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In der folgenden Beschreibung werden die Erfindung und die Art und Weise, wie sie ausgeführt werden soll, besonders hervorgehoben.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf den Bereich der Kraftfahrzeuge. Insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Wärmetauscheinrichtung, die in einem Fahrzeug verwendet werden. Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschreiben eine Konfiguration des Ladeluftkühlers und ein System zum Einspritzen von Fluid in die durch den Ladeluftkühler des Fahrzeugs strömende Ladeluft.
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Bei jedem Fahrzeug gibt es Tausende von funktionierenden und notwendigen Teilen. Diese wesentlichen Teile sind in der Regel mit anderen Teilen eines Gesamtsystems verknüpft, damit ein Fahrzeug effizient läuft. Ein solches Bauteil in dem Fahrzeug ist ein Ladeluftkühler.
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Der Ladeluftkühler ist ein Luft-Luft- oder Luft-Flüssigkeit-Wärmetauscher, der in Verbindung mit Turbo- oder Aufladesystemen in Fahrzeugen genutzt wird. Der Ladeluftkühler ist notwendig, um die volumetrische Effizienz zu verbessern, indem er die Ladedichte der Ansaugluft durch nahezu konstante Druckkühlung erhöht. Dabei wird die Kompressionswärme abgeführt, die in jedem Gas entsteht, wenn der Druck erhöht oder seine Masse pro Volumeneinheit vergrößert wird. Eine Verringerung der Ansauglufttemperatur unterstützt die Verwendung einer dichteren Ansaugladung in den Motor als ein Ergebnis der Aufladung oder Turboaufladung. Durch das Verringern der Ansaugladelufttemperatur wird ebenso die Gefahr einer Vordetonation der Kraftstoff-Luft-Ladung vor der zeitgesteuerten Funkenzündung beseitigt, wodurch die Vorteile einer höheren Kraftstoff-Luft-Verbrennung pro Motorzyklus erhalten bleiben und die Ausgabe des Motors erhöht wird.
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Ein Problem, das bei der Turboaufladungs-/Aufladesystemen besteht, ist Hitze. Turbolader nutzen die Abgase eines Motors, um die Ansaugluft unter Druck zu setzen. Auf ähnliche Weise verwenden Aufladegeräte elektrische Energie, um mehr Luft in den Motor des Fahrzeugs zu pressen, wodurch mehr Hitze erzeugt wird. In dem Bemühen, das Erhitzen der Ladeluft zu lösen, haben die Hersteller ein Kühlsystem für Fahrzeuge mit Zwangsansaugsystem (d. h. Turbolader und Aufladegerät) entwickelt. Ein solches Kühlsystem beinhaltet einen Ladeluftkühler, der die Effizienz des Ansaugsystems erhöht, indem er die Temperatur der Ladeluft reduziert und eine gründlichere Verbrennung fördert. Sie machen ebenso das Erfordernis der Verwendung des verschwenderischen Verfahrens überflüssig, die Ansaugladetemperatur zu senken, indem überschüssiger Kraftstoff in die Ansaugkammern der Zylinder eingespritzt wird, um die Ansaugluftladung zu kühlen, bevor sie in die Zylinder strömt. Die Gestaltung der herkömmlichen Ladeluftkühler arbeitet jedoch überwiegend auf Grundlage der Umgebungstemperatur und kann die Temperatur der Ansaugluft der Ladeluft nicht optimal reduzieren, wodurch es zu Vordetonationen des Kraftstoff-Luft-Gemisches und anderen Problemen in dem Motor kommt.
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Es gibt einen bekannten Stand der Technik bezüglich der Verwendung von Wassereinspritzdüsen für den Motorkopf und vor demselben. Die Patentveröffentlichung, Nummer
US2018171864A1 offenbart beispielsweise ein Verfahren zum Einspritzen von Wasser in den Verbrennungsmotor eines Fahrzeugs, das das Einspritzen eines größeren Anteils des Wassers stromabwärts in den stromaufwärts gelegenen Luftkühler einschließt, während der Luftkühler in Bezug auf die Umgebungstemperaturin dem Kühlmodus betrieben wird. Eine weitere Patentveröffentlichung, Nummer
DE102018200034A1 bezieht sich auf eine Wassereinspritzdüse, die einen Wassertank zum Lagern von Wasser, eine erste Wassereinspritzdüse und eine zweite Wassereinspritzdüse zum Einspritzen des Wassers und eine Steuervorrichtung zum Steuern der ersten Wassereinspritzdüse und der zweiten Wassereinspritzdüse umfasst. Die erste Wassereinspritzdüse ist angeordnet, um Wasser entsprechend einer Strömungsrichtung der Verbrennungsluft in einem Saugrohr stromabwärts eines Verbrennungsluftkompressors in die Verbrennungslufteinzuspritzen. Eine weitere Patentanmeldung
KR20180058264A bezieht sich auf ein komprimiertes Ansaugkühlsystem eines Turboladers. Das komprimierte Kühlungssystem beinhaltet eine Wasserrichtvorrichtung, die für das direkte Kühlen der angesaugten komprimierten Luft durch direkte Komprimierung der in den Turboladereingeleiteten komprimierten Luft konfiguriert ist.
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Obwohl der Stand der Technik die Verwendung von Wassereinspritzung in die Ladeluft offenbart, ist die Konfiguration des Einspritzsystems komplex und erfordert die Verwendung einer größeren Anzahl von Einspritzdüsen.
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Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, eine oder mehrere der vorstehend genannten Beschränkungen oder andere dem Stand der Technik zugeordnete Beschränkungen zu überwinden.
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Ein oder mehrere Mängel herkömmlicher Systeme werden überwunden, und zusätzliche Vorteile werden durch die Baugruppe und das System, wie in der vorliegenden Offenbarung beansprucht, bereitgestellt. Zusätzliche Merkmale und Vorteile werden durch die Techniken der vorliegenden Offenbarung realisiert. Andere Ausführungsformen und Aspekte der Offenbarung werden hierin im Detail beschrieben und werden als Teil der beanspruchten Offenbarung betrachtet.
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In einer nicht einschränkenden Ausführungsform der Offenbarung wird ein System zum Kühlen der Ladeluft in einem Fahrzeug offenbart. Das System beinhaltet eine Wärmetauscheinheit, die ein Ansaugende, ein Auslassende und einen Strömungskanal zwischen dem Einlassende und dem Auslassende definiert. Der Strömungskanal ist aufgebaut, um den Ladeluftstrom von einer Zwangsansaugeinheit zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zu kanalisieren. Eine Mehrzahl von Einspritzdüsen sind an dem Ansaugende der Wärmetauscheinheit angeordnet. Jede der Mehrzahl von Einspritzdüsen ist dazu konfiguriert, Fluid in das Ansaugende der Wärmetauscheinheit zu sprühen. Das System beinhaltet einen oder mehrere Temperatursensoren, die entweder an dem Abgaskrümmer oder an dem Ansaugende der Wärmetauscheinheit positioniert sind. Das System beinhaltet ferner eine elektronische Steuereinheit, die mit der Mehrzahl der Einspritzdüsen und dem einen oder den mehreren Temperatursensoren kommunikativ gekoppelt ist. Die ECU ist dazu konfiguriert, ein der Temperatur der Ladeluft entsprechendes Signal von dem einen oder den mehreren Sensoren zu empfangen. Ferner löst die ECU selektiv die Mehrzahl von Einspritzdüsen aus, um Fluid in das Ansaugende der Wärmetauscheinheit zu sprühen, sodass das Fluid mit der durch das Ansaugende strömenden Ladeluft wechselwirkt. Das eingesprühte Fluid reduziert die Temperatur der in die Wärmetauscheinheit eintretenden Ladeluft.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung ist der eine oder die mehreren Sensoren wenigstens einer eines Thermoelements oder eines Thermistors, und die Wärmetauscheinheit ist ein Ladeluftkühler.
In einer Ausführungsform der Offenbarung ist ein Auslassende jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen entlang der Strömungsrichtung der Ladeluft in die Wärmetauscheinheit ausgerichtet.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet das System eine Fluidzufuhreinheit, die mit jedem der Mehrzahl von Einspritzdüsen gekoppelt ist. Die Fluidzufuhreinheit beinhaltet einen Fluidlagertank, der aufgebaut ist, um Fluid zu lagern. Eine Fluidpumpe ist dazu konfiguriert, Fluid aus dem Fluidlagertank zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen zu pumpen. Die Fluidzufuhreinheit beinhaltet einen Akkumulator, der in Fluidverbindung zwischen der Pumpe und der Mehrzahl von Fluideinspritzdüsen angeordnet ist. Der Akkumulator ist aufgebaut, um das von der Pumpe gepumpte Fluid zu lagern und es an jede der Mehrzahl von Einspritzdüsen zu verteilen.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung beinhaltet die Fluidzufuhreinheit einen Fluidfilter, der zwischen der Pumpe und dem Fluidlagertank angeordnet ist. Der Fluidfilter ist dazu konfiguriert, Verunreinigungen in dem Fluid zu filtern.
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In einer Ausführungsform der Offenbarung ist die ECU mit der Pumpe kommunikativ gekoppelt. Die ECU ist dazu konfiguriert, die Pumpe auf der Grundlage des von dem einen oder den mehreren Temperatursensoren empfangenen Signals selektiv zu betreiben, um das Fluid aus dem Fluidlagertank zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen zu kanalisieren.
In einer Ausführungsform der Offenbarung verbindet eine Abflussleitung einen Abflussanschluss der Wärmetauscheinheit und den Fluidlagertank fluidisch, um den Abfluss zu dem Fluidlagertank zu kanalisieren.
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Die vorstehende Kurzdarstellung dient nur der Veranschaulichung und soll auf keine Weise einschränkend sein. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen veranschaulichenden Aspekten, Ausführungsformen und Merkmalen werden weitere Aspekte, Ausführungsformen und Merkmale durch Bezugnahme auf die Zeichnungen und die folgende detaillierte Beschreibung deutlich.
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Die neuartigen Merkmale und Eigenschaften der Offenbarung sind in den beigefügten Ansprüchen dargelegt. Die Offenbarung selbst sowie eine Verwendungsweise, weitere Ziele und Vorteile davon werden jedoch am besten durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung einer Ausführungsform verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Eine oder mehrere Ausführungsformen werden jetzt nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugsziffern gleiche Elemente darstellen und wobei:
- 1 eine schematische Ansicht eines Systems zum Kühlen der Ladeluft in einem Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
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Die Figuren stellen Ausführungsformen der Offenbarung nur für die Veranschaulichung dar. Ein Fachmann wird aus der folgenden Beschreibung leicht erkennen, dass alternative Ausführungsformen der hierin veranschaulichten Strukturen und Verfahren verwendet werden können, ohne von den Grundsätzen der hierin beschriebenen Offenbarung abzuweichen.
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Während die in der Offenbarung beschriebenen Ausführungsformen verschiedenen Modifikationen und alternativen Formen unterliegen, sind spezifische Ausführungsformen davon in den Figuren beispielhaft gezeigt und werden nachstehend beschrieben. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die Offenbarung auf die bestimmte offenbarte Form zu beschränken, sondern im Gegenteil, die Offenbarung soll alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Umfang der Offenbarung fallen.
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Es ist zu beachten, dass ein Fachmann von der vorliegenden Offenbarung motiviert werden könnte und verschiedene Merkmale des Systems oder des Verfahrens modifizieren kann, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen. Daher werden solche Änderungen als Teil der Offenbarung betrachtet. Dementsprechend zeigen die Zeichnungen nur die spezifischen Details, die für das Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung von Bedeutung sind, um die Offenbarung nicht mit Details zu verdecken, die für den Durchschnittsfachmann, der von der vorliegenden Beschreibung profitiert, ohne weiteres ersichtlich sein werden. Außerdem kann die Baugruppe der vorliegenden Offenbarung in jeder Art von Fahrzeugen eingesetzt werden, einschließlich Nutzfahrzeugen, Personenkraftwagen und dergleichen. Allerdings ist weder das Fahrzeug noch der komplette Rahmen, der den Verbrennungsmotor trägt, noch die Abgasnachbehandlungseinheit des Fahrzeugs in den Zeichnungen der Offenbarung veranschaulicht, was der Einfachheit halber geschieht.
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Die in der Offenbarung verwendeten Begriffe „umfasst ... ein, eine“, „umfassend“ oder andere Variationen davon sollen eine nicht ausschließliche Einbeziehung abdecken, sodass ein Mechanismus, der eine Liste von Komponenten umfasst, nicht nur diese Komponenten beinhaltet, sondern auch andere Komponenten beinhalten kann, die nicht ausdrücklich aufgeführt sind oder zu einem solchen Mechanismus gehören. Mit anderen Worten, ein oder mehrere Elemente in einem Mechanismus, der mit „umfasst... ein, eine“ fortgesetzt wird, schließt nicht ohne weitere Einschränkungen das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Elemente in dem System oder der Vorrichtung aus.
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung offenbaren ein System zum Kühlen der Ladeluft in einem Fahrzeug. Das System der vorliegenden Offenbarung kann in zahlreichen Arten von Fahrzeugen eingesetzt werden und ist nicht auf einen bestimmten Typ beschränkt. Vorteilhafterweise kann das System der vorliegenden Offenbarung dazu beitragen, die Effizienz des Ladeluftkühlersystems zu optimieren. Das zum Kühlen der Ladeluft verwendete System ist kompakt. Außerdem trägt das System zu einer effizienten und optimalen Kühlung der Ladeluft bei.
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Das System der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Wärmetauscheinheit, die ein Ladeluftkühler sein kann, jedoch nicht auf denselben beschränkt ist. Die Wärmetauscheinheit kann mit einem Ansaugende und einem Auslassende definiert sein. In einer Ausführungsform kann zwischen dem Ansaugende und dem Auslassende ein Strömungskanal definiert werden. Der Strömungskanal kann dazu konfiguriert sein, den Ladeluftstrom von einer Zwangsansaugeinheit zu einem Ansaugkrümmer eines Verbrennungsmotors des Fahrzeugs zu kanalisieren und zu derselben Zeit die Ladeluft zu konditionieren oder zu kühlen. In einer Ausführungsform können ein oder mehrere Sensoren an wenigstens einem eines Abgaskrümmers und/oder eines Ansaugendes der Wärmetauscheinheit positioniert werden. Der eine oder die mehreren Sensoren können ein Thermoelement, ein Thermistor oder dergleichen sein. Der eine oder die mehreren Sensoren können mit einer elektronischen Steuereinheit [ECU] kommunikativ gekoppelt sein. Jeder der ein oder mehreren Sensoren kann dazu konfiguriert sein, die Temperatur der in den Ladeluftkühler strömenden Ladeluft zu erfassen und ein Signal an die ECU zu senden.
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Das System der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ferner eine Mehrzahl von Einspritzdüsen, die an de Ansaugende der Wärmetauscheinheit angeordnet sind. Jede der Mehrzahl von Einspritzdüsen ist kommunikativ mit der ECU gekoppelt. Die ECU kann dazu konfiguriert sein, die Mehrzahl von Einspritzdüsen selektiv auszulösen, um Fluid in das Ansaugende der Wärmetauscheinheit zu sprühen, sodass das Fluid mit der durch das Ansaugende strömenden Ladeluft wechselwirkt. Das Fluid steht in Wechselwirkung mit der Ladeluft, wobei dadurch die Temperatur der in die Wärmetauscheinheit eintretenden Ladeluft reduziert wird. In einer Ausführungsform kann ein Auslass jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen entlang der Strömungsrichtung der Ladeluft in die Wärmetauscheinheit ausgerichtet sein. In einigen Ausführungsformen kann das Fluid jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen über eine Fluidzufuhreinheit zugeführt werden, die mit jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen gekoppelt sein kann. Die Fluidzufuhreinheit der vorliegenden Offenbarung kann einen Fluidlagertank beinhalten, der das für den Betrieb des Systems erforderliche Fluid, z. B. Wasser, aufnehmen kann. Die Fluidzufuhreinheit kann ebenso eine Pumpe beinhalten, die den Lagertank mit jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen verbindet, wobei die Pumpe mit der ECU kommunikativ gekoppelt sein kann. Die Pumpe kann dazu konfiguriert sein, auf der Grundlage eines von der ECU empfangenen Auslösesignals Fluid aus dem Fluidlagertank zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen zu pumpen. Darüber hinaus kann ein Akkumulator in Fluidverbindung zwischen der Pumpe und der Mehrzahl von Einspritzdüsen angeordnet sein. Der Akkumulator kann gestaltet sein, um das Fluid, das von der Pumpe gepumpt werden kann, zu lagern und es an jede der Mehrzahl von Einspritzdüsen zu verteilen. Ein Filter kann zwischen der Pumpe und dem Fluidlagertank angeordnet und dazu konfiguriert sein, Verunreinigungen aus dem Fluid zu filtern, das zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen gepumpt wird.
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In den folgenden Abschnitten wird die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. Zum Zwecke der Förderung eines Verständnisses der Grundsätze der Offenbarung wird nun auf spezifische in der Zeichnung veranschaulichte Ausführungsformen Bezug genommen, und es wird eine spezifische Sprache verwendet, um diese zu beschreiben. Es versteht sich jedoch von selbst, dass damit keine Einschränkung des Umfangs der Erfindung beabsichtigt ist, wobei solche Änderungen und weitere Modifikationen in den veranschaulichten Verfahren und solche weiteren Anwendungen der darin veranschaulichten Prinzipien der Erfindung in Betracht gezogen werden, wie sie einem Fachmann auf dem Gebiet, zu dem die Erfindung gehört, normalerweise einfallen würden.
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Die folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhaften Charakters und soll die Anwendung und die Verwendungen nicht einschränken. Darüber wird nicht beabsichtigt, an eine Theorie gebunden zu sein, die in dem vorhergehenden Hintergrund oder in der Kurzbeschreibung oder in der folgenden detaillierten Beschreibung veranschaulicht wird. Es versteht sich, dass die Offenbarung verschiedene alternative Ausrichtungen und Schrittfolgen annehmen kann, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Es versteht sich ebenso, dass die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulichten und in der folgenden Beschreibung beschriebenen spezifischen Vorrichtungen oder Bauteile lediglich beispielhafte Ausführungsformen der in den beigefügten Ansprüchen definierten erfinderischen Konzepte sind. Daher sind spezifische Abmessungen oder andere physikalische Eigenschaften, die sich auf die offenbarten Ausführungsformen beziehen, nicht als einschränkend zu betrachten, es sei denn, in den Ansprüchen ist ausdrücklich etwas anderes angegeben. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es werden zwar einige spezifische Begriffe verwendet, die in eine bestimmte Richtung weisen, doch dient die Verwendung dieser Begriffe oder Wörter lediglich dazu, das Verständnis der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen zu erleichtern. Dementsprechend ist zu beachten, dass die Bedeutung dieser Begriffe oder Wörter den technischen Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht unangemessen einschränken sollte. Es ist ebenso zu verstehen, dass die hierin verwendete Phraseologie und Terminologie nur der Beschreibung dient und nicht als einschränkend angesehen werden sollte. Sofern nicht anders angegeben oder eingeschränkt, werden die Begriffe „montiert“, „verbunden“, „gestützt“ und „gekoppelt“ und Variationen davon im weitesten Sinne verwendet und schließen sowohl direkte als auch indirekte Befestigungen, Verbindungen, Stützen und Kopplungen ein. Außerdem sind die Begriffe „verbunden“ und „gekoppelt“ nicht auf physikalische oder mechanische Verbindungen oder Kopplungen beschränkt. Es versteht sich, dass diese Offenbarung nicht auf die hierin beschriebenen und/oder gezeigten spezifischen Vorrichtungen, Verfahren, Anwendungen, Bedingungen oder Parameter beschränkt ist und dass die hierin verwendete Terminologie der beispielhaften Beschreibung bestimmter Ausführungsformen dient und nicht als Einschränkung der beanspruchten Erfindung gedacht ist.
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Nachfolgend wird ein System erläutert, das zum Maximieren der Kühlung von Ladeluft, die in einen Verbrennungsmotor (4) eingeleitet werden kann, genutzt werden kann. Das System der vorliegenden Offenbarung wird in den beigefügten Zeichnungen in 1 allgemein mit der Ziffer 10 bezeichnet. Das System (10) kann mit einem Abgasturbolader, jeder Art von Aufladegerät, natürlichen oder normalen Saugmotoren mit HVAC-Einheiten und dergleichen verwendet werden. Die Begriffe „Turboladen/Turbolader“ und „Aufladen/Aufladegerät“ [im Allgemeinen als Zwangsinduktionseinheiten bezeichnet] beziehen sich beide auf Verfahren zum Erhöhen der Luft- oder Luft-Kraftstoff-Gemischdichte des Motors durch das Erhöhen des Drucks des Ansaugluftstroms vor dem Eintritt in den Motorzylinder. Das Erhöhen der Luftdichte in den Zylindern kann wünschenswert sein, weil sie ein vergleichsweise einfaches Verfahren zum Erhöhen der von dem Motor erzeugten Leistung verkörpert. Turboladen bedeutet, dass der Luftansaugkompressor durch den Abgasstrom des Motors mit Leistung versorgt werden kann. Aufladen bedeutet, dass der Luftansaugkompressor durch sein Koppeln an den Motor über einen Riemen, eine Kette, einen Gang oder dergleichen mit Leistung versorgt werden kann. Turboladen kann häufig aufgrund der Effizienz des Erntens der Energie auf dem Abgasstrom dem Aufladen vorgezogen werden. Die Erhöhung der Effizienz bedeutet derzeit, dass das Turboladen eine Erhöhung der Motorleistungsausgabe ohne wesentliche Verringerung des Kraftstoffverbrauchs ermöglichen kann. Da der Druck direkt einen Bezug zu Hitze hat, erhöht die Zwangsinduktionseinheit den Druck des Ansaugluftstroms und damit erhöht sie ebenso ihre Temperatur. Es ist bekannt, dass eine weitere Abkühlung dieses Ansaugluftdampfes eine zusätzliche Erhöhung seines Drucks ermöglicht, da die kühlere Luft dichter gepackt sein kann. Die Kühlung der Ladeluft kann im Allgemeinen durch die Verwendung einer Wärmetauscheinheit (5), wie, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eines Ladeluftkühlers, erreicht werden.
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Die Wärmetauscheinheit (5) kann mit einem Ansaugende (5a) und einem Auslassende (5b) definiert sein. Das Ansaugende der Wärmetauscheinheit (5) kann mit dem Auslass der Zwangsinduktionseinheit (2) fluidisch verbunden werden. Das Ansaugende (5a) der Wärmetauscheinheit (5) kann dazu konfiguriert sein, zu ermöglichen, dass heiße Ladeluft dahindurch passiert. Während die Ladeluft durch die Wärmetauscheinheit (5) strömt, kann ein Umgebungsfluid durch eine Reihe von Umgebungsfluidkanälen des Kerns [nicht gezeigt] der Wärmetauscheinheit strömen. Dadurch wird die Temperatur der Ladeluft reduziert. Schließlich kann die gekühlte Ladeluft durch das Auslassende (5b) der Wärmetauscheinheit (5) zu dem Ansaugkrümmer geleitet werden. Die Gestaltung und Konfiguration der Wärmetauscheinheit (5) kann die Ladeluft, die von der Zwangsinduktionseinheit (2) kommt, nicht ausreichend kühlen. Daher kann das System (10) der vorliegenden Offenbarung vorgeschlagen werden, um die Ladeluft effizient zu kühlen, bevor die Ladeluft in die Wärmetauscheinheit (5) eintritt.
Das System (10) beinhaltet die Wärmetauscheinheit (5), die außerdem einen Strömungskanal beinhaltet. Der Strömungskanal kann zwischen dem Ansaugende (5a) und dem Auslassende (5b) der Wärmetauscheinheit (5) definiert werden. Der Strömungskanal kann strukturiert sein, um den Ladeluftstrom von der Zwangsinduktionseinheit (2) zu dem Ansaugkrümmer des Verbrennungsmotors (4) zu kanalisieren.
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Außerdem kann eine Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) an dem Ansaugende (5a) der Wärmetauscheinheit (5) angeordnet sein. In einer Ausführungsform kann die Mehrzahl der Einspritzdüsen (6) in der Nähe der Wärmetauscheinheit (5) positioniert sein oder kann in der Nähe eines Auslasses der Zwangsinduktionseinheit (2) positioniert sein. Die Anzahl der in dem System (10) verwendeten Einspritzdüsen aus der Mehrzahl der Einspritzdüsen kann auf der Anwendung basieren. In der vorliegenden Offenbarung kann die Anzahl der verwendeten Einspritzdüsen zwei betragen, ist jedoch nicht auf diese beschränkt. In einer Ausführungsform kann ein Einlass jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) mit einer Fluidzufuhreinheit fluidisch verbunden sein. Ein Auslass jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) kann einem inneren Abschnitt einer Leitung zugewandt sein, die Ladeluft in das Ansaugende (5a) der Wärmetauscheinheit (5) führt. In einer Ausführungsform kann der Auslass jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) entlang der Strömungsrichtung der Ladeluft in die Wärmetauscheinheit (5) ausgerichtet sein.
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Die Fluidzufuhreinheit, die mit jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) fluidisch gekoppelt werden kann, kann einen Fluidlagertank (11) [ebenso als Tank (11) bezeichnet], eine Fluidpumpe (8) [ebenso als Pumpe (8) bezeichnet], einen Akkumulator (7) und einen Fluidfilter (9) beinhalten. Der Fluidbehälter (11) kann dazu konfiguriert sein, das von dem System (10) für den Betrieb benötigte Fluid zu lagern. In einer Ausführungsform kann das verwendete Fluid Wasser sein, ohne jedoch auf dieses beschränkt zu sein. Ferner kann eine Pumpe (8) mit einem Auslass des Fluidlagertanks (11) und dem Einlass jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) fluidisch gekoppelt sein. Die Pumpe (8) kann dazu konfiguriert sein, Fluid aus dem Tank (11) zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) zu pumpen. Die Pumpe (8) kann eine Zentrifugalpumpe sein, ohne jedoch auf diese beschränkt zu sein. In einer Ausführungsform kann ein Fluidfilter (9) zwischen dem Tank (11) und der Pumpe (8) angeordnet sein. Der Fluidfilter (9) kann dazu konfiguriert sein, Verunreinigungen aus dem Fluid zu filtrieren, das aus dem Tank (11) zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) gepumpt wird. In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung kann der Akkumulator (7) zwischen der Pumpe (8) und der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) angeordnet sein. Der Akkumulator (7) kann die Fluidzufuhreinheit in die Lage versetzen, den überschüssigen Bedarf an Fluid unter Verwendung einer weniger leistungsstarken Pumpe zu decken. Darüber hinaus kann der Akkumulator (7) gestaltet sein, um das von der Pumpe gepumpte Fluid zu lagern und es an jede der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) zu verteilen. In einer Ausführungsform kann zwischen der Wärmetauscheinheit (5) und dem Tank (11) eine Abflussleitung (1) definiert werden. Die Abflussleitung (1) kann strukturiert sein, um eine Abflussöffnung der Wärmetauscheinheit (5) und dem Fluidlagertank (11) fluidisch zu verbinden. Die Abflussleitung (1) kann dazu konfiguriert sein, den Abfluss zu dem Fluidlagertank (11) zu kanalisieren. Der Begriff „Abfluss“ kann sich hierin auf überschüssiges Fluid beziehen, das in den Strömungskanal der Wärmetauscheinheit (5) eingespritzt werden kann. Das Fluid kann durch eine Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) eingespritzt werden, die nachstehend erläutert werden.
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Das System (10) beinhaltet ferner einen oder mehrere Temperatursensoren (3 und 13). Der eine oder die mehreren Temperatursensoren (3 und 13) können an einem Abgaskrümmer und/oder an dem Ansaugende (5a) der Wärmetauscheinheit (5) positioniert werden. In einer Ausführungsform kann/können der eine oder die mehreren Temperatursensoren (3 und 13) wenigstens eines eines Thermoelements, eines Thermistors oder dergleichen sein. Der eine oder die mehreren Temperatursensoren (3 und 13) können dazu konfiguriert sein, die Temperatur eines/einer des Abgases und/oder der Ladeluft zu erfassen.
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Eine elektronische Steuereinheit (12) [ECU] kann kommunikativ mit dem einen oder den mehreren Sensoren (3 und 13), jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) und der Pumpe (8) gekoppelt sein. Die ECU (12) kann dazu konfiguriert sein, ein der Temperatur der Ladeluft entsprechendes Signal von dem einen oder den mehreren Sensoren (3 und 13) zu empfangen. In einer Ausführungsform kann das Signal ebenso der Temperatur des Abgases entsprechen. Die ECU (12) kann dazu konfiguriert sein, die Mehrzahl von Einspritzdüsen (6) auszulösen, um Fluid in das Ansaugende (5a) der Wärmetauscheinheit (5) zu spritzen. Anschließend kann die ECU (12) auf Grundlage des von der ECU (12) empfangenen Signals, das der Temperatur der Ladeluft entspricht, ebenso die Fluidpumpe (8) auslösen, um Fluid aus dem Fluidlagertank (11) zu jeder der Mehrzahl von Einspritzdüsen (11) zu kanalisieren. In einer Ausführungsform kann die ECU (12) dazu konfiguriert sein, die Bauteile auszulösen, wenn das der Temperatur der Ladeluft entsprechende Signal über der Schwellentemperatur liegt. Sobald das Fluid in das Ansaugende (5a) der Wärmetauscheinheit (5) eingespritzt wird, wechselwirkt das Fluid mit der durch das Ansaugende (5a) strömenden Ladeluft. Sobald das Fluid mit der Ladeluft wechselwirkt, reduziert sich die Temperatur der in die Wärmetauscheinheit (5) eintretenden Ladeluft. Dadurch wird der Ladeluftkühler in die Lage versetzt, die Luft weiter aufzuladen, bevor die Ladeluft zu dem Verbrennungsmotor (4) kanalisiert wird.
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In einer Ausführungsform kann das System (10) die volumetrische Effizienz der Wärmetauscheinheit (5) erheblich erhöhen. Das System (10) kann ebenso die Verwendung einer Wärmetauscheinheit (5) mit einfacher Konfiguration ermöglichen. Das System (10) stellt sicher, dass sich die Effizienz der Ladeluftkühlung deutlich erhöht. Das System (10) erfordert im Gegensatz zu herkömmlichen Systemen, bei denen die Einspritzdüsen an dem Kopf des Motors selbst bereitgestellt werden, eine geringere Anzahl von Einspritzdüsen, um den Betrieb durchzuführen.
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Es versteht sich von selbst, dass ein Fachmann ein System mit ähnlicher Konfiguration entwickeln kann, ohne von dem Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Solche Modifikationen und Variationen können vorgenommen werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist daher beabsichtigt, dass die vorliegende Offenbarung solche Modifikationen und Variationen abdeckt, sofern sie in den Umfang der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.
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In Bezug auf die Verwendung von im Wesentlichen jeglichen Plural- und/oder Singularbegriffen hierin, kann der Fachmann, wie es für den Kontext und/oder die Anwendung angemessen ist, von dem Plural in den Singular und/oder von dem Singular in den Plural übersetzen. Die verschiedenen Singular/Plural-Permutationen können hierin der Klarheit halber ausdrücklich genannt werden.
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Der Fachmann wird verstehen, dass die hierin und insbesondere in den beigefügten Ansprüchen (z. B. in den Körpern der beigefügten Ansprüche) verwendeten Begriffe im Allgemeinen als „offene“ Begriffe zu verstehen sind (z. B. sollte der Begriff „beinhaltend“ als „beinhaltend, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein“ interpretiert werden, der Begriff „aufweisend“ sollte als „wenigstens aufweisend“ interpretiert werden, der Begriff „beinhaltet“ sollte als „beinhaltet, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein“ interpretiert werden, usw.). Der Fachmann wird ferner verstehen, dass, wenn eine bestimmte Anzahl einer eingeführten Anspruchsrezitation beabsichtigt ist, diese Absicht ausdrücklich in dem Anspruch erwähnt wird, und dass, wenn eine solche Erwähnung fehlt, keine solche Absicht vorliegt. Beispielsweise und als Unterstützung für das Verständnis können die folgenden beigefügten Ansprüchen den Gebrauch von einführenden Wendungen „wenigstens eines, eine“ und „ein, eine oder mehr“ enthalten, um Anspruchsrezitationen einzuführen. Die Verwendung solcher Wendungen sollte jedoch nicht dahingehend ausgelegt werden, dass die Einleitung einer Anspruchsrezitation durch die unbestimmten Artikel „ein, eine“ einen bestimmten Anspruch, der eine solche eingeführte Anspruchsrezitation enthält, auf Erfindungen beschränkt, die nur eine solche Rezitation enthalten, selbst wenn derselbe Anspruch die einführenden Wendungen „ein, eine oder mehr“ oder „wenigstens ein, eine“ und unbestimmte Artikel wie „ein, eine“ beinhaltet (z. B. sollte „ein, eine“ typischerweise derart interpretiert werden, dass sie „wenigstens ein, eine“ oder „ein, eine oder mehr“ bedeuten); dasselbe gilt für die Verwendung von bestimmten Artikeln, die verwendet werden, um Anspruchsrezitationen einzuführen. Außerdem, selbst wenn eine bestimmte Anzahl von eingeführten Anspruchsrezitationen ausdrücklich genannt wird, erkennt der Fachmann, dass eine solche Rezitation typischerweise so interpretiert werden sollte, dass wenigstens die rezitierte Anzahl gemeint ist (z. B. bedeutet die bloße Rezitation von „zwei Rezitationen“ ohne andere Modifikatoren typischerweise wenigstens zwei Rezitationen oder zwei oder mehr Rezitationen). Darüber hinaus ist in den Fällen, in denen eine Konvention analog zu „wenigstens eines von A, B und C usw.“ verwendet wird, im Allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne gemeint, in dem ein Fachmann die Konvention verstehen würde (z. B. würde „ein System (108) mit wenigstens einem von A, B und C“ Systeme beinhalten, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw. aufweisen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein). In diesen Fällen, in denen eine Konvention analog zu „wenigstens eines von A, B oder C usw.“ verwendet wird, im Allgemeinen eine solche Konstruktion in dem Sinne gemeint, in dem ein Fachmann die Konvention verstehen würde (z. B. würde „ein System (108) mit wenigstens einem von A, B oder C“ Systeme beinhalten, die A allein, B allein, C allein, A und B zusammen, A und C zusammen, B und C zusammen und/oder A, B und C zusammen usw. aufweisen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein). Der Fachmann wird ferner verstehen, dass praktisch jedes disjunkte Wort und/oder jede disjunkte Wendung, das/die zwei oder mehr alternative Begriffe darstellt, sei es in der Beschreibung, den Ansprüchen oder den Zeichnungen, so zu verstehen ist, dass die Möglichkeiten bestehen, einen der Begriffe, einen jeweiligen der Begriffe oder beide Begriffe zu beinhalten. So wird beispielsweise die Wendung „A oder B“ so verstanden, dass sie die Möglichkeiten „A“ oder „B“ oder „A und B“ beinhaltet Während verschiedene Aspekte und Ausführungsformen hierin offenbart wurden, werden andere Aspekte und Ausführungsformen für den Fachmann offensichtlich sein. Die verschiedenen Aspekte und Ausführungsformen, die hierin offenbart werden, dienen der Veranschaulichung und sind nicht als einschränkend zu verstehen, wobei der wahre Umfang und Geist durch die folgenden Ansprüche angegeben wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2018171864 A1 [0006]
- DE 102018200034 A1 [0006]
- KR 20180058264 A [0006]
