DE102018006010B4 - Intercooler - Google Patents

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Abstract

Vorgeschlagen wird ein Ladeluftkühler (1) für eine Brennkraftmaschine (2) in V-Anordnung mit einer Kühlermatrix (4), mit einem die Kühlermatrix (4) umgebenden Gehäuse (5) und mit einer vertikalen Zuführung der Ladeluft (LL) zur Kühlermatrix (4). Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlermatrix (4) einen A-seitigen Block (9A) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine A-seitige Zylinderbank (3A), einen B-seitigen Block (9B) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine B-seitigen Zylinderbank (3B) und eine in vertikaler Richtung verlaufende Gasse (10) zur Beabstandung der beiden Blöcke (9A, 9B) umfasst, wobei eine Umlenkung der Ladeluft (LL) innerhalb des Ladekühlers (1) in horizontale Richtung erfolgt und die gekühlte Ladeluft (LL) durch Übertrittsfenster (15A, 15B) in den Seitenwänden (7A, 7B) des Gehäuses (5) austritt.

Figure DE102018006010B4_0000
A charge air cooler (1) for an internal combustion engine (2) is proposed in a V arrangement with a cooler matrix (4), with a housing (5) surrounding the cooler matrix (4) and with a vertical supply of the charge air (LL) to the cooler matrix (4 ). The invention is characterized in that the cooler matrix (4) has an A-side block (9A) for cooling the charge air (LL) for an A-side cylinder bank (3A), and a B-side block (9B) for cooling the charge air ( LL) for a B-side cylinder bank (3B) and a lane (10) running in the vertical direction for spacing the two blocks (9A, 9B), with a deflection of the charge air (LL) inside the charge cooler (1) in the horizontal direction takes place and the cooled charge air (LL) exits through transfer windows (15A, 15B) in the side walls (7A, 7B) of the housing (5).
Figure DE102018006010B4_0000

Description

Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung mit einer Kühlermatrix, mit einem die Kühlermatrix umgebenden Gehäuse und mit einer vertikalen Zuführung der Ladeluft zur Kühlermatrix.The invention relates to a charge air cooler for an internal combustion engine in a V arrangement with a cooler matrix, with a housing surrounding the cooler matrix and with a vertical supply of the charge air to the cooler matrix.

Aus der DE 10 2011 075 617 A1 ist ein Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine in V-Anordnung bekannt. Angeordnet ist dieser im Zylinder-V, also auf der Oberseite der Brennkraftmaschine. Die heiße Ladeluft durchströmt in vertikaler Richtung sequentiell zuerst den Ladeluftkühler und danach einen Anschlusskasten. Im Anschlusskasten wiederum wird die gekühlte Ladeluft in einen ersten und zweiten Volumenstrom aufgeteilt, welche einer A-seitigen Zylinderbank und einer B-seitigen Zylinderbank zugeführt werden. In der Praxis hat es sich nun gezeigt, dass sich, aufgrund der Anströmung des Anschlusskastens mit der gekühlten Ladeluft, Kondensat an der kalten Wand des Anschlusskastens niederschlagen und Korrosion bewirken kann.From the DE 10 2011 075 617 A1 a charge air cooler for an internal combustion engine in a V-arrangement is known. This is arranged in the cylinder V, i.e. on the top of the internal combustion engine. In the vertical direction, the hot charge air flows sequentially first through the charge air cooler and then through a connection box. In the plenum box, the cooled charge air is divided into a first and a second volume flow, which are fed to an A-side cylinder bank and a B-side cylinder bank. In practice, it has now been shown that, due to the flow of the cooled charge air in the connection box, condensate can precipitate on the cold wall of the connection box and cause corrosion.

Aus der ist ebenfalls ein Ladeluftkühler für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem die Ladeluft in vertikaler Richtung einen ersten Ladeluftkühler durchströmt und danach am Gehäusedeckel in einen A-seitigen und B-seitigen Volumenstrom aufgeteilt wird. Der A-seitige Volumenstrom durchströmt anschließend einen zweiten Ladeluftkühler, welcher am Gehäuseausgang angeordnet ist. Für den B-seitigen Volumenstrom gilt dies in angepasster Weise. Ein nahezu identischen Aufbau mit einer zweistufigen Ladeluftkühlung ist auch aus der US 9 664 152 B2 bekannt.From the a charge air cooler for an internal combustion engine is also known, in which the charge air flows through a first charge air cooler in the vertical direction and is then divided on the housing cover into an A-side and B-side volume flow. The A-side volume flow then flows through a second charge air cooler, which is arranged at the housing outlet. This applies in an adapted manner to the B-side volume flow. An almost identical structure with a two-stage charge air cooling is also from the US 9 664 152 B2 known.

Schließlich zeigt noch die EP 1 433 936 A1 einen Ladeluftkühler mit einer zentralen Gasse und einem A-seitigen Ladeluftkühler und einem B-seitigen Ladeluftkühler. Die von der Aufladeeinheit verdichtete Ladeluft durchströmt zuerst die zentrale Gasse und wird dann über einen Deckel in den A-seitigen und den B-seitigen Volumenstrom aufgeteilt, welche danach in horizontaler Richtung den A-seitigen bzw. den B-seitigen Ladeluftkühler durchströmen.Finally, that shows EP 1 433 936 A1 an intercooler with a central lane and an A-side intercooler and a B-side intercooler. The charge air compressed by the charging unit first flows through the central lane and is then divided into a cover in the A-side and B-side volume flow, which then flow horizontally through the A-side and B-side charge air coolers.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die thermische Abstimmung des Ladeluftkühlers zu verbessern.The invention has for its object to improve the thermal tuning of the charge air cooler.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale von Anspruch 1. Die Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.This object is achieved by the features of claim 1. The configurations are shown in the subclaims.

Die Erfindung schlägt also einen Ladeluftkühler vor, bei dem die Kühlermatrix in zwei Blöcke aufgeteilt ist und zwischen den beiden Blöcken eine Gasse ausgebildet ist. Im weiteren Text werden die beiden Blöcke als A-seitiger Block und als B-seitiger Block bezeichnet. Der A-seitige Block dient zur Kühlung der Ladeluft für die A-seitige Zylinderbank und der B-seitige Block dient zur Kühlung der Ladeluft für die B-seitige Zylinderbank. Die Gasse besitzt hierbei eine doppelte Funktionalität. Zum einen wird die ungekühlte, also heiße, Ladeluft in vertikal Richtung durch die Kühlermatrix geführt und zum anderen werden der A-seitige und der B-seitige Block beabstandet. Innerhalb der Kühlermatrix wird die Ladeluft aus vertikaler Richtung kommend in horizontaler Richtung umgelenkt. Der Austritt der gekühlten Ladeluft erfolgt mittels mehrerer Übertrittfenster in den Seitenwänden des Ladeluftkühlers. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass horizontal verlaufende Schottwände vorgesehen sind, über welche die Anströmflächen des A-seitigen Blocks und des B-seitigen Blocks vorgebbar sind.The invention therefore proposes a charge air cooler in which the cooler matrix is divided into two blocks and a lane is formed between the two blocks. In the rest of the text, the two blocks are referred to as the A-side block and as the B-side block. The A-side block serves to cool the charge air for the A-side cylinder bank and the B-side block serves to cool the charge air for the B-side cylinder bank. The alley has a dual functionality. On the one hand, the uncooled, i.e. hot, charge air is guided through the cooler matrix in the vertical direction and, on the other hand, the A-side and B-side block are spaced apart. The charge air coming from the vertical direction is deflected in the horizontal direction within the cooler matrix. The cooled charge air is discharged through several access windows in the side walls of the charge air cooler. The invention is characterized in that horizontally running bulkhead walls are provided, via which the inflow surfaces of the A-side block and the B-side block can be predetermined.

Indem die Umlenkung der Ladeluft bereits im Ladeluftkühler erfolgt, kann der luftführende Anschlusskasten entfallen. Neben der sich hieraus ergebenden Kostenreduktion ist die Bauhöhenverringerung von Vorteil. Aufgrund des nicht mehr erforderlichen Anschlusskastens verringern sich die Bauteiloberfläche und die Bauteilmasse des Ladeluftpfads, woraus wiederum ein schnelleres Ansprechverhalten bei Änderung der Ladelufttemperatur resultiert. Über die Gasse in der Kühlermatrix kann die ungekühlte, heiße Ladeluft in vertikaler Richtung die Kühlermatrix druckverlustarm durchströmen und sich kontinuierlich auf den A-seitigen und B-seitigen Block verteilen. Durch die Ladeluftführung über die Gasse wird ebenfalls bewirkt, dass nur ungekühlte Ladeluft auf einen oberen Deckel des Ladeluftkühlers trifft, wodurch einer Kondensatbildung wirksam vorgebeugt wird.Since the charge air is already deflected in the charge air cooler, the air-guiding connection box can be omitted. In addition to the resulting cost reduction, the reduction in overall height is an advantage. Because the connection box is no longer required, the component surface and component mass of the charge air path are reduced, which in turn results in a faster response when the charge air temperature changes. Via the lane in the cooler matrix, the uncooled, hot charge air can flow through the cooler matrix in a vertical direction with little pressure loss and be distributed continuously on the A-side and B-side block. The charge air routing across the alley also ensures that only uncooled charge air hits an upper cover of the charge air cooler, which effectively prevents the formation of condensate.

In der einzigen Figur ist ein Ladeluftkühler 1 gemäß der Erfindung dargestellt. Über den Ladeluftkühler 1 wird die heiße Ladeluft LL, welche zum Beispiel vom Verdichter eines Abgasturboladers verdichtet wurde, gekühlt. Angeordnet ist der Ladeluftkühler 1 auf der Oberseite einer Brennkraftmaschine 2 in V-Anordnung. Bei einer Brennkraftmaschine in V-Anordnung entspricht die A-Seite der linken Seite und die B-Seite der rechten Seite von der Kraftabnahmeseite aus gesehen. Die Kraftabnahmeseite wiederum ist diejenige Seite, an der zum Beispiel ein Getriebe angeflanscht wird. Die Darstellung in der Figur entspricht insofern einer Ansicht auf den Ladeluftkühler 1 von der Kraftabnahmeseite aus gesehen. In der Figur sind die Komponenten auf der A-Seite mit dem Index A gekennzeichnet. Die Komponenten der B-Seite sind mit dem Index B entsprechend gekennzeichnet. Über den Ladeluftkühler 1 wird die gekühlte Ladeluft einer A-seitigen Zylinderbank 3A und einer B-seitigen Zylinderbank 3B zugeführt. Der Ladeluftkühler 1 umfasst eine Kühlermatrix 4 und ein Gehäuse 5. Letzteres wiederum komplettiert sich aus einer Bodenplatte 6, zwei Seitenwänden 7A/7B und einem Deckel 8. In der Figur sind die Bodenplatte 6 und die Seitenwände 7A/7B einstückig ausgeführt. Die Kühlermatrix 4 umfasst einen A-seitigen Block 9A, einen B-seitigen Block 9B und eine Gasse 10. Befestigt ist die Kühlermatrix 4 innerhalb des Gehäuses 5 über Schottwände 11, die Bodenplatte 6 und den Deckel 8. Die Schottwand 11 wiederum kann als gesondertes Bauteil oder als integraler Bestandteil des Deckels 8 bzw. der Bodenplatte 6 ausgeführt sein. In der Figur ist die Schottwand 11 als gesondertes Bauteil ausgeführt, welches lösbar am Deckel 8 bzw. der Bodenplatte 6 befestigt ist.In the only figure is an intercooler 1 shown according to the invention. Via the charge air cooler 1 becomes the hot charge air LL , which was compressed, for example, by the compressor of an exhaust gas turbocharger. The intercooler is arranged 1 on top of an internal combustion engine 2nd in a V arrangement. In the case of an internal combustion engine in a V arrangement, the A side corresponds to the left side and the B side corresponds to the right side as seen from the power take-off side. The power take-off side is the side on which, for example, a gearbox is flanged. The representation in the figure thus corresponds to a view of the charge air cooler 1 seen from the power take-off side. In the figure, the components are on the A side with the index A featured. The components of the B side are with the index B marked accordingly. Via the charge air cooler 1 becomes the cooled charge air of an A-sided cylinder bank 3A and a B-sided cylinder bank 3B fed. The intercooler 1 includes a cooler matrix 4th and a housing 5 . The latter in turn is made up of a base plate 6 , two side walls 7A / 7B and a lid 8th . In the figure are the bottom plate 6 and the side walls 7A / 7B made in one piece. The cooler matrix 4th includes an A-sided block 9A , a B-sided block 9B and an alley 10th . The cooler matrix is attached 4th inside the case 5 over bulkheads 11 , the bottom plate 6 and the lid 8th . The bulkhead 11 in turn can be used as a separate component or as an integral part of the cover 8th or the base plate 6 be executed. In the figure is the bulkhead 11 executed as a separate component, which is detachable on the lid 8th or the base plate 6 is attached.

Die Anordnung besitzt folgende Funktionalität: Die ungekühlte, also heiße Ladeluft LL, wird von einem Abgasturbolader kommend über einen Rohrstutzen 12 dem Ladeluftkühler 1 in vertikaler Richtung zugeführt. Im Ladeluftkühler 1 teilt sich die Ladeluft LL in einen ersten Volumenstrom V1 und in einen zweiten Volumenstrom V2 auf. Der erste Volumenstrom V1 wiederum teilt sich auf in einen A-seitigen ersten Volumenstrom V1A und einen B-seitigen ersten Volumenstrom V1B. Der A-seitige erste Volumenstrom V1A durchströmt in vertikaler Richtung unmittelbar den A-seitigen Block 9A und wird in diesem in horizontaler Richtung umgelenkt. Definiert wird der A-seitige erste Volumenstrom V1A über eine untere Anströmfläche 13A des A-seitigen Blocks 9A. Die untere Anströmfläche 13A entspricht dem Überstand des A-seitigen Blocks 9A über die Schottwand 11. Für den B-seitigen Block 9B gilt dies in analoger Weise, das heißt, der B-seitige erste Volumenstrom V1B durchströmt über eine untere Anströmfläche 13B den B-seitigen Block 9B und wird in horizontaler Richtung umgelenkt. Der zweite Volumenstrom V2 durchströmt die Gasse 10. In der Gasse 10 teilt sich der zweite Volumenstrom V2 in zwei Teilvolumina V2A/V2B und einen dritten Volumenstrom V3 auf. Die beiden Teilvolumina V2A/V2B durchströmen in horizontaler Richtung den A-seitigen Block 9A bzw. den B-seitigen Block 9B. Der dritte Volumenstrom V3 der heißen Ladeluft LL wird auf den Deckel 8 geführt. Über den Deckel 8 wiederum wird dieser in horizontaler Richtung umgelenkt und durchströmt dann über eine obere Anströmfläche 14A den A-seitigen Block 9A bzw. über eine obere Anströmfläche 14B den B-seitigen Block 9B. Definiert wird die obere Anströmfläche 14A durch den Überstand des A-seitigen Blocks 9A über die Schottwand 11. Die obere Anströmfläche 14B wird durch den Überstand des B-seitigen Blocks 9B und der Schottwand 11 festgelegt. Nach Kühlung der Ladeluft im A-seitigen Block 9A strömt diese durch das Übertrittsfenster 15A und via einer Rohrleitung 16A zur A-seitigen Zylinderbank 3A. Für die B-Seite gilt dies in analoger Weise. In der Figur ist mit dem Bezugszeichen 17 ein Vorkühler dargestellt. Über diesen kann ergänzend die Kühlleistung und die thermische Abstimmung nochmals angepasst werden.The arrangement has the following functionality: The uncooled, i.e. hot, charge air LL , coming from an exhaust gas turbocharger via a pipe socket 12th the intercooler 1 fed in the vertical direction. In the intercooler 1 the charge air divides LL into a first volume flow V1 and into a second volume flow V2 on. The first volume flow V1 again divides into an A-side first volume flow V1A and a B-side first volume flow V1B . The A-side first volume flow V1A flows directly through the A-side block in the vertical direction 9A and is redirected in the horizontal direction. The A-side first volume flow is defined V1A over a lower inflow surface 13A of the A-sided block 9A . The lower inflow surface 13A corresponds to the protrusion of the A-sided block 9A over the bulkhead 11 . For the B-sided block 9B this applies in an analogous manner, that is to say the B-side first volume flow V1B flows through a lower inflow surface 13B the B-sided block 9B and is redirected in the horizontal direction. The second volume flow V2 flows through the alley 10th . In the alley 10th the second volume flow divides V2 in two sub-volumes V2A / V2B and a third volume flow V3 on. The two sub-volumes V2A / V2B flow through the A-side block in the horizontal direction 9A or the B-sided block 9B . The third volume flow V3 the hot charge air LL is on the lid 8th guided. Over the lid 8th again this is deflected in the horizontal direction and then flows through an upper inflow surface 14A the A-sided block 9A or via an upper inflow surface 14B the B-sided block 9B . The upper inflow surface is defined 14A due to the protrusion of the A-sided block 9A over the bulkhead 11 . The upper face 14B is due to the protrusion of the B-sided block 9B and the bulkhead 11 fixed. After cooling the charge air in the A-side block 9A flows through the transition window 15A and via a pipeline 16A to the A-sided cylinder bank 3A . This applies analogously to the B side. In the figure is with the reference symbol 17th a precooler shown. This can be used to further adjust the cooling capacity and the thermal tuning.

BezugszeichenlisteReference list

11
LadeluftkühlerIntercooler
22nd
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
3A,B3A, B
ZylinderbankCylinder bank
44th
KühlermatrixCooler matrix
55
Gehäusecasing
66
BodenplatteBase plate
7A, B7A, B
SeitenwandSide wall
88th
Deckelcover
9A, B9A, B
Blockblock
1010th
Gassealley
1111
SchottwandBulkhead
1212th
RohrstutzenPipe socket
13A, B13A, B
Anströmfläche, untenInflow surface, below
14A, B14A, B
Anströmfläche, obenInflow surface, top
15A, B15A, B
ÜbertrittsfensterTransfer window
16A, B16A, B
RohrleitungPipeline
1717th
Vorkühler Precooler
LLLL
LadeluftCharge air

Claims (2)

Ladeluftkühler (1) für eine Brennkraftmaschine (2) in V-Anordnung mit einer Kühlermatrix (4), mit einem die Kühlermatrix (4) umgebenden Gehäuse (5) und mit einer vertikalen Zuführung der Ladeluft (LL) zur Kühlermatrix (4), wobei die Kühlermatrix (4) einen A-seitigen Block (9A) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine A-seitige Zylinderbank (3A), einen B-seitigen Block (9B) zur Kühlung der Ladeluft (LL) für eine B-seitigen Zylinderbank (3B) und eine in vertikaler Richtung verlaufende Gasse (10) zur Beabstandung der beiden Blöcke (9A, 9B) umfasst, wobei eine Umlenkung der Ladeluft (LL) innerhalb des Ladeluftkühlers (1) in horizontale Richtung erfolgt und die gekühlte Ladeluft (LL) durch Übertrittsfenster (15A, 15B) in den Seitenwänden (7A, 7B) des Gehäuses (5) austritt, dadurch gekennzeichnet, dass Anströmflächen (13A, 14A) des A-seitigen Blocks (9A) und Anströmflächen (13B, 14B) des B-seitigen Blocks (9B) über jeweils eine horizontal verlaufende Schottwand (11) vorgebbar sind.Charge air cooler (1) for an internal combustion engine (2) in a V arrangement with a cooler matrix (4), with a housing (5) surrounding the cooler matrix (4) and with a vertical supply of the charge air (LL) to the cooler matrix (4), whereby the cooler matrix (4) has an A-side block (9A) for cooling the charge air (LL) for an A-side cylinder bank (3A), a B-side block (9B) for cooling the charge air (LL) for a B-side Cylinder bank (3B) and a vertically extending lane (10) for spacing the two blocks (9A, 9B), wherein the charge air (LL) inside the charge air cooler (1) is deflected in a horizontal direction and the cooled charge air (LL ) emerges through transition windows (15A, 15B) in the side walls (7A, 7B) of the housing (5), characterized in that the inflow surfaces (13A, 14A) of the A-side block (9A) and inflow surfaces (13B, 14B) of the B -side blocks (9B) each above a horizontally running bulkhead (11) are given. Ladeluftkühler (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der vertikalen Zuführung ergänzend ein Vorkühler (17) angeordnet ist.Intercooler (1) after Claim 1 , characterized in that a precooler (17) is additionally arranged in the vertical feed.
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