DE102004045661B4

DE102004045661B4 - Vorrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004045661B4
Application number: DE102004045661A
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. Sudmanns; Jörg Dipl.-Ing. Breuer; Michael Dipl.-Ing. Arndt; Dominik Dipl.-Ing. Speiser; Jörg Dipl.-Ing. Matthies; Jens Dipl.-Ing. Schneemann
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2004-09-21
Filing date: 2004-09-21
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2024-09-22
Also published as: DE102004045661A1

Abstract

Vorrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in V-Bauart, mit einem Ladeluftkanal (5, 6), einem in dem Ladeluftkanal (5, 6) angeordneten ersten Ladeluftkühler (7) einer ersten Kühlstufe zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem ersten Temperaturniveau befindliches erstes Kühlmedium und mindestens einem diesem in dem Ladeluftkanal nachgeschalteten zweiten Ladeluftkühler (8) einer zweiten Kühlstufe zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem zweiten Temperaturniveau, das niedriger ist als das erste Temperaturniveau, befindliches zweites Kühlmedium,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Ladeluftkanal (5, 6), der erste Ladeluftkühler (7) und der zweite Ladeluftkühler (8) in einem gemeinsamen Gehäusemodul (4) integriert zusammengefasst sind, welches im V-förmigen Raum zwischen den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist,
dass ein erster Teil (5, 6) des Ladeluftkanals in Längsrichtung durch das Gehäusemodul (4) verlaufend vorgesehen ist, wobei der erste Ladeluftkühler (7) und der zweite Ladeluftkühler (8) in Strömungsrichtung nacheinander in dem ersten Teil...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Kühlung der Ladeluft von aufgeladenen Brennkraftmaschinen bekannt, bei denen in einem den Ladeluftstrom vom Verdichter des Laders zu den Ansaugluftkanälen der Brennkraftmaschine führenden Ladeluftkanal ein erster Ladeluftkühler einer ersten Kühlstufe und mindestens ein diesem nachgeschalteter zweiter Ladeluftkühler einer zweiten Kühlstufe vorgesehen sind, wobei der erste Ladeluftkühler zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem ersten Temperaturniveau befindliches erstes Kühlmedium und der zweite Ladeluftkühler zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem zweiten Temperaturniveau, das niedriger ist als das erste Temperaturniveau, befindliches zweites Kühlmedium vorgesehen ist. Dabei wird als erstes Kühlmedium zur Abfuhr der Wärme aus dem ersten Ladeluftkühler beispielsweise aus dem Kühlsystem der Brennkraftmaschine abgezweigte Kühlflüssigkeit und zur Abfuhr der Wärme in dem zweiten Ladeluftkühler Umgebungsluft, im Falle von dem Antrieb von Wasserfahrzeugen dienenden Brennkraftmaschinen Seewasser oder im Falle von landgestützten stationären Brennkraftmaschinen auch Leitungswas ser oder ähnliches verwendet. Eine solche Vorrichtung zur Ladeluftkühlung ist beispielsweise aus der DE 102 54 016 A1 oder aus der DE 30 28 674 A1 bekannt.
Weiterhin ist aus der DE 20 59 220 A eine Vorrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in V-Bauart bekannt, bei der mehrere vom Kühlwasser der Brennkraftmaschine gekühlte, auf gleichem Temperaturniveau befindliche Ladeluftkühler räumlich hintereinander, in Bezug auf den Ladeluftkanal jedoch parallel geschaltet in zwei den jeweiligen Zylinderreihen zugeordneten Gehäusen oder Gehäuseteilen vorgesehen sind, wobei diese Gehäuse oder Gehäuseteile zugleich die Ansaugleitungen der einzelnen Zylinderköpfe bilden.
Weiter sind aus der DE 40 17 823 C2 und der DE 36 33 405 C2 jeweils Ansauganlagen von aufgeladenen Brennkraftmaschinen in V-Bauart bekannt, welche im V-förmigen Raum zwischen den Zylinderköpfen der beiden Zylinderreihen angeordnete Ladeluftkanäle umfassen.
Aus der EP 1 111 217 B1 geht es als bekannt hervor, zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wenigstens zwei Ladeluftkühler hintereinander zu schalten, die mit Kühlmittel auf unterschiedlichen Temperaturniveaus arbeiten.
In der JP 01 073 121 A ist eine Einrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in V-Bauart dargestellt. Dabei ist im V-förmigen Raum zwischen den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine ein Gehäuse vorgesehen, das einen Ladeluftkanal bildet, in dem ein erster und ein zweiter Ladeluftkühler angeordnet sind.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine hinsichtlich Kompaktheit und Strömungsführung verbesserte Vorrichtung zur Ladeluftkühlung der eingangs genannten Art zu schaffen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist es bei einer Vorrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in V-Bauart, mit einem Ladeluftkanal, einem in dem Ladeluftkanal angeordneten ersten Ladeluftkühler einer ersten Kühlstufe zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem ersten Temperaturniveau befindliches erstes Kühlmedium und mindestens einem diesem in dem Ladeluftkanal nachgeschalteten zweiten Ladeluftkühler einer zweiten Kühlstufe zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem zweiten Temperaturniveau, das niedriger ist als das erste Temperaturniveau, befindliches zweites Kühlmedium vorgesehen, dass der Ladeluftkanal, der erste Ladeluftkühler und der zweite Ladeluftkühler in einem gemeinsamen Gehäusemodul integriert zusammengefasst sind, welches im V-förmigen Raum zwischen den Zylinderköpfen der Zylinderreihen der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Dabei ist es vorgesehen, dass ein erster Teil des Ladeluftkanals in Längsrichtung durch das Gehäusemodul verlaufend vorgesehen ist, wobei der erste Ladeluftkühler und der zweite Ladeluftkühler in Strömungsrichtung nacheinander in dem ersten Teil des Ladeluftkanals angeordnet sind, und wobei ein stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers befindlicher zweiter Teil des Ladeluftkanals sich in zu den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine führenden Ansaugluftleitungen fortsetzt. Weiterhin ist in dem Gehäusemodul eine Luftklappe vorgesehen, welche wahlweise einen den zweiten Ladeluftkühler umgehenden Bypass von einem stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers und stromaufwärts des zweiten Ladeluftkühlers befindlichen Bereich des ersten Teils des Ladeluftkanals zu einem stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers befindlichen Bereich des zweiten Teils des Ladeluftkanals freigibt. Mittels einer solchen Luftklappe kann in Abhängigkeit von den Temperatur- und Lastverhältnissen die Ladeluft ganz durch den zweiten Ladeluftkühler geführt oder teilweise oder ganz an dem zweiten Ladeluftkühler vorbei vom Ausgang des ersten Ladeluftkühlers direkt in Richtung zu den Ansaugluftleitungen geführt werden.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass die für eine zweistufige Ladeluftkühlung erforderlichen ersten und zweiten Ladeluftkühler platzsparend auf einem geringen Raum angeordnet sind, wobei in Bezug auf eine Geringhaltung von Strömungsverlusten günstige kurze Strömungswege der Ladeluft erreicht werden.
Dabei ist vorzugsweise der erste Teil des Ladeluftkanals in einem zentralen Teil des Gehäusemoduls von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende desselben verlaufend ausgebildet, wobei der zweite Ladeluftkühler nahe dem zweiten Ende des Gehäusemoduls angeordnet ist, und wobei der zweite Teil des Ladeluftkanals stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers beginnend entgegen der Strömungsrichtung des ersten Teils des Ladeluftkanals vom zweiten Ende des Gehäusemoduls zum ersten Ende desselben hin verlaufend angeordnet ist. Diese Ausführungsform gestattet es, den ersten Ladeluftkühler der ersten Kühlstufe und den zweiten Ladeluftkühler der zweiten Kühlstufe platzsparend hintereinander in dem Ladeluftkanal unterzubringen ohne dadurch eine strömungsgünstige Leitungsführung des Ladeluftkanals zu den Ansaugluftleitungen der Brennkraftmaschine hin zu behindern.
Dabei ist es insbesondere günstig vorzusehen, dass die zu den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine führenden Ansaugluftleitungen seitlich von dem zweiten Teil des Ladeluftkanals abzweigen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Teil des Ladeluftkanals in zwei an einander gegenüberliegenden seitlichen Bereichen des Gehäusemoduls in Längsrichtung parallel zu den Zylinderköpfen der Zylinderreihen der Brennkraftmaschine verlaufenden Zweigen angeordnet. Dies ermöglicht eine kompakte und dennoch strömungsgünstige Anordnung des Ladeluftkanals.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Teil des Ladeluftkanals zur Oberseite des zweiten Ladeluftkühlers hin verläuft und der zweite Teil des Ladeluftkanals an der Unterseite des von dem Ladeluftstrom vertikal von oben nach unten durchströmten zweiten Ladeluftkühlers beginnt.
Eine bevorzugte Kombination der beiden letztgenannten Ausführungsformen kann insbesondere so weitergebildet sein, dass der erste Teil des Ladeluftkanals vom ersten Ladeluftkühler zur Oberseite des zweiten Ladeluftkühlers schräg ansteigend verlaufend ausgebildet ist, wobei die den den zweiten Ladeluftkühler umgehenden Bypass freigebende Luftklappe an der Unterseite des schräg ansteigenden Bereichs des ersten Teils des Ladeluftkanals vorgesehen ist. Dies gestattet es in vorteilhafter Weise, den über den Bypass an dem zweiten Ladeluftkühler vorbeizuführenden Teil des Ladeluftstroms von der stromabwärtigen Seite des ersten Ladeluftkühlers unter Umgehung des zweiten Ladeluftkühlers direkt zur stromabwärtigen Seite desselben bzw. zum Anfang des zweiten Teils des Ladeluftkanals in strömungsgünstiger Weise zu führen.
Vorzugsweise ist der erste Ladeluftkühler in Längsrichtung des Gehäusemoduls durchströmbar in dem ersten Teil des Ladeluftkanals angeordnet.
Gemäß besonders vorteilhaften Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in dem Gehäusemodul ein oder mehrere weitere Räume vorgesehen.
Gemäß einer Ausführungsform können die weiteren Räume zur Kapselung des Hochdruckteils des Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine vorgesehen sein.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung können die weiteren Räume einen als Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine dienenden Raum umfassen. Dies ist besonders vorteilhaft hinsichtlich des Umstands, dass die in dem Gehäusemodul geschaffenen weiteren Räume die geodätisch höchst gelegene Stelle des Motors bilden.
Gemäß noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung können die weiteren Räume einen Beruhigungsraum für die Kurbelgehäuseentlüftung der Brennkraftmaschine umfassen. Dies ist vorteilhaft insofern, als dass ein solcher zum Abscheiden von in den Kurbelgehäusegasen enthaltenem Öl dienender Entlüftungs- oder Beruhigungsraum in dem Gehäusemodul günstig angeordnet ist, um das vom Öl befreite Gas vor dem Verdichter des Laders wieder in die Ansaugleitung zurückzuführen.
Vorzugsweise sind die weiteren Räume in einem zentralen Bereich des Gehäusemoduls oberhalb des Ladeluftkanals angeordnet.
Vorzugsweise hat das Gehäusemodul einen rhombenförmigen Querschnitt.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann der zweite Ladeluftkühler als Einschubkühler ausgebildet sein, der am zweiten Ende des Gehäusemoduls in Längsrichtung desselben eingeschoben ist.
Diese Ausführungsform kann dadurch weitergebildet sein, dass der Einschubkühler einen außerhalb des Gehäusemoduls befindlichen, einen Rückkühler für das Kühlsystem der Brennkraftmaschine enthaltenden Teil umfasst.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Gehäusemodul einen sich über die Länge des Motorblocks der Brennkraftmaschine erstreckenden ersten Gehäusebereich, der den ersten Ladeluftkühler enthält, und einen sich über das Ende des Motorblocks hinaus erstreckenden zweiten Gehäusebereich, der den zweiten Ladeluftkühler enthält. Dies ermöglicht es, in dem ersten Teil des Ladeluftkanals einen in dessen Längsrichtung durchströmten ersten Ladeluftkühler vorzusehen und einen von oben nach unten durchströmten zweiten Ladeluftkühler vorzusehen, ohne dass durch den letzteren eine Beengung des für den zu den Ansaugluftleitungen der Zylinderköpfe führenden zweiten Teil des Ladeluftkanals verbunden wäre.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hiervon ist der erste Gehäusebereich in Form eines einstückigen Gußteils ausgebildet.
Weiterhin ist es bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen vorteilhaft vorzusehen, dass der erste Gehäusebereich an seiner Unterseite eine einen Bereich des ersten Teils des Ladeluftkanals freigebende Aussparung zur Aufnahme des ersten Ladeluftkühlers enthält.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ladeluftkühlung anhand der Zeichnung erläutert.
Es zeigt:
1 einen Längsschnitt einer Vorrichtung zur Ladeluftkühlung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 und 3 jeweils einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Vorrichtung entlang der Linie A-A bzw. B-B;
4 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Ladeluftkühlung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
5 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Ladeluftkühlung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Bei dem in den 1 bis 3 im Längsschnitt bzw. im Querschnitt dargestellten ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ladeluftkühlung bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in V-Bauart ist ein Gehäusemodul 4 dargestellt, in welchem ein Ladeluftkanal 5, 6 ausgebildet ist, über den mittels eines, in der Figur nicht dargestellten Laders verdichtete Ansaugluft den Zylinderköpfen 3 einer in der Figur nur angedeuteten Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird.
In dem Ladeluftkanal 5, 6 sind ein erster Ladeluftkühler 7 und ein zweiter Ladeluftkühler 8 angeordnet, welche einer zweistufigen Kühlung der Ladeluft dienen. Der erste Ladeluftkühler 7, welcher eine erste Kühlstufe repräsentiert, dient zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem ersten Temperaturniveau befindliches erstes Kühlmedium, der zweite Ladeluftkühler 8, welcher eine zweite Kühlstufe repräsentiert, dient zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem zweiten Temperaturniveau, das niedriger ist als das erste Temperaturniveau, befindliches zweites Kühlmedium. Das erste, auf dem höheren Temperaturniveau befindliche Kühlmedium kann, wie bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, in dem Motorkühlwasser der Brennkraftmaschine bestehen, das auf dem zweiten, niedrigeren Temperaturniveau befindliche zweite Kühlmedium kann Luft, Seewasser, Leitungswasser oder ein anderes Kühlmedium entsprechend niedriger Temperatur sein.
Der Ladeluftkanal 5, 6, der erste Ladeluftkühler 7 und der zweite Ladeluftkühler 8 sind in dem Gehäusemodul 4 integriert zusammengefasst, wobei dieses Gehäusemodul 4 im V-förmigen Raum zwischen den Zylinderköpfen 3 der Zylinderreihen 2 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist.
Ein erster Teil 5 des Ladeluftkanals ist in Längsrichtung durch das Gehäusemodul 4 verlaufend ausgebildet, wobei der erste Ladeluftkühler 7 und der zweite Ladeluftkühler 8 in Strömungsrichtung der Ladeluft nacheinander in diesem ersten Teil 5 des Ladeluftkanals angeordnet sind. Stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers 8 beginnt ein zweiter Teil 6 des Ladeluftkanals, der sich in Ansaugluftleitungen 9 fortsetzt, die zu den Zylinderköpfen 3 der Brennkraftmaschine 1 führen. Diese Ansaugluftleitungen 9 sind in den Querschnittsdarstellungen von 2 und 3 lediglich angedeutet.
Der erste Teil 5 des Ladeluftkanals, in welchem der erste Ladeluftkühler 7 angeordnet ist, ist in einem im Querschnitt gesehen zentralen Teil des Gehäusemoduls 4 von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende desselben verlaufend ausgebildet, wobei sich der zweite Ladeluftkühler 8 nahe des zweiten Endes des Gehäusemoduls 4 befindet. Der stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers 8 beginnende zweite Teil 6 des Ladeluftkanals ist entgegen der Strömungsrichtung des ersten Teils 5 des Ladeluftkanals vom zweiten Ende des Gehäusemoduls 4 zum ersten Ende desselben hin verlaufend angeordnet und bildet zwei in Längsrichtung der Brennkraftmaschine verlaufende Zweige 6a, 6b, die an einander gegenüberliegenden seitlichen Bereichen des Gehäusemoduls 4 parallel zueinander und parallel zu den Zylinderreihen der Brennkraftmaschine 1 verlaufen. Die zu den Zylinderköpfen 3 der Brennkraftmaschine 1 führenden Ansaugluftleitungen 9 zweigen seitlich von dem zweiten Teil 6 des Ladeluftkanals ab.
Wie weiterhin aus den 1 und 3 ersichtlich ist, ist in dem Gehäusemodul 4 eine Luftklappe 10 vorgesehen, welche einen den zweiten Ladeluftkühler 8 umgehenden Bypass 11 von einem stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers 7 und stromaufwärts des zweiten Ladeluftkühlers 8 befindlichen Bereich des ersten Teils 5 des Ladeluftkanals zu einem stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers 8 befindlichen Bereich des zweiten Teils 6 des Ladeluftkanals freigibt. Bei geschlossener Luftklappe 10 wird der gesamte durch den ersten Teil 5 des Ladeluftkanals und damit durch den ersten Ladeluftkühler 7 geführte Ladeluftstrom auch durch den zweiten Ladeluftkühler 8 zu dem stromabwärts desselben beginnenden zweiten Teil 6 des Ladeluftkanals und damit über die Ansaugluftleitungen 9 zu den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine 1 geführt. Bei teilweise oder ganz geöffneter Luftklappe 10 wird ein Teil bzw. der ganze Ladeluftstrom an dem zweiten Ladeluftkühler 8 vorbei direkt von dem ersten Teil 5 des Ladeluftkanals in den zweiten Teil 6 des Ladeluftkanals geführt, so dass die den Zylinderköpfen 3 zugeführte Ladeluft eine entsprechend höhere Temperatur hat.
Wie weiterhin aus 1 ersichtlich ist, verläuft der erste Teil 5 des Ladeluftkanals zur Oberseite des zweiten Ladeluft kühlers 8 und der zweite Teil 6 des Ladeluftkanals beginnt an der Unterseite des von dem Ladeluftstrom mehr oder weniger vertikal von oben nach unten durchströmten zweiten Ladeluftkühler 8. Dabei verläuft der erste Teil 5 des Ladeluftkanals vom Ausgang des ersten Ladeluftkühlers 7, welcher in der Längsrichtung des ersten Teils des Ladeluftkanals 5 durchströmt wird, schräg ansteigend zur Oberseite des zweiten Ladeluftkühlers 8. Die den den zweiten Ladeluftkühler 8 umgehenden Bypass 11 freigebende Luftklappe 10 ist an der Unterseite des schräg ansteigenden Bereichs des ersten Teils des Ladeluftkanals vorgesehen. Bei ganz oder teilweise geöffneter Luftklappe 10 fließt der den Bypass 11 durchströmende Teil der Ladeluft im wesentlichen unter Beibehaltung der Strömungsrichtung im ersten Teil 5 des Ladeluftkanals also direkt zu dem zweiten Teil 6 des Ladeluftkanals.
Bei dem in 4 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ladeluftkühlung, welches im wesentlichen ähnlich wie das in den 1 bis 3 gezeigte erste Ausführungsbeispiel aufgebaut ist, ist abweichend davon der zweite Ladeluftkühler 8 in Form eines Einschubkühlers ausgebildet, der am zweiten Ende des Gehäusemoduls 4 in Längsrichtung desselben eingeschoben ist und einen außerhalb des Gehäusemoduls 4 befindlichen Teil umfasst, welcher einen Rückkühler 13 für das Kühlsystem der Brennkraftmaschine bildet. Weiterhin ist an dem am ersten Ende des Gehäusemoduls 4 befindlichen Einlass des ersten Teils 5 des Ladeluftkanals ein Ladeluftgehäuse 15 dargestellt, das einen Teil des Strömungswegs der Ladeluft vom Verdichter des Laders zum Gehäusemodul 4 bildet.
Zusätzlich zu dem Ladeluftkanal 5, 6 und den Ladeluftkühlern 7, 8 sind bei den dargestellten Ausführungsbeispielen in dem Gehäusemodul 4 weitere Räume vorgesehen, welche für den Be trieb der Brennkraftmaschine 1 dienlich sind, oder Bestandteile oder Aggregate derselben beherbergen.
Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen umfassen die weiteren Räume 12 einen als Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine 1 dienenden Raum und/oder einen Beruhigungsraum für die Kurbelgehäuseentlüftung derselben. Dabei sind die weiteren Räume 12 in einem zentralen Bereich des Gehäusemoduls 4 oberhalb des Ladeluftkanals 5, 6 und damit an der geodätisch höchsten Stelle der Brennkraftmaschine angeordnet.
Bei dem in 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ladeluftkühlung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, welches hinsichtlich der Anordnung des Ladeluftkanals 5, 6 und der Ladeluftkühler 7, 8 den beiden ersten, in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen ähnelt, sind noch weiter Räume 12a, 12b in dem Gehäusemodul 4 vorgesehen, welche zur Kapselung von Hochdruckteilen 16, 17 des Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine vorgesehen sind. Diese Hochdruckteile umfassen bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils eine für jede Zylinderreihe vorgesehene Common-Rail-Schiene 16 sowie diese mit in den Zylinderköpfen 3 vorgesehenen Kraftstoffinjektoren verbindende Hochdruckleitungen 17.
Solche zur Kapselung von Hochdruckteilen 16, 17 dienende weitere Räume 12a, 12b können alternativ oder zusätzlich zu den oben beschriebenen, einen Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit und/oder einen Beruhigungsraum für die Kurbelgehäuseentlüftung dienenden weiteren Räumen 12 vorgesehen sein. Die die Hochdruckteile 16, 17 kapselnden weiteren Räume 12a, 12b sind, wie aus der Querschnittsdarstellung von 5 ersichtlich ist, in seitlichen Bereichen des Gehäusemoduls 4 parallel zu dessen Längsrichtung und parallel zu den Zylinderköpfen 3 bzw. zu den Zylinderreihen verlaufend angeordnet.
Das Gehäusemodul 4 hat, wie aus den 2, 3 und 5 ersichtlich ist, einen im wesentlichen rhombenförmigen Querschnitt.
Wie die 1 und 4 für das erste bzw. das zweite Ausführungsbeispiel zeigen, umfasst das Gehäusemodul 4 einen ersten Gehäusebereich 4a, der sich über die Länge des Motorblocks der Brennkraftmaschine erstreckt und den ersten Ladeluftkühler 7 enthält, und einen zweiten Gehäusebereich 4b, der sich über das Ende des Motorblocks hinaus erstreckt und den zweiten Ladeluftkühler 8 umfasst. Diese Anordnung ermöglicht es, in dem ersten Gehäusebereich 4a des Gehäusemoduls 4 den für die beiden Teile 5, 6 des Ladeluftkanals erforderlichen Platz zur Verfügung zu stellen, ohne den Raum für den zweiten Ladeluftkühler 8 einzuschränken.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispielen ist der erste Gehäusebereich 4a in Form eines einstückig ausgebildeten Gußteils hergestellt. Wie die 1, 2, 4 und 5 zeigen, enthält der erste Gehäusebereich 4a an seiner Unterseite eine Aussparung 14, die einen Bereich des ersten Teils 5 des Ladeluftkanals freigibt und zur Aufnahme des ersten Ladeluftkühlers 7 dient. Auf diese Weise kann das Gehäusemodul 4 mit geringem Aufwand an- und abgebaut werden, ohne dass der erste Ladeluftkühler 7 entfernt oder mit diesem verbundene Leitungen gelöst werden müssten.
Die drei beschriebenen Ausführungsbeispiele geben derzeit bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung wieder, das Gehäusemodul 4 kann jedoch bei Bedarf in geeigneter Weise abgewandelt werden.

1: Brennkraftmaschine
2: Zylinderreihe
3: Zylinderköpfe
4: Gehäusemodul
4a: erster Gehäusebereich
4b: zweiter Gehäusebereich
5: Ladeluftkanal
6: Ladeluftkanal
7: erster Ladeluftkühler
8: zweiter Ladeluftkühler
9: Ansaufluftleitungen
10: Luftklappe
11: Bypass
12, 12a, 12b: weiterer Raum
13: Rückkühler
14: Aussparung
15: Ladeluftgehäuse
16: Common-Rail-Schiene
17: Hochdruckleitungen

Claims

Vorrichtung zur Kühlung der Ladeluft bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine in V-Bauart, mit einem Ladeluftkanal (5, 6), einem in dem Ladeluftkanal (5, 6) angeordneten ersten Ladeluftkühler (7) einer ersten Kühlstufe zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem ersten Temperaturniveau befindliches erstes Kühlmedium und mindestens einem diesem in dem Ladeluftkanal nachgeschalteten zweiten Ladeluftkühler (8) einer zweiten Kühlstufe zur Kühlung der Ladeluft gegen ein auf einem zweiten Temperaturniveau, das niedriger ist als das erste Temperaturniveau, befindliches zweites Kühlmedium, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkanal (5, 6), der erste Ladeluftkühler (7) und der zweite Ladeluftkühler (8) in einem gemeinsamen Gehäusemodul (4) integriert zusammengefasst sind, welches im V-förmigen Raum zwischen den Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist, dass ein erster Teil (5, 6) des Ladeluftkanals in Längsrichtung durch das Gehäusemodul (4) verlaufend vorgesehen ist, wobei der erste Ladeluftkühler (7) und der zweite Ladeluftkühler (8) in Strömungsrichtung nacheinander in dem ersten Teil (5) des Ladeluftkanals angeordnet sind, und wobei ein stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers (8) befindlicher zweiter Teil (6) des Ladeluftkanals sich in zu den Zylinderköpfen (3) der Brennkraftmaschine (1) führenden Ansaugluftleitungen (9) fortsetzt, und dass in dem Gehäusemodul (4) eine Luftklappe (10) vorgesehen ist, welche wahlweise einen den zweiten Ladeluftkühler (8) umgehenden Bypass (11) von einem stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers (7) und stromaufwärts des zweiten Ladeluftkühlers (8) befindlichen Bereich des ersten Teils (5) des Ladeluftkanals zu einem stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers (8) befindlichen Bereich des zweiten Teils (6) des Ladeluftkanals freigibt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (5) des Ladeluftkanals in einem zentralen Teil des Gehäusemoduls (4) von einem ersten Ende zu einem zweiten Ende desselben verlaufend ausgebildet ist, wobei der zweite Ladeluftkühler (8) nahe dem zweiten Ende des Gehäusemoduls (4) angeordnet ist, und wobei der zweite Teil (6) des Ladeluftkanals stromabwärts des zweiten Ladeluftkühlers (8) beginnend entgegen der Strömungsrichtung des ersten Teils (5) des Ladeluftkanals vom zweiten Ende des Gehäusemoduls (4) zum ersten Ende desselben hin verlaufend angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den Zylinderköpfen (3) der Brennkraftmaschine führenden Ansaugluftleitungen (9) seitlich von dem zweiten Teil (6) des Ladeluftkanals abzweigen.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (6) des Ladeluftkanals in zwei aneinander gegenüberliegenden seitlichen Bereichen des Gehäusemoduls (4) in Längsrichtung parallel zu den Zylinderreihen der Brennkraftmaschine verlaufenden Zweigen (6a, 6b) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (5) des Ladeluftkanals zur Oberseite des zweiten Ladeluftkühlers (8) hin verläuft und der zweite Teil (6) des Ladeluftkanals an der Unterseite des von dem Ladeluftstrom vertikal von oben nach unten durchströmten zweiten Ladeluftkühlers (8) beginnt.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (5) des Ladeluftkanals vom ersten Ladeluftkühler (7) zur Oberseite des zweiten Ladeluftkühlers (8) schräg ansteigend verlaufend ausgebildet ist, wobei die den zweiten Ladeluftkühler (8) umgehenden Bypass (11) freigebende Luftklappe (10) an der Unterseite des schräg ansteigenden Bereichs des ersten Teils (5) des Ladeluftkanals vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ladeluftkühler (7) in Längsrichtung des Gehäusemoduls (4) durchströmbar in dem ersten Teil (5) des Ladeluftkanals angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäusemodul (4) weitere Räume (12, 12a, 12b) vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Räume (12a, 12b) zur Kapselung des Hochdruckteils (16, 17) des Kraftstoffsystems der Brennkraftmaschine vorgesehen sind.
Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Räume (12) einen als Ausgleichsbehälter für die Kühlflüssigkeit der Brennkraftmaschine dienenden Raum umfassen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, 9, oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Räume (12) einen Beruhigungsraum für die Kurbelgehäuseentlüftung der Brennkraftmaschine umfassen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Räume (12) in einem zentralen Bereich des Gehäusemoduls (4) oberhalb des Ladeluftkanals (5, 6) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusemodul (4) einen rhombenförmigen Querschnitt hat.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Ladeluftkühler (8) als Einschubkühler ausgebildet ist, der am zweiten Ende des Gehäusemoduls (4) in Längsrichtung desselben eingeschoben ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Einschubkühler einen außerhalb des Gehäusemoduls (4) befindlichen, einen Rückkühler (13) für das Kühlsystem der Brennkraftmaschine enthaltenden Teil umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäusemodul (4) einen sich über die Länge des Motorblocks der Brennkraftmaschine erstreckenden ersten Gehäusebereich (4a), der den ersten Ladeluftkühler (7) enthält, und einen sich über das Ende des Motorblocks hinaus erstreckenden zweiten Gehäusebereich (4b), der den zweiten Ladeluftkühler (8) enthält, umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäusebereich (4a) in Form eines einstückigen Gußteils ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Gehäusebereich (4a) an seiner Unterseite eine einen Bereich des ersten Teils (5) des Ladeluftkanals freigebende Aussparung (14) zur Aufnahme des ersten Ladeluftkühlers (7) enthält.