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GEBIET DER ERFINDUNG
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Der Gegenstand der Erfindung betrifft das Gebiet von Ladeluftkühlern für Fahrzeuge und insbesondere einen Ladeluftkühler für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er der Art nach im Wesentlichen aus der
DE 11 2011 100 614 T5 bekannt ist.
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HINTERGRUND
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Ein Ladeluftkühler (LLK) ist eine Vorrichtung, die verwendet wird, um die von einem Turbolader kommende Luft zu kühlen, bevor sie in einen Motor eintritt. Reduzierende Temperaturen der Luft, die von dem Turbolader vor dem Einführen in einen Zylinder strömt, erhöhen die Verbrennungsleistung. Ein Luft-Luft-LLK verwendet einen Wärmetauscher, in dem die aus dem Turbolader austretende Luft in einer Wärmeaustauschbeziehung mit der Umgebungsluft geleitet wird. Wenn die Umgebungstemperaturen niedrig sind, kann Feuchtigkeit in der Luft, die durch den LLK aus dem Turbolader strömt, gefrieren, wodurch Blockierungen erzeugt werden, die die Wirksamkeit des LLK reduzieren.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, ein System zum Reduzieren von Blockierungen, die durch Feuchtigkeit verursacht werden, die niedrigen Umgebungslufttemperaturen ausgesetzt ist, in dem LLK bereitzustellen.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, diesem Wünsch gerecht zu werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Diese Aufgabe wird mit einem Ladeluftkühler (LLK) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet ein Fahrzeug eine Karosserie und einen Antriebsstrang, der mechanisch mit der Karosserie verbunden ist. Der Antriebsstrang beinhaltet einen Verbrennungsmotor mit einem Ansaugkrümmer, der einen Einlass und einen Abgaskrümmer beinhaltet, der fluidisch mit einem Abgasauslass verbunden ist. Ein Turbolader beinhaltet einen Turbinenabschnitt und einem Verdichterabschnitt. Der Turbinenabschnitt nimmt einen Teil von Abgasen auf, die von dem Abgaskrümmer kommen. Ein Ladeluftkühler (LLK) ist fluidisch zwischen dem Verdichterabschnitt und dem Ansaugkrümmer verbunden. Der LLK enthält einen ersten Sammler, der einen ersten inneren Abschnitt beinhaltet, einen zweiten Sammler, der von dem ersten Sammler beabstandet ist. Der zweite Sammler enthält einen zweiten inneren Abschnitt. Mindestens eine Leitung erstreckt sich zwischen dem ersten Sammler und dem zweiten Sammler. Die mindestens eine Leitung beinhaltet ein erstes Ende, das fluidisch mit dem ersten inneren Abschnitt verbunden ist, ein zweites Ende, das fluidisch mit dem zweiten inneren Abschnitt verbunden ist, und einen Zwischenabschnitt, der sich dazwischen erstreckt. Ein Heizsystem ist in einer Wärmeaustauschbeziehung mit der mindestens einen Leitung angeordnet. Das Heizsystem ist selektiv betreibbar, um eine Temperatur von Fluiden zu erhöhen, die durch die mindestens eine Leitung in einen der ersten und zweiten Sammler gelangen.
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Die vorstehend genannten Merkmale und Vorteile, sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung, sind aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen, leicht ersichtlich.
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Figurenliste
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Andere Merkmale, Vorteile und Details erscheinen nur exemplarisch in der folgenden ausführlichen Beschreibung der Ausführungsformen und der ausführlichen Beschreibung, welche sich auf die folgenden Zeichnungen bezieht:
- 1 ist eine teilweise aufgeschnittene schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Luft-Luft-Ladeluftkühler (L-LLK) gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 2 zeigt ein Einlasssystem für das Fahrzeug von 1 einschließlich eines L-LLK gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform;
- 3 zeigt eine Teilquerschnitts-Seitenansicht des L-LLK von 2 entlang der Linie 2-2;
- 4 zeigt eine Teilquerschnitts-Draufsicht des L-LLK von 3 entlang der Linie 3-3;
- 5 zeigt eine Teilquerschnitts-Seitenansicht eines L-LLK gemäß einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform;
- 6 zeigt eine teilweise Querschnitts-Endansicht des L-LLK von 5 entlang der Linie 6-6;
- 7 zeigt eine Teilquerschnitts-Draufsicht des L-LLK von 5 entlang der Linie 7-7;
- 8 zeigt eine Teilquerschnitts-Seitenansicht eines L-LLK gemäß einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform;
- 9 zeigt eine Teilquerschnitts-Draufsicht des L-LLK von 8 entlang der Linie 9-9;
- 10 zeigt eine Teilquerschnitts-Endansicht eines L-LLK gemäß einem noch anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform;
- 11 zeigt eine Seitensicht eines L-LLK gemäß noch einem weiteren Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform; und
- 12 zeigt eine Draufsicht auf den L-LLK von 11.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die folgende Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur. Es wird darauf hingewiesen, dass in allen Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen auf die gleichen oder entsprechenden Teile und Merkmale verweisen.
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Ein Fahrzeug wird gemäß einer exemplarischen Ausführungsform im Allgemeinen mit 10 in 1 angezeigt. Das Fahrzeug 10 weist eine Karosserie 12 auf, die von einem Chassis (nicht dargestellt) und einer Vielzahl von Rädern 16-19 getragen wird. Das Fahrzeug 10 beinhaltet auch einen Antriebsstrang 24, der zumindest teilweise einen Verbrennungsmotor 26, ein Einlasssystem 30, ein Abgassystem 33 und einen Turbolader 40 beinhaltet. Der Turbolader 40 beinhaltet einen Verdichterabschnitt 44, der fluidisch mit dem Einlasssystem 30 verbunden ist, und einen Turbinenabschnitt 46, der fluidisch mit dem Abgassystem 33 verbunden ist. Ein Abgaskrümmer 54 wird von dem Motor 26 getragen. Der Abgaskrümmer 54 ist durch den Turbinenabschnitt 46 mit einer Abgasleitung 56 fluidisch verbunden. Die Abgasleitung 56 gibt Abgase an die Umgebung ab. Die Abgasleitung 56 kann eine oder mehrere Nachbehandlungsvorrichtungen (nicht dargestellt) enthalten, die das Abgasgeräusch reduzieren und/oder verschiedene Bestandteile aus den Abgasen entfernen.
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Ein Umgebungslufteinlass 59 ist fluidisch mit dem Verdichterabschnitt 44 verbunden. Ein sekundärer Einlass 61 kann auch Kurbelgehäuseentlüftungsgase durch eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 63 an den Verdichterabschnitt 44 liefern. Geladene Gase, die in dem Verdichterabschnitt 44 erzeugt werden, gelangen durch einen Ladegasauslass 66 zu einem Ansaugkrümmer 64. Ein Luft-Luft-Ladeluftkühler (LLK) 80 ist zwischen dem Verdichterabschnitt 44 und dem Ansaugkrümmer 64 gekoppelt. Der LLK 80 reduziert eine Temperatur der geladenen Gase, die in den Ansaugkrümmer 64 eintreten, um die Verbrennung zu verbessern.
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Gemäß einem Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform, die in 2 veranschaulicht ist, beinhaltet der LLK 80 einen ersten oder Eintrittssammler 84, der fluidisch mit einer ersten Ladeluftleitung 86 verbunden ist und einem zweiten oder Austrittssammler 90, der mit einer zweiten Ladeluftleitung 92 fluidisch verbunden ist. Die erste Ladeluftleitung 86 definiert einen Einlass zu dem LLK 80 und ist fluidisch mit dem Ladegasauslass 66 des Verdichterabschnitt 44 verbunden. Die zweite Ladeluftleitung 92 definiert einen Auslass und ist fluidisch mit dem Ansaugkrümmer 64 verbunden. Der erste Sammler 84 beinhaltet einen ersten inneren Abschnitt 94, und der zweite Sammler 90 beinhaltet einen zweiten inneren Abschnitt 96. Eine Vielzahl von Leitungen 100 erstreckt sich zwischen dem ersten Sammler 84 und dem zweiten Sammler 90 und verbindet den ersten inneren Abschnitt 94 und den zweiten inneren Abschnitt 96 fluidisch.
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In der gezeigten exemplarischen Ausführungsform beinhalten die Vielzahl von Leitungen 100 eine erste Leitung 104, eine zweite Leitung 105, eine dritte Leitung 106, eine vierte Leitung 107, eine fünfte Leitung 108, eine sechste Leitung 109, eine siebte Leitung 110, eine achte Leitung 111. eine neunte Leitung 112 und eine zehnte Leitung 113. Unter Bezugnahme auf 3 ist ein erster Abstand 120 zwischen der ersten und der zweiten Leitung 104 und 105 vorgesehen, ein zweiter Abstand 121 ist zwischen der zweiten Leitung 105 und der dritten Leitung 106 vorgesehen, ein dritter Abstand 122 ist zwischen der dritten Leitung 106 und der vierten Leitung 107 vorgesehen, ein vierter Abstand 123 ist zwischen der vierten Leitung 107 und der fünften Leitung 108 vorgesehen, ein fünfter Abstand 124 ist zwischen der fünften Leitung 108 und der sechsten Leitung 109 vorgesehen, ein sechster Abstand 125 ist zwischen der sechsten Leitung 109 und der siebten Leitung 110 vorgesehen, ein siebter Abstand 126 ist zwischen der siebten Leitung 110 und der achten Leitung 111 vorgesehen, ein achter Abstand 127 ist zwischen der achten Leitung 111 und der neunten Leitung 112 vorgesehen, und ein neunter Abstand 128 ist zwischen der neunten Leitung 112 und der zehnten Leitung 113 vorgesehen. In der gezeigten Ausführungsform definiert die erste Leitung 104 eine erste äußere Leitung 130 und die zehnte Leitung 113 definiert eine zweite äußere Leitung 132.
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In weiterer Übereinstimmung mit einem Aspekt einer in den 3 und 4 veranschaulichten exemplarischen Ausführungsform beinhaltet der LLK 80 ein Heizsystem 140 mit einem Heizelement 142. Das Heizelement 142 beinhaltet einen ersten Endabschnitt 145, einen zweiten Endabschnitt 146 und einen Zwischenabschnitt 147, der sich dazwischen erstreckt. Der Zwischenabschnitt 147 beinhaltet eine Anzahl von Biegeabschnitten (nicht separat bezeichnet) und Beinabschnitten (ebenfalls nicht separat gekennzeichnet), die über die Außenleitung 130 und durch den zweiten, vierten und sechsten Abstand 121, 123, 125 und über die Außenleitung 132 verlaufen. Das Heizelement 142 hat die Form einer Kühlmittelleitung 152 mit einem Einlass 154 und einem Auslass 155. Ein Ventil 158 ist an dem ersten Endabschnitt 145 angeordnet. Das Ventil 158 kann ein thermostatgesteuertes Ventil umfassen, das selektiv steuerbar ist, um eine Strömung von Motorkühlmittel einzustellen, das durch das Heizelement 142 strömt. Das Motorkühlmittel strömt in einer Wärmeaustauschbeziehung mit geladener Luft, die durch eine Vielzahl von Leitungen 100 von dem ersten Sammler 84 zu dem zweiten Sammler 90 verläuft. Auf diese Weise kann eine Temperatur der geladenen Luft erhöht werden, bevor sie über den Ansaugkrümmer 64 in den Motor 26 gelangt.
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Es folgt nun eine Bezugnahme auf die 5-7, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in der separaten Ansicht darstellen, bei der Beschreibung eines Heizsystems 162 in Form eines Kühlmittelelements 165 gemäß einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform. Das Kühlmittelelement 165 leitet eine Kühlmittelströmung in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer Vielzahl von Leitungen 100. Gemäß einem exemplarischen Aspekt beinhaltet das Kühlmittelelement 165 einen Einlass 168 und einen Auslass 170. Der Einlass 168 ist fluidtechnisch mit einem Einlassvolumen 172 verbunden, und der Auslass 170 ist fluidisch mit einem Auslassvolumen 174 verbunden. Das Kühlmittelelement 165 beinhaltet auch ein Heizelement 180 mit einer Vielzahl von Kühlmittelrohren 182. Jedes der Vielzahl von Kühlmittelrohren 182 beinhaltet einen ersten Endabschnitt 184, der das Einlassvolumen 172 fluidisch verbindet, einen zweiten Endabschnitt 185, der fluidisch mit dem Auslassvolumen 174 verbunden ist, und einen Zwischenabschnitt 186, der sich dazwischen erstreckt.
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Der Zwischenabschnitt 186 ist in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer oder mehreren der Vielzahl von Leitungen 100 angeordnet. Ein Ventil 188 ist stromaufwärts des Auslasses 170 angeordnet, um die Kühlmittelströmung durch das Kühlmittelelement 165 zu steuern. Motorkühlmittel strömt in einer Wärmeaustauschbeziehung mit geladener Luft, die durch eine Vielzahl von Leitungen 100 von dem ersten Sammler 84 zu dem zweiten Sammler 90 verläuft. Auf diese Weise kann eine Temperatur der geladenen Luft angehoben werden, um ein Passieren des Taupunktes zu vermeiden, bevor sie über den Ansaugkrümmer 64 in den Motor 26 geleitet wird.
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Es folgt nun eine Bezugnahme auf die 8-9, in denen gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den getrennten Ansichten darstellen, bei der Beschreibung eines Heizsystems 198 gemäß noch einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform. Das Heizsystem 198 beinhaltet ein Heizelement 204, das die Form eines Heizelements mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) annehmen kann. Das Heizelement 204 beinhaltet einen ersten Endabschnitt 206, einen zweiten Endabschnitt 207 und einen Zwischenabschnitt 208, der sich dazwischen erstreckt. Der Zwischenabschnitt 208 ist in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer oder mehreren der Vielzahl von Leitungen 100 angeordnet. Ein thermostatgesteuerter Schalter 210 kann elektrisch mit dem ersten Endabschnitt 206 verbunden sein, und der zweite Endabschnitt 207 ist elektrisch mit der Masse 212 verbunden. Es versteht sich, dass der Schalter 210 eine Vielzahl von Formen annehmen kann und nicht auf eine Thermostatsteuerung beschränkt ist. Das Heizelement 204 kann selektiv aktiviert werden, um eine Temperatur der durch den LLK 80 geleiteten Ladeluft zu erhöhen, um eine Ladelufttemperaturreduktion zu vermeiden, die unter den Taupunkt fällt und dadurch ansammelndes Eis verhindert und/oder schmilzt, Eisblockaden verhindert und die Verbrennungseigenschaften im Motor 26 durch Beibehalten eines ausgewählten Luftstromvolumens verbessert.
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10, wobei gleiche Bezugszeichen entsprechende Teile in den separaten Ansichten bezeichnen, stellt ein Heizsystem 217 gemäß noch einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform dar. Das Heizsystem 217 beinhaltet ein Heizelement 219, das die Form eines PTC-Heizelements annehmen kann. Das Heizelement 219 beinhaltet einen ersten Endabschnitt 221, einen zweiten Endabschnitt 222 und einen Zwischenabschnitt 223. Ein thermostatgesteuerter Schalter 230 kann elektrisch mit dem ersten Endabschnitt 221 verbunden sein, und der zweite Endabschnitt 222 kann elektrisch mit der Masse 232 verbunden sein. Es versteht sich, dass der Schalter 230 eine Vielzahl von Formen annehmen kann und nicht auf eine Thermostatsteuerung beschränkt ist. Eine Vielzahl von Elementzweigen 234-237 kann sich von dem Zwischenabschnitt 223 nach außen erstrecken. Die Elementzweige 234-237 können sich in ausgewählten Abständen 120-128 in einer Wärmeaustauschbeziehung mit einer oder mehreren der Vielzahl von Leitungen 100 erstrecken. Das Heizelement 219 kann selektiv aktiviert werden, um eine Temperatur der durch den LLK 80 geleiteten Ladeluft zu erhöhen, um eine Ladelufttemperaturreduktion zu vermeiden, die unter den Taupunkt fällt und ansammelndes Eis verhindert und/oder schmilzt, hierdurch Blockaden verhindert und die Verbrennungseigenschaften im Motor 26 durch Beibehalten eines ausgewählten Luftstromvolumens verbessert.
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Es wird nun auf die 11-12 Bezug genommen, bei der Beschreibung eines Luft-Luft-Ladeluftkühler (LLK) 244 gemäß einem anderen Aspekt einer exemplarischen Ausführungsform. Der LLK 244 beinhaltet einen ersten Sammler 246 und einen zweiten Sammler 247. Der erste Sammler 246 kann einen Einlass 249 definieren, während der zweite Sammler 247 einen Auslass 250 definieren kann. Eine Vielzahl von Leitungen 260 erstreckt sich zwischen dem ersten Sammler 246 und dem zweiten Sammler 247 und verbinden diese fluidisch. Auf diese Weise kann geladene Luft in den Einlass 249 eintreten, in den ersten Sammler 246 strömen, durch die Vielzahl von Leitungen 260 hindurchtreten und in den zweiten Sammler 247 eintreten. Eine erste der Vielzahl von Leitungen 260 definiert eine erste äußere Leitung 262 und eine zweite der Vielzahl von Leitungen 260 definiert eine zweite äußere Leitung 264.
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Der LLK 244 beinhaltet ein Heizsystem 270, das selektiv eine Temperatur der geladenen Luft erhöht, die durch die Vielzahl von Leitungen 260 strömt. Das Heizsystem 270 beinhaltet ein erstes Heizelement 272 und ein zweites Heizelement 274. Das erste Heizelement 272 erstreckt sich zwischen dem ersten Sammler 246 und dem zweiten Sammler 247 angrenzend an die erste äußere Leitung 262 und das zweite Heizelement 274 erstreckt sich zwischen dem ersten Sammler 246 und dem zweiten Sammler 247 angrenzend an die zweite äußere Leitung 264. Das erste und das zweite Heizelement 272 und 274 können die Form von Leitungen annehmen, die ein Fluid, wie beispielsweise ein Motorkühlmittel, in einer Wärmeaustauschbeziehung mit den Leitungen 260 zuführen. Alternativ können das erste und das zweite Heizelement 272 und 274 elektrische Heizelemente, wie etwa PTC-Heizelemente, sein. Die Heizelemente 272 und 274 liefern eine Wärmelast an die Vielzahl von Leitungen 260, um eine Temperatur von geladener Luft zu erhöhen, die von dem ersten Sammler 246 zu dem zweiten Sammler 247 vor dem Erreichen des Ansaugkrümmers 64 strömt.
