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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Ladeluftkühler, der Ansaugluft kühlt, die von einem Auflader aufgeladen wurde.
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Stand der Technik
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Es ist ein die aufgeladene Ansaugluft kühlender Ladeluftkühler offenbart, der einen Wärmeaustausch zwischen der mittels eines Aufladers aufgeladenen Luft, die einem Motor (Verbrennungsmotor) zugeführt wird, und zwei Arten von Kühlwasser mit Temperaturen durchführt, die sich voneinander unterscheiden (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1). Der in der Patentliteratur 1 beschriebene Ladeluftkühler ist in einer solchen Weise konfiguriert, dass ein heißes Kühlwasser in einem stromaufwärts gelegenen Teilstück eines Durchlasses für eine aufgeladene Ansaugluft strömt, durch den hindurch die aufgeladene Ansaugluft strömt, während ein kaltes Kühlwasser in einem stromabwärts gelegenen Teilstück des Durchlasses für eine aufgeladene Ansaugluft strömt.
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Gemäß der Konfiguration wie vorstehend kann das kalte Kühlwasser bei einem Anlassen des Motors rasch mit Wärme des heißen Kühlwassers erwärmt werden. Da die aufgeladene Ansaugluft des Weiteren mit dem heißen Kühlwasser vorgekühlt werden kann, bevor die aufgeladene Ansaugluft mit dem kalten Kühlwasser gekühlt wird, kann die Kühl-Leistung eines Kühlsystems für eine aufgeladene Ansaugluft verbessert werden.
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Literaturen des Standes der Technik
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Patentliteratur
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Patentliteratur 1:
WO 2012/080508A
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Zusammenfassung der Erfindung
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Der in der Patentliteratur 1 beschriebene Ladeluftkühler führt eine Doppelpfad-Kanal-Konfiguration als eine Kanal-Konfiguration eines Durchlasses für ein kaltes Kühlwasser ein, in dem das kalte Kühlwasser strömt, wodurch ein Strom des kalten Kühlwassers zu einer U-Umkehr gezwungen wird. Andererseits führt der Ladeluftkühler eine Vollpfad(Einzelpfad)-Kanal-Konfiguration als eine Kanal-Konfiguration eines Durchlasses für ein heißes Kühlwasser ein, in dem das heiße Kühlwasser strömt, wodurch es dem heißen Kühlwasser ermöglicht wird, ohne eine U-Umkehr zu strömen.
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Dementsprechend wird eine Temperaturdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des Kanals für das heiße Kühlwasser erhöht, das heißt, eine Temperaturdifferenz zwischen einem Ende und dem anderen Ende in einer Strömungsrichtung des heißen Kühlwassers wird erhöht. Die thermische Gleichmäßigkeit wird aufgrund einer derart großen Temperaturdifferenz während einer Warmlaufphase bei einem Anlassen des Motors schlecht. Außerdem wird die Kühl-Leistung verschlechtert, da es eine Vorkühlung der aufgeladenen Ansaugluft nicht schafft, eine ausreichende Wirkung zur Verbesserung der Kühl-Leistung bereitzustellen.
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DE 10 2009 051 184 A1 beschreibt einen Wärmetauscher, der in integrierter Bauform über zwei Wärmetauscherabschnitte verfügt, die jeweils unterschiedlichen Kühlkreisläufen zugeordnet sind, wobei ein Wärmetauscherabschnitt zum Kühlen eines Verbrennungsmotors, der andere Wärmetauscherabschnitt zum Kühlen eines Ladeluftkühlers vorgesehen sein kann. Die Wärmetauscherabschnitte enthalten einen Kanal für ein erstes kühlendes Medium, in dem das erste kühlende Medium strömt, und einen Kanal für ein zweites kühlendes Medium, dessen Temperatur im Betrieb unterschiedlich zu der des ersten kühlenden Mediums ist. In einem der beiden Wärmetauscherabschnitten kann ein Abschnitt vorgesehen sein, der das Kühlmedium zu einer U-Umkehr zwingt, um entgegengesetzte Strömungsrichtungen in den beiden Wärmetauscherabschnitten zu bewirken.
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10 2011 082 797 A1 beschreibt einen Ladeluftkühler der eine aufgeladene Ansaugluft kühlt, die von einem Auflader in einen Motor aufgeladen wird, wobei der Ladeluftkühler kühlt, indem Wärme mit einem kühlenden Medium ausgetauscht wird. Dabei weist der Ladeluftkühler zwei Wärmetauscherabschnitte auf, in dem Wärme zwischen kühlenden Medium und der aufgeladenen Ansaugluft ausgetauscht wird. Das kühlende Medium beinhaltet ein erstes kühlendes Medium und ein zweites kühlendes Medium, die in jeweiligen Kanälen der Wärmetauscherabschnitte strömen, dessen Temperatur im Betrieb unterschiedlich zu der des ersten kühlenden Mediums ist. In dem Wärmetauscherabschnitt mit hoher Temperatur ist ein Abschnitt vorgesehen sein, der das Kühlmedium umlenkt.
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Im Hinblick auf die eingangs erörterten Punkte besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung in der Bereitstellung eines Ladeluftkühlers, der in der Lage ist, die thermische Gleichmäßigkeit in der Warmlaufphase eines Motors zum Zeitpunkt des Anlassens zu verbessern und die Kühl-Leistung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ladeluftkühler mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Ladeluftkühler, der eine Ansaugluft kühlt, die mittels eines Aufladers in einen Motor aufgeladen wird, indem Wärme mit einem kühlenden Medium ausgetauscht wird, einen Wärmetauscher-Abschnitt, in dem Wärme zwischen dem kühlenden Medium, das innerhalb eines Kanalrohrs strömt, und der aufgeladenen Ansaugluft ausgetauscht wird, die außerhalb des Kanalrohrs strömt. Das kühlende Medium beinhaltet ein erstes kühlendes Medium und ein zweites kühlendes Medium, das heißer als das erste kühlende Medium ist. Das Kanalrohr beinhaltet einen Kanal für ein erstes kühlendes Medium, in dem das erste kühlende Medium strömt, und einen Kanal für ein zweites kühlendes Medium, in dem das zweite kühlende Medium strömt. Das Kanalrohr beinhaltet einen ersten Abschnitt mit einer U-Umkehr, der einen Strom des ersten kühlenden Mediums, das in dem Kanal für das erste kühlende Medium strömt, zu einer U-Umkehr zwingt, sowie einen zweiten Abschnitt mit einer U-Umkehr, der einen Strom des zweiten kühlenden Mediums, das in dem Kanal für das zweite kühlende Medium strömt, zu einer U-Umkehr zwingt.
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Indem das Kanalrohr mit dem zweiten Abschnitt mit einer U-Umkehr bereitgestellt wird, das einen Strom des zweiten kühlenden Mediums, das heißer als das erste kühlende Medium ist, zu einer U-Umkehr zwingt, kann bei Betrachtung aus einer Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft eine Temperaturdifferenz zwischen einem Ende und dem anderen Ende in einer Strömungsrichtung des zweiten kühlenden Mediums verringert werden. Demzufolge kann die thermische Gleichmäßigkeit in der Warmlaufphase eines Motors zu einem Zeitpunkt des Anlassens verbessert werden. Außerdem kann die Kühl-Leistung verbessert werden, da ein Vorkühlen der aufgeladenen Ansaugluft eine ausreichende Wirkung für eine Verbesserung der Kühl-Leistung bereitstellen kann.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Ansicht einer Konfiguration, die ein Kühlsystem für eine aufgeladene Ansaugluft für ein Fahrzeug gemäß einer ersten Ausführungsform schematisch zeigt;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ladeluftkühler der ersten Ausführungsform zeigt;
- 3 ist ein Schaubild, das einen inneren Abschnitt eines Kanalrohrs der ersten Ausführungsform zeigt;
- 4 ist eine charakteristische Ansicht, die eine Relation eines Durchlassverhältnisses und einer Auslasstemperatur einer aufgeladenen Ansaugluft zeigt;
- 5 ist eine charakteristische Ansicht, die eine Relation einer Länge eines einen Kanal für ein zweites Kühlwasser bildenden Abschnitts in einer Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft und eines Druckverlusts in einem Kanal für ein zweites Kühlwasser zeigt;
- 6 ist ein Schaubild, das einen inneren Abschnitt eines Kanalrohrs gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Ladeluftkühler der zweiten Ausführungsform zeigt;
- 8 ist eine charakteristische Ansicht, die eine Relation zwischen einem Durchmesser eine Öffnung eines zweiten Auslasses und einem Strömungswiderstand des Wassers zeigt; und
- 9 ist ein Schaubild, das einen inneren Abschnitt eines Kanalrohrs gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Im Folgenden werden Ausführungsformen gemäß den Zeichnungen beschrieben. Abschnitte, die einander in jeweiligen nachstehenden Ausführungsformen gleich sind oder die ähnlich zueinander sind, sind in den Zeichnungen mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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Erste Ausführungsform
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Es wird eine erste Ausführungsform gemäß den Zeichnungen beschrieben. Die erste Ausführungsform beschreibt einen Fall, bei dem ein Ladeluftkühler auf ein Kühlsystem für eine aufgeladene Ansaugluft in einem Fahrzeug angewendet wird.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein Einlasssystem eines Motors (eines Verbrennungsmotors) 1 in einem Fahrzeug mit einem Auflader (nicht gezeigt) bereitgestellt, der eine aufgeladene Ansaugluft in den Motor 1 zwingt. Der Auflader ist für eine Ergänzung für eine maximale Ausgangsleistung des Motors bereitgestellt. Das heißt, das Fahrzeug der vorliegenden Ausführungsform weist den Motor 1 auf, der zwecks einer höheren Kraftstoffeffizienz verkleinert wurde, und der Auflader wird dazu verwendet, die Reduktion der maximalen Ausgangsleistung im Austausch für eine Verkleinerung des Motors 1 zu kompensieren.
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Ein Ladeluftkühler 2 für eine Kühlung der Ansaugluft eines Motors ist in einem Strom der Ansaugluft in dem Einlasssystem stromabwärts des Aufladers bereitgestellt. Der Ladeluftkühler 2 spielt eine Rolle bei einer Verbesserung der Aufladungseffizienz der Ansaugluft des Motors, indem die von dem Auflader komprimierte, aufgeladene Ansaugluft gekühlt wird.
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Der Ladeluftkühler 2 ist für einen ersten Kühlwasser-Kreislauf 30 bereitgestellt, in dem ein erstes Kühlwasser zirkuliert, und das erste Kühlwasser strömt innerhalb des Ladeluftkühlers 2. Ein zweites Kühlwasser, das in einem zweiten Kühlwasser-Kreislauf 40 zirkuliert, strömt ebenfalls innerhalb des Ladeluftkühlers 2. Der Ladeluftkühler 2 kühlt die aufgeladene Ansaugluft die von dem Auflader komprimiert wird, indem zwischen der aufgeladenen Ansaugluft und dem ersten und dem zweiten Kühlwasser Wärme ausgetauscht wird.
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Der erste Kühlwasser-Kreislauf 30 ist mit einer Wasserpumpe 31 bereitgestellt, die das erste Kühlwasser heraus pumpt, damit es in dem ersten Kühlwasser-Kreislauf 30 zirkuliert. Ein erster Kühler (eine erste Wärmesenke) 32, der das erste Kühlwasser kühlt, indem das erste Kühlwasser Wärme an die Atmosphäre abgeben kann, ist in dem ersten Kühlwasser-Kreislauf 30 zwischen der Wasserpumpe 31 und dem Ladeluftkühler 2 bereitgestellt.
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Der zweite Kühlwasser-Kreislauf 40 ist mit einer Wasserpumpe 41, einem zweiten Kühler (einer zweiten Wärmesenke) 42 sowie einem Heizerkern (einem Heiz-Wärmetauscher) 43 bereitgestellt. Die Wasserpumpe 41 pumpt das zweite Kühlwasser heraus, damit es in dem zweiten Kühlwasser-Kreislauf 40 zirkuliert. Der zweite Kühler führt Wärme des zweiten Kühlwassers, die von dem Motor 1 absorbiert wird, an die Atmosphäre ab. Der Heizerkern 43 erwärmt Blasluft, die in das Innere eines Fahrzeugs hinein geblasen wird, mittels eines Wärmeaustauschs zwischen der Blasluft und dem zweiten Kühlwasser. Der Ladeluftkühler 2, der zweite Kühler 42 sowie der Heizerkern 43 sind in dem zweiten Kühlwasser-Kreislauf 40 parallel angeordnet.
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Da das zweite Kühlwasser Wärme von dem Motor 1 absorbiert, wird die Temperatur des zweiten Kühlwassers höher als jene des ersten Kühlwassers, wenn das zweite Kühlwasser im Inneren des Ladeluftkühlers 2 strömt. Demzufolge entspricht das erste Kühlwasser der vorliegenden Ausführungsform einem ersten kühlenden Medium der vorliegenden Offenbarung, und das zweite Kühlwasser der vorliegenden Ausführungsform entspricht einem zweiten kühlenden Medium der vorliegenden Offenbarung. Bei dem ersten und dem zweiten Kühlwasser kann es sich um eine Frostschutzmittel-Flüssigkeit, die als LLC (Long Life Cooling water) bekannt ist, um Wasser oder dergleichen handeln.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform wird eine Antriebskraft der Wasserpumpen 31 und 41 von dem Motor 1 übertragen. Es ist jedoch ersichtlich, dass elektrische Wasserpumpen als die Wasserpumpen 31 und 41 verwendet werden können.
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Nunmehr wird der Ladeluftkühler 2 der ersten Ausführungsform im Detail beschrieben. Wie in 2 gezeigt ist, beinhaltet der Ladeluftkühler 2 einen Wärmetauscher-Abschnitt 23, in dem mehrere Kanalrohre 21 und Rippen 22 alternierend in einer solchen Weise gestapelt sind, dass eine Rippe 22 zwischen jedes Paar von benachbarten Kanalrohren 21 geschaltet ist. Der Wärmetauscher-Abschnitt 23 ist in einer solchen Weise konfiguriert, dass Wärme zwischen dem ersten und dem zweiten Kühlwasser, die innerhalb der Kanalrohre 21 strömen, und der aufgeladenen Ansaugluft ausgetauscht wird, die außerhalb der Kanalrohre 21 strömt.
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Die Rippen 22 sind gewellte Rippen, die aus einem dünnen Plattenmaterial gebildet sind, das wie Wellen zu alternierenden Erhebungen und Vertiefungen gefaltet ist. Die Rippen 22 sind mit flachen Außenflächen der Kanalrohre 21 verbunden und bilden einen den Wärmeaustausch fördernden Abschnitt, um eine Wärmetransfer-Fläche zwischen der aufgeladenen Ansaugluft und dem ersten und dem zweiten Kühlwasser zu vergrößern.
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Wie in 3 gezeigt ist, sind in jedem Kanalrohr 21 ein Kanal 211 für ein erstes Kühlwasser, in dem das erste Kühlwasser strömt, und ein Kanal 212 für ein zweites Kühlwasser bereitgestellt, in dem das zweite Kühlwasser strömt. Der Kanal 211 für das erste Kühlwasser und der Kanal 212 für das zweite Kühlwasser sind in jedem Kanalrohr 21 in einer Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft Seite an Seite angeordnet.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Kanal 211 für das erste Kühlwasser in dem Strom der aufgeladenen Ansaugluft stromabwärts des Kanals 212 für das zweite Kühlwasser angeordnet. Mit anderen Worten, der Ladeluftkühler 2 der vorliegenden Ausführungsform ist in einer solchen Weise konfiguriert, dass das zweite Kühlwasser in einem stromaufwärts gelegenen Teilstück eines Durchlasses für die aufgeladene Ansaugluft strömt, durch den hindurch die aufgeladene Ansaugluft strömt, während das erste Kühlwasser in einem stromabwärts gelegenen Teilstück des Durchlasses für die aufgeladene Ansaugluft strömt.
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Das Kanalrohr 21 weist einen ersten Abschnitt 213 mit einer U-Umkehr, der einen Strom des ersten Kühlwassers, der in dem Kanal 211 für das erste Kühlwasser strömt, zu einer U-Umkehr zwingt, und einen zweiten Abschnitt 214 mit einer U-Umkehr auf, der einen Strom des zweiten Kühlwassers, der in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser strömt, zu einer U-Umkehr zwingt. Bei der vorliegenden Ausführungsform weist jedes Kanalrohr 21 einen ersten Abschnitt 213 mit einer U-Umkehr und einen zweiten Abschnitt 214 mit einer U-Umkehr auf. Demzufolge strömt jedes von dem ersten Kühlwasser und dem zweiten Kühlwasser innerhalb des Kanalrohrs 21 im Wesentlichen wie ein U-Strom.
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Der Ladeluftkühler 2 beinhaltet einen ersten Verteilungstank-Abschnitt (nicht gezeigt), aus dem das erste Kühlwasser in die Kanäle 211 für das erste Kühlwasser in den mehreren Kanalrohren 21 verteilt wird, sowie einen Sammeltank-Abschnitt (nicht gezeigt), in den das erste Kühlwasser aus den Kanälen 211 für das erste Kühlwasser in den mehreren Kanalrohren 21 gesammelt wird. Außerdem beinhaltet der Ladeluftkühler 2 einen zweiten Verteilungstank-Abschnitt (nicht gezeigt), aus dem das zweite Kühlwasser in die Kanäle 212 für das zweite Kühlwasser in den mehreren Kanalrohren 21 verteilt wird, sowie einen zweiten Sammeltank-Abschnitt (nicht gezeigt), in den das zweite Kühlwasser aus den Kanälen 212 für das zweite Kühlwasser in den mehreren Kanalrohren 21 gesammelt wird.
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Jedes Kanalrohr 21 beinhaltet einen ersten Einlass 211a, durch den hindurch das erste Kühlwasser in den Kanal 211 für das erste Kühlwasser hinein strömt, sowie einen ersten Auslass 211b, durch den hindurch das erste Kühlwasser aus dem Kanal 211 für das erste Kühlwasser heraus strömt. Außerdem beinhaltet jedes Kanalrohr 21 einen zweiten Einlass 212a, durch den hindurch das zweite Kühlwasser in den Kanal 212 für das zweite Kühlwasser hinein strömt, sowie einen zweiten Auslass 212b, durch den hindurch das zweite Kühlwasser aus dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser heraus strömt.
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Der erste Einlass 211a, der erste Auslass 211b, der zweite Einlass 212a sowie der zweite Auslass 212b werden durch Herstellen von Durchgangslöchern in dem Kanalrohr 21 gebildet. Demzufolge entsprechen der zweite Einlass 212a und der zweite Auslass 212b der vorliegenden Ausführungsform einem Durchgangsloch.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der erste Einlass 211a, der erste Auslass 211b, der zweite Einlass 212a sowie der zweite Auslass 212b sämtlich in einer Längsrichtung an einem Ende des Kanalrohrs 21 bereitgestellt. Der erste Einlass 211a, der erste Auslass 211b, der zweite Einlass 212a sowie der zweite Auslass 212b sind in dem Strom der aufgeladenen Ansaugluft aufeinanderfolgend von stromabwärts nach stromaufwärts bereitgestellt, wobei sich der erste Einlass 211a an der untersten Position befindet.
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Nunmehr wird eine innere Konfiguration des Kanalrohrs 21 detaillierter beschrieben. Der Kanal 211 für das erste Kühlwasser weist zwei Abschnitte 211c für einen ersten Hauptstrom, die sich in der Längsrichtung des Kanalrohrs 21 erstrecken (auf der Blattoberfläche in der Richtung von rechts nach links), den ersten Abschnitt 213 mit einer U-Umkehr, der die zwei Abschnitte 211c für den ersten Hauptstrom verbindet, einen einen ersten Einlass bildenden Abschnitt 211d, in dem der erste Einlass 211a ausgebildet ist, sowie einen einen ersten Auslass bildenden Abschnitt 211e auf, in dem der erste Auslass 211b ausgebildet ist. Das Kanalrohr 21 ist mit einem ersten Trennabschnitt 24 bereitgestellt, der die zwei Abschnitte 211c für den ersten Hauptstrom voneinander trennt und außerdem den einen ersten Einlass bildenden Abschnitt 211d von dem einen ersten Auslass bildenden Abschnitt 211e trennt.
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Der Kanal 212 für das zweite Kühlwasser weist zwei Abschnitte 212c für einen zweiten Hauptstrom, die sich in der Längsrichtung des Kanalrohrs 21 erstrecken, den zweiten Abschnitt 214 mit einer U-Umkehr, der die zwei Abschnitte 212c für den zweiten Hauptstrom verbindet, einen einen zweiten Einlass bildenden Abschnitt 212d, in dem der zweite Einlass 212a ausgebildet ist, sowie einen einen zweiten Auslass bildenden Abschnitt 212e auf, in dem der zweite Auslass 212b ausgebildet ist. Das Kanalrohr 21 ist mit einem zweiten Trennabschnitt 25 bereitgestellt, der die zwei Abschnitte 212c für den zweiten Hauptstrom voneinander trennt und außerdem den einen zweiten Einlass bildenden Abschnitt 212d von dem einen zweiten Auslass bildenden Abschnitt 212e trennt. Der einen zweiten Einlass bildende Abschnitt 212d und der einen zweiten Auslass bildende Abschnitt 212e der vorliegenden Ausführungsform entsprechen einem ein Durchgangsloch bildenden Abschnitt.
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Der Ladeluftkühler 2 der vorliegenden Ausführungsform weist eine sogenannte Wärmetauscher-Struktur vom Typ gezogene Hülse auf, bei der mehrere Kanalrohre 21, die jeweils mittels Verbinden eines Paars von plattenartigen Elementen 210 Kante an Kante in der Form eines hohlen Rohrs gebildet werden, und mehrere Plattenelemente gestapelt sind, die mit vier Tank-Abschnitten bereitgestellt sind, die mit den Kanalrohren 21 in Verbindung stehen, während die Rippen 22 zwischen die Plattenelemente eingefügt sind. Mit anderen Worten, das Kanalrohr 21 wird mittels Verbinden von zwei entgegengesetzt liegenden plattenartigen Elementen 210 gebildet. Die Wärmetauscher-Struktur vom Typ gezogene Hülse wie vorstehend ist für die Konfiguration der vorliegenden Ausführungsform mit vier Tank-Abschnitten ausgelegt, indem mehrere Plattenelemente gestapelt werden, um so Verbindungen zwischen den entsprechenden, an den Plattenelementen bereitgestellten Tank-Abschnitten zu ermöglichen.
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Das Kanalrohr 21 der vorliegenden Ausführungsform kann eine erste innere Rippe, die den Kanal 211 für das erste Kühlwasser in mehrere feine Kanäle unterteilt, und eine zweite innere Rippe beinhalten, die den Kanal 212 für das zweite Kühlwasser in mehrere feine Kanäle unterteilt.
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Eine Länge des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft ist hierin als D definiert. Ein Abschnitt des Kanalrohrs 21, in dem der Kanal 211 für das erste Kühlwasser ausgebildet ist (im Folgenden wird der Abschnitt als ein einen Kanal für das erste Kühlwasser bildender Abschnitt bezeichnet), ist so definiert, dass er in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft eine Länge DLT aufweist. Ein weiterer Abschnitt des Kanalrohrs 21, in dem der Kanal 212 für das zweite Kühlwasser ausgebildet ist (im Folgenden wird der weitere Abschnitt als ein einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildender Abschnitt bezeichnet), ist so definiert, dass er in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft eine Länge DHT aufweist. Ein Verhältnis der Längen des einen Kanal für das erste Kühlwasser bildenden Abschnitts und des einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft wird als ein Durchlass-Verhältnis bezeichnet (DHT/DLT).
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Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Länge DLT des einen Kanal für das erste Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft im Wesentlichen gleich dem Doppelten einer Länge des Abschnitts 211c für den ersten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft zuzüglich einer Länge des ersten Trennabschnitts 24 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft. Außerdem ist die Länge DHT des einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugiuft im Wesentlichen gleich dem Doppelten einer Länge des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft zuzüglich einer Länge des zweiten Trennabschnitts 25 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft.
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4 zeigt eine Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft in dem Ladeluftkühler 2, wenn das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT variiert wird, wobei die Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft konstant gehalten wird. In 4 kennzeichnet die Ordinate eine Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft in dem Ladeluftkühler 2, wobei die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft, wenn das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT gleich 0 ist, das heißt, wenn der Kanal 212 für das zweite Kühlwasser nicht für das Kanalrohr 21 bereitgestellt ist, als eine Referenztemperatur verwendet wird (0 °C).
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Aus einem Resultat, das in 4 gezeigt ist, ist es nachvollziehbar, dass Kurven, die jeweils eine Relation des Durchlass-Verhältnisses DHT/DLT und der Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft in dem Ladeluftkühler 2 kennzeichnen, unabhängig von der Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft ähnliche Tendenzen zeigen.
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Indem das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT in einem Bereich von 0,15 bis 0,96, jeweils einschließlich, eingestellt wird, kann die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft innerhalb eines Bereichs von 1,5 °C von einer niedrigsten Temperatur verringert werden. Indem das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT in einem Bereich von 0,17 bis 0,83, jeweils einschließlich, eingestellt wird, kann die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft innerhalb eines Bereichs von 1 °C von der niedrigsten Temperatur verringert werden. Indem des Weiteren das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT in einem Bereich von 0,2 bis 0,7, jeweils einschließlich, eingestellt wird, kann die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft innerhalb eines Bereichs von 0,5 °C von der niedrigsten Temperatur verringert werden.
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5 zeigt eine Relation der Länge DHT des einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft und eines Druckverlusts in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser. Aus einem Resultat, das in 5 gezeigt ist, ist es nachvollziehbar, dass ein Druckverlust in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser zunimmt, wenn die Länge DHT des einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft geringer wird.
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In dem Kühlsystem für eine aufgeladene Ansaugluft der vorliegenden Ausführungsform, wie es in 1 gezeigt ist, sind der Kanal 212 für das zweite Kühlwasser des Ladeluftkühlers 2 und der Heizerkern 43 parallel angeordnet. Wenn demzufolge ein Druckverlust in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser des Ladeluftkühlers 2 zu groß wird, kann das Kühlwasser kaum in Richtung zu dem Ladeluftkühler 2 strömen, und die Kühl-Leistung der aufgeladenen Ansaugluft ist möglicherweise verschlechtert.
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Spezifischer ist es bevorzugt, eine Strömungsrate Vw des Kühlwassers in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser auf 10 l/min oder mehr einzustellen, um eine Strömung des Kühlwassers in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser sicherzustellen. Um die Strömungsrate Vw des Kühlwassers in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser auf 10 l/min oder mehr einzustellen, ist es notwendig, einen Druckverlust in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser auf 50 kPa oder weniger zu reduzieren. Indem die Länge DHT des einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft auf 20 mm oder mehr eingestellt wird, kann demzufolge, wie in 5 gezeigt, ein Druckverlust in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser auf 50 kPa oder weniger reduziert werden. Infolgedessen kann eine Strömung des Kühlwassers in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser sichergestellt werden.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, kann eine Temperaturdifferenz zwischen einem Ende und dem anderen Ende des Kanalrohrs 21 in einer Strömungsrichtung des zweiten Kühlwassers (in der Längsrichtung des Kanalrohrs 21) bei einer Betrachtung in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft reduziert werden, indem das Kanalrohr 21 mit dem zweiten Abschnitt 214 mit einer U-Umkehr bereitgestellt wird, das eine Strömung des zweiten Kühlwassers, das heißer als das erste Kühlwasser ist, zu einer U-Umkehr zwingt. Demzufolge kann die thermische Gleichmäßigkeit in einer Warmlaufphase bei dem Anlassen des Motors 1 verbessert werden. Da ein Vorkühlen der aufgeladenen Ansaugluft mit dem zweiten Kühlwasser des Weiteren eine ausreichende Wirkung bei der Verbesserung der Kühl-Leistung bereitstellen kann, kann die Kühl-Leistung verbessert werden.
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Spezifischer ist es bevorzugt, das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT in einem Bereich von 0,15 bis 0,96, jeweils einschließlich, einzustellen, da die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft verringert werden kann. Bevorzugter ist es, das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT in einem Bereich von 0,17 bis 0,83, jeweils einschließlich, einzustellen, da die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft weiter verringert werden kann. Am bevorzugtesten ist es, das Durchlass-Verhältnis DHT/DLT in einem Bereich von 0,2 bis 0,7, jeweils einschließlich, einzustellen, da die Auslasstemperatur Tg2 der aufgeladenen Ansaugluft noch weiter verringert werden kann.
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Indem die Länge DHT des den Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft auf 20 mm oder mehr eingestellt wird, kann eine Zunahme des Druckverlusts in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser eingeschränkt werden, und eine Strömung des Kühlwassers in dem Kanal 212 für das zweite Kühlwasser kann sichergestellt werden. Demzufolge kann die Kühl-Leistung in einer zuverlässigen Weise verbessert werden.
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Wenn die Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft zu groß ist, wird es schwierig, den Ladeluftkühler 2 an einem Fahrzeug zu montieren. Demzufolge ist es aus einem praktischen Gesichtspunkt bevorzugt, die Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft auf 200 mm oder weniger einzustellen.
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Zweite Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 6 bis 8 wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehenden ersten Ausführungsform hinsichtlich einer Konfiguration eines Kanalrohrs 21.
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Wie in 6 gezeigt, beinhaltet ein Kanalrohr 21 der vorliegenden Ausführungsform eine erste innere Rippe 26, die einen Kanal 211 für das erste Kühlwasser in mehrere feine Kanäle aufteilt, sowie eine zweite innere Rippe 27, die einen Kanal 212 für das zweite Kühlwasser in mehrere feine Kanäle aufteilt. Spezifischer ist die erste innere Rippe 26 an jeweiligen Abschnitten 211c für den ersten Hauptstrom des Kanals 211 für das erste Kühlwasser bereitgestellt. Die zweite innere Rippe 27 ist an jeweiligen Abschnitten 212c für einen Hauptstrom des Kanals 212 für das zweite Kühlwasser bereitgestellt.
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Wie in 6 und 7 gezeigt ist, ist eine Länge Dd eines einen zweiten Auslass bildenden Abschnitts 212e in einer Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft größer als eine Länge Hd des Kanals 212 für das zweite Kühlwasser in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft, das heißt, eine Länge Hd von jedem Abschnitt 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft. Außerdem ist eine Länge eines einen zweiten Einlass bildenden Abschnitts 212d in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft größer als die Länge Hd des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft.
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Eine Länge eines einen ersten Auslass bildenden Abschnitts 211e in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft ist geringer als eine Länge des Kanals 211 für das erste Kühlwasser in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft, das heißt, eine Länge von jedem Abschnitt 211c für den ersten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft. Außerdem ist eine Länge eines einen ersten Einlass bildenden Abschnitts 211d in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft geringer als die Länge des Abschnitts 211c für den ersten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft.
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Bei der vorliegenden Ausführungsform sind der einen ersten Einlass bildende Abschnitt 211d, der einen ersten Auslass bildende Abschnitt 211e, der einen zweiten Einlass bildende Abschnitt 212d sowie der einen zweiten Auslass bildende Abschnitt 212e hinsichtlich der Länge in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft alle gleich.
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Wie vorstehend beschrieben wurde, ist die Länge Dd von jedem von dem einen zweiten Einlass bildenden Abschnitt 212d und dem einen zweiten Auslass bildenden Abschnitt 212e in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft so eingestellt, dass sie größer als die Länge Hd des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft ist. Dementsprechend ist es nicht notwendig, die Länge Dd des einen zweiten Einlass bildenden Abschnitts 212d und des einen zweiten Auslass bildenden Abschnitts 212e in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft zu verkürzen, auch wenn die Länge Hd des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom 212c in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft verkürzt wird. Demzufolge kann ein Raum für ein Bilden eines zweiten Einlasses 212a und eines zweiten Auslasses 212b sichergestellt werden. Mit anderen Worten, auch wenn die Länge Hd des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft verkürzt wird, ist es nicht mehr notwendig, einen Durchmesser einer Öffnung des zweiten Einlasses 212a und des zweiten Auslasses 212b entsprechend der Länge Hd des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft zu reduzieren. Demzufolge kann eine Zunahme des Wasser-Strömungswiderstands des zweiten Kühlwassers eingeschränkt werden, das durch den zweiten Einlass 212a und den zweiten Auslass 212b hindurch strömt.
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Wie in 8 gezeigt ist, steigt der Wasser-Strömungswiderstand des zweiten Kühlwassers, das durch den zweiten Einlass 212a und den zweiten Auslass 212b hindurch strömt, steil an, wenn der Durchmesser der Öffnung des zweiten Einlasses 212a und des zweiten Auslasses 212b auf 10 mm oder weniger reduziert wird. Wenn demzufolge der Durchmesser der Öffnung des zweiten Einlasses 212a und des zweiten Auslasses 212b 10 mm oder weniger beträgt, ist es besonders effektiv, die Länge Dd des den zweiten Einlass bildenden Abschnitts 212d und des den zweiten Auslass bildenden Abschnitts 212e in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft größer als die Länge Hd des Abschnitts 212c für den zweiten Hauptstrom in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft zu machen.
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Dritte Ausführungsform
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Unter Bezugnahme auf 9 wird eine dritte Ausführungsform beschrieben. Die dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehenden ersten Ausführungsform hinsichtlich einer Konfiguration eines Kanalrohrs 21.
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Wie in 9 gezeigt ist, wird eine Oberfläche eines Kanalrohrs 21, in der ein erster Einlass 211a, ein erster Auslass 211b, ein zweiter Einlass 212a sowie ein zweiter Auslass 212b bereitgestellt sind, als eine Anordnungs-Oberfläche 200 bezeichnet. Die anordnungs-Oberfläche 200 ist orthogonal zu einer Stapelrichtung der mehreren Kanalrohre 21 (einer Richtung senkrecht zu einer Blattoberfläche von 9).
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Jedes Kanalrohr 21 ist in einer solchen Weise konfiguriert, dass sämtliche von einem mittleren Abschnitt 211f des ersten Einlasses 211a, einem mittleren Abschnitt 211g des ersten Auslasses 211b, einem mittleren Abschnitt 212f des zweiten Einlasses 212a sowie einem mittleren Abschnitt 212g des zweiten Auslasses 212b auf der Anordnungs-Oberfläche 200 nicht auf einer gleichen geradlinigen Linie positioniert sind. Das heißt, es sind nicht sämtliche der mittleren Abschnitte 211f, 211g, 212f, 212g von vier Durchgangslöchem, die den ersten Einlass 211a, den ersten Auslass 211b, den zweiten Einlass 212a beziehungsweise den zweiten Auslass 212b bilden, auf einer gleichen geradlinigen Linie positioniert.
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Mit anderen Worten, von den vier Durchgangslöchern, die an der Anordnungs-Oberfläche 200 bereitgestellt sind, ist der mittlere Abschnitt von zumindest einem von zwei beliebigen Durchgangslöchern nicht auf einer geradlinigen Linie positioniert, welche die mittleren Abschnitte der zwei restlichen Durchgangslöcher verbindet.
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In einem Fall, in dem der erste Einlass 211a, der erste Auslass 21 1b, der zweite Einlass 212a sowie der zweite Auslass 212b in einer solchen Weise bereitgestellt sind, dass sämtliche der entsprechenden mittleren Abschnitte 211f, 211g, 212f, 212g auf einer gleichen geradlinigen Linie positioniert sind, wird eine Länge D des Kanalrohrs 21 in einer Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft größer, wie im Folgenden beschrieben.
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Das heißt, wie bei der vorstehenden zweiten Ausführungsform beschrieben wurde, der Wasser-Strömungswiderstand des zweiten Kühlwassers, das durch den zweiten Einlass 212a und den zweiten Auslass 212b hindurch strömt, steigt steil an, wenn ein Durchmesser einer Öffnung des zweiten Einlasses 212a und des zweiten Auslasses 212b auf 10 mm oder weniger reduziert wird. Um eine derartige Schwierigkeit zu vermeiden, wird eine Länge DHT eines einen Kanal für das zweite Kühlwasser bildenden Abschnitts in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft auf 35 mm oder mehr erhöht, indem ein Spielraum beim Hartlöten berücksichtigt wird, wenn der Durchmesser der Öffnung des zweiten Einlasses 212a und des zweiten Auslasses 212b auf 10 mm eingestellt wird, was als ein minimaler Wert vorgegeben ist, bei dem oder über dem der Wasser-Strömungswiderstand nicht ansteigt.
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Wenn der erste Einlass 211a, der erste Auslass 211b, der zweite Einlass 212a sowie der zweite Auslass 212b in einer solchen Weise bereitgestellt sind, dass sämtliche der entsprechenden mittleren Abschnitte 211f, 211g, 212f, 212g auf einer gleichen geradlinigen Linie positioniert sind, muss die Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft in Anbetracht eines erstrebenswerten Durchlass-Verhältnisses DHT/DLT, wie bei der vorstehenden ersten Ausführungsform beschrieben, 70 mm oder mehr betragen. Demzufolge kann die Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft nicht kleiner gemacht werden.
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Im Gegensatz dazu sind der erste Einlass 211a, der erste Auslass 211b, der zweite Einlass 212a sowie der zweite Auslass 212b bei der vorliegenden Ausführungsform in einer solchen Weise bereitgestellt, dass die entsprechenden mittleren Abschnitte 211f, 211g, 212f sowie 212g auf der Anordnungs-Oberfläche 200 nicht auf einer gleichen geradlinigen Linie positioniert sind. Demzufolge kann die Länge D des Kanalrohrs 21 in der Strömungsrichtung der aufgeladenen Ansaugluft kleiner gemacht werden.
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Weitere Ausführungsformen
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Es ist ersichtlich, das die vorliegende Offenbarung nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt ist und auf verschiedene Weisen innerhalb des Umfangs der vorliegenden Offenbarung wie folgt modifiziert werden kann.
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Die vorstehenden Ausführungsformen haben einen Fall beschrieben, bei dem das Kanalrohr 21 einen ersten Abschnitt 213 mit einer U-Umkehr und einen zweiten Abschnitt 214 mit einer U-Umkehr aufweist. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf die Konfiguration wie vorstehend beschränkt. Das Kanalrohr 21 kann zwei oder mehr erste Abschnitte 213 mit einer U-Umkehr sowie zwei oder mehr zweite Abschnitte 214 mit einer U-Umkehr aufweisen.
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Die zwei plattenformigen Elemente 210, die das Kanalrohr 21 bilden, sind nicht zwangsläufig in einem Paar bereitgestellt. Alternativ können ein becherförmiges Plattenelement, das in Richtung zu einem Durchlass für die aufgeladene Ansaugluft herausragt, und ein flaches, plattenförmiges Element, das entgegengesetzt zu dem becherförmigen Platten-Element bereitgestellt ist, miteinander verbunden werden.
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Die vorstehende zweite Ausführungsform hat einen Fall beschrieben, bei dem die ersten inneren Rippen 26 und die zweiten inneren Rippen 27 in dem Kanalrohr 21 bereitgestellt sind. Die ersten inneren Rippen 26 und die zweiten inneren Rippen 27 können jedoch weggelassen werden.