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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, wobei die Förderleitung eine Absperreinrichtung
aufweist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum
Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung.
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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 Absperreinrichtung
ist in der Förderleitung ein Rückschlagventil
vorgesehen.
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Als
nachteilig bei einer derartigen Luftversorgungseinrichtung ist der
Umstand anzusehen, dass insbesondere bei einer hohen Verdichterleistung
ein Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine ansteigt.
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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.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Luftversorgungseinrichtung mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst. Des Weiteren wird diese Aufgabe durch
ein Verfahren zum Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 7 gelöst. Vorteilhafte
Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen
der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen
angegeben.
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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, wobei die Förderleitung eine Absperrleitung
aufweist, ist die Absperreinrichtung zum Verschließen der
Förderleitung ansteuerbar.
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Im
Gegensatz zum aus dem Stand der Technik gemäß der
DE 33 38 273 A1 bekannten
Verschließen der Förderleitung mittels eines Rückschlagventils
ist so ein gezieltes, beispielsweise von einer Steuereinrichtung
bewirktes, Verschließen bzw. Freigeben der Förderleitung
ermöglicht, welches unabhängig ist von einem Differenzdruck
zwischen der Eintrittsstelle in die Förderleitung und einer
Austrittsstelle aus der Förderleitung. Durch ein gezieltes
Ansteuern der Absperreinrichtung zum Verschließen der Förderleitung
ist es vermeidbar, dass über die Förderleitung
der Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine unerwünscht
viel Ladeluft zugeführt wird. Dadurch wird ein Anstieg
des Gasdurchsatzes im Kurbelwellengehäuse der Verbrennungskraftmaschine
verhindert.
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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 Kurbelwellengehäuse zugeführte Menge an
LadeLuft, was zu einem nachteiligen Anstieg des Gasdurchsatzes im
Kurbelwellengehäuse der Verbrennungskraftmaschine beiträgt.
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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.
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Demgegenüber
ist durch die vorliegend beschriebene Luftversorgungseinrichtung
ein Verringern des Ölverbrauchs ermöglicht, da
die Absperreinrichtung gezielt zum Verschließen der Förderleitung
absperrbar ist. So kann mittels der Absperreinrichtung der Medienstrom
in der Förderleitung dann unterbunden werden, wenn der
Verdichter mit hoher Leistung arbeitet, entsprechend stark verdichtete
Ladeluft bereitstellt und so ein Strömen eines übermäßig
viel Ladeluft und vergleichsweise wenig Öl enthaltenden
Mediums in die Förderleitung zu erwarten wäre.
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Mittels
der absperrbaren Förderleitung, 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.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Absperreinrichtung
zum Freigeben der Förderleitung in Abhängigkeit
von einem Bremsbetrieb und/oder von einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine
und/oder von einem Druck in der Luftversorgungseinrichtung und/oder
von einer Zeitspanne und/oder von einer Menge des Mediums in dem Ölsammelraum
ansteuerbar.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, die Absperreinrichtung dann zum Freigeben
der Förderleitung anzusteuern, wenn die Brennkraftmaschine sich
im Leerlauf befindet und ein Fahrer des Kraftfahrzeugs eine Betriebsbremse
betätigt. In diesem Zustand herrscht in der Regel ein vergleichsweise geringer
Druck der Ladeluft in dem Ölsammelraum der Luftversorgungseinrichtung,
so dass ein Übertreten von größeren Mengen
an Ladeluft aus der Luftversorgungseinrichtung über die
Förderleitung in die Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine
nicht zu erwarten ist. Ebenso kann zum Freigeben der Förderleitung
ein Schubbetrieb der Verbrennungskraftmaschine genutzt werden.
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Des
Weiteren kann hierbei vorgesehen sein, die Absperreinrichtung dann
freizugeben, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Druck der verdichteten Ladeluft
stromaufwärts und stromabwärts des Ladeluftkühlers,
oder zwischen dem Druck der verdichteten Ladeluft stromabwärts
des Verdichters und dem Druck in dem Kurbelgehäuse der
Verbrennungskraftmaschine einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
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Ergänzend
oder alternativ ist es vorstellbar, die Absperreinrichtung zeitlich
getaktet freizugeben, wobei die Zeitspanne des Freigebens ausreichend kurz
zu bemessen ist, um ein übermäßiges Fördern von
Ladeluft über die Förderleitung in die Ölwanne der
Verbrennungskraftmaschine zu verhindern. Auch ein periodisches Vorgeben
der Zeitspanne des Freigebens der Förderleitung ist vorstellbar.
Insbesondere kann vorgesehen sein, die Absperreinrichtung zum Freigeben
der Förderleitung kurzzeitig anzusteuern, wenn eine Ölmenge
in dem Ölsammelraum einen vorgegebenen Grenzwert erreicht.
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Gemäß einem
weiteren Aspekt der Erfindung wird die oben genannte Aufgabe gelöst
durch ein Verfahren zum Betreiben einer Luftversorgungseinrichtung
für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Verdichter verdichtete Ladeluft
bereitstellt, welche mittels eines Ladeluftkühlers gekühlt
wird, und bei welchem aus einem dem Ladeluftkühler zugeordneten Ölsammelraum
gegebenenfalls ein Medium über eine Förderleitung
mit einer Absperreinrichtung einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine
zugeführt wird, und bei welchem die Absperreinrichtung
zum Verschließen der Förderleitung angesteuert
wird. Die für die erfindungsgemäße Versorgungseinrichtung beschriebenen
bevorzugten Ausführungsformen und Vorteile gelten auch
für das erfindungsgemäße Verfahren zum
Beitreiben einer Luftversorgungseinrichtung.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnung.
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Diese
zeigt eine geschnittene Ansicht einer Absperreinrichtung zum gesteuerten
Verschließen und Freigeben einer Förderleitung,
mittels welcher Öl aus einem Ölsammelraum zu einer Ölwanne
einer Verbrennungskraftmaschine hin förderbar ist, wobei der Ölsammelraum
einem Ladeluftkühler zugeordnet ist.
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Eine
Luftversorgungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine
eines Kraftfahrzeugs umfasst vorliegend einen Verdichter zum Bereitstellen
von verdichteter Ladeluft. Beim Betreiben des Verdichters wird regelmäßig
mit der verdichteten Ladeluft Schmieröl mitgefördert,
welches zum Schmieren des Verdichters eingesetzt wird. Dieses Schmieröl
wird stromaufwärts des Ladeluftkühlers abgeschieden
und einem Ölsammelraum zugeführt. Der Ölsammelraum
kann innerhalb eines den Ladeluftkühler umgebenden Gehäuses
angeordnet sein oder sich außerhalb des Ladeluftkühlers
befinden.
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Aus
dem Ölsammelraum ist das abgeschiedene Öl über
eine Förderleitung einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine
zuführbar. Zum gesteuerten Verschließen der Förderleitung
ist vorliegend wenigstens eine Absperreinrichtung vorgesehen, welche
als ein in der Figur gezeigtes, druckgesteuertes Ventil 10 ausgebildet
sein kann. Alternativ oder ergänzend zu dem vorliegend
gezeigten druckgesteuerten Ventil 10 kann die Absperreinrichtung
ein elektrisch zu betätigendes Ventil umfassen.
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Wird
ein Druckraum 12 des Ventils 10 über Durchtrittsöffnungen 14 mit
einem Überdruck oder einem Unterdruck beaufschlagt, so
bewirkt dies ein Bewegen einer Membran 16 des Ventils 10,
welche den Gasraum 12 von einem Ölraum 18 des
Ventils 12 trennt. Alternativ zu der Membran 16 kann
das Ventil 10 als Trennelement einen Kolben aufweisen.
In dem Ölraum 18 ist eine Eintrittsleitung 20 angeordnet, welche
mittels eines an der Membran 16 befestigten und mit dieser
bewegbaren Verschließelements 22 verschließbar
ist. Das Ventil 10 umfasst des Weiteren eine vorliegend
die Eintrittsleitung 20 umgebende Feder 24, mittels
welcher das Verschließelement 22 zum Freigeben
der Eintrittsleitung 20 von einer Austrittsmündung
der Eintrittsleitung abhebbar ist.
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Wird
also in dem Gasraum 12 ein Druck eingestellt, welcher das
Verschließelement 22 mit der Austrittsmündung
der Eintrittsleitung 20 in Anlage bringt, so ist die Förderleitung,
in welcher sich das Ventil 10 befindet, verschlossen. Die
Feder 24 kann als Druckfeder oder als Zugfeder ausgebildet
sein, wobei dann zum Freigeben der Eintrittsleitung 20 durch
das Bewegen der Membran 16 mit dem Verschließelement 22 in
dem Gasraum 12 ein Überdruck bzw. ein Unterdruck
einzustellen ist.
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Das
Einstellen des notwendigen Drucks in dem Gasraum 12 ist
vorliegend mittels einer Steuereinrichtung 26 bewirkbar.
Bei einem elektrisch zu betätigenden Ventil kann die Steuervorrichtung 26 in analoger
Weise für ein Bestromen der Absperreinrichtung und somit
zum Öffnen oder Schließen der Absperreinrichtung
sorgen, wodurch ein Verschließen bzw. Freigeben der Förderleitung
gegeben ist.
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Befindet
sich das Verschließelement 22 nicht in Anlage
mit der Austrittsmündung der Eintrittsleitung 20,
so ist ein Übertreten von Öl über die
Eintrittsleitung 20 in den Ölraum 18 und
ein Austreten von Öl aus dem Ölraum 18 über
eine Austrittsleitung 28 des Ventils 10 ermöglicht.
Die Förderleitung ist somit durchströmbar und
ein Zuführen von Öl zu der Ölwanne der
Verbrennungskraftmaschine ist ermöglicht. Eine Strömungsrichtung
des Öls beim Austreten aus der Austrittsleitung 28 ist
in der Figur durch einen Strömungspfeil 30 veranschaulicht.
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Dem
Ventil 10 ist vorliegend ein als Sieb ausgebildetes Filterelement 32 vorgeschaltet,
welches stromaufwärts der Eintrittsleitung 20 angeordnet
und an einem Gehäuse des Ventils 10 befestigt
ist. Ergänzend oder alternativ kann der Absperreinrichtung ein
Filterelement nachgeschaltet sein.
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Mittels
der Steuereinrichtung 26 ist ein Öffnen des Ventils 10 und
somit ein Freigeben der Förderleitung bewirkbar, beispielsweise
wenn sich die Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs in einem
Schubbetrieb befindet. Ebenso kann vorgesehen sein, bei einem Bremsbetrieb
des Kraftfahrzeugs die Förderleitung, insbesondere kurzfristig,
freizugeben. Insbesondere das lediglich kurze Freigeben der Förderleitung
dient hierbei dazu, eine Förderung von größeren
Mengen verdichteter Ladeluft über die Förderleitung
zu der Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.
Dadurch ist ein Anstieg des Gasdurchsatzes in dem Kurbelwellengehäuse
im Wesentlichem unterbunden Des Weiteren trägt dies dazu
bei, dass weniger Gas aus dem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine
in den Ansaugtrakt rückgeführt werden muss und
somit zu einer Verringerung des Ölverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine
führt.
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Durch
das gesteuerte Verschließen der Förderleitung
mittels des Ventils 10 ist somit ein Ölverbrauch
der Verbrennungskraftmaschine verringerbar. Des Weiteren kann durch
das Abführen von Öl aus dem Ölsammelraum
eine Verschmutzung des Ladeluftkühlers und eine damit einhergehende
Verringerung seines Wirkungsgrades vermieden werden.
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- 10
- Ventil
- 12
- Gasraum
- 14
- Durchtrittsöffnungen
- 16
- Membran
- 18
- Ölraum
- 20
- Eintrittsleitung
- 22
- Verschließelement
- 24
- Feder
- 26
- Steuereinrichtung
- 28
- Austrittsleitung
- 30
- Strömungspfeil
- 32
- Filterelement
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 3338273
A1 [0002, 0007]