-
Die
Erfindung betrifft eine Luftversorgungseinrichtung für
eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs,
mit einem Verdichter zum Bereitstellen von verdichteter Ladeluft
und mit einem Ladeluftkühler, wobei dem Ladeluftkühler
ein Ölsammelraum zugeordnet ist, aus welchem ein Medium über
eine Förderleitung einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine
zuführbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein
Verfahren zum Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung.
-
Eine
derartige Luftversorgungseinrichtung ist in der
DE 33 38 273 A1 beschrieben,
bei welcher die Förderleitung in dem Ölsammelraum
des Ladeluftkühlers abgeschiedenes Öl in die Ölwanne
der Verbrennungskraftmaschine zurückführt. Das
in dem Ölsammelraum des Ladeluftkühlers sich abscheidende Öl
stammt aus der verdichteten Ladeluft, welche an Schmierstellen des
Verdichters austretendes Schmieröl mitreißt. Beim
Betreiben des Verdichters herrscht in dem Ladeluftkühler
und somit an einer Eintrittsstelle in die Förderleitung
ein höherer Druck als an einer in die Ölwanne
der Verbrennungskraftmaschine mündenden Austrittsstelle
der Förderleitung. Dadurch ist ein differenzdruckabhängiges
Fördern des in dem Ölsammelraum abgeschiedenen Mediums über
die Förderleitung ermöglicht.
-
Als
nachteilig bei einer derartigen Luftversorgungseinrichtung ist der
Umstand anzusehen, dass insbesondere bei einer hohen Verdichterleistung
ein Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine ansteigt.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Luftversorgungseinrichtung
bzw. ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welche
einen verringerten Ölverbrauch mit sich bringt.
-
Diese
Aufgabe wird durch eine Luftversorgungseinrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe wird
durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen
angegeben.
-
Bei
der erfindungsgemäßen Luftversorgungseinrichtung
für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, mit einem Verdichter zum Bereitstellen von verdichteter
Ladeluft und mit einem Ladeluftkühler, wobei dem Ladeluftkühler
ein Ölsammelraum zugeordnet ist, aus welchem ein Medium über
eine Förderleitung einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine
zuführbar ist, ist eine Pumpeinrichtung vorgesehen, mittels
welcher eine Größe eines Mediumstroms in der Förderleitung
einstellbar ist. Insbesondere kann die Pumpeinrichtung dazu ausgelegt
sein, einen Mediumstrom der Größe Null in der
Förderleitung einzustellen, also ein Fördern des
Mediums über die Förderleitung hin zu der Ölwanne
der Verbrennungskraftmaschine vollständig zu verhindern.
-
Der
Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem aus dem
Stand der Technik bekannten differenzdruckabhängigen Fördern
des Mediums über die Förderleitung insbesondere
dann ein großer Mediumstrom in der Förderleitung
vorliegt, wenn der Verdichter mit hoher Leistung arbeitet und so
dem Ladeluftkühler besonders stark verdichtete Ladeluft bereitstellt.
Gerade in diesem Betriebszustand der Luftversorgungseinrichtung
kann es vorkommen, dass über die Förderleitung
vergleichsweise viel verdichtete Ladeluft und vergleichsweise wenig
Medium, beispielsweise Öl und/oder Kondensat, gefördert wird.
Dadurch erhöht sich bei hohem Ladedruck die einem die Ölwanne
umfassenden Kurbelgehäuse zugeführte Menge an
Luft, was zu einer nachteiligen Anstieg des Gasdurchsatzes im Kurbelwellengehäuse
der Verbrennungskraftmaschine beiträgt, welche durch die Ölabscheidevorrichtung
dem Ansaugtrakt zugeführt wird.
-
Die über
die Förderleitung der Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine
zugeführte Luft hat hierbei negative Auswirkungen, welche
den negativen Auswirkungen von Blow-by-Gasen analog sind. Als Blow-by-Gase
werden Gase bezeichnet, welche bei der Verbrennung aus einem Brennraum
der Verbrennungskraftmaschine an dem Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse
der Verbrennungskraftmaschine eindringen. Da die der Verbrennungskraftmaschine über den
Ansaugtrakt wieder zugeführten Blow-by-Gase trotz des vorgeschalteten Ölabscheiders
immer eine geringe Menge an Öl enthalten, steigt bei der
aus dem Stand der Technik bekannten Luftversorgungseinrichtung insbesondere
bei hoher Verdichterleistung der Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine.
-
Demgegenüber
ist durch die vorliegend beschriebene Luftversorgungseinrichtung
ein Verringern des Ölverbrauchs ermöglicht, da
die Größe des Medienstroms in der Förderleitung,
insbesondere auf einen Wert Null, einstellbar ist. So kann mittels
der Pumpeinrichtung der Medienstrom in der Förderleitung
dann begrenzt werden, wenn der Verdichter mit hoher Leistung arbeitet,
entsprechend stark verdichtete Ladeluft bereitstellt und so ein
Eintreten von einem übermäßig viel Ladeluft
und vergleichsweise wenig Öl enthaltendem Medium in die
Förderleitung zu erwarten wäre.
-
Mittels
der Pumpeinrichtung, mittels welcher das Medium der Ölwanne
der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist, ist darüber
hinaus eine Verschmutzung des Ladeluftkühlers mit dem in
dem Ölsammelraum angesammelten Medium, insbesondere mit Öl,
verringerbar. Damit ist ein dauerhaft hoher Wirkungsgrad des Ladeluftkühlers
erreichbar. Des Weiteren ist der Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine
dadurch reduzierbar, dass eine Zufuhr von Öl in den Brennraum
der Verbrennungskraftmaschine über die Ladeluft verringerbar
ist.
-
In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Pumpeinrichtung
als Differenzdruckpumpe ausgebildet, wobei eine Saugleitung der
Differenzdruckpumpe mittels eines, insbesondere als Membran oder
als Kolben ausgebildeten, Trennelements verschließbar ist.
Für die Differenzdruckpumpe ist kein separater Antrieb
bereitzustellen, wodurch ein besonders ökonomisches Fördern
des Medienstroms ermöglicht ist. Wenn das Trennelement
der Differenzdruckpumpe die Saugleitung verschließt, ist ein
Fördern des Mediums mittels der Differenzdruckpumpe unterbunden
und somit verhindert, dass Ladeluft in die Ölwanne der
Verbrennungskraftmaschine eingebracht wird.
-
Als
weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn die Differenzdruckpumpe
eine Feder umfasst, mittels welcher das Trennelement in eine die
Saugleitung freigebende Offenstellung überführbar
ist. So ist durch Vorgeben einer Federhärte der Feder eine Kraft
gegeben, bei welcher die Feder in der Lage ist gegen den Druck der
verdichteten Ladeluft das Trennelement in die die Saugleitung freigebende
Offenstellung zu überführen. Wird der Verdichter
mit vergleichsweise geringer Leistung betrieben, und ist somit der
Druck in dem Ladeluftkühler und auch in der Differenzdruckpumpe
vergleichsweise gering, so reicht die Kraft der Feder aus, die Saugleitung
freizugeben. Sobald der Druck im Ladeluftkühler zunimmt, wird
gegen den Druck der Feder die Saugleitung mittels des Trennelements verschlossen
und so ein Ansaugen von Ladeluft über die Saugleitung vermieden.
Damit ist auf einfache Weise ein Anstieg des Gasdurchsatzes im Kurbelwellengehäuse
der Verbrennungskraftmaschine verhindert.
-
Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn das Trennelement mit einer Sperreinrichtung
gekoppelt ist, mittels welcher die Förderleitung in Abhängigkeit
von einer Funktionstüchtigkeit des Trennelements verschließbar
ist. So kann bei einem Defekt der Membran oder des Kolbens, etwa
bei einer Undichtigkeit oder bei einem Verklemmen, die Sperreinrichtung
die Differenzdruckpumpe auf der zur Förderleitung führenden
Druckseite verschließen und so ein Übertreten
von Ladeluft in die Förderleitung verhindern.
-
Ein
Verringern des Ölverbrauchs ist gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren zum Betreiben
einer Luftversorgungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine,
insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ermöglicht, bei welchem ein
Verdichter verdichtete Ladeluft bereitstellt, welche mittels eines
Ladeluftkühlers gekühlt wird, bei welchem aus
einem dem Ladeluftkühler zugeordneten Ölsammelraum
gegebenenfalls ein Medium über eine Förderleitung
einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine zugeführt
wird, und bei welchem eine Größe des Medienstroms
in der Förderleitung mittels einer Pumpeinrichtung eingestellt
wird.
-
Die
für die erfindungsgemäße Luftversorgungseinrichtung
beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile
gelten auch für das erfindungsgemäße
Verfahren zum Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform sowie
anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
-
1 eine
stark schematisierte Seitenansicht einer Luftversorgungseinrichtung
für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs;
und
-
2 eine
Schnittansicht durch eine Differenzdruckpumpe zum Fördern
von Öl aus einem Ölsammelraum der Luftversorgungseinrichtung
gemäß 1.
-
Eine
Luftversorgungseinrichtung 10 zum Beaufschlagen einer vorliegend
nicht gezeigten Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Ladeluft
umfasst einen stromabwärts eines Verdichters angeordneten
Ladeluftkühler 12, welcher einen von einem Kühlmedium,
insbesondere von Kühlwasser oder Luft, durchströmbaren
Wärmetauscher 14 aufweist. In einem an einen Lufteinlass 16 des
Ladeluftkühlers 12 anschließenden Bereich
weist der Ladeluftkühler 12 einen Ölsammelraum 18 auf.
In dem Ölsammelraum 18 ist Öl 20 abscheidbar,
welches beim Betreiben des Verdichters zusammen mit der von dem
Verdichter bereitgestellten verdichteten Ladeluft gefördert
wird. Das Öl 20 entstammt hierbei Schmierölverlusten
des Verdichters.
-
Über
eine Förderleitung 22 ist das Öl 20 in eine Ölwanne
der Verbrennungskraftmaschine rückführbar. Hierfür
ist in dem Ölsammelraum 18 des Ladeluftkühlers 12 eine
Differenzdruckpumpe 24 angeordnet.
-
Der Ölsammelraum 18 ist,
ebenso wie die Differenzdruckpumpe 24, vorliegend innerhalb
eines den Ladeluftkühler 12 umgebenden Gehäuses
angeordnet. Der Ölsammelraum 18 und/oder die Differenzdruckpumpe 24 können
in alternativen Ausführungsformen der Luftversorgungseinrichtung 10 außerhalb
des den Ladeluftkühler 12 umgebenden Gehäuses
angeordnet sein.
-
Mittels
der Differenzdruckpumpe 24, welche eine Saugleitung 26 zum
Aufnehmen des Öls 20 aufweist, ist eine Größe
des Ölstroms in der Förderleitung 22 einstellbar.
Dadurch ist verhinderbar, dass bei hohem Druck der Ladeluft im Ladeluftkühler 12 und
bei besonders geringen Mengen an Öl 20 in dem Ölsammelraum 18 über
die Förderleitung 22 der Ölwanne der
Verbrennungskraftmaschine ein vergleichsweise luftreiches und ölarmes
Medium zugeführt wird. Dadurch ist einem Anstieg des Gasdurchsatzes
im Kurbelwellengehäuse der Verbrennungskraftmaschine durch
eingetragene Luft entgegengewirkt.
-
Des
Weiteren muss weniger Luft aus einem die Ölwanne umfassenden
Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine in die Luftversorgungseinrichtung 10 rückgeführt
werden. Dies ist insofern vorteilhaft, da ein solches Rückführen
von Luft aus dem Kurbelgehäuse in die Luftversorgungseinrichtung 10 trotz
des Vorsehens eines Ölabscheiders mit einem Eintrag von Öl
in die Luftversorgungseinrichtung 10 verbunden ist und
so zu einem erhöhten Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine
beiträgt.
-
Mittels
der Differenzdruckpumpe 24, welche ein Einstellen der Größe
des Ölstroms in die Förderleitung 22 erlaubt,
ist des Weiteren ein Verschmutzen des Wärmetauschers 14 mit Öl
und ein Austreten von Öl aus einem Luftauslass 28 der
Luftversorgungseinrichtung 10 vermeidbar.
-
In 1 ist
eine Strömungsrichtung der verdichteten Ladeluft, welche
der Verbrennungskraftmaschine zuführbar ist, mittels Strömungspfeilen 30 veranschaulicht.
-
2 zeigt
die Differenzdruckpumpe 24, bei welcher ein Gasraum 32 von
einem Ölraum 34 mittels einer Membran 36 getrennt
ist. Anstelle der Membran 36 kann auch ein Kolben oder
dergleichen Trennelement vorgesehen sein.
-
Über
Durchtrittsöffnungen 38 steht der Gasraum 32 der
Differenzdruckpumpe 24 mit einem Einlassbereich des Ladeluftkühlers 12 in
Kontakt. Weist die vom Verdichter bereitgestellte Ladeluft in dem
Ladeluftkühler 12 einen hohen Druck auf, so ist
ein Verschließelement 40, welches an der Membran 36 gehalten
ist, in eine Verschließstellung bewegt, in welcher, wie
in 2 gezeigt, die Saugleitung 26 der Differenzdruckpumpe 24 verschlossen
ist.
-
Das
Verschließelement 40 ist mittels einer Feder 42 mit
Druck beaufschlagt, welcher dem über den Gasraum 32 auf
die Membran 36 wirkenden Druck entgegengerichtet ist. Bei
niedrigem Druck der verdichteten Ladeluft ist somit das Verschließelement 40 in
eine die Saugleitung 26 freigebende Offenstellung überführt.
Dadurch kann über die Saugleitung 26 angesaugtes Öl
in den Ölsammelraum 34 der Differenzdruckpumpe 24 übertreten.
-
Beim
anschließenden Bewegen der Membran 36 nach unten,
also entgegengesetzt zu der Druckrichtung der Feder 42,
wird sich in dem Ölraum 34 befindendes Öl 20 über
eine Druckleitung 44 der Differenzdruckpumpe 24 in
die Förderleitung 22 gefördert. Ein Rückströmen
des Öls durch die Saugleitung 26 ist hierbei durch
ein Rückschlagventil 46 verhindert. In analoger
Weise weist die Druckleitung 44 der Differenzdruckpumpe 24 ein
Rückschlagventil 48 auf. Der Saugleitung 26 der
Differenzdruckpumpe 24 ist ein vorliegend als Sieb ausgebildetes
Filterelement 50 vorgeschaltet, um ein Eindringen von Grobstoffen
in die Differenzdruckpumpe 24 zu verhindern. Außer
den Rückschlagventilen 46 und 48 können noch
weitere Sperreinrichtungen, wie beispielsweise nicht selbsttätige
Ventile, in der Saugleitung 26 oder der Druckleitung 44 vorgesehen
werden.
-
- 10
- Luftversorgungseinrichtung
- 12
- Ladeluftkühler
- 14
- Wärmetauscher
- 16
- Lufteinlass
- 18
- Ölsammelraum
- 20
- Öl
- 22
- Förderleitung
- 24
- Differenzdruckpumpe
- 26
- Saugleitung
- 28
- Luftauslass
- 30
- Strömungspfeil
- 32
- Gasraum
- 34
- Ölraum
- 36
- Membran
- 38
- Durchtrittsöffnung
- 40
- Verschließelement
- 42
- Feder
- 44
- Druckleitung
- 46
- Rückschlagventil
- 48
- Rückschlagventil
- 50
- Filterelement
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-