler zugeführt.
Wenn ein wie vorstehend beschriebener Platten-Ladeluftkühler konstruktionsbedingt eine gewisse Eigenstabilität aufweisen soll, werden als Bodenplatte, Deckplatte und zwei optionale Seitenplatten Platten mit größerer Dicke verwendet als für die Plattenpakete, beispielsweise mit einer Dicke von 3 mm.
Bei den aus der Praxis bekannten Platten-Ladeluftkühlern gibt es zum einen solche, bei denen zwischen einer außen angeordneten Platte und der Bodenplatte und/oder zwischen einer außen angeordneten Platte und der Deckplatte Kühlflüssigkeit über einen Strömungskanal geführt wird, der nur die halbe Höhe im Vergleich zu den in den Plattenpaketen ausgebildeten Strömungskanälen aufweist. Zum anderen gibt es solche Platten-Ladeluftkühler, bei denen der Bereich zwischen einer außen angeordneten Platte und der Bodenplatte und/oder zwischen einer außen angeordneten Platte und einer Deckplatte überhaupt nicht zur Durchströmung mit einer Kühlflüssigkeit genutzt wird. Unabhängig von der Art der vorstehend beschriebenen Konstruktion haben die aus dem Stand der Technik bekannten Platten-Ladeluftkühler den Nachteil, dass im Bereich der außen angeordneten Platte und der Bodenplatte bzw. Deckplatte eine höhere Erwärmung auftritt als in den zwischen den außen angeordneten Platten angeordneten, mittleren Plattenpaketen. Dies führt zu unterschiedlich großen Ausdehnungen und zu hohen Thermowechselspannungen zwischen der tragenden dickwandigen Bodenplatte und Deckplatte sowie zu den benachbarten Kühlmittelplatten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ladeluftkühler mit verstärkter Bodenplatte und/oder Deckplatte zur Verfügung zu stellen, bei welchem die vorstehend beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere praktische Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler umfasst mindestens einen Strömungskanal für ein Wärmeabfuhrfluid (Kühlmittel) und mindestens einen Strömungskanal für zu kühlende Luft, wobei die genannten Strömungskanäle getrennt voneinander zwischen mehreren Platten angeordnet sind und wobei unmittelbar benachbart zu einer außen angeordneten Platte des Ladeluftkühlers eine Bodenplatte und/oder eine Deckplatte angeordnet ist, die gegenüber der unmittelbar benachbart zu dieser, außen angeordneten Platte des Ladeluftkühlers eine größere Dicke aufweist. Dabei ist an der Bodenplatte und/oder an der Deckplatte mindestens eine Beabstandungsstruktur derart ausgebildet oder angeordnet, dass sich zwischen der Bodenplatte und der außen angeordneten Platte und/oder zwischen der Deckplatte und der außen angeordneten Platte ein vergrößerter Kanalquerschnitt (eines zusätzlichen Kanals) zur Nutzung für ein Wärmeabfuhrfluid ergibt. Mit anderen Worten ausgedrückt, soll durch die Anordnung bzw. Ausbildung einer geeigneten Beabstandungsstruktur die Geometrie zwischen der Bodenplatte und/oder der Deckplatte und der benachbart angeordneten Platte so verändert werden, dass bei gleichem Fluiddruck eines Wärmeabfuhrluids in einem Fluidkreislauf ein deutlich größerer Volumenstrom von Wärmeabfuhrfluid zwischen der Bodenplatte und der benachbarten, außen angeordneten Platte und/oder zwischen der Deckplatte und der benachbarten, außen angeordneten Platte strömt als bei den vorstehend beschriebenen, aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen. Das Wort „vergrößert“ in Anspruch 1 bezieht sich insoweit auf die eingangs beschriebene, aus dem Stand der Technik bekannte Lösung, bei welcher zwischen Bodenplatte und/oder Deckplatte und der außen angeordneten Platte maximal die halbe Höhe eines innerhalb eines Plattenpaketes ausgebildeten Kanals zur Verfügung steht. Daraus resultiert, dass der Volumenstrom des Wärmeabfuhrfluides zwischen der Bodenplatte und der benachbarten, außen angeordneten Platte und/oder zwischen der Deckplatte und der benachbarten, außen angeordneten Platte gemäß Stand der Technik auch nur halb so groß ist. Vorzugsweise soll der Volumenstrom bei einem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler mindestens 75 Prozent des durch die Plattenpakete strömenden Volumenstromes betragen. Weiter bevorzugt ist der Volumenstrom des Wärmeabfuhrfluides durch den zusätzlichen Kanal zwischen Deckplatte und außen angeordneter Platte und/oder zwischen Bodenplatte und außen angeordneter Platte mindestens genauso groß wie innerhalb der Plattenpakete (bei angenommenem gleichem Druck auf der Eingangsseite). Mit einem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler können Thermowechselspannungen, die durch erhöhte Temperaturen im Bereich der Bodenplatte und/oder Deckplatte hervorgerufen werden, deutlich reduziert und die thermische Belastung des Ladeluftkühlers insgesamt auf ein gleichmäßigeres Niveau gebracht werden. Darüber hinaus kann der thermische Wirkungsgrad eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers insoweit verbessert werden, als im Bereich von Bodenplatte und/oder Deckplatte eine verbesserte Wärmeabfuhr ermöglicht wird.
In einer praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers ist die Beabstandungsstruktur an der Bodenplatte und/oder Deckplatte ausgebildet. In diesem Fall lässt sich eine Beabstandungsstruktur auf einfache und kostengünstige Weise herstellen. Ferner ist auch der Montageaufwand eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers aufgrund der Beabstandungsstruktur nicht erhöht, so dass die Erfindung auf nahezu kostenneutrale Art und Weise an Ladeluftkühlern realisiert werden kann.
Die Verwendung der gleichen Beabstandungsstruktur für die außen angeordneten Platten und die Bodenplatte sowie die Deckplatte hat den Vorteil, dass sich vergleichbare Strömungszustände in allen Kühlmittelplatten einstellen. Eine besonders geeignete Beabstandungsstruktur umfasst eine Vielzahl quer verlaufender Prägelinien. Mit quer ist hier gemeint, dass bei rechteckiger Ausbildung von Platten die Prägelinien nicht parallel zu den Seitenkanten der Platten verlaufen und somit sowohl einen Längs- als auch einen Querrichtungsanteil aufweisen. Eine solche Ausbildung hat insbesondere den Vorteil, dass mit nur einem Prägestempel sämtliche Platten mit einer Prägestruktur versehen werden können und die Platten zur Bildung von Plattenpaketen mit dazwischen ausgebildeten Strömungskanälen für ein Wärmeabfuhrfluid geeignet sind. Ferner wird dadurch sowohl in Längs- als auch in Querrichtung der Platte mit jeder Prägung die Biegesteifigkeit erhöht. Bevorzugte Prägelinien sind linear ausgebildet. Zur Bildung von Plattenpaketen werden zwei Platten vorzugsweise so angeordnet, dass die jeweils an den Platten ausgebildeten linearen Prägestrukturen x-förmig zueinander ausgerichtet sind und im Bereich der Prägestrukturen aneinander anliegen. Dadurch ergeben sich relativ kleine Kontaktbereiche mit großen Freiräumen zur Durchströmung eines Wärmeabfuhrfluides zwischen den Platten.
Bei einer weiteren praktischen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers ist die Bodenplatte und/oder Deckplatte formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit Seitenplatten verbunden. Dies erfolgt weiter bevorzugt so, dass die Bodenplatte, die Deckplatte und die Seitenplatten ein rahmenförmiges Gehäuse bilden, das insbesondere eine rechteckige Grundform haben kann. In diesem Fall können die Seitenplatten auch als ausschließliche oder zusätzliche Beabstandungsstruktur eingesetzt werden, um den Strömungskanal für Wärmeabfuhrfluid zwischen der Bodenplatte und der außen angeordneten Platte und/oder zwischen der Deckplatte und der außen angeordneten Platte zu vergrößern.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers sind zwischen den außen angeordneten Platten jeweils zwei Platten zu einem Plattenpaket miteinander verbunden, wobei innerhalb der Plattenpakete Strömungskanäle für ein Wärmeabfuhrfluid ausgebildet sind. Damit umfasst ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler eine Vielzahl von Strömungskanälen für ein Wärmeabfuhrfluid. Diese Strömungskanäle werden vorzugsweise parallel und in jeweils gleicher Richtung durchströmt. Weiter bevorzugt ist der Querschnitt der Strömungskanäle innerhalb der Plattenpakete genauso groß wie der Strömungsquerschnitt zwischen der Bodenplatte und der außen angeordneten Platte und/oder der Deckplatte und einer außen angeordneten Platte.
Es wird darauf hingewiesen, dass der Strömungsquerschnitt zwischen der Bodenplatte und einer außen angeordneten Platte und/oder der Deckplatte und einer außen angeordneten Platte auch größer ausgebildet werden kann als der Strömungsquerschnitt innerhalb eines Plattenpaketes, insbesondere wenn dadurch eine gleichmäßigere thermische Belastung innerhalb des Ladeluftkühlers erzielt werden kann, beispielsweise weil im Bereich der Bodenplatte und/oder Deckplatte eine lokal größere Erwärmung stattfindet. Die Ausbildung unterschiedlich großer Strömungsquerschnitte ist auch dann sinnvoll, wenn sich aufgrund von Viskositätsunterschieden des Wärmeabfuhrfluides, die insbesondere temperaturbedingt in verschiedenen Plattenebenen eines Ladeluftkühlers auftreten können, unterschiedliche Kühlmittelvolumenströme einstellen.
Bei einem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler ist in einer weiteren praktischen Ausführungsform mindestens ein Strömungskanal für Luft zwischen zwei benachbarten Plattenpaketen angeordnet. Vorzugsweise sind wechselweise Plattenpakete und Strömungskanäle für Luft angeordnet, insbesondere mehrfach, wie z.B. achtfach, zehnfach oder zwölffach wechselweise.
In einer weiteren praktischen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers sind die Bodenplatte und eine außen angeordnete Platte zu einem Plattenpaket miteinander verbunden, wobei innerhalb des Plattenpakets ein Strömungskanal in gleicher Art und Weise ausgebildet ist wie in einem Plattenpaket, das aus zwei zwischen den außen angeordneten Platten gebildet ist. Mit anderen Worten ausgedrückt, werden vorzugsweise alle in dem Ladeluftkühler ausgebildeten Platten, d.h. auch die Bodenplatte und/oder die Deckplatte, mit der gleichen Beabstandungsstruktur versehen, wobei die Beabstandungsstrukturen – insbesondere wenn diese als schräg verlaufende Prägungen ausgebildet sind – an den beiden Platten eines Plattenpaketes jeweils seitenvertauscht so ausgebildet sind, dass die Prägestrukturen x-förmig miteinander zur Anlage kommen und die nicht geprägten Bereiche der Platten zur Bildung eines Strömungskanals voneinander beabstanden.
Um die Wärmeleitung zu optimieren sowie aus Kosten- und Gewichtsgründen werden die (inneren) Platten eines Ladeluftkühlers (d.h. die zwischen Bodenplatte und Deckplatte angeordneten Platten) üblicherweise mit einer möglichst geringen Dicke hergestellt, beispielsweise mit einer Dicke zwischen 0,2 und 0,8 mm, insbesondere 0,5 mm. Die Dicke der Bodenplatte und/oder der Deckplatte beträgt vorzugsweise mindestens das Zweifache der Dicke der außen angeordneten Platten. Insbesondere wird diesbezüglich auf Dicken zwischen 1,5 mm und 5 mm verwiesen, vorzugsweise ungefähr 2 mm bis 3 mm.
Weitere, bei einem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler bevorzugt realisierte Merkmale sind folgende:

a) Die Bodenplatte und/oder die Deckplatte sind Teil einer tragenden Gehäusestruktur.
b) Zwei Platten eines Plattenpaketes sind formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden (insbesondere durch Löten).
c) Eine außen angeordnete Platte ist formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Bodenplatte verbunden.
d) Eine außen angeordnete Platte ist formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Deckplatte verbunden.
e) In dem Strömungskanal für Luft sind Luftlamellen angeordnet.
f) In den außen angeordneten Platten, in den zwischen den außen angeordneten Platten angeordneten Platten, in der Bodenplatte und/oder in der Deckplatte sind mindestens eine Wärmeabfuhrfluid-Zufuhröffnung und mindestens eine Wärmeabfuhrfluid-Abfuhröffnung ausgebildet.
g) In den außen angeordneten Platten, in den zwischen den außen angeordneten Platten angeordneten Platten, in der Bodenplatte und/oder in der Deckplatte sind Wände zur Erzeugung mindestens eines kurvenförmigen Fluidkanals ausgebildet (insbesondere eines u-förmigen oder w-förmigen Fluidkanals).
h) Die Bodenplatte und/oder die Deckplatte und/oder etwaig vorhandene Seitenplatten sind aus Blech oder im Feinguss- oder Druckgussverfahren hergestellt.
i) Eine Vielzahl von Plattenpaketen mit Strömungskanälen für Wärmeabfuhrfluid und zwischen den Plattenpaketen angeordneten Strömungskanälen für abzuführende Luft sind wechselweise angeordnet.
j) Das Wärmeabfuhrfluid ist Teil eines einen Kühler umfassenden Kühlkreislaufs.
k) Das Wärmeabfuhrfluid ist Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch.
l) Der Ladeluftkühler ist ein saugrohrintegrierter Ladeluftkühler, welcher unmittelbar benachbart zu einem Zylinderkopf angeordnet ist.

Die Platten eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers einschließlich Deckplatte und/oder Bodenplatte und etwaige Seitenplatten werden vorzugsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Löten, auf einfache und kostengünstige Art und Weise miteinander verbunden.
Die Bodenplatte und/oder die Deckplatte können auch Teil einer tragenden Gehäusestruktur sein, insbesondere wenn diese mit einer Mindestdicke von 1,5 mm biegesteif ausgeführt und fest mit – ebenfalls biegesteifen – Seitenplatten zu einem geschlossenen Gehäuserahmen verbunden sind.
Durch die Anordnung von Luftlamellen in dem Strömungskanal für Luft wird die Oberfläche des Materials, welches der Temperatur unmittelbar Luft entzieht, vergrößert. Wird die Durchströmung des obersten und/oder des untersten Strömungskanals durch den erfindungsgemäßen Ladeluftkühler verbessert, erhöht sich auch der thermische Wirkungsgrad.
Zu dem Merkmal f) wird angemerkt, dass ein Durchströmen des Plattenpaketes durch Wände insbesondere u-förmig, i-förmig oder w-förmig erfolgen kann.
Als Wärmeabfuhrfluid ist Wasser als kostengünstig verfügbares flüssiges Mittel besonders bevorzugt. Dabei wird das Wärmeabfuhrfluid weiter vorzugsweise über einen geschlossenen Kühlkreislauf permanent gekühlt. Wasser kann zur Erzielung funktionaler Vorteile (z.B. Frostschutz) auch zusammen mit Glykol als Wasser-Glykol-Gemisch als Wärmeabfuhrfluid dienen. Optional können Wasser oder Wasser-Glykol-Gemischen Additive zugesetzt werden.
Weitere praktische Ausführungsformen und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers zusammen mit einigen damit funktional verbundenen Elementen einer Verbrennungskraftmaschine,
2 eine perspektivische Darstellung des in 1 gezeigten Ladeluftkühlers mit den funktional verbundenen Elementen zur Visualisierung des Funktionsprinzips,
3 eine vergrößerte Darstellung einiger Platten sowie eines Teils der Deckplatte des in den 1 und 2 gezeigten Ladeluftkühlers und
4 die vollständige Deckplatte des in 3 dargestellten Ladeluftkühlers in perspektivischen Darstellungen von schräg oben und von schräg unten.
Die 1 und 2 zeigen einen Ladeluftkühler 10, der als saugrohrintegrierter Platten-Ladeluftkühler ausgebildet ist und im Wesentlichen folgende Bauteile umfasst:

– zehn Plattenpakete 12, bestehend aus jeweils zwei miteinander verlöteten Platten 14,
– eine Bodenplatte 16,
– eine Deckplatte 18,
– zwei Seitenplatten 20,
– einen Einlasskasten 22 und
– einen Austrittskasten 24.

Darüber hinaus ist ein als Adapter zum Anschluss einer Luftführungsleitung dienendes Zwischenstück 26 über eine Dichtung 30 an dem Einlasskasten 22 angeschlossen. An dem Austrittskasten 24 ist ein Abgasrückführventil 28 angeschlossen.
Das allgemeine Funktionsprinzip des Ladeluftkühlers 10 ist in 2 gut zu erkennen. Luft, die üblicherweise zuvor durch einen nicht dargestellten Turbolader geführt wurde, strömt mit hoher Temperatur (üblicherweise –40 °C bis 250 °C) gemäß dem Pfeil 32 in den Einlasskasten 22 und von dort gemäß dem Pfeil 38 in 3 zwischen den Plattenpaketen 12 hindurch zum Austrittskasten 24. Zwischen den Plattenpaketen 12 sind Luftlamellen 36 angeordnet (vgl. 3). Diese Luftlamellen 36 weisen eine große Oberfläche auf und dienen dazu, der zwischen den Plattenpaketen 12 gemäß dem Pfeil 38 strömenden Luft Wärme zu entziehen. Die Wärme wird über die Luftlamellen 36 auf die Plattenpakete 12 und über diese auf ein innerhalb der Plattenpakete 12 strömendes Wasser-Glykol-Gemisch (nicht dargestellt) übertragen, das als Wärmeabfuhrfluid dient. Das Wärmeabfuhrfluid wird mit Hilfe von innerhalb der Plattenpakete 12 ausgebildeten Wänden 40 gemäß den Pfeilen 34 innerhalb der Plattenpakete 12 w-förmig geführt wird.
Aus dem Austrittskasten 24 strömt die abgekühlte Luft gemäß den Pfeilen 42 unmittelbar in den Zylinderkopf (nicht dargestellt) einer Verbrennungskraftmaschine (ebenfalls nicht dargestellt).
Das als Wärmeabfuhrfluid dienende Wasser-Glykol-Gemisch wird in einem Kühlkreislauf nach dem Durchströmen der Plattenpakete 12 mittels einer Pumpe zu einem Kühler (nicht dargestellt) geführt, dort wieder abgekühlt und dann erneut den Plattenpaketen 12 zugeführt. In der gezeigten Ausführungsform strömt das Wasser über Einströmkanäle im Bereich der Öffnungen 44 parallel in alle Plattenpakete 12 gleichzeitig ein, durchströmt dann parallel alle Plattenpakete 12 gemäß den Pfeilen 34 und wird über Ausleitkanäle im Bereich der Öffnungen 46 und nicht dargestellte Flüssigkeitsleitungen zum Kühler (nicht gezeigt) hin und dann wieder zu den Öffnungen 44 geführt.
Wie in den 3 und 4 besonders gut zu erkennen ist, weist die Deckplatte 18 in der gezeigten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers 10 die gleichen Prägestrukturen 48 auf wie die Platten 14 der Plattenpakete 12. Diese weisen eine Höhe von ca. 1,5 mm auf, so dass sich zwischen zwei Platten 14 sowie zwischen der Deckplatte 18 und der obersten Platte 14 eine Kanalhöhe für Wasser von ca. 3 mm ergibt.
Mit dem Pfeil 50 ist dargestellt, dass Abgas auf bekannte Art und Weise über das Abgasregelventil 28 und einen nicht erkennbaren, in dem Austrittskasten 24 ausgebildeten Kanal gemäß den Pfeilen 52 der gekühlten Ladeluft beigemengt werden kann.
Die in der vorliegenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Sie kann im Rahmen der Ansprüche und unter Berücksichtigung der Kenntnisse des zuständigen Fachmanns variiert werden.
Insbesondere wird darauf verwiesen, dass als Beabstandungsstruktur auch separate Elemente und/oder die Seitenwände 20 eines Plattenladeluftkühlers eingesetzt werden können. In diesem Fall könnten die Bodenplatte 16 und/oder die Deckplatte 18 ohne direkten Kontakt zu einer benachten, außen angeordneten Platte 14 angeordnet werden.
Bezugszeichenliste

10: Ladeluftkühler
12: Plattenpaket
14: Platte
16: Bodenplatte
18: Deckplatte
20: Seitenplatte
22: Einlasskasten
24: Austrittskasten
26: Zwischenstück
28: Abgasrückführventil
30: Dichtung
32: Pfeil zur Kennzeichnung des Lufteintritts der Ladeluft in das Zwischenstück
34: Pfeil zur Kennzeichnung der Strömung des Kühlmittels
36: Luftlamelle
38: Pfeil zur Kennzeichnung des Lufteintritts der Ladeluft in den Ladeluftkühler
40: Wand zur Kühlmittelführung
42: Pfeil zur Kennzeichnung des Austritts der Ladeluft aus dem Ladeluftkühler
44: Öffnung zum Eintritt des Kühlmittels
46: Öffnung zum Austritt des Kühlmittels
48: Prägestruktur
50: Pfeil zur Kennzeichnung des Eintritts zurückgeführten Abgases
52: Pfeil zur Kennzeichnung des Austritts zurückgeführten Abgases

Claims

Ladeluftkühler (10) mit mindestens einem Strömungskanal für ein Wärmeabfuhrfluid und mindestens einem Strömungskanal für zu kühlende Luft, wobei die genannten Strömungskanäle getrennt voneinander zwischen mehreren Platten (14) angeordnet sind und wobei unmittelbar benachbart zu einer außen angeordneten Platte (14) des Ladeluftkühlers (10) eine Bodenplatte (16) und/oder eine Deckplatte (18) angeordnet ist, die gegenüber der unmittelbar benachbart zu dieser, außen angeordneten Platte (14) des Ladeluftkühlers (10) eine größere Dicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (18) mindestens eine Beabstandungsstruktur derart ausgebildet oder angeordnet ist, dass sich zwischen der Bodenplatte (16) und der außen angeordneten Platte (14) und/oder zwischen der Deckplatte (18) und der außen angeordneten Platte (14) ein vergrößerter Kanalquerschnitt zur Nutzung für ein Wärmeabfuhrfluid ergibt.
Ladeluftkühler (10) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsstruktur eine an der Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (18) ausgebildete Prägestruktur (48) ist.
Ladeluftkühler (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der außen angeordneten Platte (14) und an der Bodenplatte (16) und/oder Deckplatte (18) die gleiche Beabstandungsstruktur ausgebildet ist.
Ladeluftkühler (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beabstandungsstruktur eine Vielzahl quer verlaufender Prägelinien umfasst.
Ladeluftkühler (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (16) und/oder die Deckplatte (18) formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit Seitenplatten (20) verbunden ist.
Ladeluftkühler (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den außen angeordneten Platten (14) jeweils zwei Platten (14) zu einem Plattenpaket (12) miteinander verbunden sind, wobei innerhalb der Plattenpakete (12) Strömungskanäle für ein Wärmeabfuhrfluid ausgebildet sind.
Ladeluftkühler (10) nach dem vorstehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Strömungskanal für Luft zwischen zwei benachbarten Plattenpaketen (12) angeordnet ist.
Ladeluftkühler (10) nach einem der beiden vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenplatte (16) und eine außen angeordnete Platte (14) zu einem Plattenpaket miteinander verbunden sind, wobei innerhalb des Plattenpakets ein Strömungskanal in gleicher Art und Weise ausgebildet ist wie in einem Plattenpaket (12) aus zwei zwischen den außen angeordneten Platten (14) angeordneten Platten (14).
Ladeluftkühler (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Bodenplatte (16) und/oder der Deckplatte (18) mindestens das Zweifache der Dicke der außen angeordneten Platte(n) (14) beträgt.
Ladeluftkühler (10) nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der nachfolgenden Merkmale realisiert ist: a) Die Bodenplatte und/oder die Deckplatte sind Teil einer tragenden Gehäusestruktur. b) Zwei Platten (14) eines Plattenpaketes (12) sind formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig miteinander verbunden, c) eine außen angeordnete Platte (14) ist formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Bodenplatte (16) verbunden, d) eine außen angeordnete Platte (14) ist formschlüssig, kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Deckplatte (18) verbunden, e) in dem Strömungskanal für Luft sind Luftlamellen (36) angeordnet, f) in den außen angeordneten Platten (14), in den zwischen den außen angeordneten Platten (14) angeordneten Platten, in der Bodenplatte (16) und/oder in der Deckplatte (18) sind mindestens eine Wärmeabfuhrfluid-Zufuhröffnung (22) und mindestens eine Wärmeabfuhrfluid-Abfuhröffnung (24) ausgebildet. g) in den außen angeordneten Platten (14), in den zwischen den außen angeordneten Platten (14) angeordneten Platten, in der Bodenplatte (16) und/oder in der Deckplatte (18) sind Wände (40) zur Erzeugung mindestens eines kurvenförmigen Fluidkanals ausgebildet h) die Bodenplatte (16) und/oder die Deckplatte (18) und/oder etwaig vorhandene Seitenplatten (20) sind aus Blech oder im Feinguss- oder Druckgussverfahren hergestellt. i) eine Vielzahl von Plattenpaketen (12) mit Strömungskanälen für Wärmeabfuhrfluid und zwischen den Plattenpaketen (12) angeordneten Strömungskanäle für abzuführende Luft sind wechselweise angeordnet, j) das Wärmeabfuhrfluid ist Teil eines einen Kühler umfassenden Kühlkreislauf, k) das Wärmeabfuhrfluid ist Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch, l) der Ladeluftkühler ist ein saugrohrintegrierter Ladeluftkühler (10), welcher unmittelbar benachbart zu einem Zylinderkopf angeordnet ist.