-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Ladeluftkühler, der eine Sammelkammer mit einer Trennwand zur Verwendung mit einem aufgeladenen Verbrennungsmotor aufweist.
-
HINTERGRUND
-
Verbrennungsmotoren (ICE) sind oft gefordert, ein erhebliches Leistungsniveau über längere Zeiträume auf zuverlässiger Grundlage zu erzeugen. Viele derartige Motoren verwenden eine Aufladung über einen Gaskompressor wie einen Turbolader oder einen Auflader, um einen Umgebungsluftstrom unter Druck in Brennkammern des Verbrennungsmotors zu leiten und so die Leistung und Effizienz des Motors zu steigern.
-
Aufgeladene Motoren verwenden häufig Ladeluftkühler oder Wärmetauscher, um den volumetrischen Wirkungsgrad der Maschine weiter zu steigern, indem sie die Dichte einer Einlassluftladung durch eine nahezu isobare Kühlung, d.h. eine mit konstantem Druck, erhöhen. Typischerweise liegt ein solcher Ladeluftkühler zwischen dem Kompressor und dem Ansaugkrümmer, um die Druckluft vor ihrem Eintritt in die Motorbrennkammern zu kühlen.
-
KURZDARSTELLUNG
-
Ein Ladeluftkühler wird zur Kühlung von Druckluft für einen aufgeladenen Verbrennungsmotor bereitgestellt. Der Motor beinhaltet einen Zylinderblock, der eine Zylinderreihe mit einem ersten Zylinder und einem räumlich angrenzenden zweiten Zylinder definiert. Der Motor weist ebenfalls einen Zylinderkopf auf, der mit dem Zylinderblock wirkverbunden ist, indem er entweder darauf montiert oder einstückig damit ausgebildet ist, und der in Fließverbindung mit dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder steht. Der Motor weist auch einen Gaskompressor auf, der ausgelegt ist, gezielt Luft unter Druck zu setzen, die aus der Umgebung zur Zuführung an den ersten Zylinder und den zweiten Zylinder aufgenommen wird. Der Motor weist zusätzlich eine Vielzahl von Einlassventilen auf, die mit dem Zylinderkopf wirkverbunden und ausgelegt sind, die Zuführung der gezielt unter Druck gesetzten Luft als ersten Luftstrom an den ersten Zylinder und als zweiten Luftstrom an den zweiten Zylinder zur Verbrennung in selbigen zu steuern.
-
Ein Zündintervall für die angrenzenden ersten und zweiten Zylinder führt dazu, dass ein Auftreten des ersten Luftstroms zeitlich mit einem Auftreten des zweiten Luftstroms überlappt. Der Motor weist auch einen Ladeluftkühler auf, der zwischen der Vielzahl von Einlassventilen und dem Gaskompressor angeordnet und ausgelegt ist, die Druckluft vor deren Zuführung zum ersten Zylinder und zum zweiten Zylinder zu kühlen. Der Ladeluftkühler beinhaltet eine kaltseitige Sammelkammer, die ausgelegt ist, die Druckluft zum ersten Zylinder und zum zweiten Zylinder abzuführen. Eine Trennwand ist in der kaltseitigen Sammelkammer angeordnet und ausgelegt, den ersten Luftstrom vom zweiten Luftstrom zu separieren und damit eine Interferenz zwischen beiden zu minimieren.
-
Der Motor kann zusätzlich eine Kurbelwelle beinhalten, die ausgelegt ist, sich relativ zum Zylinderblock als Ergebnis der Verbrennung im ersten und zweiten Zylinder zu drehen. Das Zündintervall für die angrenzenden ersten und zweiten Zylinder kann bei 180 × N Winkelabständen der Kurbelwellendrehung liegen, worin N eine ungerade ganze Zahl ist, wodurch der erste und der zweite Luftstrom sich gegenseitig aufheben.
-
Die Trennwand kann so ausgelegt sein, dass sie den ersten Luftstrom vollständig vom zweiten Luftstrom separiert und eine Kommunikation und Interferenz zwischen beiden verhindert.
-
Die Trennwand kann auch so ausgelegt sein, dass sie den ersten Luftstrom teilweise vom zweiten Luftstrom separiert und einen Grad an Kommunikation oder Interferenz zwischen beiden zulässt.
-
Die kaltseitige Sammelkammer kann ein solches Sammelkammervolumen definieren, dass die Trennwand die kaltseitige Sammelkammer in zwei Untervolumina teilt.
-
Die Gesamtzahl der Zylinder, die durch die Zylinderreihe definiert wird, kann eine gerade Zahl sein. In einem solchen Fall können die beiden Untervolumina gleich sein.
-
Die Gesamtzahl der Zylinder, die durch die Zylinderreihe definiert wird, kann eine ungerade Zahl sein. In einem solchen Fall können die beiden Untervolumina ungleich sein.
-
Die Trennwand kann so ausgelegt werden, dass sie die Geschwindigkeit des ersten und des zweiten Luftstroms durch den Ladeluftkühler steigert, sodass Energie von den jeweiligen ersten und zweiten Luftströmen verwendet wird, um die Kühlung des Druckluftstroms durch den Ladeluftkühler zu verbessern.
-
Die Trennwand kann in die kaltseitige Sammelkammer eingegossen und/oder maschinell eingearbeitet werden.
-
Der Ladeluftkühler kann als ein Luft-zu-Flüssigkeit-Zwischenkühler ausgelegt sein.
-
Der Verbrennungsmotor kann zusätzlich eine Luftansaug-Baugruppe beinhalten, die ausgelegt ist, den Gaskompressor mit Druckluft aus der Umgebung zu versorgen.
-
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung gilt für ein Fahrzeug, das einen solchen Verbrennungsmotor besitzt.
-
Die oben aufgeführten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsform(en) und der besten Art(en) zur Umsetzung der beschriebenen Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen und hinzugefügten Ansprüchen ersichtlich.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem repräsentativen Motor mit einer einzelnen Zylinderreihe und einem Ansaugsystem, das einen Gaskompressor und einen Ladeluftkühler gemäß der Offenbarung verwendet.
-
2 ist eine schematische Draufsicht des in 1 gezeigten Motors, der zwei Zylinderreihen in „V“-Anordnung hat und durch einen Druckluftstrom von Ladeluftkühlern gespeist wird, die hinter Gaskompressoren angeordnet sind.
-
3 ist eine schematische teilweise aufgeschnittene Perspektivdarstellung eines Zylinders in einer Reihe eines repräsentativen Motors mit einem Ladeluftkühler gemäß der Offenbarung.
-
4 ist eine schematische innere Draufsicht des in den 1–3 gezeigten Ladeluftkühlers, der eine kaltseitige Sammelkammer mit einer Trennwand hat, die so angeordnet ist, dass sie Luftströme für angrenzende Zylinder gemäß einer Ausführungsform der Offenbarung separiert.
-
5 ist eine schematische innere Draufsicht des in den 1–3 gezeigten Ladeluftkühlers, der eine kaltseitige Sammelkammer mit einer Trennwand hat, die so angeordnet ist, dass sie Luftströme für angrenzende Zylinder gemäß einer weiteren Ausführungsform der Offenbarung separiert.
-
6 ist eine schematische innere Draufsicht des in den 4 gezeigten Ladeluftkühlers, der eine kaltseitige Sammelkammer mit einem Verbindungskanal in der Trennwand gemäß der Offenbarung hat.
-
7 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer „Flat-Plane“-Kurbelwelle, gemäß der Offenbarung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Mit Bezug auf die Zeichnungen, in denen gleiche Verweisnummern in den einzelnen Figuren gleiche oder ähnliche Komponenten bezeichnen, stellt 1 ein Fahrzeug 10 dar, in dem ein Antriebsstrang 12 zum Vortrieb desselben über angetriebene Räder 14 zur Anwendung kommt. Wie dargestellt, beinhaltet der Antriebsstrang 12 einen Verbrennungsmotor 16 und eine mit diesem wirkverbundene Getriebe-Baugruppe 18. Der Antriebsstrang 12 kann auch einen oder mehrere Motoren/Generatoren beinhalten, die nicht dargestellt sind, deren Existenz sich der technisch versierte Fachmann jedoch vorstellen kann. Wie in 2 gezeigt, umfasst der Motor 16 einen Zylinderblock 20 mit einer Vielzahl von Zylindern 22, die in einer Zylinderreihe davon angeordnet sind.
-
Zylinderblock 20 definiert eine Blockplatte 20A. Wie in 2 gezeigt, kann in einer bestimmten Ausführungsform des Motors 16 der Zylinderblock 20 eine erste Zylinderreihe 20-1 und eine zweite Zylinderreihe 20-2 definieren. Jede Zylinderreihe, ob der Motor nur eine solche Reihe aufweist (wie in 3 dargestellt) oder eine größere Anzahl davon, beinhaltet einem ersten Zylinder 22-1 und einen räumlich angrenzenden zweiten Zylinder 22-2, die miteinander über die Zündfolge des Motors wirkverbunden oder verknüpft sind. Spezifische Festlegungen für die Zündfolge des Motors 16 und die damit verbundenen Implikationen werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Ein Zylinderkopf 24 kann mit dem Zylinderblock 20 wirkverbunden werden, indem er an der Blockplatte 20A auf den Zylinderblock 20 montiert wird. Wie zusätzlich in den 3–4 gezeigt, kann der Zylinderkopf 24 in den Zylinderblock 20 integriert oder mit diesem zusammengegossen sein.
-
Der Zylinderkopf 24 nimmt Luft und Kraftstoff auf zur Verwendung in den Zylindern 22 für die nachfolgende Verbrennung. Wie aus den 2 und 3 hervorgeht, beinhaltet jeder Zylinder 22 einen entsprechenden Kolben 23, der ausgelegt ist, sich darin hin- und her zu bewegen. Zusätzlich sind in den Zylindern 22 zwischen der Bodenfläche des Zylinderkopfes 24 und den oberen Enden der Kolben 23 Brennkammern 23A gebildet. Wie einem technisch versierten Fachmann bekannt ist, nimmt jede der Brennkammern 23A Kraftstoff und Luft auf, die zu einem Kraftstoff-/Luftgemisch zur nachfolgenden Verbrennung innerhalb der entsprechenden Brennkammer verbunden werden. Der Motor 16 kann eine Drossel 25 (in 1 gezeigt) beinhalten, die als eine herkömmliche bewegliche Drosselklappe oder eine andere Art von Anordnung ausgelegt sein kann, welche eine aus der Umgebung in den Motor eindringende Luftmenge dosiert. Obwohl in 2 ein Achtzylinder-V-Motor und in 3 ein Vierzylinder-Reihenmotor dargestellt ist, schließt nichts aus, dass die vorliegende Offenbarung auch auf einen Motor mit einer anderen Anzahl oder Anordnung von Zylindern 22 angewendet wird.
-
Wie in 2 und 3 dargestellt, beinhaltet der Motor 16 auch eine Vielzahl von Einlassventilen 26, die mit dem Zylinderkopf 24 wirkverbunden und ausgelegt sind, eine Zuführung von Luft zu jedem Zylinder 22 für die Verbrennung mit Kraftstoff in selbigem zu steuern. Der Zylinderkopf 24 beinhaltet im Allgemeinen Ansaugkanäle 24A zur Durchleitung der zuzuführenden Luft oder der Luft und des Kraftstoffs zur Vielzahl von Einlassventilen 26. Der Motor 16 kann als Otto-Verbrennungsmotor ausgelegt sein, der eine Zündkerze verwendet (nicht dargestellt), um die Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches in den Brennkammern 23A einzuleiten. Der Motor 16 beinhaltet zusätzlich mehrere Auslassventile 30, die mit dem Zylinderkopf 24 wirkverbunden und ausgelegt sind, die Ableitung von Nachverbrennungsgasen aus jedem Zylinder 22 zu steuern.
-
Der Motor 16 beinhaltet auch eine Kurbelwelle 31, die ausgelegt ist, sich innerhalb des Zylinderblocks 20 zu drehen. Wie Fachleuten bekannt ist, wird die Kurbelwelle nacheinander von jedem der Kolben 23 gedreht, dadurch, dass ein angemessen proportioniertes Kraftstoff-Luft-Gemisch gezielt über eines oder mehrere Einlassventile 26, welche mit dem Zylinderkopf 24 wirkverbunden sind, in die Brennkammern 23A geleitet und darin verbrannt wird. In einem kontinuierlichen Zyklus bewegt die Drehung der Kurbelwelle 31 auch die Kolben 23 über jeweilige Stangen (nicht dargestellt) hin und her, als Ergebnis der Verbrennung in den Zylindern 22, einschließlich eines ersten Kolbens 23-1 im ersten Zylinder 22-1 und eines zweiten Kolbens 23-2 im zweiten Zylinder 22-2. Die Hublager der Kurbelwelle 31, auch bekannt als Kurbelzapfen, können beispielsweise in einer einzigen Ebene P angeordnet sein, wie in 7 dargestellt, eine Anordnung, die in der Fachwelt als „Flat-Plane“-Kurbelwelle bekannt ist.
-
Nachdem das Kraftstoff-Luft-Gemisch in einer Brennkammer 23A verbrannt wurde, dient die Hin- und Herbewegung eines bestimmten Kolbens dazu, die Nachverbrennungsgase 32 aus dem entsprechenden Zylinder 22 über eines oder mehrere Auslassventile 30 auszustoßen. Wie Fachleuten bekannt ist, durchläuft ein Zweitakt-Verbrennungsmotor einen vollständigen Verbrennungszyklus, Ansaugen-Verdichten-Verbrennung-Ausstoß, bei jeweils zwei vollständigen Umdrehungen der Kurbelwelle, während ein Viertakt-Verbrennungsmotor einen vollständigen Verbrennungszyklus alle vier Umdrehungen durchläuft. Der Zylinderkopf 24 ist auch ausgelegt, die Nachverbrennungsgase 32 aus den Brennkammern 23A abzuleiten, etwa durch einen Abgaskrümmer 34 (in 1 dargestellt). Der Abgaskrümmer 34 kann mit dem Zylinderkopf 24 einstückig gegossen, d.h. in diesen integriert sein oder als separate, anfügbare Komponente zur Ableitung der Nachverbrennungsgase 32 aus dem Zylinder 22 ausgelegt sein.
-
Insbesondere kann die Zündfolge des hier vorgestellten Motors 16 derart definiert sein, dass die räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylinder 22-1 und 22-2 in 180 × N Grad Winkelabständen der Kurbelwellendrehung relativ zueinander zünden, worin N eine ungerade ganze Zahl ist. Mit anderen Worten haben die räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylinder 22-1 und 22-2 hinsichtlich der Kurbelwellendrehung eine relative Synchronisierung von 180 Grad. Entsprechend wird diese relative Synchronisierung der räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylinder 22-1 und 22-2 in ihren jeweiligen Verbrennungszyklen auch die Synchronisierung der Kolben 23-1 des ersten Zylinders bei einer halben Kurbelwellenumdrehung relativ zum zweiten Kolben 23-2 des zweiten Zylinders definieren.
-
Gemäß der vorliegenden Offenbarung können die räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylinder 22-1 und 22-2 jegliches Zylinderpaar sein, das derart in einem Reihenmotor oder in derselben Reihe 20-1 oder 20-2 eines V-Motors angeordnet ist und die relative Synchronisation hat, die durch die oben erörterte Zündfolge bestimmt wird. Entsprechend sind die repräsentativen räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylinder 22-1 und 22-2 durch obige Zündfolge des Motors 16 miteinander wirkverbunden oder verknüpft. Solch eine Zündfolge kann in Reihen- wie auch in V-Motoren zum Einsatz kommen. Die zuvor beschriebene Flat-Plane-Konfiguration der Kurbelwelle 31 erleichtert es den räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylindern 22-1, 22-2, bei den besagten 180 × N Grad Winkelabständen der Kurbelwellendrehung relativ zueinander zu zünden, egal ob der Motor 16 als Reihen- oder als V-Motor ausgelegt ist. Eine Achtzylinder-V-Konfiguration des Motors 16, welche die besagte Zündfolge bei 180 × N Grad Winkelabständen der Kurbelwellendrehung für die räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylinder 22-1, 22-2 verwendet, kann beispielsweise eine solche Flat-Plane-Kurbelwelle 31 haben (gezeigt in 7). Die spezifische Zündfolge eines solchen V-8-Motors kann 1-8-6-7-5-4-3-2 sein.
-
Wie in 1 dargestellt, beinhaltet der Motor 10 auch ein Aufladesystem 36, das als Anordnung für die Einleitung unter Druck ausgelegt ist und mindestens einen Gaskompressor 36A hat. Ein repräsentativer Gaskompressor 36A kann entweder ein Auflader (nicht dargestellt) sein, der mechanisch durch die Kurbelwelle über einen Riemen oder elektrisch über einen Motor angetrieben wird, oder ein Turbolader (wie in 1 dargestellt), der durch die Nachverbrennungsgase 32 angetrieben wird, die vom Zylinder 22 über die Auslassventile 30 ausgestoßen werden. Zusätzlich kann das Aufladesystem 36 als mehrstufige Anordnung mit mehreren Gaskompressoren ausgelegt sein. Ein solches mehrstufiges Aufladesystem kann beispielsweise zwei Gaskompressoren beinhalten, worin ein Kompressor entweder als Auflader oder als erster Turbolader und ein anderer Gaskompressor als zweiter Turbolader ausgelegt ist. Das Aufladesystem 36, das derartige Gaskompressoren 36A verwendet, ist ausgelegt, einen Strom von Luft oder Luftstrom 40A, der aus der Umgebung aufgenommen wird, zur nachfolgenden Weiterleitung an die Zylinder 22 unter Druck zu setzen, einschließlich den räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylindern 22-1, 22-2.
-
Der Motor 16 beinhaltet zusätzlich eine Sauganlage oder Einlassbaugruppe 38, die ausgelegt ist, den Luftstrom 40A aus der Umgebung zum Aufladesystem 36 zu befördern. Wie in den 2 und 3 dargestellt beinhaltet die Einlassbaugruppe 38 einen Ladeluftkühler 44. Der Ladeluftkühler 44 kann in einen Ansaugkrümmer (nicht dargestellt) eingebaut sein, der direkt am Zylinderkopf 24 montiert ist. Der Ladeluftkühler 44 ist ausgelegt, einen Druckluftstrom 40B zu kühlen, das heißt, nachdem der Luftstrom 40A durch das Aufladesystem 36 unter Druck gesetzt wurde und ehe der Druckluftstrom 40B zu den Zylindern 22 weitergeleitet wird, einschließlich den räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylindern 22-1 und 22-2. Der Ladeluftkühler 44 kann als Luft-zu-Flüssigkeit-Zwischenkühler ausgelegt sein, worin thermische Energie aus dem Druckluftstrom über ein zweckbestimmtes Kühlmittel abgeleitet wird. Der Ladeluftkühler 44 beinhaltet eine warmseitige Sammelkammer 44-1 zum Aufnehmen des Druckluftstroms hinter dem Kompressor 36A, einen Wärmetauscherabschnitt 44-2, der zur Kühlung des in der warmseitigen Sammelkammer empfangenen Druckluftstroms 40B ausgelegt ist, und eine kaltseitige Sammelkammer 44-3, die ausgelegt ist, einen abgekühlten Druckluftstrom 40C hinter dem Wärmetauscherabschnitt abzuführen.
-
Beim Betrieb des Motors 16 und während das Aufladesystem 36 einen Überdruck erzeugt, führt die kaltseitige Sammelkammer 44-3 den gekühlten Druckluftstrom 40C hinter dem Wärmetauscherabschnitt 44-2 zu den Zylindern 22 in der ersten Zylinderreihe 20-1 und in der zweiten Zylinderreihe 20-2 ab, einschließlich den räumlich angrenzenden ersten und zweiten Zylindern 22-1 und 22-2. Die Einlassventile 26 sind ausgelegt, die Weiterleitung des gekühlten Druckluftstroms 40C durch die kaltseitige Sammelkammer 44-3 zu steuern. Entsprechende Einlassventile 26 für den ersten Zylinder 22-1 und den zweiten Zylinder 22-2 helfen einem ersten Luftstrom 40C-1 in den ersten Zylinder 22-1 und einem zweiten Luftstrom 40C-2 in den zweiten Zylinder 22-2, zur Verbrennung in selbigen.
-
Falls die Zündfolge des Motors 16 derart ist, dass ein Zündintervall der jeweiligen angrenzenden Zylinder 22-1 und 22-2, d.h. das Nachbarzylinder-Zündintervall, bei 180 × N Grad Winkelabständen der Kurbelwellendrehung liegt (und N eine ungerade Zahl ist), dann sind die jeweiligen Luftstromwellen oder Impulse des ersten und zweiten Luftstroms 40C-1 und 40C-2 um 180 Grad gegeneinander versetzt. Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird ein Unterschied zwischen der „Zündreihenfolge“ des Motors gemacht, die eine Sequenz innerhalb eines bestimmten Motorzyklus beschreibt und konkret die Reihenfolge darstellt, in der die jeweiligen Zylinder nacheinander zünden. Auf der anderen Seite wird „Zündintervall“ hierin verwendet, um den zeitlichen Abstand zwischen Zündungen zu bezeichnen, der in Winkelgranden der Kurbelwellendrehung von einem Zylinder in der Zündfolge zum nächsten zündenden Zylinder definiert wird. In den meisten Motoren sind die hintereinander zündenden Zylinder nicht notwendigerweise räumlich angrenzend, aber das Zündintervall ist typischerweise gleichmäßig. Entsprechend ist das „Nachbarzylinder-Zündintervall“ als Zündabstand zwischen räumlich angrenzenden Zylindern, hierin als Zylinder 22-1 und 22-2, definiert.
-
Als Ergebnis der oben erwähnten Zündfolge des Motors 16, kann ein Auftreten des ersten Druckluftstroms 40C-1 zeitlich mit einem Auftreten des zweiten Druckluftstroms 40C-2 überlappen, d.h. derart, dass der erste Luftstrom räumlich zusammen mit dem zweiten Druckluftstrom auftritt. Wenn darüber hinaus die ersten und zweiten Druckluftströme 40C-1, 40C-2 auf diese Weise in einem Abstand von 180 Grad generiert werden, werden die Impulse der jeweiligen Luftstromwellen zu Interferenzen neigen und können einander vollständig aufheben. Indem die gegenseitige Aufhebung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckluftstrom 40C-1, 40C-2 verhindert wird, wird die Energie der jeweiligen Luftströme im Wärmetauscherabschnitt 44-2 verwendet, um die Kühlung des Druckluftstroms 40B zu fördern.
-
Wie man in den 4 und 5 sehen kann, definiert die kaltseitige Sammelkammer 44-3 ein Sammelkammervolumen 46. Der Ladeluftkühler 44 beinhaltet auch eine Trennwand 48 innerhalb des Volumens 46, das durch die kaltseitige Sammelkammer 44-3 definiert wird. Die Trennwand 48 kann in die kaltseitige Sammelkammer 44-3 eingegossenen und/oder maschinell eingearbeitet werden. Die Trennwand 48 ist ausgelegt, den ersten Luftstrom 40C-1 vom zweiten Luftstrom 40C-2 räumlich zu trennen und damit Interferenz zwischen beiden zu minimieren, insbesondere wenn die Impulse der jeweiligen Luftströme in einem Abstand von 180 Grad auftreten. Die Trennwand 48 kann ausgelegt sein, den ersten Luftstrom 40C-1 vollständig vom zweiten Luftstrom 40C-2 zu trennen (dargestellt in den 4 und 5) und somit eine Kommunikation und die daraus resultierende Interferenz zwischen beiden zu verhindern. In einer separaten Ausführungsform kann die Trennwand 48 ausgelegt sein, den ersten Luftstrom 40C-1 vom zweiten Luftstrom 40C-2 teilweise zu trennen, indem ein Spalt oder Verbindungskanal 48A zwischen den jeweiligen Luftströmen beibehalten wird (gezeigt in 6). Somit kann der Verbindungskanal 48A ein Maß an Kommunikation oder Überlagerung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckluftstrom 40C-1, 40C-2 erleichtern.
-
Die Trennwand 48 ist im Ladeluftkühler 44 angeordnet, um das Sammelkammervolumen 46 der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 in separate Untervolumina 46A, 46B zu unterteilen. Die derart erzeugten Untervolumina 46A, 46B können vollständig getrennt sein, oder sie können im Wesentlichen getrennt sein, mit Ausnahme des Verbindungskanals 48A. Die beiden in der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 durch die Trennwand 48 erzeugten Untervolumina 46A, 46B können unterschiedlich oder im Wesentlichen gleich sein. Falls die Gesamtzahl der Zylinder 22, die durch eine bestimmte Reihe im Motor 16 definiert wird, wie Reihe 20-1 oder 20-2 in einem V-Motor, eine gerade Zahl ist, kann die Trennwand 48 die kaltseitige Sammelkammer 44-3 in zwei im Wesentlichen gleiche Volumina 46A, 46B unterteilen. Mit anderen Worten, wenn die Anzahl der Zylinder 22 in einer einzelnen Zylinderreihe des Motors 16 gerade ist, kann die Trennwand 48 in der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 zwischen den beiden Luftströmen für die mittig angeordneten Zylinder positioniert werden, wie in den 2 und 4 dargestellt.
-
Wenn andererseits die Gesamtzahl der Zylinder 22, die durch eine bestimmte Reihe im Motor 16 definiert wird, ungerade ist, wie in einem Drei-Zylinder-Reihenmotor oder einem Sechs-Zylinder-V-Motor, können die durch die Trennwand 48 gebildeten Volumina 46A, 46B ungleich sein. Mit anderen Worten kann im Fall einer ungeraden Anzahl von Zylindern in einer Reihe des Motors 16 die Trennwand 48 in der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 zu einer Seite des Luftstroms für die mittig angeordneten Zylinder verschoben sein (wie in 5 dargestellt). Eine solche Positionierung der Trennwand 48 im Ladeluftkühler 44 des Motors 16, der eine Reihe mit einer ungeraden Anzahl an Zylindern 22 hat, soll einer gleichmäßig unterteilten kaltseitigen Sammelkammer 44-3 so nahekommen, wie dies bei einer solchen Konfiguration möglich ist.
-
Insgesamt soll die offenbarte Trennwand 48 in der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 des Ladeluftkühlers 44 eine Druckwelleninterferenz und eine gegenseitige Aufhebung von um 180 Grad gegeneinander versetzten Luftströmen 40C-1, 40C-2 der ersten und zweiten räumlich angrenzenden Zylinder 22-1 und 22-2 minimieren. Zugleich soll die tatsächliche Positionierung der Trennwand 48 in der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 ausreichende Luftmengen in den getrennten Abschnitten der kaltseitigen Sammelkammer erhalten, um jeden einzelnen Zylinder 22 für eine wirksame Leistung des Motors 16 zu versorgen. Weiterhin ist die offenbarte Trennwand 48 in der kaltseitigen Sammelkammer 44-3 ausgelegt, die um die instationäre Verwirbelung des jeweiligen ersten und zweiten Luftstroms 40C-1 und 40C-2 durch den Ladeluftkühler 44 zu verstärken. Durch Minimierung von Druckwelleninterferenzen und der gegenseitigen Aufhebung zwischen um 180 Grad versetzten Luftströmen 40C-1, 40C-2 der ersten und zweiten räumlich angrenzenden Zylinder 22-1, 22-2, wird Energie aus den jeweiligen Luftströmen verwendet, um eine verbesserte Kühlung des Druckluftstroms 40B im Wärmetauscherabschnitt 44-2 zu fördern und somit den Wirkungsgrad des Motors 16 zu steigern.
-
Die ausführliche Beschreibung sowie die Zeichnungen bzw. Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, der Umfang der Offenbarung wird jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert. Während einige der besten Ausführungsformen, sowie andere Arten der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Ausgestaltungen und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den beigefügten Patentansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen bzw. die Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder einer Vielzahl von anderen gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, wodurch sich andere Ausführungsformen ergeben, die nicht im Wortlaut oder durch Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der beigefügten Patentansprüche.
