Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler mit einem Kondensatsammler zum Sammeln von insbesondere in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ladeluftkühler sowie einen Kondensatsammler.

Aus der DE 2009 042 981 A1 ist ein gattungsgemäßer Ladeluftkühler mit einem Kondensatsammler zum Sammeln von in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat bekannt. Der Kondensatsammler ist dabei über ein Schlauchelement mit der Brennkraftmaschine, das heißt deren Ansaugkrümmer, verbunden, um dem Verbrennungsprozess ggf. abgeschiedenes Kondensat zuführen zu können.

Aus der DE 10 2008 045 685 A1 ist eine Verbrennungsmotor-Anordnung mit einer Brennkraftmaschine, einem Ladeluftverdichter, einem Ladeluftkühler sowie einer Ladeluftleitung bekannt. Dabei ist vorgesehen, dass der Ladeluftkühler am tiefsten Punkt des Ladeluftkühler-Luftkanals eine verschließbare Kondensatablauföffnung aufweist, die durch eine Kondensatablaufleitung mit der Ladeluftleitung verbunden ist. Der Kondensatsammler stellt in diesem Fall einen integralen Bestandteil des Ladeluftkühlers dar.

Aus der DE 36 01 391 A1 ist eine Vorrichtung zum Absaugen von in einem Luft- sammelkasten eines Ladeluftkühlers abgeschiedenem Kondensatöl bekannt. Damit das abgeschiedene Kondensatöl selbsttätig wieder der Ladeluft beigemischt werden kann, besteht die bekannte Vorrichtung aus einem am Luftsammeikasten und einem in einen Behälter eintauchenden Saugrohr, von dem aus das Kondensatöl der Ladeluft in Tröpfchenform fein verteilt wieder beigemischt werden kann. Aus der DE 10 2009 022 986 A1 ist wiederum ein gattungsgemäßer Ladeluftkühler für eine Brenn kraftmasch ine bekannt, umfassend eine Mehrzahl von im Wesentlichen parallelen Rohren und zumindest einen ausgangsseitigen Sammler, wobei die Rohre jeweils in den ausgangsseitigen Sammler münden und wobei ein Gasstrom aus den Rohren in den Sammler und aus dem Sammler in einen Auslass des Sammlers strömt. Zumindest an einem von beiden, Rohre oder Sammler, ist dabei eine Struktur zum Zusammenwirken mit dem Gasstrom ausgebildet, wobei mittels der Struktur ein Transport eines Kondensats zum Auslass erfolgt.

Generell kann es je nach Umgebungsbedingung (Temperatur und relative Luftfeuchte) sowie den vorliegenden Betriebsbedingungen dazu kommen, dass Kondensat im Ladeluftkühler anfällt. Zum einen bevorzugt bei kleiner Last und niedrigem Ladedruck zum anderen bei Niederdruck Abgasrückführanwendung. Hierdurch kann es zum einen zu einer Beeinträchtigung des Ladeluftkühlvorgangs kommen, insbesondere bei einer Umgebungstemperatur unterhalb des Gefrierpunkts, bei welchem das Kondensat gefrieren kann. Dadurch kann der Durchgang der Ladeluft durch den Ladeluftkühler teilweise oder ganz blockiert werden. Genauso kritisch ist die Volumenausdehnung des Wassers beim Gefrieren, was gesprengte Rohre des Ladeluftkühlers zur Folge haben kann. Aber auch durch den schlagartigen Eintrag des gesamten, angesammelten Kondensates in die Brennkraftmaschine kann diese teilweise irreparablen Schaden nehmen.

Aus diesem Grund ist es aus dem Stand der Technik bekannt, Kondensat im Ladeluftkühler zu vermeiden oder aus dem Ladeluftkühler abzuführen, wozu hierfür beispielsweise mittels Aktuatoren betriebene Öffnungsklappen vorgesehen sind. Auch Bypassleitungen um den Ladeluftkühler herum sind bekannt. Aus dem Stand der Technik ist zudem bekannt, das Kondensat aufgrund eines Differenzdrucks zwischen einem Luftansaugkrümmer und einem Kondensatsammler am Ladeluftkühler permanent und ohne zusätzliche Aktuatoren bzw. Klappen abzusaugen. Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ist jedoch, dass diese entweder teuer und konstruktiv aufwendig sind, oder aber eine separate Montage einer Kondensatleitung erfordern.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Ladeluftkühler der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Ladeluftkühler mit einem speziell ausgebildeten Kondensatsammler zum Sammeln von insbesondere in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat auszustatten, wobei dieser speziell ausgebildete Kondensatsammler ein bei einem Gefrierpro- zess des Kondensats nutzbares Ausgleichsvolumen aufweist, durch welches Gefrierschäden, insbesondere ein Zerstören einer Wandung des Kondensatsammlers bzw. von Kondensatsammelleitungen, zuverlässig unterbunden werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler ist der Kondensatsammler separat zu diesem ausgebildet und unterhalb desselben angeordnet und weist zumindest einen Ausdehnungsraum auf, der im Betrieb des Ladeluftkühlers oberhalb eines Einlasses und oberhalb eines Auslasses des Kondensatsammlers angeordnet ist und aus diesem Grund nur Luft enthält und kein Kondensat in flüssigem Zustand aufnimmt. Beispielsweise ist der zumindest einen Ausdehnungsraum höckerartig auf den Kondensatsammler aufgesetzt und aufgrund dieser Lage zugleich mit der Anordnung oberhalb des Einlasses und des Auslasses des Kondensatsammlers im normalen Betriebszustand des Ladeluftkühlers nicht mit flüssigem Kondensat befüllbar. Der zumindest eine Ausdehnungsraum stellt somit immer ein ausreichendes Luftvolumina zur Verfügung, welches ausreicht, bei einem unerwarteten Gefrieren des Kondensats im Kondensatsammler so viel Raum zur Verfügung zu stellen, dass sich in diesen das gefrierende Kondensat ausdehnen und deshalb im Kondensatsammler nicht zu einer dessen Funktionssicherheit beeinträchtigenden Sprengwirkung führen kann. Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Kondensatsammler ist es erstmals möglich, diesen gefriersicher auszubilden und dadurch Schäden, wie sie bislang durch beispielsweise gefrierendes Kondensat hervorgerufen wurden, zuverlässig zu vermeiden.

Zweckmäßig weist ein Volumen des zumindest einen Ausdehnungsraums zumindest 10% des Volumens des Kondensatsammlers auf. Beim Gefrieren von Wasser nimmt dessen Volumen um ca. 9% zu, das heißt, dass ein in dem erfindungsgemäßen Kondensatsammler vorgesehener Ausdehnungsraum, dessen Volumen zumindest 10%, insbesondere 10-15%, des Volumens des Kondensatsammlers aufweist, ausreichend ist, um die Volumenzunahme des gefrorenen Kondensats auch bei vollständig mit Kondensat gefülltem Kondensatsammler problemlos aufnehmen zu können. Selbstverständlich kann dabei der zumindest eine Ausdehnungsraum auf mehrere separate Ausdehnungsräume verteilt oder innerhalb eines einzigen, gemeinsamen Ausdehnungsraums, zusammengefasst sein.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung bildet zumindest ein Ausdehnungsraum einen integralen Bestandteil des Kondensatsammlers. Dies bietet den großen Vorteil, dass der zumindest eine Ausdehnungsraum zusammen mit dem Kondensatsammler, beispielsweise in einem gemeinsamen Kunststoffspritzgießvorgang, hergestellt werden kann. Eine derartige Herstellung gewährleistet dabei nicht nur eine qualitativ hochwertige Fertigung, sondern zugleich auch eine kostengünstige.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, ist zumindest eine Wandung des Ausdehnungsraums elastisch ausgebildet und damit der Ausdehnungsraum dehnbar. Eine derartige elastische Ausbildung der Wandung kann beispielsweise durch eine Wanddickenreduzierung erreicht werden, so dass das beim Gefrieren des Kondensats auftretende zusätzliche Volumen durch ein Ausbeulen bzw. ein Zurückdrücken der Wandung ausgeglichen werden kann. Rein theoretisch ist dabei denkbar, dass der Ausdehnungsraum und/oder der Kondensatsammler aus Kunststoff bzw. aus Aluminium ausgebildet sind/ist, wobei insbesondere im Bereich des Ausdehnungsraumes keine Versteifungsrippen vorgesehen sind, die ein Ausdehnen und damit ein elastisches Zurückweichen der Wandung beim Gefrieren des Kondensats behindern würden. In gleicher Weise kann selbstverständlich auch eine Wandung des Kondensatsammlers elastisch ausgebildet sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest ein Ausdehnungsraum extern zum Kondensatsammler angeordnet. Ein derart extern angeordneter Ausdehnungsraum kann beispielsweise über eine Schlauchverbindung mit dem Kondensatsammler verbunden sein. In diesem Fall kann der Ausdehnungsraum rein theoretisch auch eine ballonartige Struktur aufweisen und dadurch besonders elastisch auf Volumenänderungen von in dem Kondensatsammler gefrierendem Kondensat reagieren. Auch die Schlauchverbindung kann beispielsweise mittels eines elastischen Schlauches, insbesondere eines Gummischlauches, realisiert werden, der ebenfalls eine elastische Aufweitung unter Gefrierdruck ermöglicht.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, einen Kondensatsammler für einen zuvor beschriebenen Ladeluftkühler anzugeben, der einen Kondensateinlass und einen Kondensatauslass aufweist sowie zumindest einen Ausdehnungsraum, der im Betrieb oberhalb des Einlasses und des Auslasses angeordnet und dadurch für flüssiges Kondensat nicht zugänglich ist. In diesem zumindest einem Ausdehnungsraum ist somit stets ein komprimierbares Luftpolster vorhanden, welches beim Gefrieren des im Kondensatsammler angesammelten Kondensats dazu genutzt werden kann, ein Ausgleichsvolumina für die Volumenzunahme des gefrorenen Kondensats bereitzustellen. Ein derartiger erfin- dungsgemäßer Kondensatsannnnler kann auch bei bislang eingesetzten Ladeluftkühlern als Nachrüstteil problemlos angebaut werden.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Kondensatsammler an den Luftaustrittskasten angebaut, insbesondere angeschweißt, angelötet, angeklebt, angeschraubt oder angeclipst. Bereits diese nicht abschließende Aufzählung lässt erahnen, welch mannigfaltige Möglichkeiten zur Befestigung des Kondensatsammlers am Luftaustrittskasten zur Verfügung stehen und zwar sowohl mittels lösbarer Verbindungen als auch mittels unlösbarer Verbindungen. Besonders das Anschrauben oder Anclipsen ermöglicht darüber hinaus eine erhöhte Wartungs-und Reparaturfreundlichkeit, da der Kondensatsammler einfach vom Luftaustrittskasten gelöst und beispielsweise ein Kondensatablauf im Luftaustrittskasten gereinigt werden kann. Der Luftaustrittskasten kann dabei als Diffusor ausgebildet sein.

Alternativ hierzu ist selbstverständlich auch denkbar, dass der Kondensatsammler in den Luftaustrittskasten integriert ist und einen integralen Bestandteil des Kondensatsammlers bildet. Dies kann insbesondere in der Art eines doppelten Bodens unterhalb des Luftaustrittskastens bzw. des Ladeluftkühlers erfolgen. Die Größe des Kondensatsammlers hängt dabei in erster Linie von der erwartenden Menge an Kondensat ab. Durch die Integration des Kondensatsammlers in den Luftaustrittskasten kann auf eine Montage des Kondensatsammlers am Luftaustrittskasten gänzlich verzichtet werden, wodurch diese Montagekosten entfallen und der Ladeluftkühler insgesamt kostengünstiger hergestellt werden kann.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dem auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Ladeluftkühler im Bereich eines Luftaustrittskastens und einem Kondensatsammler,

Fig. 2-6 unterschiedliche mögliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Kondensatsammlers.

Entsprechend der Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler 1 einer im Übrigen nur angedeuteten Brenn kraftmasch ine 2 einen Wärmeübertragerblock 3, einen in Strömungsrichtung 4 davor gelegenen und nicht gezeigten

Lufteintrittskasten sowie einen Luftaustrittskasten 5 auf. Ebenfalls vorgesehen ist ein Kondensatsammler 6 zum Sammeln von in dem Ladeluftkühler 1

abgeschiedenem Kondensat 7. Das Kondensat 7 läuft dabei über eine bodenseitig des Luftaustrittskastens 5 angeordnete Ablauföffnung 8 in den darunter angeordneten Kondensatsammler 6. Um das im Kondensatsammler 6

gesammelte Kondensat 7 abführen zu können, ist eine Kondensatleitung 9 vorgesehen, die über einen Eingang 10 mit dem Kondensatsammler 6 verbunden ist. Über einen nicht gezeigten Ausgang mündet die Kondensatleitung 9 in den Luftaustrittskasten 5 oder einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 2, wobei im Betrieb des Ladeluftkühlers 1 zwischen dem Eingang 10 und dem Ausgang der Kondensatleitung 9 ein Druckgefälle pi > P2 herrscht, welches eine differenzdruckbedingte Kondensatabführung aus dem Kondensatsammler 6 über die Kondensatleitung 9 in den Luftaustrittskasten 5 bewirkt.

Erfindungsgemäß weist nun der Kondensatsammler 6 zumindest einen

Ausdehnungsraum 1 1 auf, der im Betrieb des Ladeluftkühlers 1 oberhalb eines Einlasses 12 und eines Auslasses 13 des Kondensatsammlers 6 angeordnet ist. Durch den zumindest einen Ausdehnungsraum 1 1 und dessen Lage oberhalb sowohl des Einlasses 12 für Kondensat als auch des Auslasses 13, ist dieser zumindest eine Ausdehnungsraum 1 1 im Betrieb des Ladeluftkühlers 1 nicht für flüssiges Kondensat 7 zugänglich, sondern stellt lediglich ein Luftvolumen dar, welches im Gefrierzustand, d.h. bei gefrorenem Kondensat 7, dessen damit einhergehende Volumenzunahme auszugleichen vermag.

Vorzugsweise weist dabei ein Volumen des zumindest einen Ausdehnungsraumes 1 1 zumindest 10% des Volumens des Kondensatsammlers 6 auf, so dass die Volumenzunahme beim Gefrieren des Kondensats 7 problemlos aufgenommen werden kann. Handelt es sich beispielsweise bei dem Kondensat 7 um Wasser, so beträgt dessen Volumenzunahme beim Gefrieren lediglich 9%, so dass bei einem zusätzlichen Volumen des zumindest einen Ausdehnungsraums 1 1 von zumindest 10% des Volumens des gesamten Kondensatsammlers 6 ausreichend

Ausdehnungsvolumen zur Verfügung steht.

Der zumindest eine Ausdehnungsraum 1 1 kann dabei einen integralen Bestandteil des Kondensatsammlers 6 bilden, wie dies beispielsweise gemäß den Fig. 1 bis 4 dargestellt ist. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass der zumindest eine

Ausdehnungsraum 1 1 extern zum Kondensatsammler 6 angeordnet ist, wie dies beispielsweise bei den Ausführungsformen des Kondensatsammlers 6 gemäß den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. In diesem Fall ist der Ausdehnungsraum 1 1

üblicherweise über eine Schlauchverbindung 14 mit dem Kondensatsammler 6 verbunden. Der Ausdehnungsraum 1 1 bzw. der Kondensatsammler 6 können dabei aus Kunststoff oder aus Aluminium ausgebildet sein, wobei zusätzlich vorgesehen sein kann, dass zumindest eine Wandung des Ausdehnungsraums 1 1 und/oder des Kondensatsammlers 6 elastisch ausgebildet ist und dadurch zusätzlich eine Volumenzunahme beim Gefrieren des Kondensats 7 ermöglicht.

Betrachtet man den Ausdehnungsraum 1 1 gemäß der Fig. 2, so kann man erkennen, dass an diesem Kondensatsammler 6 lediglich ein zusätzlicher

Ausdehnungsraum 1 1 vorhanden ist, während bei dem Kondensatsammler 6 gemäß den Fig. 1 sowie 3 und 4, insgesamt mehrere Ausdehnungsräume 1 1 vorgesehen sind.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Kondensatsammler 6 an den Luftaustrittskasten 5 des Ladeluftkühlers 1 angebaut, beispielsweise angeschweißt, angelötet, angeklebt, angeschraubt oder angeclipst. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass der Kondensatsammler 6 einen integralen Bestandteil des Luftaustrittskastens 5 des Ladeluftkühlers 1 bildet.

Unabhängig von den gewählten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Kondensatsammlers 6 schafft dieser erstmals eine Möglichkeit, beim Gefrieren von Kondensat ausreichend Ausdehnungsvolumina zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, Gefrierschäden zuverlässig zu verhindern.