EP2655828A1 - Saugrohr mit integriertem ladeluftkühler - Google Patents

Saugrohr mit integriertem ladeluftkühler

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Publication number
EP2655828A1
EP2655828A1 EP11804557.4A EP11804557A EP2655828A1 EP 2655828 A1 EP2655828 A1 EP 2655828A1 EP 11804557 A EP11804557 A EP 11804557A EP 2655828 A1 EP2655828 A1 EP 2655828A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
housing
charge air
projection
intercooler
radiator block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP11804557.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Eilemann
Hubert Pomin
Christian Saumweber
Veit Bruggesser
Jürgen Stehlig
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mahle International GmbH
Mahle Behr GmbH and Co KG
Original Assignee
Behr GmbH and Co KG
Mahle International GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Behr GmbH and Co KG, Mahle International GmbH filed Critical Behr GmbH and Co KG
Publication of EP2655828A1 publication Critical patent/EP2655828A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28F9/007—Auxiliary supports for elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B29/0462—Liquid cooled heat exchangers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F28D7/16—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation
    • F28D7/1684—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section
    • F28D7/1692—Heat-exchange apparatus having stationary tubular conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall the conduits being arranged in parallel spaced relation the conduits having a non-circular cross-section with particular pattern of flow of the heat exchange media, e.g. change of flow direction
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a suction pipe for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of claim 1.
  • intercoolers for internal combustion engines as indirect radiators, in which the heat of the charge air flow is removed by means of a cooling fluid flowing through the radiator. It is also known »that such intercoolers can be integrated into a suction pipe of the internal combustion engine. It is customary »to provide the intercooler with a flange plate so that it can be inserted into an opening of a Saugrohrgephinuses transversely to the charge air flow direction and bolted to an edge of the flange plate on the housing or welded.
  • Such intake manifolds with integrated charge air cooling are disclosed, for example, in DE 10 2007 030 464 A1, DE 10 2009 012 024 A1, DE 10 2009 025 282 A1 and DE 10 2009 050 258 B3.
  • the flange member and the bottom member are formed separately from the radiator block of the intercooler and sealed against the radiator block and the intake manifold.
  • the entire charge air cooler is surrounded by the intake manifold and the charge air cooler has side parts having a structuring to form a labyrinth seal against an inner wall of the intake manifold to reduce a leakage current of the charge air between intercooler and intake manifold. Additionally or alternatively, the use of elastomeric seals between the side parts of the intercooler and the inside of the intake manifold is known.
  • the intercooler of DE 10 2009 050 258 B3 has at least one cooling fluid boxes as an integral part, which also forms part of the intake manifold.
  • at least one of the cooling fluid boxes of the intercooler is formed as an integral part of the intake manifold.
  • the intake manifold in particular for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, has a housing defining a charge air duct and a charge air cooler with a radiator block, which is arranged in the housing in such a way that it can be flowed through by the charge air.
  • the radiator block of the intercooler closes on a side facing the housing with an outer component, preferably a cooling element and is formed in this outer component of the radiator block at least one recess, which extends at least over a part of the length of Kuhierblocks substantially transverse to a charge air flow direction.
  • At least one projection is provided on an inner side of the housing facing the radiator block of the intercooler, which extends at least over a part of the inside of the housing substantially transversely to the charge air flow direction and sealingly engages at least partially in the at least one recess of the radiator block.
  • the object is achieved with a suction pipe for an internal combustion engine » in particular a motor vehicle, with a charge air duct defining housing (10) and a charge air cooler with a radiator block, which is arranged in the housing so that it can be flowed through by the charge air, wherein the radiator block of the charge air cooler terminates on an outer side facing the housing with an outer component; at least one projection is formed on this outer component of the Kuhierblocks which extends at least over a part of the length of the kuhierblocks substantially transverse to a charge air flow direction (L); and at least one recess is provided on an inner side of the housing facing the radiator block of the intercooler, which extends at least over part of the inside of the housing essentially transversely to the charge air flow direction (L) and wherein the projection engages at least partially sealingly in the at least one recess.
  • radiator block of the intercooler concludes with an outer component and the at least one recess is formed in this outer component, in contrast to conventional intake manifolds with integrated intercooler can be dispensed with a side part of the intercooler with attached sealing elements.
  • the weight, the cost of materials and the manufacturing cost of the intercooler and thus reduce the intake manifold formed from suction and intercooler can be reduced.
  • the radiator block of the intercooler terminates with an outer component, preferably in the form of a cooling element, the remaining leakage current of the charge air, which possibly flows despite the sealing construction according to the invention between the radiator block and the inside of the intake manifold on the radiator block, at least through the outer cooling element of the radiator block a little chilled.
  • the leakage current thus experiences a much higher cooling compared to conventional designs of the intake manifold with integrated intercooler.
  • this has the further advantage that, compared with conventional constructions, larger leakage currents of the charge air between the radiator block and the intake manifold housing may be permitted before there is a noticeable increase in the temperature of the charge air flow at the inlet of the internal combustion engine.
  • Charge air in the sense of the invention is understood as meaning the gas supplied to an internal combustion engine.
  • the “charge air” also includes any desired mixtures of air and exhaust gas, provided that Internal combustion engine is equipped with an exhaust gas recirculation system.
  • the intake manifold according to the invention can be combined with both gasoline engines and diesel engines.
  • the intake manifold according to the invention can be used in internal combustion engines with and without turbocharger.
  • the "charge air flow direction” designates the main flow direction of the charge air through the portion of the intake manifold housing in which the charge air cooler is arranged.
  • radiator block in this context refers to the part of the intercooler in which the heat exchange between the charge air and the cooling fluid takes place (eg water, refrigerant, etc.)
  • the essential components of the radiator block are several cooling fluid channels and preferably in addition several between the
  • the cooling fluid ducts are preferably formed and arranged in the manner of a tube or tube stacker or a stacked plate cooler
  • the cooling elements between the tubes are in thermal communication with these tubes and increase the effective heat exchange area of the tube
  • the radiator block is preferably formed substantially cuboid, wherein the main sides are substantially transverse to the charge air flow direction and are flowed through by the charge air, without the invention being limited to this geometry s
  • the radiator block is bounded at its two ends by a Sammeiplatte, which has openings for receiving the cooling fluid channels.
  • the cooling fluid channels then open through these collection plates each into a collector (often referred to as a cooling fluid box or water tank).
  • the collectors are provided with an inlet connecting piece and a drain connecting piece for supplying or discharging the cooling fluid to and from the intercooler.
  • inlet and outlet can be provided either both on the same collector or on different collectors. Accordingly, intercooler with inflow direction (I-shaped flow path), Zweiströmungscardi (U-shaped flow path) or Mehrströmungsraum are possible in the context of the invention.
  • one or both collectors may be integrally formed with the radiator block in the present invention, formed as separate components and connected to the radiator block (eg, welded, soldered or glued) or integrally formed with the intake manifold and sealed against the radiator block.
  • the "outer component" of the radiator block designates a component of the radiator block itself, for example, in contrast to a side part or housing part around the radiator block
  • this outer component is designed as a cooling element of the radiator block or another element with a large heat exchange surface.
  • substantially transverse to the charge air flow direction includes, in particular, a direction perpendicular to the charge air flow direction, but also directions having a main component perpendicular to the charge air flow direction, ie, directions in an angular range of, for example, about ⁇ 30 degrees to the normal to the main flow direction
  • protrusions which intermesh with one another are fundamentally of any desired shape, provided that they are substantially complementary to one another, so that they achieve a sufficient sealing effect by forming a labyrinth
  • the recess is preferably groove-like formed at least partially round or rounded cross-sectional shapes.
  • Recess and projection should each extend at least over part of the radiator block or the inside of the housing transversely to the charge air flow direction. In this context, this means that the recess and the projection each extend over the entire width of the charge air duct transversely to the charge air flow direction or over only a part of this width. Recess and projection preferably extend substantially parallel to the longitudinal direction of the radiator block, but can also extend within the scope of the invention at a predetermined angle to this longitudinal direction of the radiator block.
  • Recess and projection are preferably arranged in the charge air flow direction centrally to the radiator block or symmetrically to the center of the radiator block, without the invention being limited to these embodiments,
  • the "projection" on the inside of the housing is preferably formed integrally with the housing
  • the at least one projection is formed as a separate component and firmly connected to the housing (eg welded, glued and / or jammed)
  • the protrusion may be formed of a material that is sufficiently dimensionally stable for the seal construction, regardless of the material of the draft tube housing.
  • the projection at least partially engages in the recess, it should be understood in this connection that the projection over at least a part of the length of the projection or the Recess engages in the width direction of the charge air channel and / or at least in part of the depth of the recess in the recess.
  • the engagement of the projection is designed such that the overlap between the projection and the recess is also given sufficiently, even if the housing inflates due to pressure and bulges outward. This swelling can reduce the intervention by several millimeters. It is preferred if, even in the inflated state, at least an overlap of 2 to 5 mm would be present.
  • “at least one recess” and “at least one projection” is provided. This includes numbers one of exactly two "three or more recesses or projections. The numbers of the recesses and the projections preferably match. If several, ie at least two recesses and projections are provided, they preferably but not necessarily substantially parallel to each other. If a plurality of recesses and projections are provided, these may all extend over the entire width of the charge air channel or occupy only a part of this width. In the latter case, the recesses and projections are preferably arranged offset in the longitudinal direction of the radiator block of the charge air cooler to each other, so that overall preferably the entire width of the charge air duct is provided with the sealing measure according to the invention. In the case of a plurality of recesses and projections, these are preferably dimensioned essentially equal to one another, but they may also have different depths and / or thicknesses in the context of this invention.
  • a sealing construction is provided on both sides of the radiator block, which faces an inside of the housing.
  • the sealing construction according to the invention is provided only on one side of the radiator block and the other side of the radiator block is sealed in a different manner relative to the inside of the intake manifold.
  • sealing construction according to the invention between intake manifold housing and radiator block does not exclude that further sealing measures are provided.
  • sealing elements such as elastomeric gasket and the like may be additionally disposed between the radiator block and the intake manifold housing.
  • the present invention is preferably applicable to suction pipes, in which the charge air cooler is flowed through by the entire charge air flow at all times.
  • the construction according to the invention can also be used with suction tubes, in which a bypass channel is provided, which is guided past the charge air cooler. Adjusting elements for setting a mass flow ratio between intercooler and bypass channel can be arranged in this case optionally upstream and / or downstream of the Ladeiuftkühlers in the intake manifold.
  • the bypass channel can optionally be separated by means of a dividing wall arranged in the intake manifold, or at least partially formed as a pipe channel separate from the main duct.
  • the housing has an opening for inserting the intercooler in the direction transverse to the Ladeiuft- Flow direction in the housing.
  • the (lateral) insertion of the intercooler into the Saugrohrohrgepuruse is preferably transverse to the charge air flow direction and thus substantially in the longitudinal direction of the intercooler or its radiator block.
  • the opening of the intake manifold housing is formed closable to seal the charge air duct.
  • a flange or the like is preferably provided on the rear collecting plate in the direction of insertion of the intercooler or on the rear in the insertion direction of the charge air cooler, which is bolted or welded to the intake manifold, for example.
  • the flange is formed integrally with the collecting plate or the collector.
  • the housing of the suction tube may also be formed with two openings on opposite sides of the housing, through which the intercooler can be pushed. In this case, both openings are closable as described above.
  • This embodiment is particularly advantageous when the one collector of the intercooler is provided with the inlet connection piece and the other collector of the intercooler is provided with the outlet connection piece.
  • the at least one recess in the outer component of the radiator block during a mounting operation of the intercooler in the housing of the suction tube by the at least one projection on the inside of the housing educated.
  • the projection on the inside of the housing presses the outer component (plastic deformation) and thus forms the recess.
  • a seal construction is achieved with very small gaps between the radiator block and the intake manifold housing. Since the recess is formed automatically during the assembly process, eliminates a corresponding manufacturing step prior to assembly, whereby the manufacturing cost of the intercooler can be reduced.
  • This embodiment can be applied to both a laterally insertable and a usable intercooler.
  • the at least one recess in the outer member of the radiator block is preformed and brought during a mounting operation of the charge air cooler in the housing of the suction tube with the at least one projection on the inside of the housing. Due to the preformed recess in the outer component of the assembly process of the intercooler is easier to carry out, in particular with less effort. This embodiment can also be applied to both a retractable and a usable intercooler.
  • the corrugated ribs are designed weakened in the region of the wave crest, in particular pre-perforated.
  • the corrugated fins may be cut by a cut, e.g. with a knife, be interrupted in the recess.
  • the intercooler on its front side in the installation direction a collecting plate, wherein the outer component of the radiator block projects beyond this collecting plate to a supernatant.
  • This embodiment is particularly advantageous in the case of a charge air cooler which can be inserted laterally into the intake manifold housing. In this way it can be prevented that the front collecting plate interferes with the projection on the inside of the housing during the assembly process, which is intended to engage in the recess in the outer component or to form this recess when inserting the intercooler into the intake manifold.
  • the projection of the outer member of the radiator block is preferably at least about 20%, more preferably at least about 30%, even more preferably at least about 40% of a height of the outer member in the direction transverse to the charging air flow direction.
  • the projection of the outer member of the radiator block is preferably at most about 80%, at most about 70%, even more preferably at most about 60% of the height of the outer member in the direction transverse to the charging air flow direction.
  • the intercooler on its front side in the installation direction a collecting plate and this front collecting plate of the intercooler is provided with at least one guide element, in which the at least one projection on the inside of the housing during the assembly process of the intercooler in the Housing can intervene.
  • the guide element is preferably formed substantially complementary to the projection on the inside of the intake manifold and dimensioned slightly larger than this. This embodiment is particularly advantageous in the case of a charge air cooler which can be inserted laterally into the housing.
  • the guide member supports the correct insertion direction of the charge air cooler in the intake manifold and the correct positioning of the preformed or yet to be formed training relative to the projection on the inside of the housing.
  • the number of guide elements preferably corresponds to the number of projections, but can also be selected smaller or larger.
  • the projection on the inside of the housing in the installation direction of the intercooler on an increasing depth perpendicular to the charge air flow direction is particularly advantageous in the case of an intercooler which can be inserted laterally into the housing, since it facilitates the shaping of the recess in the outer component.
  • the term "increasing depth” is to be understood to mean all embodiments in which the depth of the projection on the side of the insertion opening is smaller than at the other end preferably continuous or stepwise.
  • an average slope of the depth of the protrusion is preferably at least about 0.1 °, more preferably at least about 0.25 °, even more preferably at least about 0.35 °.
  • the average slope of the depth of the protrusion is preferably at most about 5 °, more preferably at most about 2 °, even more preferably at most about 1 °.
  • a ratio of a height of the outer member of the radiator block transverse to the charge air flow direction to a depth of the protrusion on the inside of the housing is at least about 0.3, more preferably at least about 0.5.
  • the ratio of the height of the outer member of the radiator block to the depth of the protrusion on the inside of the housing is preferably at most about 3: 1, more preferably at most about 2: 1.
  • the ratios given here refer to the mean depth of these projections.
  • FIG. 1 Therein, partly schematic view of a perspective view of a charge air cooler according to a first embodiment of the invention; a fragmentary perspective view, partly in section, of a connection between the intercooler and the intake manifold according to the first embodiment; a partial perspective view of an almost voltstieri inserted into the intake manifold intercooler according to a second embodiment of the invention; a partial perspective view of the fully inserted into the intake manifold intercooler of Figure 3; a perspective cross-sectional view of the inserted into the intake manifold intercooler of Figure 3;
  • FIG. 6 shows a perspective longitudinal sectional view of the charge air cooler of FIG. 3 inserted into the intake manifold housing along line A-A in FIG. 5;
  • FIG. 7 shows a perspective longitudinal sectional view of the charge air scoop of FIG. 3 inserted into the intake manifold housing along line B - B in FIG. 5;
  • Fig. 8 is a perspective view of a charge air cooler according to a third
  • Embodiment of the invention 9 is a sectional view with a projection on the housing and recess on the radiator.
  • 10 is a sectional view with a projection on the housing and recess on the radiator.
  • Fig. 1 1 is a sectional view with a projection on the housing and recess on the radiator;
  • FIG. 12 shows a view of the radiator block with tube bottom
  • FIG. Fig. 13 is a view of the radiator block with tube bottom
  • Fig. 14 a tube sheet
  • FIG. 15 is a detail of FIG. 14; FIG.
  • Fig. 16 is a view of a heat exchanger
  • Fig. 17 is a view of a section of the collecting tank with tube bottom and corrugated fin.
  • FIGS 1 to 7 show intercooler according to a first and a second embodiment, which are integrated in a suction pipe of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the two embodiments are described below together, since they differ only slightly.
  • the housing 10 of the intake manifold defines a charge air passage through which charge air in a charge air flow direction L is supplied to the engine.
  • this charge air duct of the intercooler 12 is integrated, which in this embodiment can be inserted through a corresponding opening 14 in the housing 10 laterally in this housing 10 in a mounting direction M substantially perpendicular to the charge air flow direction L of the charge air through the charge air duct.
  • the charge air duct or the intake manifold housing 10 Downstream of the intercooler 12, the charge air duct or the intake manifold housing 10 typically branches into a plurality of intake passages (not shown) which are flanged to a cylinder head of the internal combustion engine.
  • the intercooler 12 has a radiator block 16 which is formed substantially cuboid, wherein the longitudinal direction of the radiator block 16 is aligned substantially parallel to the installation direction M of the charge air cooler 11 and thus perpendicular to the charging air flow direction L through the housing 10 of the suction tube, so that the radiator block 16th The charge air can flow through the radiator block 16.
  • the radiator block 16 of the intercooler 12 is constructed substantially from a plurality of tubes 18 arranged one above another and cooling fins 20 arranged therebetween for enlarging the heat exchange surface. As can be seen in FIG. 5, in this exemplary embodiment, moreover, two stacks of tubes 18 in the charge air flow direction L are arranged one behind the other in order to increase the cooling capacity.
  • the radiator block 16 closes on both sides, which face an inside of the housing 10 perpendicular to the charge air flow direction L and to the longitudinal direction of the intercooler 12, in each case with an outer component in the form of an outer cooling rib 22.
  • the cooling fins 20, 22 extend in the charge air flow direction L over both stacks of the tubes 18.
  • the radiator block 16 of the intercooler 12 is limited by a collecting plate 24, 26.
  • the two collection plates 24, 26 are provided with openings, in which the tubes 18 of the radiator block 16 are inserted.
  • the components 18-26 of the radiator block 16 are preferably brazed or welded together.
  • the rear collecting plate 24 simultaneously forms a fastening flange, which projects beyond the opening 14 of the housing 10, so that the intercooler 12 is screwed or riveted to the housing 10 with this collecting plate 24 (cf. FIGS. 1 and 2) or crimped or clipped (cf. FIGS 7) can be (alternatively welded or glued).
  • a sealing element 42 for example in the form of an O-ring seal, is preferably also arranged.
  • the rear collecting plate 24 is connected to a first header 28 and the front header plate 26 is connected to a second header 30.
  • the collectors 28, 30 are each formed by a kind of cover which is connected to the respective collecting plate 24, 26, in particular welded, soldered or glued.
  • the first collector 28 is provided with an inlet connection pipe 32 and a drain connection pipe 34 (compare FIGS. 3 and 6).
  • the two nozzles 32, 34 are integrally formed with the first collector 28 (eg molded) or welded or soldered to this.
  • the first header 28 is, for example, one between the two stacks arranged partition plate divided.
  • the second header 30 is integrally formed with or fixedly connected to the radiator block 16; Alternatively, the second collector 30 may also be formed as part of the intake manifold housing 10.
  • a cooling fluid (e.g., water) is supplied to the first header 28 through the inlet spigot 32, which is split from the header to, for example, the upstream tubes 18 of the radiator block 16 in the charge air flow direction L. After flowing through the tubes 18 and the heat exchange with the charge air, the cooling fluid passes into the second collector 30 and is redirected from there into the ström exhaustive tubes 18 of the radiator block 16. After flowing through the downstream tubes 18 and the renewed heat exchange with the charge air, the cooling fluid passes back into the first collector 28 and is discharged therefrom via the drain port 34.
  • a cooling fluid e.g., water
  • two substantially strip- or rib-like projections 36 are formed on the inner sides of the intake manifold housing 10 facing the outer cooling ribs 22 of the radiator block 16.
  • the projections 36 are integrally formed with the housing 10 (see Figures 2 and 5), but they may also be formed as separate components and connected to the housing 10.
  • the projections 36 are substantially perpendicular to the charge air flow direction L and perpendicular to the longitudinal direction M of the radiator block 16 in the interior of the charge air duct. In addition, the projections 36 are substantially parallel to each other and substantially parallel to the longitudinal direction M of the radiator block. In addition, the two projections 36 on one side of the radiator block 16 in Charge air flow direction L arranged substantially symmetrically to the center of the radiator block 16.
  • the outer cooling fins 22 of the radiator block 16 are plastically deformed by the inwardly projecting projections 36 during insertion of the charge air cooler 12 through the opening 14 in the housing 10 of the suction tube.
  • 16 groove-like recesses 38 are formed in the outer cooling fins 22 of the radiator block, which are formed substantially complementary to the projections.
  • the recesses 38 likewise run essentially parallel to one another and essentially parallel to the installation direction or longitudinal direction M of the intercooler 10.
  • the leakage current of the charge air may be greater than with conventional charge air coolers with side parts without it to a noticeable increase in the temperature of the charge air comes
  • the omission of side parts of the intercooler 12 also advantageously reduces the weight and the manufacturing cost of the intercooler 12.
  • the projections 36 each have a depth Z perpendicular to the charge air flow direction L and the outer cooling fins 22 each have a height H perpendicular to the charge air flow direction L.
  • the front header 26 and the second header 30 are dimensioned such that the outer fins 22 of the radiator block 16 surround them protrude beyond a supernatant U (see Figure 1).
  • a ratio H / Z in this embodiment is in the range of about 0.5 to about 2.
  • the projection U of the outer cooling fins 22 in this embodiment is in the range of 30-70%, typically 40-60% of the height H of the fins 22nd
  • the projections 36 are preferably formed in the installation direction M of the intercooler 12 with an increasing depth Z.
  • FIG. 8 shows a charge air cooler 12 according to a further exemplary embodiment.
  • the same components are given the same reference numbers as in Figures 1 to 7 of the first and second embodiments.
  • the intercooler 12 of this embodiment differs from the intercooler of the first embodiment described above in that the front header plate 26 is provided with guide members 40 in the form of notches. When inserting the intercooler 12 into the housing 10 of the suction tube, the projections 36 engage the housing in these guide elements 40 to guide the intercooler 12.
  • the guide elements 40 With the help of the guide elements 40, the correct insertion of the intercooler 12 is simplified in the intake manifold 10.
  • the supernatant U of the outer cooling fins 22 via the front collecting plate 26 can be less or not formed compared to the above embodiments.
  • the invention has been explained with reference to embodiments in which the intercooler 12 is inserted through a lateral opening 14 in the intake manifold 10 and the recesses 38 for the labyrinth seals between the radiator block 16 of the charge air cooler 12 and the intake manifold 10 during the assembly process directly through the projections 36 at the housing 10 are formed.
  • the recesses 38 are also embodiments in which the recesses 38 are preformed in the outer components 22 of the radiator block 16, for example, groove-like and the projections 36 on the housing 10 then simply engage during mounting in these recesses 38.
  • additional elastomeric seals may be inserted between the recesses and the protrusions to improve the sealing effect.
  • the suction tubular housing 10 is formed divided in the region of the intercooler 12, so that the intercooler 12 can be used between the two housing parts.
  • the components of the intercooler 12 according to the invention are preferably all made of a light metal such as aluminum and soldered together. Such a solution is particularly safe and permanently cool fluid-tight, cool efficient and inexpensive to produce.
  • the intake manifold 10 is made for example of a plastic or a metal (preferably at high charging pressures or temperatures)
  • FIG. 9 shows an alternative embodiment of the invention.
  • the charge air cooler 102 integrated in the intake manifold 101 in this case has an arrangement 100 according to the invention.
  • the heat exchanger such as intercooler 102, formed such that the radiator block 103 is formed at its outer, the housing 104 of the suction pipe 101 opposite end not with a cooling element, such as a corrugated fin, but with at least two juxtaposed flat tubes 105 and the projection 106 of the housing 104 of the suction pipe 101 between the tubes 105 engages.
  • the projection 106 engages in a cooling element 107, which is arranged below the tubes 105.
  • the projection 106 bends the cooling element 107 at least locally and digs when inserted into the housing formally in the cooling element. As a result, a channel 108 is produced in the cooling element, which receives the projection 106.
  • the combination protrusion channel 106, 108 forms a kind of labyrinth seal for sealing a flow around the charge air cooler by the charge air.
  • the projection 106 is divided approximately in the middle and has a groove 109. This causes the projection 108 are formed with its two tongues 1 10, 1 1 1 in resilient, and are acted upon by the insertion into the housing and the generation of the channel 108 to each other so that they then under bias outside to the wall areas the gutter rest and effect an improved seal.
  • the projection 106 thus engages between the tubes of the intercooler, advantageously without touching them, and immersed in the cooling element.
  • the projection can be made in two parts and rest elastically on the recess or groove. This improved sealing feature is not limited to the embodiment of Figure 9, but may be applied to the other embodiments of this application.
  • FIG. 10 shows a further alternative embodiment of the invention.
  • the outer parts 151 of the heat exchanger block 150 are not formed as a cooling element, such as a corrugated fin, but are a body that may be solid or formed as a foam body.
  • the foam body is advantageously designed as a metal foam body, in particular aluminum foam body.
  • the outer part can also be a geometrically shaped part, which for example has a preformed channel 152 for receiving the projection 153.
  • FIG. 11 shows a further alternative of the invention, according to which the projection or also the corresponding recess is designed such that the projection 180 has an element 181 which effects an undercut.
  • the element is advantageously formed so that the projection 180 is T- or L-shaped.
  • the corresponding one Recess has a shape that it can accommodate the projection thus formed.
  • the outer component of the heat exchanger is not the cooling element, such as corrugated rib, but is a solid material or a foamed material, such as an aluminum foam
  • FIG. 12 shows a section of a charge air cooler 200 according to the present invention, wherein only the tube plate 201 with the tubes 203 pushed into the tube openings 202 can be seen.
  • the tube plate 201 is widened in the radial direction relative to the body 204 of the charge air cooler so that a projection in the housing of the charge air cooler produces a groove or recess in the housing of the charge air cooler upon insertion of the charge air cooler, which together with the projection produces a type of labyrinth seal.
  • the recess is advantageously produced in the region of a gap between two rows of tubes.
  • FIGS. 13 to 17 show a further embodiment in which the tubesheet has a recess in the region between the rows of tubes, so that the projection of the housing of the suction tube can be accommodated favorably in the outer surface of the charge air cooler.
  • FIG. 13 shows the view of the body 220 of the cooler without collecting box
  • the tube bottom 221 has in the area between the tubes 222 has a recess at the upper edge, which is advantageously designed at the lower edge so.
  • FIG. 14 shows the tubesheet 221 with the recess 223 at the upper and at the lower edge, which are arranged approximately centrally of the longitudinal sides.
  • FIG. 15 shows a section in which the projection is shown in greater detail. It is approximately parallelogram-like executed with a depth of about 1, 5 mm and a bottom width of about 2 mm.
  • FIG. 16 shows the heat exchanger 230 with attachment flange 231, tube-rib block 232 and end-side tube plate 233 with collection box 234.
  • the upper and lower layers 235 and 236 are preferably designed as corrugated ribs or similarly soft elements.
  • FIG. 17 shows a detail of the front collecting box 234 with tube bottom 233 and corrugated fin 235. It can be seen that both the collecting box and the tubesheet have a recess into which a projection of the housing can engage. In this case, the corrugated rib is then deformed in this area and forms together with the projection, not shown, a labyrinth seal.

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Abstract

Ein Saugrohr für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs weist ein einen Ladeluftkanal definierendes Gehäuse (10) und einen Ladeluftkühler (12) mit einem Kühlerblock (16), welcher in dem Gehäuse (10) so angeordnet ist, dass er von der Ladeluft durchströmt werden kann, auf. Der Kühlerblock (16) des Ladeluftkühlers (12) schließt an einer dem Gehäuse (10) zugewandten Seite mit einem äußeren Bauelement, vorzugsweise einer Kühlrippe (22) ab und in diesem äußeren Bauelement (22) des Kühlerblocks (16) ist wenigstens eine Ausnehmung (38) ausgebildet, welche sich zumindest über einen Teil der Länge des Kühlerblocks (16) im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt. Zudem ist an einer dem Kühlerblock (16) des Ladeluftkühlers (12) zugewandten Innenseite des Gehäuses (10) wenigstens ein Vorsprung (36) vorgesehen, welcher sich zumindest über einen Teil der Innenseite des Gehäuses (10) im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt und zumindest teilweise in die wenigstens eine Ausnehmung (38) des Kühlerblocks (16) dichtend eingreift.

Description

Saugrohr mit integriertem Ladeluftkühler
B e s c h r e i b u n g
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Saugrohr für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, Ladeluftkühler für Verbrennungsmotoren als indirekte Kühler auszubilden, bei denen die Wärme des Ladeluftstroms mittels eines den Kühler durchströmenden Kühlfluids abgeführt wird. Es ist weiter bekannt» dass solche Ladeluftkühler in ein Saugrohr des Verbrennungsmotors integriert werden können. Dabei ist es üblich» den Ladeluftkühler mit einer Flanschplatte zu versehen, sodass er in eine Öffnung eines Saugrohrgehäuses quer zur Ladeluftströmungsrichtung eingeschoben und mit einem Rand der Flanschplatte am Gehäuse verschraubt oder verschweißt werden kann.
Derartige Saugrohre mit integriertem Ladeluftkühter sind zum Beispiel in der DE 10 2007 030 464 A1 , DE 10 2009 012 024 A1 , der DE 10 2009 025 282 A1 und der DE 10 2009 050 258 B3 offenbart.
In der DE 10 2009 012 024 A1 sind das Flanschglied und das Bodenglied separat von dem Kühlerblock des Ladeluftkühlers ausgebildet und gegenüber dem Kühlerblock und dem Saugrohrgehäuse abgedichtet. Bei der DE 10 2009 025 282 A1 ist der gesamte Ladeluftkühler von dem Saugrohrgehäuse umgeben und der Ladeluftkühler weist Seitenteile auf, die eine Strukturierung zur Ausbildung einer Labyrinthdichtung gegenüber einer Innenwand des Saugrohrgehäuses aufweisen, um einen Leckstrom der Ladeluft zwischen Ladeluftkühler und Saugrohrgehäuse zu reduzieren. Zusätzlich oder alternativ ist auch der Einsatz von Elastomerdichtungen zwischen den Seitenteilen des Ladeluftkühlers und der Innenseite des Saugrohrgehäuses bekannt. Der Ladeluftkühler der DE 10 2009 050 258 B3 weist wenigstens einen Kühl- fluid kästen als integralen Bestandteil auf, welcher gleichzeitig einen Teil des Saugrohrgehäuses bildet. Im Gegensatz dazu ist bei dem Saugrohr der DE 10 2007 030 464 A1 wenigstens einer der Kühlfluidkästen des Ladeluftkühlers als integraler Bestandteil des Saugrohrgehäuses ausgebildet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Saugrohr mit integriertem Ladeluftkühler mit einer verbesserten Kühlleistung zu schaffen. Dies wird erfindungsgemäß durch ein Saugrohr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder 2 erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Das Saugrohr, insbesondere für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, weist ein einen Ladeluftkanal definierendes Gehäuse und einen Ladeluftkühler mit einem Kühlerblock, welcher in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass er von der Ladeluft durchströmt werden kann, auf. Gemäß der Erfindung schließt der Kühlerblock des Ladeluftkühlers an einer dem Gehäuse zugewandten Seite mit einem äußeren Bauelement, vorzugsweise einem Kühlelement ab und ist in diesem äußeren Bauelement des Kühlerblocks wenigstens eine Ausnehmung ausgebildet, welche sich zumindest über einen Teil der Länge des Kuhierblocks im Wesentlichen quer zu einer Ladeluftströmungsrichtung erstreckt. Zudem ist an einer dem Kühlerblock des Ladeluftkühlers zugewandten Innenseite des Gehäuses wenigstens ein Vorsprung vorgesehen, welcher sich zumindest über einen Teil der Innenseite des Gehäuses im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung erstreckt und zumindest teilweise in die wenigstens eine Ausnehmung des Kühlerblocks dichtend eingreift.
Alternativ wird die Aufgabe gelöst mit einem Saugrohr für einen Verbrennungsmotor» insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Ladeluftkanal definierenden Gehäuse (10) und einem Ladeluftkühler mit einem Kühlerblock, welcher in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass er von der Ladeluft durchströmt werden kann, wobei der Kühlerblock des Ladeluftkühlers an einer dem Gehäuse zugewandten Seite mit einem äußeren Bauelement abschließt; an diesem äußeren Bauelement des Kuhierblocks wenigstens ein Vorsprung ausgebildet ist, welcher sich zumindest über einen Teil der Länge des Kühierblocks im Wesentlichen quer zu einer Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt; und an einer dem Kühlerblock des Ladeluftkühlers zugewandten Innenseite des Gehäuses wenigstens eine Ausnehmung vorgesehen ist, welcher sich zumindest über einen Teil der Innenseite des Gehäuses im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt und wobei der Vorsprung zumindest teilweise in die wenigstens eine Ausnehmung dichtend eingreift.
Durch den gegenseitigen dichtenden Eingriff zwischen der Ausnehmung in dem äußeren Bauelement des Kühlerblocks und dem Vorsprung an der Innenseite des Saugrohrgehäuses ist eine wirksame Abdichtung zwischen dem Kühlerblock und dem Saugrohrgehäuse geschaffen, die einen Leckstrom der Ladeluft zwischen Kühlerblock und Saugrohrgehäuse, der nahezu ungekühlt am Ladeluftkühler vorbeiströmt, reduziert und auf diese Weise die Kühlleistung erhöht.
Da der Kühlerblock des Ladeluftkühlers mit einem äußeren Bauelement ab- schließt und die wenigstens eine Ausnehmung in diesem äußeren Bauelement ausgebildet ist, kann im Gegensatz zu herkömmlichen Saugrohren mit integriertem Ladeluftkühler auf ein Seitenteil des Ladeluftkühlers mit daran angebrachten Dichtelementen verzichtet werden. Auf diese Weise lassen sich das Gewicht, der Materialaufwand und die Herstellungskosten des Ladeluftkühlers und damit des aus Saugrohr und Ladeluftkühler gebildeten Ansaugmoduls reduzieren. Außerdem lässt sich auf diese Weise der von der Ladeluft durch ström bare Querschnitt des Ladeluftkühlers erweitern. Da der Kühlerblock des Ladeluftkühlers mit einem äußeren Bauelement vorzugsweise in Form eines Kühlelements abschließt, wird der verbleibende Leckstrom der Ladeluft, der ggf. trotz der erfindungsgemäßen Dichtungskonstruktion zwischen dem Kühlerblock und der Innenseite des Saugrohrgehäuses am Kühlerblock vorbei strömt, durch das äußere Kühlelement des Kühlerblocks zumindest etwas gekühlt. Der Leckstrom erfährt somit im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen des Saugrohrs mit integriertem Ladeluftkühler eine deutlich höhere Abkühlung. Dies hat als Ergebnis den weiteren Vorteil, dass im Vergleich zu herkömmlichen Konstruktionen größere Leckströme der Ladeluft zwischen dem Kühlerblock und dem Saugrohrgehäuse zugelassen werden dürfen, bevor es zu einer merklichen Anhebung der Temperatur des Ladeluftstroms am Einlass des Verbrennungsmotors kommt.
Unter„Ladeluft" im Sinne der Erfindung wird das einem Verbrennungsmotor zugeführte Gas verstanden. In diesem Zusammenhang beinhaltet die „Ladeluft" auch beliebige Mischungen aus Luft und Abgas, sofern der Verbrennungsmotor mit einem Abgasrückführsystem ausgestattet ist. Das erfindungsgemäße Saugrohr kann sowohl mit Benzinmotoren als auch mit Dieselmotoren kombiniert werden. Außerdem kann das erfindungsgemäße Saugrohr bei Verbrennungsmotoren mit und ohne Turbolader eingesetzt werden.
Die„Ladeluftströmungsrichtung" bezeichnet die Hauptströmungsrichtung der Ladeluft durch den Abschnitt des Saugrohrgehäuses, in dem der Ladeluftkühler angeordnet ist.
Der Begriff „Kühlerblock" bezeichnet in diesem Zusammenhang den Teil des Ladeluftkühlers, in dem der Wärmeaustausch zwischen der Ladeluft und dem Kühlfluid (z.B. Wasser, Kältemittel, etc.) stattfindet. Die wesentlichen Bestandteile des Kühlerblocks sind mehrere Kühlfluid kanäle und vorzugsweise zusätzlich mehrere zwischen den Kühlfluidkanäten angeordnete Kühlelemente, vorzugsweise in Form von Kühlrippen. Die Kühlfluid kanäle sind vorzugsweise in der Art eines Rohr- bzw. Rohrbündelkühlers oder eines Stapelscheibenkühlers ausgebildet und angeordnet. Die Kühlelemente zwischen den Rohren stehen mit diesen Rohren in thermisch leitender Verbindung und vergrößern die wirksame Wärmetauschfläche des Kühlerblocks. Der Kühlerblock ist vorzugsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei die Hauptseiten im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung liegen und von der Ladeluft durchströmt werden, ohne dass die Erfindung auf diese Geometrie beschränkt sein soll. Der Kühlerblock ist an seinen beiden Enden jeweils durch eine Sammeiplatte begrenzt, welche Öffnungen zum Aufnehmen der Kühlfluidkanäle aufweist. Die Kühlfluidkanäle münden durch diese Sammelplatten dann jeweils in einen Sammler (häufig auch als Kühlfluidkasten oder Wasserkasten bezeichnet). Die Sammler sind mit einem Zulauf-Anschlussstutzen und einem Ablauf-Anschlussstutzen zum Zuführen bzw. Abführen des Kühlfluid zu bzw. aus dem Ladeluftkühler versehen. Dabei können Zulauf und Ablauf entweder beide am gleichen Sammler oder an verschiedenen Sammlern vorgesehen sein. Dementsprechend sind im Rahmen der Erfindung Ladeluftkühler mit Einströmungsrichtung (I-förmiger Strömungsweg), Zweiströmungsrichtung (U-förmiger Strömungsweg) oder Mehrströmungsrichtung möglich. Ferner können einer oder beide Sammler im Rahmen der Erfindung integral mit dem Kühlerblock ausgebildet sein, als separate Komponenten ausgebildet und mit dem Kühlerblock verbunden (z.B. verschweißt, verlötet oder verklebt) sein oder integral mit dem Saugrohrgehäuse ausgebildet und gegen den Kühlerblock abgedichtet sein.
Das„äußere Bauelement" des Kühlerblocks bezeichnet - zum Beispiel im Gegensatz zu einem Seitenteil oder Gehäuseteil um den Kühlerblock - einen Bestandteil des Kühlerblocks selbst. Vorzugsweise ist dieses äußere Bauelement als ein Kühlelement des Kühlerblocks ausgebildet. Vorzugsweise handelt es sich bei diesem Kühlelement um eine Kühlrippe oder ein anderes Element mit großer Wärmetauschfläche.
Unter dem Begriff „im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung" zählen insbesondere eine Richtung senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung, aber auch Richtungen mit einer Hauptkomponente senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung, d.h. Richtungen in einem Winkelbereich von zum Beispiel etwa ± 30 Grad gegenüber der Senkrechten zur Hauptströmungsrichtung. „Ausnehmung" und„Vorsprung", die ineinander eingreifen, sind im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig geformt, sofern sie im Wesentlichen komplementär zueinander ausgebildet sind, sodass sie durch Ausbildung eines Labyrinths eine ausreichende Dichtwirkung erzielen. Die Ausnehmung ist vorzugsweise nutartig ausgebildet. Ausnehmung und Vorsprung sind vorzugsweise mit zumindest teilweise runden bzw. abgerundeten Querschnittsformen ausgebildet. Ausnehmung und Vorsprung sollen sich jeweils zumindest über einen Teil des Kühlerblocks bzw. der Innenseite des Gehäuses quer zur Ladeluftströmungsrichtung erstrecken. Dies bedeutet in diesem Zusammenhang, dass sich die Ausnehmung und der Vorsprung jeweils über die gesamte Breite des Ladeluftkanals quer zur Ladeluftströmungsrichtung oder nur über einen Teil dieser Breite erstrecken. Ausnehmung und Vorsprung verlaufen vorzugsweise im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung des Kühlerblocks, können im Rahmen der Erfindung aber auch in einem vorbestimmten Winkel zu dieser Längsrichtung des Kühlerblocks verlaufen.
Ausnehmung und Vorsprung sind vorzugsweise in Ladeluftströmungsrichtung mittig zum Kühlerblock bzw. symmetrisch zur Mitte des Kühlerblocks angeordnet, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll,
Der„Vorsprung" an der Innenseite des Gehäuses ist vorzugsweise einstückig mit dem Gehäuse ausgebildet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der wenigstens eine Vorsprung als separate Komponente ausgebildet und fest mit dem Gehäuse verbunden (z.B. verschweißt, verklebt und/oder verklemmt). Dabei weist das Gehäuse zum Beispiel eine Ausnehmung oder Aussparung auf, in welche der Vorsprung eingesetzt werden kann. Bei der letztgenannten Ausführungsform kann der Vorsprung unabhängig vom Material des Saugrohrgehäuses aus einem Material gebildet werden, das für die Dichtungskonstruktion ausreichend formstabil ist.
Mit der Terminologie, dass der Vorsprung„zumindest teilweise" in die Aus- nehmung eingreift, soll in diesem Zusammenhang gemeint sein, dass der Vorsprung über zumindest einen Teil der Länge des Vorsprungs oder der Ausnehmung in Breitenrichtung des Ladeluftkanals und/oder zumindest in einen Teil der Tiefe der Ausnehmung in die Ausnehmung eingreift.
Das Eingreifen des Vorsprungs ist derart ausgestaltet, dass die Überdeckung zwischen dem Vorsprung und der Ausnehmung auch dann in ausreichendem Maße gegeben ist, wenn sich das Gehäuse druckbedingt aufbläht und sich nach außen wölbt. Dieses Aufblähen kann den Eingriff um mehrere Millimeter vermindern. Es ist bevorzugt, wenn auch im aufgeblähten Zustand zumindest noch eine Überdeckung von 2 - 5 mm vorhanden sein würde.
Gemäß der Erfindung ist„wenigstens eine Ausnehmung" und ist„wenigstens ein Vorsprung" vorgesehen. Dies umfasst Anzahlen von genau ein, zwei» drei oder mehr Ausnehmungen bzw. Vorsprüngen. Die Anzahlen der Ausnehmungen und der Vorsprünge stimmen vorzugsweise überein. Falls mehrere, d.h. wenigstens zwei Ausnehmungen und Vorsprünge vorgesehen sind, verlaufen diese vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise im Wesentlichen parallel zueinander. Sind mehrere Ausnehmungen und Vorsprünge vorgesehen, können sich diese alle über die gesamte Breite des Ladeluftkanals erstrecken oder nur einen Teil dieser Breite einnehmen. Im letztgenannten Fall sind die Ausnehmungen und Vorsprünge vorzugsweise jeweils in Längsrichtung des Kühlerblocks des Ladeluftkühlers versetzt zueinander angeordnet, sodass insgesamt vorzugsweise die gesamte Breite des Ladeluftkanals mit der erfindungsgemäßen Dichtungsmaßnahme versehen ist. Im Fall mehrerer Ausnehmungen und Vorsprünge sind diese vorzugsweise im Wesentlichen gleich zueinander dimensioniert, sie können im Rahmen dieser Erfindung aber auch unterschiedliche Tiefen und/ oder Stärken aufweisen.
Gemäß der Erfindung ist eine Dichtkonstruktion aus wenigstens einer Ausnehmung in dem äußeren Bauelement des Kühlerblocks und wenigstens einem Vorsprung an der Innenseite des Saugrohrgehäuses an einer dem Gehäuse zugewandten Seite des Kühlerblocks vorgesehen. Vorzugsweise ist eine solche Dichtkonstruktion an beiden Seiten des Kühlerblocks, die einer Innenseite des Gehäuses zugewandt sind, vorgesehen. Im Rahmen der Erfindung ist es aber auch möglich, dass die erfindungsgemäße Dicht- konstruktion nur auf einer Seite des Kühlerblocks vorgesehen ist und die andere Seite des Kühlerbiocks gegenüber der Innenseite des Saugrohrgehäuses in einer anderen Weise abgedichtet ist.
Die erfindungsgemäße Dichtkonstruktion zwischen Saugrohrgehäuse und Kühlerblock schließt nicht aus, dass weitere Dichtungsmaßnahmen vorgesehen sind. Zum Beispiel können zusätzlich Dichtelemente wie beispielsweise Elastomerdichtung und dergleichen zwischen dem Kühlerblock und dem Saugrohrgehäuse angeordnet werden. Die vorliegende Erfindung ist vorzugsweise für Saugrohre anwendbar, bei denen der Ladeluftkühler jederzeit vom gesamten Ladeluftstrom durchströmt wird. Die erfindungsgemäße Konstruktion ist vorzugsweise aber auch bei Saugrohren einsetzbar, bei denen ein Bypasskanal vorgesehen ist, welcher an dem Ladeluftkühler vorbei geführt ist. Stellelemente zum Einstellen eines Massenstromverhältnisses zwischen Ladeluftkühler und Bypasskanal können in diesem Fall wahlweise stromauf und/oder stromab des Ladeiuftkühlers im Saugrohrgehäuse angeordnet sein. Außerdem kann der Bypasskanal wahlweise mittels einer in dem Saugrohrgehäuse angeordneten Trennwand getrennt oder zumindest abschnittweise als zu dem Hauptkanal separate Rohrführung ausgebildet sein.
Nachfolgend werden zu bevorzugende Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung beschrieben. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Gehäuse eine Öffnung zum Einschieben des Ladeluftkühlers in Richtung quer zur Ladeiuft- Strömungsrichtung in das Gehäuse auf. Das (seitliche) Einschieben des Ladeluftkühlers in das Saugrohrohrgehäuse erfolgt vorzugsweise quer zur Ladeluftströmungsrichtung und damit im Wesentlichen in Längsrichtung des Ladeluftkühlers bzw. seines Kühlerblocks.
Die Öffnung des Saugrohrgehäuses ist verschließbar ausgebildet, um den Ladeluftkanal abzudichten. Zu diesem Zweck ist vorzugsweise an der in Einschubrichtung des Ladeluftkühlers hinteren Sammelplatte oder an dem in Einschubrichtung des Ladeluftkühlers hinteren Sammlers ein Flansch oder dergleichen vorgesehen, der mit dem Saugrohrgehäuse zum Beispiel verschraubt oder verschweißt wird. Vorzugsweise ist der Flansch einstückig mit der Sammelplatte bzw. dem Sammler ausgebildet.
In einem Ausführungsbeispiel kann das Gehäuse des Saugrohrs auch mit zwei Öffnungen an einander abgewandten Gehäuseseiten ausgebildet sein, durch welche der Ladeluftkühler hindurchgeschoben werden kann. In diesem Fall sind beide Öffnungen wie oben beschrieben verschließbar. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der eine Sammler des Ladeluftkühlers mit dem Zulauf-Anschlussstutzen versehen ist und der andere Sammler des Ladeluftkühlers mit dem Ablauf-Anschlussstutzen versehen ist.
Anstelle des Einschiebens des Ladeluftkühlers in dessen Längsrichtung in das Saugrohrgehäuse ist es grundsätzlich auch denkbar, das Saugrohrgehäuse in Ladeluftströmungsrichtung zu teilen und den Ladeluftkühler zwischen die beiden Gehäuseteile zu setzen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Ausnehmung in dem äußeren Bauelement des Kühlerblocks während eines Montagevorganges des Ladeluftkühlers in das Gehäuse des Saugrohrs durch den wenigstens einen Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses gebildet. Vorzugsweise drückt der Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses das äußere Bauelement ein (plastische Verformung) und bildet so die Ausnehmung. Auf diese Weise wird eine Dichtungskonstruktion mit allenfalls sehr kleinen Spalten zwischen dem Kühlerblock und dem Saugrohrgehäuse erzielt. Da die Ausnehmung während des Montagevorganges automatisch ausgebildet wird, entfällt ein entsprechender Fertigungsschritt vor der Montage, wodurch die Herstellungskosten des Ladeluftkühlers reduziert werden können. Diese Ausführungsform kann sowohl bei einem seitlich einschiebbaren als auch bei einem einsetzbaren Ladeluftkühler angewendet werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die wenigstens eine Ausnehmung in dem äußeren Bauelement des Kühlerblocks vorgeformt und während eines Montagevorganges des Ladeluftkühlers in das Gehäuse des Saugrohrs mit dem wenigstens einen Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses in Eingriff gebracht. Aufgrund der vorgeformten Ausnehmung in dem äußeren Bauelement ist der Montagevorgang des Ladeluftkühlers einfacher, insbesondere mit weniger Kraftaufwand durchführbar. Auch diese Ausführungsform kann sowohl bei einem einschiebbaren als auch bei einem einsetzbaren Ladeluftkühler angewendet werden.
Bei einer besonderen Ausgestaltung sind die Wellrippen im Bereich des Wellenberges geschwächt ausgeführt, insbesondere vorperforiert. Weiterhin können die Wellrippen durch einen Schnitt, z.B. mit einem Messer, im Bereich der Ausnehmung unterbrochen sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Ladeluftkühler auf seiner in Einbaurichtung vorderen Seite eine Sammelplatte auf, wobei das äußere Bauelement des Kühlerblocks diese Sammelplatte um einen Überstand überragt. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei einem seitlich in das Saugrohrgehäuse einschiebbaren Ladeluftkühler von Vorteil. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die vordere Sammelplatte während des Montagevorganges den Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses stört, der in die Ausnehmung in dem äußeren Bauelement eingreifen soll bzw. diese Ausnehmung beim Einschieben des Ladeluftkühlers in das Saugrohrgehäuse bilden soll.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Saugrohrs beträgt der Überstand dem äußeren Bauelement des Kühlerblocks vorzugsweise wenigstens etwa 20%, bevorzugter wenigstens etwa 30%, noch bevorzugter wenigstens etwa 40% einer Höhe des äußeren Bauelements in Richtung quer zur Ladluftströmungsrichtung. Außerdem beträgt der Überstand des äußeren Bauelements des Kühlerblocks vorzugsweise höchstens etwa 80%, höchstens etwa 70%, noch bevorzugter höchstens etwa 60% der Höhe des äußeren Bauelements in Richtung quer zur Ladluftströmungsrichtung.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Ladeluftkühler auf seiner in Einbaurichtung vorderen Seite eine Sammelplatte auf und ist diese vordere Sammelplatte des Ladeluftkühlers mit wenigstens einem Führungselement versehen, in welches der wenigstens eine Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses während des Montage Vorganges des Ladeluftkühlers in das Gehäuse eingreifen kann. Das Führungselement ist vorzugsweise im Wesentlichen komplementär zu dem Vorsprung an der Innenseite des Saugrohrgehäuses ausgebildet und etwas größer als dieser dimensioniert. Diese Ausführungsform ist insbesondere bei einem seitlich in das Gehäuse einschiebbaren Ladeluftkühler von Vorteil. Das Führungselement unterstützt die richtige Einschubrichtung des Ladeluftkühlers in das Saugrohrgehäuse und die richtige Positionierung der vorgeformten oder noch auszubildenden Ausbildung relativ zu dem Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses. Die Anzahl der Führungs- elemente entspricht vorzugsweise der Anzahl der Vorsprünge, kann aber auch kleiner oder größer gewählt werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Vorsprung an der Innenseite des Gehäuses in Einbaurichtung des Ladeluftkühlers eine zunehmende Tiefe senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung auf. Diese Aus- führungsform ist insbesondere bei einem seitlich in das Gehäuse einschiebbaren Ladeluftkühler von Vorteil, da sie das Formen der Ausnehmung in dem äußeren Bauelement erleichtert. Unter dem Begriff „zunehmende Tiefe" sollen alle Ausgestaltungen verstanden werden, bei denen die Tiefe des Vorsprungs auf der Seite der Einschuböffnung kleiner als am anderen Ende ist. Vorzugsweise nimmt die Tiefe des Vorsprungs kontinuierlich, d.h. ohne Abschnitte mit abnehmender Tiefe, zu. Dies kann vorzugsweise stetig oder stufenweise erfolgen.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung beträgt eine mittlere Steigung der Tiefe des Vorsprungs vorzugsweise wenigstens etwa 0,1 °, bevorzugter wenigstens etwa 0,25°, noch bevorzugter wenigstens etwa 0,35°. Zudem beträgt die mittlere Steigung der Tiefe des Vorsprungs vorzugsweise höchstens etwa 5°, bevorzugter höchstens etwa 2°, noch bevorzugter höchstens etwa 1 °.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung beträgt ein Verhältnis einer Höhe des äußeren Bauelements des Kühlerblocks quer zur Ladeluftströmungsrichtung zu einer Tiefe des Vorsprungs an der Innenseite des Gehäuses wenigstens etwa 0,3, bevorzugter wenigstens etwa 0,5. Zudem beträgt das Verhältnis der Höhe des äußeren Bauelements des Kühlerblocks zur Tiefe des Vorsprungs an der Innenseite des Gehäuses vorzugsweise höchstens etwa 3:1 , bevorzugter höchstens etwa 2:1 . Im Fall einer in Einbaurichtung des Ladeluftkühlers zunehmenden Tiefe der Vorsprünge beziehen sich die hier angegeben Verhältnisse auf die mittlere Tiefe dieser Vorsprünge. Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegend Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung Zusammenhang mit den Figuren. Darin zeigen, zum Teil schematischi eine Perspektivansicht eines Ladeluftkühlers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; eine ausschnittweise Perspektivansicht, zum Teil im Schnitt, einer Verbindung zwischen dem Ladeluftkühler und dem Saugrohrgehäuse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel; eine Teilperspektivansicht eines nahezu voltständig in das Saugrohrgehäuse eingeschobenen Ladeluftkühlers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; eine Teilperspektivansicht des vollständig in das Saugrohrgehäuse eingeschobenen Ladeluftkühlers von Figur 3; eine perspektivische Querschnittsansicht des in das Saugrohrgehäuse eingeschobenen Ladeluftkühlers von Figur 3;
Fig. 6 eine perspektivische Längsschnittsansicht des in das Saugrohrgehäuse eingeschobenen Ladeluftkühlers von Figur 3 gemäß Linie A-A in Figur 5;
Fig. 7 eine perspektivische Längsschnittsansicht des in das Saugrohrgehäuse eingeschobenen Ladeluftkühters von Figur 3 gemäß Linie B-B in Figur 5; Fig. 8 eine Perspektivansicht eines Ladeluftkühlers gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel der Erfindung Fig. 9 eine Schnittansicht mit Vorsprung am Gehäuse und Ausnehmung am Kühler; Fig. 10 eine Schnittansicht mit Vorsprung am Gehäuse und Ausnehmung am Kühler;
Fig. 1 1 eine Schnittansicht mit Vorsprung am Gehäuse und Ausnehmung am Kühler;
Fig. 12 eine Ansicht des Kühlerblocks mit Rohrboden; Fig. 13 eine Ansicht des Kühlerblocks mit Rohrboden; Fig. 14 ein Rohrboden;
Fig. 15 ein Ausschnitt der Figur 14;
Fig. 16 eine Ansicht eines Wärmeübertragers; und
Fig. 17 eine Ansicht eines Ausschnitts des Sammelkastens mit Rohrboden und Wellrippe.
Figuren 1 bis 7 zeigen Ladeluftkühler gemäß einem ersten und einem zweiten Ausführungsbeispiel, die in ein Saugrohr eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs integriert sind. Die beiden Ausführungsbeispiele werden nachfolgend gemeinsam beschrieben, da sie sich nur geringfügig unterscheiden. Das Gehäuse 10 des Saugrohrs definiert einen Ladeluftkanal, durch den Ladeluft in einer Ladeluftströmungsrichtung L dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. In diesem Ladeluftkanal ist der Ladeluftkühler 12 integriert, wobei dieser in diesem Ausführungsbeispiel durch eine entsprechende Öfnung 14 im Gehäuse 10 seitlich in dieses Gehäuse 10 in einer Einbaurichtung M im Wesentlichen senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung L der Ladeluft, durch den Ladeluftkanal eingeschoben werden kann.
Stromab des Ladeluftkühlers 12 verzweigt der Ladeluftkanal bzw. das Saug- rohrgehäuse 10 üblicherweise in mehrere Einlasskanäle (nicht dargestellt), die an einen Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeflanscht sind.
Der Ladeluftkühler 12 weist einen Kühlerblock 16 auf, der im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist, wobei die Längsrichtung des Kühlerblocks 16 im Wesentlichen parallel zur Einbaurichtung M des Ladeluftkühlers 11 und damit senkrecht zur Ladluftströmungsrichtung L durch das Gehäuse 10 des Saugrohrs ausgerichtet ist, sodass der Kühlerblock 16 von der Ladeluft durchströmt werden kann, Der Kühlerblock 16 des Ladeluftkühlers 12 ist im Wesentlichen aus mehreren übereinander angeordneten Rohren 18 und dazwischen angeordneten Kühlrippen 20 zur Vergrößerung der Wärmetauschfläche aufgebaut. Wie in Figur 5 erkennbar, sind bei diesem Ausführungsbeispiel zudem zwei Stapel von Rohren 18 in der Ladeluftströmungsrichtung L hintereinander angeordnet, um die Kühlleistung zu erhöhen. Erfindungsgemäß schließt der Kühlerblock 16 an den beiden Seiten, die einer Innenseite des Gehäuses 10 senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung L und zur Längsrichtung des Ladeluftkühlers 12 zugewandt sind, jeweils mit einem äußeren Bauelement in Form einer äußeren Kühlrippe 22 ab. Die Kühlrippen 20, 22 erstrecken steh in der Ladeluftströmungsrichtung L über beide Stapel der Rohre 18. In der Längsrichtung M ist der Kühlerblock 16 des Ladeluftkühlers 12 jeweils durch eine Sammelplatte 24, 26 begrenzt, Dabei kann zwischen einer in der Einbaurichtung M vorderen Sammelplatte 26 und einer in der Einbaurichtung M hinteren Sammelplatte 24 unterschieden werden. Die beiden Sammelplatten 24, 26 sind mit Durchbrechungen versehen, in welche die Rohre 18 des Kühlerblocks 16 eingesetzt sind.
Die Komponenten 18 - 26 des Kühlerblocks 16 sind vorzugsweise miteinander verlötet oder verschweißt.
Die hintere Sammelplatte 24 bildet gleichzeitig einen Befestigungsflansch, der die Öffnung 14 des Gehäuses 10 überragt, sodass der Ladeluftkühler 12 mit dieser Sammelplatte 24 an das Gehäuse 10 verschraubt oder vernietet (vgl Figuren 1 und 2) oder gecrimpt oder verclipst (vgl, Figuren 3 bis 7) werden kann (alternativ verschweißt oder verklebt). Zwischen der vorderen Sammelplatte 24 und dem Gehäuse 10 des Saugrohrs ist vorzugsweise zudem ein Dichtelement 42 zum Beispiel in Form einer O-Ring-Dichtung angeordnet. Die hintere Sammelplatte 24 ist mit einem ersten Sammler 28 verbunden und die vordere Sammelplatte 26 ist mit einem zweiten Sammler 30 verbunden. Dabei sind die Sammler 28, 30 jeweils durch eine Art Deckel gebildet, der mit der jeweiligen Sammelplatte 24, 26 verbunden, insbesondere verschweißt, verlötet oder verklebt ist. Der erste Sammler 28 ist mit einem Zulauf- Anschlussstutzen 32 und einem Ablauf-Anschlussstutzen 34 versehen (vgl. Figuren 3 und 6). Die beiden Stutzen 32, 34 sind mit dem ersten Sammler 28 einstückig ausgebildet (z.B. angespritzt) oder mit diesem verschweißt oder verlötet. In diesen Ausführungsbeispielen mit zwei Stapeln von Rohren 18 ist der erste Sammler 28 zum Beispiel durch eine zwischen den beiden Stapeln angeordnete Trennplatte unterteilt. Außerdem ist der zweite Sammler 30 in diesen Ausführungsbeispielen integral mit dem Kühlerblock 16 ausgebildet oder fest mit diesem verbunden; alternativ kann der zweite Sammler 30 auch als Teil des Saugrohrgehäuses 10 ausgebildet sein.
Durch den Zulauf-Anschlussstutzen 32 wird dem ersten Sammler 28 ein Kühlfluid (z.B. Wasser) zugeführt, welches aus dem Sammler zum Beispiel auf die in Ladeluftströmungsrichtung L stromaufwärtigen Rohre 18 des Kühlerblocks 16 aufgeteilt wird. Nach Durchströmen der Rohre 18 und dem Wärmeaustausch mit der Ladeluft gelangt das Kühlfluid in den zweiten Sammler 30 und wird von dort in die ström abwärfigen Rohre 18 des Kühlerblocks 16 umgeleitet. Nach Durchströmen der stromabwärtigen Rohre 18 und dem erneuten Wärmeaustausch mit der Ladeluft gelangt das Kühlfluid wieder in den ersten Sammler 28 und wird aus diesem über den Ablauf-Anschlussstutzen 34 abgeführt.
Wie in Figuren 3 und 5 dargestellt, sind an den den äußeren Kühlrippen 22 des Kühlerblocks 16 zugewandten Innenseiten des Saugrohrgehäuses 10 jeweils zwei im Wesentlichen leisten- oder rippenartige Vorsprünge 36 ausgebildet Im ersten Ausführungsbeispiel von Figur 2 ist jeweils nur ein Vorsprung 36 an einer Innenseite des Gehäuses 10 vorgesehen. In diesen Ausführungsbeispielen sind die Vorsprünge 36 einstückig mit dem Gehäuse 10 ausgebildet (vgl. Figuren 2 und 5), sie können aber ebenso als separate Komponenten ausgebildet und mit dem Gehäuse 10 verbunden werden.
Die Vorsprünge 36 stehen im Wesentlichen senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung L und senkrecht zur Längsrichtung M des Kühlerblocks 16 ins Innere des Ladeluftkanals vor. Außerdem verlaufen die Vorsprünge 36 im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung M des Kühlerblocks. Zudem sind die beiden Vorsprünge 36 auf einer Seite des Kühlerblocks 16 in Ladeluftströmungsrichtung L im Wesentlichen symmetrisch zur Mitte des Kühlerblocks 16 angeordnet.
Wie insbesondere in Figuren 2, 3 und 5 erkennbar, werden beim Einschieben des Ladeluftkühlers 12 durch die Öffnung 14 in das Gehäuse 10 des Saugrohrs die äußeren Kühlrippen 22 des Kühlerblocks 16 durch die nach innen ragenden Vorsprünge 36 plastisch deformiert. Auf diese Weise werden in den äußeren Kühlrippen 22 des Kühlerblocks 16 nutartige Ausnehmungen 38 gebildet, die im Wesentlichen komplementär zu den Vorsprüngen geformt sind. Die Ausnehmungen 38 verlaufen ebenfalls im Wesentlichen parallel zueinander und im Wesentlichen parallel zur Einbaurichtung bzw. Längsrichtung M des Ladeluftkühlers 10.
Durch das Ineinandergreifen der Vorsprünge 36 in die Ausnehmungen 38 werden Labyrinthdichtungen zwischen dem Gehäuse 10 des Saugrohrs und dem Kühlerblock 16 des Ladeluftkühlers 12 gebildet, die einen Leckstrom der Ladeluft zwischen dem Saugrohrgehäuse 10 und dem Kühlerblock 12 möglichst klein halten sollen. Da die Ausnehmungen 38 beim Einbau des Ladeluftkühlers 12 in das Gehäuse 10 unmittelbar durch die Vorsprünge 36 geformt werden, entstehen allenfalls kleine Spalte zwischen den Vorsprüngen 36 und den Ausnehmungen 38 mit dem Ergebnis eines sehr kleinen Leckstroms der Ladeluft.
Da der verbleibende geringe Leckstrom zudem die äußeren Kühlrippen 22 des Kühlerblocks 16 überstreicht, wird auch dieser Leckstrom durch den Ladeluftkühler 12 zumindest etwas gekühlt Dies hat zur Folge, dass der Leckstrom der Ladeluft im Vergleich zu herkömmlichen Ladeluftkühlern mit Seitenteilen größer sein darf, ohne dass es zu einer merklichen Erhöhung der Temperatur der Ladeluft kommt Der Verzicht auf Seitenteile des Ladeluftkühlers 12 reduziert zudem in vorteilhafter Weise das Gewicht und die Herstellungskosten des Ladeluftkühlers 12. Wie in Figuren 2 und 7 dargestellt, haben die Vorsprünge 36 jeweils eine Tiefe Z senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung L und haben die äußeren Kühlrippen 22 jeweils eine Höhe H senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung L. Um das Einführen des Ladeluftkühlers 12 in das Gehäuse 10 zu ermöglichen, ohne mit den Vorsprüngen 36 zu kollidieren, sind die vordere Sammelplatte 26 und der zweite Sammler 30 so dimensioniert, dass die äußeren Kühlrippen 22 des Kühlerblocks 16 diese um einen Überstand U überragen (vgl. Figur 1 ).
Ein Verhältnis H / Z liegt in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich von etwa 0,5 bis etwa 2. Der Überstand U der äußeren Kühlrippen 22 liegt in diesem Ausführungsbeispiel im Bereich von 30-70%, fdealerweise von 40-60% der Höhe H der Kühlrippen 22.
Um die Ausbildung der Ausnehmungen 38 in den äußeren Kühlrippen 22 beim Einschieben des Ladeluftkühlers 12 in das Saugrohrgehäuse 10 zu erleichtern, sind die Vorsprünge 36 vorzugsweise in Einbaurichtung M des Ladeluftkühlers 12 mit einer zunehmenden Tiefe Z ausgebildet.
Beispielsweise ist die Tiefe Z der Vorsprünge 36 im Bereich der vorderen Sammelplatte 26 etwa doppelt so groß wie im Bereich der hinteren Sammelplatte 24. Auf diese Weise lässt sich eine mittlere Steigung der Tiefe Z der Vorsprünge 36 und damit der Ausformschräge der Ausnehmungen 38 von beispielsweise etwa 0,5° erzielen. Figur 8 zeigt einen Ladeluftkühler 12 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. Gleiche Komponenten sind dabei mit den gleichen Bezugsziffern wie in den Figuren 1 bis 7 des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels gekennzeichnet.
Der Ladeluftkühler 12 dieses Ausführungsbeispiels unterscheidet sich von dem oben beschriebenen Ladeluftkühler des ersten Ausführungsbeispiels dadurch, dass die vordere Sammelplatte 26 mit Führungselementen 40 in Form von Einkerbungen versehen ist. Beim Einschieben des Ladeluftkühlers 12 in das Gehäuse 10 des Saugrohrs greifen die Vorsprünge 36 am Gehäuse in diese Führungselemente 40 ein, um den Ladeluftkühler 12 zu führen.
Mit Hilfe der Führungselemente 40 wird das korrekte Einschieben des Ladeluftkühlers 12 in das Saugrohrgehäuse 10 vereinfacht. Außerdem kann der Überstand U der äußeren Kühlrippen 22 über die vordere Sammelplatte 26 im Vergleich zu den obigen Ausführungsbeispielen geringer bis gar nicht ausgebildet werden.
Die Erfindung wurde anhand von Ausführungsbeispielen erläutert, bei denen der Ladeluftkühler 12 durch eine seitliche Öffnung 14 in das Saugrohrgehäuse 10 eingeschoben wird und die Ausnehmungen 38 für die Labyrinthdichtungen zwischen dem Kühlerblock 16 des Ladeluftkühlers 12 und dem Saugrohrgehäuse 10 beim Montagevorgang unmittelbar durch die Vorsprünge 36 an dem Gehäuse 10 geformt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung liegen aber auch Ausführungsformen, bei denen die Ausnehmungen 38 in den äußeren Bauelementen 22 des Kühlerblocks 16 zum Beispiel nutartig vorgeformt sind und die Vorsprünge 36 am Gehäuse 10 dann beim Montieren einfach in diese Ausnehmungen 38 eingreifen. Speziell im Fall der vorgeformten Ausnehmungen können zusätzliche Elastomerdichtungen zwischen den Ausnehmungen und den Vorsprüngen eingesetzt werden, um die Dichtwirkung zu verbessern. Ebenso liegen im Rahmen der Erfindung auch Ausführungsformen, bei denen das Saug- rohrgehäuse 10 im Bereich des Ladeluftkühlers 12 geteilt ausgebildet ist, sodass der Ladeluftkühler 12 zwischen den beiden Gehäuseteilen eingesetzt werden kann. Die Bestandteile des Ladeluftkühlers 12 gemäß der Erfindung sind vorzugsweise alle aus einem Leichtmetall wie Aluminium gefertigt und miteinander verlötet. Eine solche Lösung ist besonders sicher und dauerhaft kühlfluiddicht, kühleffizient und kostengünstig herstellbar. Das Saugrohrgehäuse 10 ist zum Beispiel aus einem Kunststoff oder auch aus einem Metall (bevorzugt bei hohen Ladedrücken oder Temperaturen) gefertigt
Die Figur 9 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Erfindung, Der in das Saugrohr 101 integrierte Ladeluftkühler 102 weist dabei eine erfindungsgemäße Anordnung 100 auf.
Dabei ist der Wärmeübertrager, wie Ladeluftkühler 102, derart gebildet, dass der Kühlerblock 103 an seinem äußeren, dem Gehäuse 104 des Saugrohrs 101 gegenüberliegenden Ende nicht mit einem Kühlelement, wie einer Wellrippe, sondern mit zumindest zwei nebeneinander angeordneten Flachrohren 105 gebildet ist und der Vorsprung 106 des Gehäuses 104 des Saugrohrs 101 zwischen die Rohre 105 eingreift. Dabei kann es vorteilhaft sein, wenn der Vorsprung 106 in ein Kühlelement 107 eingreift, welches unterhalb der Rohre 105 angeordnet ist. Dabei verbiegt der Vorsprung 106 das Kühlelement 107 zumindest lokal und gräbt sich beim Einschieben in das Gehäuse förmlich in das Kühlelement ein. Dadurch wird in dem Kühlelement eine Rinne 108 erzeugt, welche den Vorsprung 106 aufnimmt.
Dabei bildet die Kombination Vorsprung-Rinne 106, 108 eine Art Labyrinthdichtung zur Abdichtung einer Umströmung des Ladeluftlkühlers durch die Ladeluft. Wie in Figur 9 zu erkennen ist, ist der Vorsprung 106 etwa in der Mitte geteilt und weist eine Nut 109 auf. Dies bewirkt, dass der Vorsprung 108 mit seinen beiden Zungen 1 10, 1 1 1 in federnd ausgebildet sind, und durch das Einschieben in das Gehäuse und beim Erzeugen der Rinne 108 aufeinander zu beaufschlagt werden, so dass sie anschließend unter Vorspannung außen an den Wandbereichen der Rinne anliegen und eine verbesserte Abdichtung bewirken. Der Vorsprung 106 greift also zwischen den Rohren des Ladeluftkühlers hindurch, vorteilhaft ohne diese zu berühren, und taucht in das Kühlelement ein. Vorsprung kann dabei vorteilhaft zweiteilig ausgeführt sein und elastisch an der Aussparung bzw. Rinne anliegen. Dieses Merkmal der verbesserten Abdichtung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel der Figur 9 beschränkt, sondern kann auch bei den anderen Ausführungsbeispielen dieser Anmeldung angewendet werden.
Die Figur 10 zeigt eine weitere alternative Ausgestaltung der Erfindung. Dabei sind die außen liegenden Teile 151 des Wärmeübertragerblocks 150 nicht als Kühlelement, wie als Wellrippe, ausgebildet, sondern sind ein Körper, der massiv oder als Schaumkörper gebildet sein kann. Der Schaumkörper ist dabei vorteilhaft als Metailschaumkörper, insbesondere Aluschaumkörper, ausgebildet. Alternativ kann das außen liegende Teil auch ein geometrisch geformtes Teil sein, das beispielsweise eine vorgeformte Rinne 152 zur Aufnahme des Vorsprungs 153 aufweist.
Die Figur 1 1 zeigt eine weitere Alternative der Erfindung, wonach der Vorsprung bzw. auch die dazu korrespondierende Ausnehmung derart gestaltet ist, dass der Vorsprung 180 ein Element 181 aufweist, welches einen Hinterschnitt bewirkt. Das Element ist dabei vorteilhaft so gebildet, dass der Vorsprung 180 T- oder L-förmig ist. Die dazu korrespondierende Aussparung weist eine Gestalt auf, dass sie den so gebildeten Vorsprung aufnehmen kann.
Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist nicht das Gehäuse des Saugrohrs den Vorsprung auf, sondern das außen liegende Teil des Wärmeübertragers, so dass dieses im Bereich des Saugrohrs beim Einschieben eine Aufnahme erzeugt oder in eine solche eingreift. Dabei ist es vorteilhaft, wenn das äußere Bauteil des Wärmeübertragers nicht das Kühlelement, wie Wellrippe, ist, sondern ein Vollmaterial oder ein geschäumtes Material, wie beispielsweise ein Aluminiumschaum ist
Die Figur 12 zeigt einen Ausschnitt eines Ladeluftkühlers 200 gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei lediglich der Rohrboden 201 mit den in die Rohröffnungen 202 eingeschobenen Rohren 203 zu erkennen ist. Der Rohrboden 201 ist gegenüber dem Körper 204 des Ladeluftkühlers in radialer Richtung erweitert, so dass in dem mit D gekennzeichneten mittigen Bereich ein Vorsprung im Gehäuse des Ladeluftkühlers beim Einschieben des Ladetuftkühlers eine Nut oder Ausnehmung erzeugt, die mit dem Vorsprung zusammen eine Art Labyrinthdichtung erzeugt. Dabei wird die Ausnehmung vorteilhaft im Bereich eines Zwischenraums zwischen zwei Rohrreihen erzeugt.
Die Figuren 13 bis 17 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei welcher der Rohrboden eine Aussparung im Bereich zwischen den Rohrreihen aufweist, damit der Vorsprung des Gehäuses des Saugrohrs günstig in der Außenfläche des Ladeluftkühlers aufgenommen werden kann,
Die Figur 13 zeigt dazu die Ansicht des Körpers 220 des Kühlers ohne Sammelkasten, Der Rohrboden 221 weist im Bereich zwischen den Rohren 222 eine Aussparung am oberen Rand auf, wobei dies vorteilhaft auch am unteren Rand so ausgestaltet ist. Die Figur 14 zeigt den Rohrboden 221 mit der Aussparung 223 am oberen und am unteren Rand, die etwa mittig der Längsseiten angeordnet sind. Die Figur 15 zeigt dazu einen Ausschnitt, bei welchem die Aussprung näher gezeigt ist. Sie ist etwa parallelogrammartig ausgeführt mit einer Tiefe von etwa 1 ,5 mm und einer Bodenbreite von etwa 2 mm.
Die Figur 16 zeigt den Wärmeübertrager 230 mit Befestigungsflansch 231 , Rohr-Rippen-Block 232 und abschlussseitigem Rohrboden 233 mit Sammelkasten 234. Dabei ist die obere und die untere Lage 235 und 236 vorzugsweise als Wellrippe oder ähnlich weiches Element ausgebildet. Die Figur 17 zeigt einen Ausschnitt aus dem vorderen Sammelkasten 234 mit Rohrboden 233 und Wellrippe 235. Dabei ist zu erkennen, dass sowohl der Sammelkasten als auch der Rohrboden eine Aussparung aufweisen, in welche ein Vorsprung des Gehäuses eingreifen kann. Dabei wird dann die Wellrippe in diesem Bereich deformiert und bildet zusammen mit dem nicht dargestellten Vorsprung eine Labyrinthdichtung.

Claims

Patentansprüche
Saugrohr für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Ladeluftkanal definierenden Gehäuse (10) und einem Ladeluftkühler (12) mit einem Kühlerblock (18), welcher in dem Gehäuse (10) so angeordnet ist, dass er von der Ladeluft durchströmt werden kann,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlerblock (18) des Ladeluftkühlers (12) an einer dem Gehäuse (10) zugewandten Seite mit einem äußeren Bauelement,
vorzugsweise einem Kühlelement (22) abschließt;
in diesem äußeren Bauelement (22) des Kühlerblocks (16) wenigstens eine Ausnehmung (38) ausgebildet ist» welche sich zumindest über einen Teil der Länge des Kühlerblocks (16) im Wesentlichen quer zu einer Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt; und
an einer dem Kühlerblock (16) des Ladeluftkühlers (12) zugewandten Innenseite des Gehäuses (10) wenigstens ein Vorsprung (36) vorgesehen ist, weicher sich zumindest über einen Teil der Innenseite des Gehäuses im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt und zumindest teilweise in die wenigstens eine Ausnehmung (38) des Kühlerblocks (16) dichtend eingreift
2. Saugrohr für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem einen Ladeluftkanal definierenden Gehäuse (10) und einem Ladeluftkühler mit einem Kühlerblock, welcher in dem Gehäuse so angeordnet ist, dass er von der Ladeluft durchströmt werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass
der Kühlerblock des Ladeluftkühlers an einer dem Gehäuse
zugewandten Seite mit einem äußeren Bauelement abschließt; an diesem äußeren Bauelement des Kühlerblocks wenigstens ein Vorsprung ausgebildet ist, welcher sich zumindest über einen Teil der Länge des Kühlerblocks im Wesentlichen quer zu einer
Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt; und
an einer dem Kühlerblock des Ladeluftkühlers zugewandten
Innenseite des Gehäuses wenigstens eine Ausnehmung vorgesehen ist, welcher sich zumindest über einen Teil der Innenseite des
Gehäuses im Wesentlichen quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) erstreckt und wobei der Vorsprung zumindest teilweise in die wenigstens eine Ausnehmung dichtend eingreift.
Saugrohr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Gehäuse (10) eine Öffnung (14) zum Einschieben des Ladeluftkühlers (12) in Richtung quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) in das Gehäuse (10) aufweist
Saugrohr nach Anspruch 1 , 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Ausnehmung (38) in dem äußeren Bauelement (22) des Kühlerblocks (16) oder in dem Gehäuse des Saugrohrs während eines Montagevorganges des Ladeluftkühlers (12) in das Gehäuse (10) des Saugrohrs durch den wenigstens einen Vorsprung (36) an der Innenseite des Gehäuses (10) oder des außen liegenden Teils des Ladeluftkühlers gebildet ist.
Saugrohr nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die wenigstens eine Ausnehmung (38) in dem äußeren Bauelement (22) des Kühlerblocks (16) oder des Gehäuses des Saugrohrs vorgeformt ist und während eines Montagevorganges des Ladeluftkühlers (12) in das Gehäuse (10) des Saugrohrs mit dem wenigstens einen Vorsprung (36) an der Innenseite des Gehäuses (10) oder des Ladeluftkühlers in Eingriff gebracht ist.
6. Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ladeluftkühler (12) auf seiner in Einbaurichtung (M) vorderen
Seite eine Sammelplatte (26) aufweist; und
das äußere Bauelement (22) des Kühlerblocks (16) die vordere
Sammelplatte (26) um einen Überstand (U) überragt.
Saugrohr nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Überstand (U) des äußeren Bauelements (22) des Kühlerblocks (16) in einem Bereich von etwa 20% bis etwa 80%, bevorzugter von etwa 30% bis etwa 70%, noch bevorzugter von etwa 40% bis etwa 60% einer Höhe (H) des äußeren Bauelements (22) in Richtung quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) liegt.
Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Ladeluftkühler (12) auf seiner in Einbaurichtung (M) vorderen Seite eine Sammelplatte (26) aufweist; und
die vordere Sammelplatte (26) des Ladeluftkühlers (12) mit
wenigstens einem Führungselement (40) versehen ist, in welches der wenigstens eine Vorsprung (38) an der Innenseite des Gehäuses (10) während des Montagevorganges des Ladeluftkühlers (12) in das Gehäuse (10) eingreifen kann.
9. Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Vorsprung (36) an der Innenseite des Gehäuses (10) in Einbaurichtung (M) des Ladeluftkühlers (12) eine zunehmende Tiefe (Z) senkrecht zur Ladeluftströmungsrichtung (L) aufweist.
Saugrohr nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine mittlere Steigung der Tiefe (Z) des Vorsprungs (36) im Bereich von etwa 0,1 ° bis etwa 5°, bevorzugter von etwa 0,25° bis etwa 2°, noch bevorzugter von etwa 0,35° bis etwa 10 liegt.
Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Verhältnis (H/Z) einer Höhe (H) des äußeren Bauelements (22) des Kühlerblocks (16) quer zur Ladeluftströmungsrichtung (L) zu einer Tiefe (Z) des Vorsprungs (36) an der Innenseite des Gehäuses (10) in einem Bereich von etwa 0,3 bis etwa 3, bevorzugter von etwa 0,5 bis etwa 2 liegt.
Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Bauelement eine Mehrzahl von beabstandeten Rohren ist, wobei der Abstand zwischen den Rohren die zumindest eine Ausnehmung bildet zum Eingreifen des
Vorsprungs.
Saugrohr nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, das der Vorsprung auch in ein Teil eingreift, das benachbart den außen liegenden Teil ist und ebenso eine Ausnehmung aufweist zur
Aufnahme des Vorsprungs.
14. Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung zumindest zweigeteilt ist und die beiden Flanken des Vorsprungs elastisch ausgebildet sind zum Anliegen an einer Seitenfläche des Vorsprungs unter Vorspannung. 15. Saugrohr nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Vorsprung mit einem Hinterschnitt versehen ist.
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