DE102009036744A1 - Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

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Harald Dipl.-Ing. Menke
Heike Koch
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt (10) einer Verbrennungskraftmaschine (12) für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, in welchem zumindest ein Filterelement (14), insbesondere ein Luftfilter (14), angeordnet ist, mittels welchem eine von der Verbrennungskraftmaschine (12) angesaugte Luft filterbar ist, wobei dem Filterelement (14), insbesondere dem Luftfilter (14), zumindest ein Heizelement (18) zugeordnet ist, mittels welchem die das Filterelement (14) durchströmende Luft erwärmbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
  • Ein gattungsgemäßer bekannter Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen umfasst einen Luftfilter, mittels welcher eine von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft filterbar ist. Gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen weist auch die angesaugte Luft sowie die Verbrennungskraftmaschine selbst ein geringes Temperaturniveau auf. Dieses geringe Temperaturniveau erfordert einen hohen Energieeintrag in die Verbrennungskraftmaschine, um diese auf eine Temperatur zu erwärmen, welche für einen effizienten und kraftstoffarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine nötig ist. Diese nötige Erwärmung dauert bei bekannten Ansaugtrakten eine nicht unerheblich lange Zeit und benötigt selbst einen unerwünscht hohen Kraftstoffaufwand, was eine Kraftstoffbilanz und damit eine CO2-Bilanz der Verbrennungskraftmaschine negativ beeinflusst.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine derart weiter zu entwickeln, dass eine Kraftstoffverbrauchsreduzierung ermöglicht ist.
  • Diese Aufgabe wird durch einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Ein erfindungsgemäßer Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere für einen Personenkraftwagen, in welchem zumindest ein Filterelement, insbesondere ein Luftfilter, angeordnet ist, mittels welchem eine von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft filterbar ist, ist dadurch bereitgestellt, dass dem Filterelement, insbesondere dem Luftfilter, zumindest ein Heizelement zugeordnet ist, mittels welchem die das Filterelement durchströmende Luft erwärmbar ist. Durch die so geschaffene Möglichkeit einer Erhöhung einer Temperatur der von der Verbrennungskraftmaschine angesaugten Luft in dem Filterelement ist auch die Verbrennungskraftmaschine selbst gerade bei einem Kaltstart schneller aufheizbar und somit schneller in Temperaturbereiche bringbar, in welchen sie effizient arbeiten kann und einen geringeren Kraftstoffverbrauch und damit geringere CO2-Emissionen aufweist als bei einem kälteren Temperaturniveau.
  • Somit ist eine Kaltstartphase der Verbrennungskraftmaschine verkürzt, da diese nicht nur durch zugeführten Kraftstoff, sondern eben auch durch die zugeführte und erwärmte Luft schneller aufwärmbar ist. Daraus resultiert ein geringer Gesamtkraftstoffverbrauch und damit geringere CO2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine.
  • Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist in dem Ansaugtrakt eine Strömungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher zumindest eine Kühleinrichtung, insbesondere ein Ladeluftkühler, umströmbar ist. Die Kühleinrichtung mit der Strömungseinrichtung liegt stromab des Filterelements und ermöglicht eine Umströmung der Kühleinrichtung, wodurch das besagte, erhöhte Temperaturniveau der von der Verbrennungskraftmaschine angesaugten Luft beibehalten und direkt an die Verbrennungskraftmaschine abgegeben werden kann. Eine Kühlung der durch das Heizelement erwärmten Luft durch die Kühleinrichtung ist somit vermieden.
  • Weiterhin birgt der erfindungsgemäße Ansaugtrakt den Vorteil, dass eine Verringerung von Kraftstoff-Nacheinspritzungen insbesondere während einer Regeneration eines Partikelfilters, insbesondere eines Dieselpartikelfilters, deutlich reduzierbar sind, womit eine weitere Kraftstoffreduzierung einhergeht.
  • Weiterhin ermöglicht der erfindungsgemäße Ansaugtrakt, dass ein Brennverfahren der Verbrennungskraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgasrückführung in dem erfindungsgemäßen Ansaugtrakt durch die beschriebene verkürzte Kaltstartphase, womit eine verkürzte Warmlaufphase gemeint ist, früher einsetzbar ist in Folge einer Reduzierung einer Kondenssatzbildung von in der angesaugten Luft beziehungsweise in einem Luft-Abgas-Gemisch enthaltenem Wasser. Diese frühere Einsetzbarkeit der Niederdruck-Abgasabführung führt zu reduzierten Emissionen der Verbrennungskraftmaschine, da durch die Niederdruck-Abgasrückführung insbesondere Stickoxide deutlich reduzierbar sind.
  • Darüber hinaus ist auch ein Komfort für Insassen des Kraftwagens mit dem erfindungsgemäßen Ansaugtrakt erhöht, da ein schnellerer Warmlauf der Verbrennungskraftmaschine zu einem schnelleren Bereitstellen von warmer Luft führt, wodurch ein Innenraum des Kraftwagens schneller erwärmbar ist, was insbesondere zur Winterzeit äußerst vorteilbehaftet ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung und/oder in der Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
  • Dir Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ansaugtrakts einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Luftfilter, welchem ein Heizelement zur Erwärmung einer von der Verbrennungskraftmaschine angesaugten Luft zugeordnet ist.
  • Die Figur zeigt einen Ansaugtrakt 10 einer Verbrennungskraftmaschine 12 eines Personenkraftwagens. In dem Ansaugtrakt 10 ist ein Luftfilter 14 angeordnet, der von der Verbrennungskraftmaschine 12 gemäß einem Richtungspfeil 16 angesaugte Luft filtert.
  • Dem Luftfilter 14 ist ein Heizelement 18 zugeordnet, mittels welchem die den Luftfilter 14 durchströmende Luft erwärmbar ist.
  • Die so erwärmte Luft führt insbesondere bei kalten Umgebungstemperaturen zu einer verkürzten Warmlaufphase, also zu einem schnelleren Aufwärmen der Verbrennungskraftmaschine 12. Dieser Effekt kann dadurch weiter verbessert werden, dass in dem Ansaugtrakt 10 ein Ladeluftkühler 20 zur Kühlung von verdichteter Luft vorgesehen ist, welcher durch eine Umströmungseinrichtung 22 umströmbar ist.
  • In besagten Warmlaufphasen der Verbrennungskraftmaschine 12 kann der Ladeluftkühler 20 durch die Umströmungseinrichtung 22 umströmt werden, wodurch ein erneutes Abkühlen der durch das Heizelement 18 aufgewärmten Luft vermieden ist.
  • Somit kann ein im Vergleich zur Umgebungstemperatur erhöhtes Temperaturniveau der angesaugten Luft direkt an die Verbrennungskraftmaschine 12 zum schnelleren Erwärmen dieser weitergegeben werden.
  • Wie der Figur zu entnehmen ist, umfasst die Strömungseinrichtung 22 ein Ventilelement in Form eines Bypassventils 24, mittels welchem ein Luftmassenstrom der den Ladeluftkühler 20 umströmenden Luft einstellbar ist.
  • Weiterhin ist in der Figur eine Niederdruck-Abgasrückführung 26 angedeutet, mittels welcher ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine 12 in den Ansaugtrakt 10 rückführbar ist. Durch das in Folge der Erwärmung der Luft erreichte höhere Temperaturniveau der Luft ist eine Kondensierung von in der Luft beziehungsweise einem Luft-Abgas-Gemisch enthaltenem Wasser vermieden, wodurch eine Abgasrückführung durch die Niederdruck-Abgasrückführung 26 in frühen Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschine 12 ermöglicht ist. Dadurch sind schon früh insbesondere Strickoxide der Verbrennungskraftmaschine 12 durch das rückgeführte Abgas deutlich reduzierbar, was zu einem verbesserten Emissionsverhalten der Verbrennungskraftmaschine 12 führt.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Ansaugtrakt
    12
    Verbrennungskraftmaschine
    14
    Luftfilter
    16
    Richtungspfeil
    18
    Heizelement
    20
    Ladeluftkühler
    22
    Umströmungseinrichtung
    24
    Bypassventil
    26
    Niederdruck-Abgasrückführung

Claims (3)

  1. Ansaugtrakt (10) einer Verbrennungskraftmaschine (12) für einen Kraftwagen, insbesondere einen Personenkraftwagen, in welchem zumindest ein Filterelement (14), insbesondere ein Luftfilter (14), angeordnet ist, mittels welchem eine von der Verbrennungskraftmaschine (12) angesaugte Luft filterbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Filterelement (14), insbesondere dem Luftfilter (14), zumindest ein Heizelement (18) zugeordnet ist, mittels welchem die das Filterelement (14) durchströmende Luft erwärmbar ist.
  2. Ansaugtrakt (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ansaugtrakt (10) eine Umströmungseinrichtung (22) vorgesehen ist, mittels welcher zumindest eine Kühleinrichtung (20), insbesondere ein Ladeluftkühler (20), umströmbar ist.
  3. Ansaugtrakt (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmungseinrichtung (22) zumindest ein Ventilelement (24), insbesondere ein Bypassventil (24), umfasst.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITTO20120187A1 (it) * 2012-03-02 2013-09-03 Denso Thermal Systems Spa Modulo raffreddatore/riscaldatore, integrato in un collettore di aspirazione di un motore a combustione interna per il condizionamento di un fluido gassoso di aspirazione
DE112016003417B4 (de) 2015-07-27 2021-11-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Steuerungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor

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