DE3432862A1

DE3432862A1 - Integrierter nachkuehler mit querverankerung

Info

Publication number: DE3432862A1
Application number: DE19843432862
Authority: DE
Inventors: Kenneth W. Hope Ind. Israel; Leslie A. Columbus Ind. Roettgen
Original assignee: Cummins Engine Co Inc
Current assignee: Cummins Inc
Priority date: 1983-09-09
Filing date: 1984-09-07
Publication date: 1985-03-28
Also published as: US4565177A; GB8421806D0; GB2147094A; JPS60181592A; GB2147094B; JPH0432213B2; JPH03229919A; DE3432862C2

Description

Gesthuyssrv & von Rohr

Die Erfindung betrifft einen Nachkühler für einen Verbrennungsmotor mit einem einen langgestreckten Innenraum bildenden Gehäuse und einem in dem Innenraum angeordneten KünTerbTockT Gegenstand der Erfindung ist auch eine Verbrennungsmotoranordnung mit einem Verbrennungsmotor, der einen entsprechenden NacfKühler aufweist. Insbesondere betrifft die Erfindung einen integrierten NachKühler, auch als Zwischenkühler bezeichnet, für Verbrennungsmotoren mit Turbolader, der so gestaltet ist, daß ein stromlinienförmiges Profil vorliegt. - '

Seit langem ist es üblich, die spezifische Ausgangsleistung eines aufgeladenen bzw. turbogeladenen Motors mittels eines Nachkühlers (auch als Zwischenkühler bezeichnet) dadurch zu erhöhen, daß die verdichtete Luft gekühlt wird, bevor sie zur Verbrennung in die Motorzylinder eintritt. Wenn Luft in einem Motor-Turbolader verdichtet wird, wird sie heißer und dünner und.würde so ohne weiteres eine weniger wirksame Luftzufuhr zur Unterstützung der Verbrennung in den Zylindern eines Verbrennungsmotors erlauben. Eine Abkühlung ■ dieser turbogeladenen Luft nach erfolgter Verdichtung und vor Eintritt in die Motcrzylinder erhöht die Luftdichte. Folglich wird durch die Verbrennung mehr Energie erzeugt und die Ausgangsleistung des Motors erhöht. .

Grundsätzlich stellt ein Nachkühler (oder Zwischenkühler) einen konventionellen Wärmetauscher dar, der ein Gehäuse und einen in dem Gehäuse angeordneten Wärnietauscherblock aufweist, wobei durch Rohre des Wärmetauscherblockes ein Motorkühlmittel strömt. Verdichtete und erhitzte Luft von dem Turbolader wird in das Gehäuse eingeleitet und durchströmt dieses in wärmetauschender Wechselwirkung mit dem Block, so daß die verdichtete Luft abgekühlt ist, bevor sie dem Ansaugkrümmer zuströmt.

Eine Anzahl von Nachkühlerkonstruktionen sind schon eingesetzt worden, um die verdichtete Luft, die von einem Motor-Turbolader zum Änsaugkrümmer eines Motors strömt, wirksam zu kühlen (vgl. u. a. US-PS 3,881,455 und 4,269,158). Diese Nachkühler benötigen große Oberflächenbereiche für die übertragung von Wärme von der zu kühlenden verdichteten Luft an das flüssige Kühlmittel. Die

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Verwendung- dieser Nachkühler hat den Gesamt-Raumbedarf von Motoranordnungen vergrößert. Es ist bislang-üblich, daß vom Motor-Turbolader die unter hohem Druck befindliche Luft durch eine Überführungsleitung dem Nachkühler zugeleitet wird, wobei diese Überführungsleitung sich über den Kopf des Motors zum Nachkühler auf der anderen Seite des Motors hin erstreckt, so daß das Motorprofil insgesamt erheblich vergrößert wird. Im übrigen ist, da der Nachkühler bzw. die Nachkühleranordnung insgesamt nicht nur dem Einfluß von Luft unter hohem Druck, sondern auch von Motor- und Fahrschwingungen widerstehen muß, ohne daß Risse oder Lecks auftreten, das Gehäuse eines solchen'Nachkühlers normalerweise ein schweres Gußgehäuse, das erheblich zum Umfang und Gewicht der Gesamtanordnung und einer entsprechenden Vergrößerung der Motorgröße beiträgt.

Es sind auch schon Versuche unternommen worden, Nachkühler so zu gestalten, daß die Zunahme der Motorgröße aufgrund der Nachkühleranordnjng so gering wie möglich gehalten wird. Ein derart konstruierter Nachkühler mit geringstmöglichem Querschnitt ist entlang einer Seite eines Verbrennungsmotors angeordnet (vgl. die US-PS 3,091,228). Obgleich diese Gestaltung des Nachkühlers wirksamer ist als viele andere aus dem Stand der Technik bekannte Konstruktionen, beinhaltet sie immer noch verschiedene potentielle Gestaltungsprobleme. Zunächst wird die Wirkung dieses Nachkühlers dadurch verringert, daß eine Eintrittsöffnung für die verdichtete Luft sich nach außen entlang praktisch der gesamten Ausdehnung des Nachkühlers erstreckt. Mit einerr so gestalteten Lufteintritt ist es notwendig, interne Leitbleche oder Ablenkrippen im Lufteintrittsbereich des Nachkühlers vorzusehen, um eine vernünftige Luftverteilung über den Kühlerblock hin zu gewährleisten. Diese Leitbleche oder Ablenkrippen tragen und stützen den Kühlerblock und sind mit dem Bündel von Rohrleitungen verschweißt. Wölben sich die Seitenwände des Gehäuses des Nachkühlers unter der Wirkung von Luft unter hohem Druck nach außen, so können die Schweißverbindungen mit den Leitblechen reißen. Die Leitbleche stellen im übrigen eine Verringerung des freien Durchströmungsquerschnittes für Luft in Längsrichtung des Nachkühlers dar, so daß in bestimmtem Umfange die gleichmäßige Verteilung von Luft verhindert wird.

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Bekannt ist auch eine Nachkühleranordnung, die so konstruiert ist, daß die potentiellen gestaltungstechnischen Schwierigkeiten, die durch eine verschweißte Tragkonstruktiorrfür^den^Kühlerblock auftreten, ausgeräumt werden (vgl. die US-PS 4,191,148 bzw. die DE-PS 28 28 557). Dies ist eine vereinfachte Nachkühlerkonstruktion, bei der ein Bündel langgestreckter Kühlmittelleitungen von Platten gehalten ist_s die"mit Abstand voneinander zwischen Wärmetauscherrippen angeordnet sind, um so einen Kühlerblock zu bilden. Obwohl diese Anordnung eine verbesserte^Abstützung des Kühlerblockes ergibt, die das Gehäuse des Nachkühlers strukturell versteift, wird doch immer noch ein vergleichsweise voluminöses Gehäuse verwendet, das"die Gesamtgröße des Motors erhöht.

Ausgehend von dem zuvor erläuterten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen neuen und verbesserten integrierten Nachkühler mit Querverankerung anzugeben, der ein leichtgewichtiges Gehäuse mit einem darin angeordneten Kühlerblock aufweist.

Erfindungsgemäß ist es möglich, das Gehäuse des Nachkühlers aus plattenartigem bzw. blechartigem Material, also nicht als Gußstück, herzustellen und mit dem Kühlerblock in solcher Weise zusammenzusetzen, daß der Kühlerblock selbst das Gehäuse versteift.

Der erfindungsgemäße Nachkühler ist zunächst dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Boden, eine langgestreckte erste Seitenwand, eine langgestreckte, mit Abstand der ersten Seitenwand gegenüberstehende zweite Seitenwand, eine die erste und die zweite Seitenwand verbindende Decke, eine sich zwischen den Seitenwänden erstreckende, vordere Stirnwand und eine sich zwischen den Seitenwänden erstreckende, mit Abstand von der vorderen Stirnwand angeordnete hintere Stirnwand aufweist, daß der Kühlerblock mit Abstand unterhalb der Decke angeordnet ist und daß am Gehäuse ein Lufteinlaß für die zu kühlende und ein Luftauslaß für die gekühlte Luft vorgesehen sind.

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.Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist der Nachkühler weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand erstreckt und zu kühlende Luft in den Innenraum über dem Kühlerblock nahe der einlaßseitigen Stirnwand eintreten läßt und daß mittels des Lufteinlasses ein Luftstrom längs des Innenraums in Richtung auf die hintere Stirnwand des Gehäuses lenkbar ist. Hierbei ist also der Lufteinlaß in der einlaßseitigen Stirnwand angeordnet. In weiterer Ausgestaltung empfiehlt es sich hierzu, den Nachkühler so auszugestalten, daß der Kühlerblock sich in Längsrichtung des Innenraums erstreckende, langgestreckte Kühlmittel leitungen sowie einen Kühlmittel-Einlaßanschluß und einen Kühlmittel-Auslaßanschluß zur Zuleitung und Ableitung von Kühlmittel zu den Kühlmittel leitungen aufweist und daß der Einlaßanschluß und der Auslaßanschluß sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand erstrecken.

Mit dem erfindungsgemäßen Nachkühler ist es möglich, bei entsprechend gestaltetem Lufteinlaß eine gleichmäßige Luftverteilung ohne die Verwendung von Leitblechen oder Ablenkrippen zu gewährleisten. Dazu wird die vom Turbolader verdichtete Luft durch die einlaßseitige Stirnwand des Nachkühlers in diesen im wesentlichen parallel zur Längsachse des Nachkühlers eingebracht. Die Decke des Nachkühlers, die die Decke der Lufteintrittskammer der Gesamtanordnung darstellt, erstreckt sich bei dem erfindungsgemäßen Nachkühler von der einlaßseitigen Stirnwand abfallend in Richtung der hinteren Stirnwand des Nachkühlers. Dadurch wird die eintretende Luft nach unten ir Richtung des Kühlerblockes ab- und umgelenkt, ohne daß eine freie Strömung der Luft in Längsrichtung des Nachkühlers merklich behindert wird.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung ist der neue und verbesserte integrierte Nachkühler mit Querverankerung dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände, ggf. der Boden und die DeckeT ggf. auch das gesamte Gehäuse, aus vorgefertigtem plattenartigem bzw. blechartigem Material hergestellt sind und daß das Gehäuse eine Mehrzahl von mit Abstand voneinander angeordneten Versteifungsbereichen an der ersten Seitenwand aufweist. Querverankerungen erstrecken sich von der anderen Seitenwand des Gehäuses hinüber bis zu den Ver-

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steifungsbereiclien, so daß der Kühlerblock zwischen den Seitenwänden des Gehäuses sandwichartig eingeklemmt wird und die Stabilität des Kühlerblockes •so dem Gehäuse vermittelt wird. Derartige Querverankerungen können Schrauben, Schraubenbolzen oder Bolzen aufweisen, die die Versteifungsbereiche durchsetzen und den Nachkühler insgesamt mit einem Motorblock verbinden.

Nach einer weiteren Lehre der Erfindung besteht das Gehäuse des erfindungsgemäßen Nachkühlers aus vorgefertigtem plattenartigem bzw. blechartigem Material und sind Endkappen an jedem Ende des Gehäuses vorgesehen, durch die die Stirnwände des Gehäuses gebildet werden und ein Kühlerblock umschlossen wird, der sich in der Mitte im Gehäuse des Nachkühlers erstreckt.

Bei dem erfindungsgemäßen Nachkühler ist ein erheblich verbessertes Design gegeben, das nicht nur zu einer kostengünstigen Herstellung führt, sondern auch einen kompakten und höchst wirksamen Nachkühler als Ergebnis zeitigt.

Das aus plattenartigem bzw. blechartigern Material in Leichtkonstruktion hergestellte Gehäuse des Nachkühlers, das mit dem Kühlerblock so zusammengesetzt ist, daß dieser das Gehäuse versteift bzw. verstärkt oder bewehrt, kann aus geeigneten Platten bzw. Blechen aus Metall, Kunststoff, Fiberglas hergestellt werden. Dieses plattenartige bzw. blechartige Material wird vorgefertigt, so daß es sich um den Kühlerblock herum erstreckt und eine endseitig offene Konfiguration ergibt. Daran anschließend werden endseitige Stirnwände eingesetzt, um das Gehäuse zu schließen. Eine einlaßseitige Stirnwand trägt sowohl einen Lufteinlaß bzw. Lufteinlaßanschluß als auch einen Kühlmitteleinlaß und Kühlmittelauslaß bzw. entsprechende Anschlüsse. Die Decke des Gehäuses ist von der einlaßseitigen Stirnwand zur anderen, endseitigen Stirnwand hin abfallend angeordnet, so daß eine sich verengende Lufteinlaßkammer für den Nachkühler vorgegeben ist. An der dem Motor zugewandten Seitenwand des Gehäuses sind Versteifungsbereiche vorgesehen. Von der anderen Seitenwand des Gehäuses aus erstrecken sich Querverankerungen durch das Gehäuse bis zu den Versteifungsbereichen, so daß zumindest ein Teil der auf das Gehäuse wirkenden Kräfte in die Versteifungsbereiche abgeleitet wird. Diese Konstruktion führt dazu, daß

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,der Kühlerblock im Gehäuse sandwichartig angeordnet ist und daß die Wände des Gehäuses einerseits durch den Kühlerblock, andererseits durch die Versteifungsbereiche versteift und verstärkt werden. Das Ergebnis ist eine solide, integrierte Struktur des Nachkühlers.

Eine Verbrennungsmotoranordnung mit einem Nachkühler der in Rede stehenden Art insgesamt ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse einen Boden, eine langgestreckte erste Seitenwand, eine langgestreckte, mit Abstand der ersten Seitenwand gegenüberstehende zweite Seitenwand, eine die erste und.die zweite Seitenwand verbindende Decke, eine sich zwischen den Seitenwänden erstreckende, vordere Stirnwand und eine sich zwischen den Seitenwänden erstreckende, mit Abstand von der vorderen Stirnwand angeordnete hintere Stirnwand aufweist, daß der Kühlerblock mit Abstand unterhalb der Decke angeordnet ist, daß am Gehäuse ein Lufteinlaß für die zu kühlende und ein Luffauslaß für die gekühlte Luft vorgesehen sind, daß der Lufteinlaß sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand erstreckt und zu kühlende Luft in den Innenraum über dem Kühlerblock nahe der einlaßseitigen Stirnwand eintreten läßt und mittels des Lufteinlasses ein Luftstrom längs des Innenraums in Richtung auf die hintere Stirnwand des Gehäuses lenkbar ist, daß das vordere Ende des Nachkühlers nächst dem vorderen Ende des Verbrennungsmotors angeordnet ist, daß eine langgestreckte Luftleitung so angeschlossen ist, daß verdichtete Luft vom Turbolader dem Lufteinlaß des Nachkühlers zuleitbar ist und daß sich die langgestreckte Luftleitung zwischen dem Turbolader und dem Nachkühler um die Vorderseite des Verbrennungsmotors herum erstreckt. Die Anordnung des Lufteinlasses sowie der Kühlmittel-Einlaß- und -Auslaß-Anschlüsse an der vorderen Stirnwand des Nachkühlers erlaubt es, die Luftleitung vom Turbolader zum Nachkühler anstatt über den Motorblock hinweg nun vor dem Motorblock herum zu führen. Damit ist der Gesamtquerschnitt des Motors merkhch verringert worden. ~ ■

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert; es zeigt

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Fig..1'' in schematischer Darstellung, in Draufsicht, einen Turbolader-Motor, -' der mit einem erfindungsgemäßen integrierten Nachkühler mit Querverankerung versehen-isti

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nachkühlers in Seitenansicht, ,.--'- "-■

Fig. 3 den Gegenstand-aus—Fig.—2--in einer Fig. 2 entsprechenden Ansicht, jedoch teilweise im Schnitt,

Fig. 4 den Gegenstand aus Fig. 2 in einem Vertikalschnitt entlang der Linie IV - IV in Fig. 3 und

Fig. 5 in einer Fig. 2 entsprechenden Darstellung den erfindungsgemäßen Nachkühler mit daran angeordneten Versteifungsplatten.

Der in Fig. 1 dargestellte Turbo-Verbrennungsmotor 10 weist einen Turbolader 12 rrit einer Turbine 14 auf, die von den Auspuffgasen aus einem Auspuffkrümmer 16 des Motors 10 angetrieben wird. Die Turbine 14 treibt ihrerseits einen Kompressor 18 an, mit dem Luft zur Abgabe durch eine Leitung 20 komprimiert und unter Druck gesetzt wird. Die Leitung 20 führt zu einem Nachkühler 22, auch als Zwischenkühler zu bezeichnen. Wie sich aus Fig. 1 deutlich ergibt, ist die Leitung 20 keine Überführungsleitung über den Kopf des Verbrennungsmotors 10, wie das bei bekannten Turbo/Nachkühler-Kombinationen üblich ist, sondern die Leitung 20 führt um die Vorderseite des Verbrennungsmotors 10 herum.

Im folgenden wird Bezug genommen auf die Fig. 2 bis 5 der Zeichnung. Deutlich zu erkennen ist, daß der Nachkühler 22 ein Gehäuse 26 mit einer Decke 28, einem Boden 30, einer äußeren Seitenwand 32, einer inneren Seitenwand 34, einer einlaßseitigen, vorderen Stirnwand 36 und einer weiteren, hinteren Stirnwand 38 aufweist. Der untere Teil der äußeren Seitenwand 32 ist zur Unterkante der Seitenwand 34 hin abgewinkelt und bildet einen Übergangsbereich 40. Das ist

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in den Fig. 2 und 4 gut zu erkennen. Die Verbindung zur inneren Seitenwand 34 schafft ein Bodenteil 42.

Das Gehäuse 26 des Nachkühlers 22 umschließt einen Kühlerblock 44 des Nachkühlers 22, der das Gehäuse 26 mittig .in einen oberen Luftverteilungsbereich 46 und einen unteren Luftauslaßbereich 48 unterteilt. Der Kühlerblock 44 umfaßt einen vorderen Sammelkopf 50 und einen hinteren Sammelkopf 52. Der vordere Sammelkopf 50 ist nächst der vorderen, einlaßseitigen Stirnwand 36 und der hintere Sammelkopf 52 ist nächst der hinteren Stirnwand 38 des Gehäuses. 26-angebracht. Zwischen dem vorderen und dem hinteren Sammelkopf 50, 52 erstreckt sich eine Mehrzahl langgestreckter, Kühlmittel führender Kühlmittel leitungen 54, 56. Zwei dieser Kühlmittel leitungen 54, 56 sind beispielsweise in Fig. 4 deutlich zu erkennen. Obwohl nur eine Hinlauf-Kühlmittel leitung 54 und eine Rücklauf-Kühlmittelleitung 56 in den Fig. 3 und 4 eingezeichnet worden sind, ergibt es sich von selbst, daß weitere zusätzliche Kühlmittel leitungen im Kühlerblock 44 vorhanden sein können. Die Kühlmittelleitungen 54, 56 erstrecken sich durch öffnungen in plattenförmigen Querträgern 58 und sind mit diesen plattenförmigen Querträgern 58 verlötet oder auf andere Weise fest, verbunden. Die plattenförmigen Querträger 58 erstrecken sich über die Breite des Gehäuses 26 und dienen sowohl dazu, die Kühlmittelleitungen 54, 56 abzustützen als auch dazu, das Gehäuse 26 des Nachkühlers 22 zu versteifen. Eine Vielzahl vergleichsweise dünner Kühlrippen 60 jedweder passender Gestaltung erstrecken sich quer zu den Kühlmittelleitungen 54, 56, um die Wärmetauscherwirkung zu verbessern.

Grundsätzlich ist es klar, daß auch andere bekannte Kuhlerblockkonstruktionen anstelle der in Fig. 3 gezeigten Anordnung verwendet werden können. Beispiels-' weise kann der Kühlerblock 44 auch Seitenplatten als Stützelemente umfassen, die sich entlang jeder Seite der Kühlrippen 60 erstrecken und anstelle der Querträger 58 den Kühlerblock 44 in seiner Stellung abstützen. Hinsichtlich der Kühlmittelleitungen 54, 56 wäre eine mäanderförmige, schraubenförmige oder anderweitige Führung in gleicher Weise dann möglich, wenn dies zweckmäßig erscheint, wenn also die gerade Anordnung der Kühlmittel leitungen in Fig. 3 und Fig. 4 als nicht ausreichend empfunden wind.

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Das Kühlmittel, meist eine Kühlflüssigkeit, für den Kühlerblock 44 wird vom Kühlsystem des Motors durch einen Einlaßanschluß 62 dem vorderen Sammelkopf 50 zugeleitet. Dieses KühTmittel~strömt dann durch die Hinlauf-Kühlmittelleitung 54 zum hinteren Sammelkopf 52, von dort zurück durch die Rücklauf-Kühlmittelleitung 56 wieder in den vorderen Sammelkopf 50 und dann zu einem Auslaßanschluß 64, der gleichfalls"an das Motor-Kühlsystem angeschlossen ist. Der vordere Sammelkopf 50 ist im Inneren in bekannter Weise zwischen dem Einlaßar.schluß 62 und dem Auslaßanschluß 64 unterteilt, so daß das zulaufende und cas ablaufende Kühlmittel auch im vorderen Sarnmelkopf 50 in getrennten Bereichen gehalten werden.

Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Nachkühlers 22 ist besonders bemerkenswert, daß der Lufteinlaß 24, der Einlaßarischluß 62 für das Kühlmittel und der Auslaßanschluß 64 für das Kühlmittel sämtlich auf der vorderen, einlaßseitigen Stirnwand 36 des Nachkühlers 22 angeordnet sind. Diese einlaßseitige Stirnwand 36 kann grundsätzlich nächst jedes der beiden Enden des Verbrennungsmotors 10 angeordnet sein, wird aber normalerweise nächst der Vorderseite des Verbrennungsmotors 10 angeordnet sein, un die Verbindung des Nachkühlers 22 mit dem Motorblock zu vereinfachen. Die Anordnung des Lufteinlasses 24 in Verbindung mit der Ausgestaltung des Luftver~eilungsbereiches 46, d. h. der Lufteinlaßkammer, führt zu einem einfachen und wirksamen Luftverteilungssystem für diesen Nachkühler 22. Die bislang bekannten Nachkühlersysteme, die die Luft von einer Überführungsleitung erhalten, die sich über den Motor hinweg zur Decke des Nachkühlers hin erstreckt, sind mit verschiedenen Leitblechen und Ablenkrippen im Nachkühler versehen, um die Luft gleichmäßig über den Kühlerblock zu verteilen. Die Notwendigkeit für derartige Leitbleche und Ablenkrippen entfällt bei dem erfindungsgemäßen Nachkühler 22, da der am einen Ende des Nachkühlers 22 angeordnete Lufteinlaß 24 den Luftstrom in Längsrichtung des Nachkühlers 22 lenkt. Dabei ist zu beachten, daß die Decke 28 des Gehäuses 26 des Nachkühlers 22 von der einlaßseitigen, im dargestellten Ausführungsbeispiel also der vorderen Stirnwand 36 zur hinteren Stirnwand 38 hin abfallend angeordnet ist. Wie durch die Pfeile in Fig. 3 angedeutet ist, bewirkt diese abfallend angeordnete Decke 28,

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daß.die eintretende Luft nach unten auf den Kühlerblock 44 hin abgelenkt wird, 'wo dann die Luft dadurch abgekühlt wird, daß sie wärmetauschend zwischen den Kühlrippen 60 hindurchströmt. Die abfallend angeordnete Decke 28 dient nicht nur dazu, den Nachkühler 22 stromlinienförmig auszubilden, sondern auch dazu, den Querschnitt des Nachkühlers 22 zuj/erringern und dazu, einen eintretenden Luftstrom als Ablenksystem nach unten über den Kühlerblock 44 zu verteilen-.

Nach Abkühlung der Luft durch den Kühlerblock 44 tritt diese in den Luftauslaßbereich 48, also die untere Luftsamme1kammer des Nachkühlers 22 ein und verläßt den Nachkühler 22 durch öffnungen 66 in der inneren Seitenwand 34 des Gehäuses 26. Diese öffnungen 66 fluchten mit entsprechenden Motor-Lüfteinlässen 68 im Verbrennungsmotor 10, durch die Luft in die Motorzylinder für nachfolgende Vermischung mit Treibstoff und anschließende Verbrennung eingelassen wird. Der Luftauslaßbereich 48 dient also als Ansaugkrümmer für die gekühlte, verdichtete Luft, die dem Verbrennungsmotor 10 zugeführt wird.

Im allgemeinen werden Gehäuse von Nachkühlern, wie eingangs erläutert, aus gegossenen Metallteilen zusammengesetzt, beispielsweise aus Druckguß-Aluminium. Dadurch ergibt sich ein Gehäuse, das platzaufwendig, teuer und sperrig ist. Derartige gegossene Gehäuse wurden jedoch als notwendig angesehen, um die Festigkeit zu erreichen, die notwendig ist, um die durch den Nachkühler strömende, unter Druck stehende Luft zu halten. Gemäß der Lehre der Erfindung wird eine kräftige, effektive Nachkühlerkonstruktion angegeben, die kleiner ist als bekannte Nachkühler und gleichwohl hinsichtlich der betrieblichen Ergebnisse mit erheblich größeren Nachkühlern vergleichbar ist. Um dies Ziel zu erreichen, ist das Gehäuse 26 des erfindungsgemäßen Nachkühlers 22 in erster Linie aus vorgefertigtem plattenartigem oder blechar^igem Material anstatt aus Druckgußmaterial hergestellt. Dieses plattenartige bzw. blechartige Material wird nachfolgend lediglich der Beschreibung wegen als Metallblech bezeichnet, da Weißblech, Aluminiumblech oder andere Metallbleche üblicherweise zur Gestaltung des Gehäuses 26 verwendet werden. Gleichwohl ist es denkbar, daß aufgrund der das Gehäuse 26 verstärkenden Konstruktion gemäß

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dieser Erfindung das plattenartige bzw. blechartige Material ein Kunststoff, ,Fiberglas oder ein anderes nichtmetallisches Material sein kann, das dann -zur Gestaltung des Gehäuses 26 vorgefertigt wird. Dieses Material jedenfalls wird so vorgefertigt, daß es gewissermaßen einen den Kühlerblock 44 umschließenden Wickel bildet. Wie Fig. 4 deutlich zeigt, kann Metallblech so vorgefertigt werden, daß es einen endseitig offenen Wickel bildet, der das Bodenteil 42, den Übergangsbereich 40, die äußere Seitenwand 32, die Decke und die innere Seitenwand 34 umfaßtv-Uta diesen Wickel zu schließen, wird das Bodenteil 42 an einer Flanschverbindung 70 mit der inneren Seitenwand 34 verschweißt. Es ist klar, daß auch andere Maßnahmen getroffen werden können, um das Bodenteil und die Seitenwände des Gehäuses miteinander zu verbinden.

Wie Fig. 4 deutlich zeigt ist der Wickel aus Metallblech, der den größten Teil des Gehäuses 26 des Nachkühlers 22 bildet, so vorgefertigt, daß dessen Breite W weitestgehend der Breite des Kühlerblockes 44 entspricht. Diese Konstruktion erlaubt es, daß der Kühlerblock 44 als Verstärkungs- und Versteif uncselement für den Wickel aus Metallblech dient, so daß die Stabilität des Kühlerblockes 44 es dem Wickel erlaubt, dem im Inneren herrschenden Druck der Luft ohne Ausbeulungen zu widerstehen. Dies Ergebnis wird dadurch erzielt, daß Querverankerungen 72 verwendet werden, durch die der Wickel aus .Metallblech gegen den Kühlerblock 44 gezogen wird, so daß sich insgesamt eine integrierte Sandwichkonstruktion ergibt. Dadurch können plattenförmige Querträger 58 oder andere Tragkonstruktionen des Kühlerblockes 44, beispielsweise seitliche Tragplatten, die äußere und innere Seitenwand 32, 34 des Gehäuses 26 des Nachkühlers 22 versteifen.

Um die erforderliche Widerstandsfähigkeit des Wickels aus Metallblech zu vermindern, werden auf einer der Seitenwände 32 oder 34 Versteifungsbereiche vorgesehen. In den Fig. 4 und 5 sind diese Versteifungsbereiche als metallische Versteifungsplatten 74 ausgebildet, die mit der äußeren Oberfläche der inneren Seitenwand 34 verschweißt oder auf andere Art daran befestigt sind. Diese Versteifungsplatten 74 erstrecken sich zwischen der inneren Seitenwand 34 und dem Verbrennungsmotor 10 bei am Motorblock befestigtem Nachkühler 22. Jede

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der Versteifungsplatten 74 weist eine öffnung 66 auf, durch die Luft vom Nachkühler 22 in entsprechende Kammern des Verbrennungsmotors 10 eintreten kann. Die Querverankerungen 72 leiten einen Teil der von den Seitenwänden 32, 34 des Gehäuses 26 aufgenommenen Kräfte in die Versteifungsplatten 74 ab, so daß im Ergebnis die Widerstandsfähigkeit der Seitenwände 32, 34 und der übrigen Wände des Gehäuses 26 verringert ist. Jede Querverankerung 72 weist eine hohle Abstandsstütze 76 auf.,„die sich zwischen den Seitenwänden 32 und 34 erstreckt und den Abstand begrenzt, auf den die Seitenwände 32, 34 aneinander herangezogen werden können. Durch die Seitenwand 32, die Abstandsstütze 76 und die Seitenwand 34 erstreckt sich ein Queranker 78 (Bolzen, Schraubenbolzen od. dgl.), der in der Versteifungsplatte 74 verankert, insbesondere eingeschraubt ist. Der in Fig. 4 dargestellte untere Queranker 78 zeigt, daß Befestigungsanker für den Nachkühler 22 insgesamt ebenfalls als Queranker 78 ausgeführt sein können, sich dann jedoch durch die Versteifungsplatten 74 hindurch bis in den Motorblock des Verbrennungsmotors 10 erstrecken.

Die Querverankerungen 72 sind in Fig. 4 mit Querankern 78 in Form von Schrau- ' benbolzen dargestellt, jedoch können auch Niete oder andere eine Querveriinkerung bewirkende Teile verwendet werden, um die Seitenwände 32, 34 zusammenzuziehen und gleichzeitig einen Teil der auf die Seitenwände 32, 34 wirkenden Kräfte auf die Versteifungsplatten 74, d. h. in die Versteifungsbereiche abzuleiten.

Wie Fig. 3 weiter zeigt, können die endseitigen plattenförmigen Querträger 58 für den Kühlerblock 44 am vorderen und hinteren Sammelkopf 50, 52 befestigt sein. Wie Fig. 4 zeigt, können andere plattenförmige Querträger 58 an den hohlen Abstandsstützen 76 der Querverankerungen 72 befestigt oder einstückig mit diesen ausgebildet sein. Auf diese Weise wird der Kühlerblock 44 im Gehäuse 26 so abgestützt, daß eine begrenzte Relativbewegung aller Teile der Anordnung möglich ist, um Auswirkungen der Wärmeausdehnung und des Druckes aufzunehmen.

Werden die plattenförmigen Querträger 58 des Kühlerblockes 44 durch seitliche Tragplatten ersetzt, wie das zuvor erläutert worden ist, dann würden die hohlen

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Abstandsstützen 76 zwischen den seitlichen Tragplatten angeordnet und die Queranker 78 wurden durch die Seitenwände 32, 34 des Gehäuses 26, die seitlichen Tragplatten und die hohlen Abstandsstützen 76 hindurchgesteckt und so die Seitenwände 32, 34 gegen den Kühlerblock 44 ziehen.

Ist erst einmal der Kühlerblock 44"mit dem vorderen Sammelkopf 50 und dem hinteren Samrnelkopf 52 richtig positioniert, dann können die Stirnwände 36, 38 an den offenen Enden des Wickels angeschweißt oder anderweit befestigt werden, so daß dadurch das Gehäuse 26 des Nachkühlers 22 geschlossen wird.

Die Konstruktion des Nachkühlers 22 gemäß der Erfindung verwendet eine vorgefertigte integrierte Konstruktion mit Qjerverankerungen, so daß vorgefertigtes plattenartiges bzw. blechartiges Material zur Ausbildung eines kompakten Gehäusequerschnittes verwendet werden kann. Das Merkmal des stirnseitigen Lufteinlasses in Verbindung mit der spitz zulaufenden Lufteinlaßkammer erlaubt es, daß die Luft gleichmäßig über die Länge des Kühlerblockes verteilt wird, ohne daß Leitbleche oder Ablenkrippen notwendig sind und ohne daß der Luftstrom mehr als unbedingt nötig eingeengt ist. Dadurch arbeitet der erfindungsgemäße Nachkühler sehr wirksam bei der Kühlung von Luft unter hohem Druck von einem Turbolader, und zwar mit einem kleineren und häufig leichteren Gehäuse als bislang notwendig. Insgesamt sind mit dem erfindungsgemäßen Nachfühler erheblich verringerte Herstellungskosten verbunden und ist gleichwohl ein hoher Zuverlässigkeitsgrad erreicht.

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Claims

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Patentansprüche:

1. Nachkühler für einen Verbrennungsmotor mit einem einen langgestreckten Innenraum bildenden Gehäuse und einenrirrdem Innenraum angeordneten Kühlerblock, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) einen Boden (30, 42), eine-J-aoggestreckte erste Seitenwand (34), eine langgestreckte, mit Abstand der ersten Seitenwand (34) gegenüberstehende zweite Seitenwand (32), eine die erste und die zweite Seitenwand (34, 32) verbindende Decke (28), eine sich zwischen den Seitenwänden (34, 32) erstreckende, vordere Stirnwand (36) und eine sich zwischen den Seitenwänden (34, 32) erstreckende, mit Abstand von der vorderen Stirnwand (36) angeordnete hintere Stirnwand (38) aufweist, daß der Kühlerblock (44) mit Abstand unterhalb der Decke (28) angeordnet ist und daß am Gehäuse (26) ein Lufteinlaß (24) für die zu kühlende und ein Luftauslaß (66) für die gekühlte Luft vorgesehen bind.

2. Nachkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinlaß (24) /' sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand (36) erstreckt und zu kühlende Luft in den Innenraum über dem Kühlerblock (44) nahe der einlaßseitigen Stirnwand (36) eintreten läßt und daß mittels des Lufteinlasses (24) ein Luftstrom längs des Innenraums in Richtung auf die hintere Stirnwand (38) des Gehäuses (26) lenkbar ist.

3. Nachkühler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, ^iaß mittels des Lufteinlasses (24) ein Luftstrom gegen die Decke (28) in einem solchen Winkel zur Decke (28) richtbar ist, daß dieser Luftstrom von der Decke (28) nach unten auf den Kühlerblock (44) umgelenkt wird.

4. Nachkühler nach einem der Ansprüche. 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

die Decke (28) des Gehäuses (26) von der vorderen (einlaßseitigen) Stirnwand (36) zur hinteren Stirnwand (38) hin abfallend angeordnet ist.

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5. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß -der Kühlerblock (44) sich in Längsrichtung des Innenraums erstreckende, langgestreckte Kühlmittel leitungen (54r-56) sowie einen Kühlmittel-Einlaßanschluß (62) und einen Kühlmittel-Auslaßanschluß (64) zur Zuleitung und Ableitung von Kühlmittel zu den Kühlmittel leitungen (54, 56) aufweist und daß der Einlaßanschluß (62) und der Ausl-aßanschluß (64) sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand (36) erstrecken.

6. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlerblock (44) sich in Längsrichtung des I-nnenraums erstreckende, langgestreckte Kühlmittel leitungen (54, 56) sowie mit den Kühlmittel leitungen (54, 56) verbundene Kühlerblocktragmittel (58) aufweist- -—

7. Nachkühler nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlerblocktragmittel (58) an die Kühlmittel leitungen (54, 56) angeschlossene und sich im wesentlichen quer dazu erstreckende plattenförmige Querträger (58) umfassen und daß die plattenförmigen Querträger (58) eine ausreichende Breite aufweisen, um sich zwischen der ersten und zweiten Seitenwand (34, 32) zu erstrecken.

8. Nachkühler nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Kühlerblocktragmitteln (58) verbundene und die Kühlerblocktragmittel (58) unterstützende Querverankerungen (72) vorgesehen sind und daß die Querverankerungen (72) die erste und die zweite Seitenwand (34, 32) miteinander verbinden und die übertragung von Kräften zwischen den Seitenwänden (34, 32) gewährleisten.

9. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Seitenwand (34, 32) verbindende und sich zwischen den Seitenwänden (34, 32) durch den Innenraum erstreckende Querverankerungen (72) vorgesehen sind.

10. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) eine Mehrzahl von mit Abstand voneinander angeordneten Versteifungsbereichen (74) an der ersten Seitenwand (34) aufweist.

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-11'.' Nachkühler nach Anspruch 8 oder 9 und Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der.Querverankerungen (72) an den Seitenwänden (34, 32) angreifende Kräfte in die Versteifungsbereiche (74) übertragbar sind.

12. Nachkühler nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß mittels der Querverankerungen (72) die erste Seitenwand (34) und die zweite Seitenwand (32) zur Anlage am Kühlerblock (44) bringbar sind.

13. Nachkühler nach einem der Ansprüche 1 bis 12,. dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (34, 32), ggf. der Boden (30, 42) und die Decke (28), ggf. auch das gesamte Gehäuse (26), aus vorgefertigtem plattenartigem bzw. blechartigem Material hergestellt sind.

14. Nachkühler nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Versteifungsbereiche (74) als mit Abstand zueinander angeordnete, an der ersten Seitenwand (34) befestigte Bewehrungsplatten bzw. Versteifungsplatten aus Metall ausgebildet sind.

15. Nachkühler nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Querverankerung (72) eine hohle, sich zwischen der ersten und zweiten Seitenwand (34, 32) erstreckende Abstandsstütze (76) sowie einen Queranker (78) aufweist und ddß sich der Queranker (78) durch die erste und zweite Seitenwand (34, 32) und die hohle Abstandsstütze (76) in eine der Versteifungsplatten (74) erstreckt.

16. Nachkühler nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die plattenförmigen Querträger (58) an den hohlen Abstandsstützen (76) befestigt sind.

17. Verbrennungsmotoranordnung mit einem Verbrennungsmotor mit einer Vorderseite, einem Kühlsystem, einem Auspuffkrümmer und Motor-Lufteinlässen, einem Turbolader und einem Nachkühler (Zwischenkühler), wobei der Turbolader an einer Seite des Verbrennungsmotors angeordnet und an den Auspuffkrümmer angeschlossen ist und dazu dient, verdichtete Luft abzugeben, wobei der Nachkühler (Zwischenkühler) auf einer der Seite des Turboladers gegenüberliegen-

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den Seite des Motors angeordnet ist und wobei mittels des Nachkühlers (Zwischenkühlers) gekühlte und verdichtete Luft den Motor-Lufteinlässen zuleitbar ist, wobei der Nachkühler ein einen langgestreckten Innenraum bildendes Gehäuse und einen in dem Innenraum angeordneten Kühlerblock aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (26) einen Boden (30, 42), eine langgestreckte erste Seitenwand (34), eine langgestreckte, mit Abstand der ersten Seitenwand (34) gegenüberstehende zweite Seitenwand (32), eine die erste und die zweite Seitenwand (34, 32) verbindende Decke (28), eine sich zwischen den Seitenwänden (34, 32) erstreckende, vordere Stirnwand (36) und eine sich zwischen den Seitenwänden (34, 32) erstreckende, mit Abstand von der vorderen Stirnwand (36) angeordnete hintere Stirnwand (38) aufweist, daß der Kühlerblock (44) mit Abstand unterhalb der Decke (28) angeordnet ist, daß am Ge'näuse (26) ein Lufteinlaß (24) für die zu kühlende und ein Luftauslaß (66) für die gekühlte Luft vorgesehen sind, daß der Lufteinlaß (24) sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand (36) erstreckt und zu kühlende Luft in den Innenraum über dem Kühlerblock (44) nahe der einlaßseitigen Stirnwand (36) eintreten läßt und mittels des Lufteinlasses (24) ein Luftstrom längs des Innenraums in Richtung auf die hintere Stirnwand (38) des Gehäuses (26) lenkbar ist, daß das vordere Ende des Nachkühlers (22) nächst dem vorderen Ende des Verbrennungsmotors angeordnet ist, daß eine langgestreckte Luftleitung (20) so angeschlossen ist, daß verdichtete Luft vom Turbolader (12) dem Lufteinlaß (24) des Nachkühlers (22) zuleitbar ist und daß sich die langgestreckte Luftleitung (20) zwischen dem Turbolader (12) und dem Nachkühler (22) um die Vorderseite des Verbrennungsmotors herum erstreckt.

18. Verbrennungsmotoranordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlerblock (44) sich in Längsrichtung des Innenraums erstreckende, langgestreckte Kühlmittel leitungen (54, 56) sowie einen Kühlmittel-Einlaßanschluß (62) und einen Kühlmittel-Auslaßanschluß (64) zur Zuleitung und Ableitung von Kühlmittel zu den Kühlmittelleitungen (54, 56) aufweist, daß der Einlaßanschluß (62) und der Auslaßanschluß (64) sich durch die vordere (einlaßseitige) Stirnwand (36) erstrecken und daß des weiteren Kühlmittelübertragungsleitungen zwischen dem Kühlsystem und dem Kühlmittel-Einlaßanschluß (62) bzw. dem Kühlmittel-Auslaßanschluß (64) vorgesehen sind.

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19. Verbrennungsmotoranordnung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Decke (28) des Gehäuses (26) des Nachkühlers (22) von der vorderen (einlaßseitigen) Stirnwand (36) zur hinteren Stirnwand (38) hin abfallend angeordnet ist.

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