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Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler für eine Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In der am Anmeldetag der vorliegenden Patentanmeldung noch unveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung
DE 10 2004 049 027 des Anmelders ist ein Ladermodul für eine Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise beschrieben, das einen mechanischen Lader und einen Ladeluftkühler der eingangs genannten Art mit zwei links und rechts des Laders angeordneten, zwischen eine Befestigungsplatte und einen Luftverteilerdeckel des Ladermoduls eingefügten Kühlerelementen umfasst.
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Um den Kühlerelementen eine zum Einspannen zwischen der Befestigungsplatte und dem Luftverteilerdeckel ausreichende Stabilität zu verleihen und an ihrer Ober- und Unterseite für eine luftdichte Verbindung zur Befestigungsplatte bzw. zum Luftverteilerdeckel zu sorgen, müssen die Kühlerelemente mit einem stabilen Gussgehäuse versehen werden.
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Aus der
DE 699 19 583 T2 und aus der
DE 199 02 504 B4 sind bereits Ladeluftkühler der eingangs genannten Art bekannt, bei denen mindestens ein Kühlerelement durch eine Eintrittsöffnung in ein Gehäuse eingeschoben wird, in dem es dann von der Ladeluft durchströmt wird. Bei den bekannten Ladeluftkühlern werden die in das Gehäuse eingeschobenen Kühlerelemente durch Abdeckelemente festgehalten, die am Gehäuse befestigt werden. Zur Abdichtung gegenüber dem Gehäuse sind bei dem Ladeluftkühler aus der
DE 699 19 583 T2 an beiden Stirnenden des Kühlerelements Dichtungen vorgesehen.
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Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ladeluftkühler der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass die Fixierung der Kühlerelemente im Gehäuse und deren Abdichtung gegenüber dem Gehäuse vereinfacht werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Kühlerelement mit einem Kleber in das Gehäuse eingeklebt ist und die Eintrittsöffnung dichtend verschließt, wobei der Kleber eine Dichtung zwischen dem Kühlerelement und dem Gehäuse bildet.
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Auf diese Weise sorgt der verwendete Kleber nicht nur für die Fixierung des Kühlerelements im Gehäuse sondern gleichzeitig auch noch für eine Abdichtung des Gehäuses im Bereich der Eintrittsöffnung.
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Das Kühlerelement kann in Leichtbauweise aus dünnem Aluminiumblech hergestellt und damit sowohl die von der Ladeluft umströmte Oberfläche der Kühlkanäle als auch der Wärmeübergang von der Ladeluft auf das Kühlwasser verbessert werden, während das getrennt vom Kühlerelement hergestellte Gehäuse als stabiles Gussteil ausgebildet werden kann, das dem Ladeluftkühler die gewünschte Strukturfestigkeit verleiht und eine stabile Anbindung an die Verbrennungskraftmaschine ermöglicht.
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Mit der erfindungsgemäßen Merkmalskombination können darüber hinaus bei einer Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise die Kühlerelemente für beide Zylinderreihen in ein gemeinsames, den Lader und den Ladeluftkühler beherbergendes Gehäuse eingesetzt werden, das vorzugsweise einen Zwischenraum zwischen den Zylinderköpfen der beiden Zylinderreihen überbrückt. Die hohe Stabilität und Steifigkeit einer solchen Anordnung ermöglicht eine Verminderung der pulsationsbedingten Geräuschentwicklung und damit eine Verbesserung der Akustik der Verbrennungskraftmaschine.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Kühlerelement quer zur Strömungsrichtung der Ladeluft in das Gehäuse eingeschoben ist und einen von der Ladeluft durchströmten Luftkanal begrenzt, in dem mehrere von Kühlwasser durchströmte Kühlrippen des Kühlerelements angeordnet sind. Die Kühlrippen sind vorzugsweise so im Kühlerelement angeordnet, dass sie im Querstrom zu der durch das Gehäuse strömenden Ladeluft vom Kühlwasser durchströmt werden.
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Um die bei ihrer Verdichtung erwärmte Ladeluft in das Gehäuse zuzuführen bzw. nach ihrer Abkühlung wieder aus dem Gehäuse abzuführen, ist das Gehäuse zweckmäßig an entgegengesetzten Seiten mit mindestens einer Lufteinlassöffnung bzw. mindestens einer Luftauslassöffnung versehen, wodurch der Luftweg durch das Gehäuse so kurz wie möglich gehalten und damit das Ansprechverhalten verbessert werden kann.
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Die mindestens eine Lufteinlassöffnung und die mindestens eine Luftauslassöffnung sind bevorzugt an entgegengesetzten Längsseiten des Gehäuses angeordnet, um den Querschnitt des von der Ladeluft durchströmten Luftkanals bei gleichen Gehäuseabmessungen möglichst groß zu machen, während sich die Eintrittsöffnung zum Einschieben des Kühlerelements vorzugsweise an einer Stirnseite des Gehäuses befindet und das Kühlerelement mit seinem Stirnende voran aufnimmt, da eine kleine Eintrittsöffnung die Abdichtung nach dem Einschieben erleichtert.
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Um eine einseitige Abstützung des Kühlerelements im Gehäuse und/oder einen Vorbeitritt von Ladeluft zwischen dem in Einschubrichtung vorderen Stirnende des Kühlerelements und dem Gehäuse zu vermeiden, weist das Gehäuse zweckmäßig eine der Eintrittsöffnung gegenüberliegende Ausnehmung auf, in der sich das in Einschubrichtung vordere Stirnende des Kühlerelements auf dem Gehäuse abstützt. Die Ausnehmung kann als Gehäuseöffnung ausgebildet sein, die nach dem Einschieben des Kühlerelements ebenso wie die Einschuböffnung durch ein Stirnende des Kühlerelements luftdicht verschlossen wird.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
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1: eine perspektivische Oberseitenansicht eines Ladermoduls für einen Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise mit einem Gehäuse, in das ein mechanischer Lader und zwei Kühlerelemente eines Ladeluftkühlers eingesetzt sind;
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2: eine teilweise weggeschnittene perspektivische Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1;
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3: eine Ansicht entsprechend 2, jedoch mit einer anderen Art der Befestigung der Kühlerelemente und der Abdichtung des Gehäuses.
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Das in der Zeichnung dargestellte Ladermodul 1 für eine als 6-Zylinder-V-Motor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine besteht im Wesentlichen aus einem mechanischen Lader (nicht dargestellt) und einem Ladeluftkühler, der zwei beiderseits des Laders in ein Gehäuse 2 des Ladermoduls 1 eingeschobene Kühlerelemente 3, 4 umfasst.
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Bei dem mechanischen Lader handelt es sich um einen nach dem Verdrängungsprinzip arbeitenden Verdichter mit oder ohne innere Verdichtung, der zum Beispiel als Roots-Verdichter, als Schraubenverdichter vom Typ Lysholm oder als Radialverdichter ausgebildet sein kann.
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Der durch eine stirnseitige Montageöffnung 5 in das Gehäuse 2 des Ladermodul 1 einsetzbare Lader umfasst in bekannter Weise zwei Drehkolben oder Rotoren mit parallelen Drehachsen, die über ein Gleichlaufgetriebe mit einer Antriebswelle verbunden sind, welche über einen Riementrieb von der Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird. Durch den Antrieb des Laders wird Ladeluft durch eine Luftansaugöffnung 6 am hinteren Stirnende des Gehäuses 2 in den Lader angesaugt (Pfeil A in 1). Nach dem Hindurchtritt durch den Lader (Pfeil B und C in 1) wird die beim Verdichten erwärmte Ladeluft im Inneren eines Luftverteilers 7 an der Oberseite des Gehäuses 2 zu den beiden Kühlerelementen 3, 4 geleitet und gleichmäßig auf die beiden Kühlerelemente 3, 4 verteilt (Pfeile D in 1).
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Das einstückig im Sandgussverfahren aus Aluminium hergestellte Gehäuse 2 weist in seinem Inneren beiderseits des Laders zwei Ausnehmungen 8 (2 und 3) auf, die jeweils zur Aufnahme von einem der beiden Kühlerelemente 3, 4 dienen und sich mit einem im Wesentlichen rechteckigen Öffnungsquerschnitt von vorne nach hinten durch das Gehäuse 2 erstrecken.
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Die beiden Ausnehmungen 8 werden im Inneren des Gehäuses auf ihrer Oberseite und ihrer Unterseite jeweils von Wänden 9, 10 begrenzt, die mit Lufteinlassöffnungen 11 bzw. mit Luftauslassöffnungen 12 versehen sind, so dass die verdichtete und erwärmte Ladeluft aus dem Luftverteiler 7 von oben nach unten durch die beiden Ausnehmungen 9 hindurch geleitet (Pfeile E in 1, 2 und 3) und nach ihrem Austritt aus den Luftauslassöffnungen 12 durch die Zylinderköpfe hindurch direkt in die Zylinder zugeführt werden kann.
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An der vorderen und an der hinteren Stirnseite 13 bzw. 14 des Gehäuses 2 weisen die Ausnehmungen 8 jeweils eine Öffnung 15 bzw. 16 auf, von denen die Öffnung 15 in der Stirnseite 13 als Einschuböffnung für das jeweilige Kühlerelement 3, 4 dient. Dieses wird nach dem Einschieben im Bereich der beiden Öffnungen 15, 16 vom Gehäuse 2 abgestützt und gehalten, wobei es die beiden Öffnungen 15, 16 jeweils luftdicht verschließt.
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Die in Leichtbauweise aus Aluminiumblech gefertigten Kühlerelemente 2, 3 weisen jeweils ein längliches quaderförmiges Kühlergehäuse 17 auf, das an seiner Ober- und Unterseite offen ist und einen vertikalen Luftkanal 18 mit einem rechteckigen Querschnitt begrenzt. Der Luftkanal 18 erstreckt sich von oben nach unten durch das Kühlergehäuse 17 und enthält eine Mehrzahl von parallelen, vertikal ausgerichteten Kühlrippen 19, die sich in Einschubrichtung der Kühlerelemente 3, 4 von einem Wasserkasten 20 am vorderem Stirnende der Kühlerelemente 3, 4 bis zu einem Wasserkasten 21 am hinteren Stirnende der Kühlerelemente 3, 4 erstrecken, wobei sie in Längsrichtung der Kühlerelemente 3, 4, d. h. im Querstrom zu der durch den Luftkanal 18 strömenden Ladeluft (Pfeile E) von Kühlwasser durchströmt werden. Das Kühlwasser wird durch einen am vorderen Stirnende jedes Kühlerelements 3, 4 angeordneten Kühlwassereinlass 22 in das Kühlerelement 3, 4 zugeführt und strömt nach seinem Hindurchtritt durch die Kühlrippen 19 durch einen darüber angeordneten Kühlwasserauslass 23 wieder aus dem Kühlerelement 3, 4 aus.
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Zur Befestigung der Kühlerelemente 3, 4 im Gehäuse 2 und zur Abdichtung der beiden Öffnungen 15, 16 ist das in 2 dargestellte Kühlerelement 4 an seinen entgegengesetzten Stirnenden jeweils mittels eines Klebers 24, 25 in das Gehäuse 2 eingeklebt, der eine äußere Umfangsfläche des Wasserkastens 20 bzw. 21 umgibt und einen umlaufenden Spalt 26 zwischen dem Stirnende des Kühlerelements 4 und einem gegenüberliegenden Begrenzungsrand der Öffnung 15 bzw. 16 luftdicht verschließt.
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Das in 3 dargestellte Kühlerelement 4 wird in der Ausnehmung 8 von einer Befestigungsschraube 27 gehalten, die durch einen Begrenzungsrand 28 der Einschuböffnung 15 hindurch in eine Gewindebohrung 29 in der Oberseite des benachbarten Stirnendes des Kühlerelements 4 eingeschraubt ist. Zur Abdichtung der Öffnungen 15, 16 sind die Wasserkästen 20, 21 des in 3 dargestellten Kühlerelements 4 an ihrer Außenseite jeweils mit einer umlaufenden Nut 30 versehen, in die ein nach außen überstehender Dichtring 31 eingesetzt ist. Nach dem Einschieben des Kühlerelements 4 in die Ausnehmung 8 des Gehäuses 2 liegen die Dichtringe 31 im Bereich der Öffnungen 15, 16 dichtend gegen einen gegenüberliegenden Begrenzungsrand der Öffnung 15 bzw. 16 an. Alternativ kann die Nut mit dem Dichtring auch im Gehäuse ausgebildet sein und gegen eine äußere Begrenzungsfläche der Wasserkästen anliegen.
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Das Ladermodul 1 wird vor oder nach dem Einsetzen der Kühlerelemente 3, 4 derart an den beiden Zylinderköpfen der Verbrennungskraftmaschine montiert, dass das Gehäuse 2 mit seiner ebenen Unterseite unterhalb der Kühlerelemente 3, 4 gegen die komplementären Oberseiten von zwei auf den Zylinderköpfen der Verbrennungskraftmaschine sitzenden Klappenflanschen (CVTS-Flanschen) anliegt, wobei die Luftauslassöffnungen 12 mit entsprechenden Lufteintrittsöffnungen in den Klappenflanschen fluchten, so dass die aus den Kühlerelementen 3, 4 austretende gekühlte Ladeluft durch die Luftauslassöffnungen 12 direkt in die zu den Zylindern führenden Luftkanäle im Zylinderkopf strömt.
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Die Befestigung des Ladermoduls 1 erfolgt mit Hilfe von Befestigungsschrauben, die durch Durchgangsbohrungen 32 (1) im Gehäuse (2) in Gewindebohrungen der Klappenflansche eingeschraubt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladermodul
- 2
- Gehäuse
- 3
- Kühlerelement
- 4
- Kühlerelement
- 5
- Montageöffnung
- 6
- Luftansaugöffnung
- 7
- Luftverteiler
- 8
- Gehäuseausnehmung
- 9
- obere Begrenzungswand
- 10
- untere Begrenzungswand
- 11
- Lufteinlassöffnungen
- 12
- Luftauslassöffnungen
- 13
- Stirnseite des Gehäuses
- 14
- Stirnseite des Gehäuses
- 15
- Einschuböffnung
- 16
- Gehäuseöffnung
- 17
- Kühlergehäuse
- 18
- Luftkanal
- 19
- Kühlrippen
- 20
- Wasserkasten
- 21
- Wasserkasten
- 22
- Kühlwassereinlass
- 23
- Kühlwasserauslass
- 24
- Kleber
- 25
- Kleber
- 26
- Spalt
- 27
- Befestigungsschraube
- 28
- Begrenzungsrand
- 29
- Innengewinde
- 30
- Nut
- 31
- Dichtring
- 32
- Durchgangsbohrungen
- A, B, C, D, E
- Luftströmungspfeile
