DE102011084539B3

DE102011084539B3 - Turbolader mit einer Venturidüse zur Entlüftung eines Aktivkohlefilters

Info

Publication number: DE102011084539B3
Application number: DE201110084539
Authority: DE
Inventors: Claus Stephani
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-12-06
Anticipated expiration: 2031-10-15

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbolader (12) mit einem Verdichter (13), dessen Gehäuse (13a) einen mit einem Niederdruckeingang (16) verbundenen Niederdruckeingangsbereich (15) und einen mit einem Hochdruckausgang (19) verbundenen Hochdruckausgangsbereich (18) enthält, wobei der Niederdruckeingangsbereich (15) mit der Niederdruckseite (17) eines Saugrohres (21) und der Hochdruckausgangsbereich (18) mit der Hochdruckseite (20) des Saugrohres (21) verbunden ist. Der Verdichter (13) weist eine Venturidüse (14) auf, die zwischen dem Hochdruckausgangsbereich (18) und dem Niederdruckeingangsbereich (15) angeordnet ist und des Weiteren mit einem Aktivkohlefilter (8) zwecks dessen Entlüftung verbunden ist, wobei der Verdichter ein Schubumluftventil (22) aufweist, mit dem die Venturidüse (14) verbunden ist und die Entlüftung des Aktivkohlefilters (8) bei geöffnetem Schubumluftventil (22) erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbolader mit einer Venturidüse zur Entlüftung eines Aktivkohlefilters.
Mit einem Turbolader ausgestattete Kraftfahrzeuge sind seit langem bekannt. Ein Turbolader weist ein Turbinengehäuse, ein Lagergehäuse und ein Verdichtergehäuse auf, wobei im Turbinengehäuse ein Turbinenrad und im Verdichtergehäuse ein Verdichterrad angeordnet ist. Die genannten Räder sind auf einer gemeinsamen Welle befestigt, die im Lagergehäuse gelagert ist und sich bis in das Turbinengehäuse und das Verdichtergehäuse erstreckt.
Es ist des Weiteren, zum Beispiel aus den Dokumenten WO 2008 071252 A1 und DE 10 2007 051 844 A1 , bereits bekannt, einen Verdichter mit einem Schubumluftventil auszustatten. Ein derartiges Schubumluftventil ist dazu vorgesehen, bei einer Brennkraftmaschine, welcher über den Verdichter eines Turbolader verdichtete Luft zugeführt wird, zu vermeiden, dass sich innerhalb eines Luftzuführrohres ein Überdruck ausbildet, wenn eine im Luftzuführungsrohr vorgesehene Drosselklappe bei einem Lastwechsel der Brennkraftmaschine geschlossen wird. Zu diesem Zweck öffnet das Schubumluftventil eine zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite des Verdichters vorgesehene Verbindung, um den genannten Überdruck abzubauen.
Ferner ist es bereits bekannt, den Kraftstofftank eines Kraftfahrzeugs über eine Entlüftungsleitung mit einem Aktivkohlefilter zu verbinden. Das Aktivkohlefilter ist dazu vorgesehen, im Kraftstofftank gebildete Kohlenwasserstoffdämpfe auszufiltern. Ein derartiges Aktivkohlefilter ist zum Zwecke einer Regenerierung bzw. Entlüftung desselben über eine Regenerierungsleitung mit einem Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine verbunden. Dieses Entlüften des Aktivkohlefilters wird in Leerlaufphasen der Verbrennungskraftmaschine durchgeführt. So ist beispielsweise auch aus der US 5,005,550A ein Turbolader mit einem Verdichter bekannt, wobei zwischen dem Verdichtereinlassrohr und dem Verdichterauslass parallel zum Verdichter eine Belüftungsvorrichtung angeordnet ist, die über eine Belüftungsleitung mit einem Kohlefilterbehälter, zu dessen Belüftung und zum Abtransport von Treibstoffgasen, verbunden ist.
Ist die Verbrennungskraftmaschine mit einem Start-Stopp-System ausgerüstet, dann wird dieses Start-Stopp-System in den notwendigen Entlüftungsphasen deaktiviert, um zu erreichen, dass die Verbrennungskraftmaschine nicht in unerwünschter Weise in den Stopp-Modus übergeht. Folglich kann in diesem Fall das volle Potential der Kraftstoffeinsparung nicht ausgenutzt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Weg aufzuzeigen, wie der vorstehend beschriebene Nachteil vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Turbolader mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Turbolader mit einem Verdichter, dessen Gehäuse einen mit einem Niederdruckeingang verbundenen Niederdruckeingangsbereich und einen mit einem Hochdruckausgang verbundenen Hochdruckausgangsbereich enthält, wobei der Niederdruckeingangsbereich mit der Niederdruckseite eines Saugrohres und der Hochdruckausgangsbereich mit der Hochdruckseite des Saugrohres verbunden ist, derart ausgebildet, dass der Verdichter des Weiteren eine Venturidüse aufweist, die zwischen dem Hochdruckausgangsbereich und dem Niederdruckeingangsbereich angeordnet ist und des Weiteren mit einem Aktivkohlefilter zwecks dessen Entlüftung verbunden ist, wobei der Verdichter ein Schubumluftventil (22) aufweist, die Venturidüse (14) mit dem Schubumluftventil (22) verbunden ist und die Entlüftung des Aktivkohlefilters (8) bei geöffnetem Schubumluftventil (22) erfolgt.
Bei Verwendung eines eine Venturidüse aufweisenden Verdichters, welche mit dem Schubumluftventil des Verdichters verbunden oder in dieses eingebaut ist, zum Entlüften des Aktivkohlefilters ist das Start-Stopp-System des Fahrzeugs unabhängig vom Entlüften des Aktivkohlefilters. Hierdurch werden Verbrauchsvorteile erzielt, da die Leerlaufphasen des Fahrzeugs reduziert werden können. Gegebenenfalls kann bei Verwendung einer in das Schubumluftventil integrierten Venturidüse sogar auf die Verwendung eines üblichen Tankentlüftungsventils verzichtet werden. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich in Bezug auf den Bauraum, da im Falle einer Integration der zur Tankentlüftung verwendeten Venturidüse in den Verdichter des Turboladers des Fahrzeugs keine zusätzlichen Komponenten in den Luftpfad des Motors integriert werden müssen. Dies ist auch mit einer Einsparung von Kosten verbunden, die auf dem kompakteren Aufbau der Gesamtvorrichtung beruht.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Falle eines Einbaus der Venturidüse in das Schubumluftventil des Verdichters die Zeiträume, in denen das Aktivkohlefilter entlüftet wird, aktiv gesteuert und geregelt werden können. Dies ist im Falle eines Einbaus einer Venturidüse zwischen dem Hochdruckausgangsbereich und dem Niederdruckeingangsbereich des Saugrohrs des Motors ohne zusätzliche Komponenten nicht möglich. Über eine Steuerung bzw. Regelung des Schubumluftventils erfolgt gleichzeitig eine Steuerung bzw. Regelung des Volumenstromes, der aus dem Aktivkohlefilter angesaugt wird, um dieses Aktivkohlefilter zu entlüften bzw. zu regenerieren. Ein eventuelles Einströmen von Luft aus dem Verdichter über das Aktivkohlefilter in den Kraftstofftank kann durch ein Rückschlagventil verhindert werden, welches zwischen der Venturidüse und dem Aktivkohlefilter angeordnet ist.
Weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt
1 eine Blockdarstellung einer Vorrichtung zur Entlüftung des Aktivkohlefilters eines Kraftfahrzeugs,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Verdichter, der mit einer Venturidüse ausgestattet ist, und
3 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Verdichter, der mit einer Venturidüse ausgestattet ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader, der einen Verdichter aufweist, dessen Gehäuse einen mit einem Niederdruckeingang verbundenen Niederdruckeingangsbereich und einen mit einem Hochdruckausgang verbundenen Hochdruckausgangsbereich enthält, wobei der Niederdruckeingangsbereich mit der Niederdruckseite eines Saugrohres und der Hochdruckausgangsbereich mit der Hochdruckseite des Saugrohres verbunden ist und wobei der Verdichter eine Venturidüse aufweist, die zwischen dem Hochdruckausgangsbereich und dem Niederdruckeingangsbereich angeordnet ist und des Weiteren mit einem Aktivkohlefilter zwecks dessen Entlüftung verbunden ist. Folglich bildet bei der vorliegenden Erfindung der Turbolader mit seinem Verdichter einen Teil einer Vorrichtung zur Entlüftung des Aktivkohlefilters eines Kraftfahrzeuges.
Die 1 zeigt eine Blockdarstellung einer Vorrichtung 1 zur Entlüftung des Aktivkohlefilters eines Kraftfahrzeugs.
Diese Vorrichtung weist einen Kraftstofftank 2 auf, welcher mit Kraftstoff 3 befüllt ist. Der Kraftstofftank 2 ist mittels eines Deckels 4 verschlossen. Vom Kraftstofftank 2 führt eine Kraftstoffleitung 5 zu einer Kraftstoffförderpumpe 6, über welche der Kraftstoff im Betrieb des Fahrzeugs an die Brennkraftmaschine, d. h. den Motor, weitergeleitet wird. Des Weiteren führt vom Kraftstofftank 2 eine Tankentlüftungsleitung zu einem Aktivkohlefilter 8. Dessen Aufgabe besteht darin, im Kraftstofftank 2 gebildete Kohlenwasserstoffdämpfe auszufiltern.
Das Aktivkohlefilter 8 ist mit einem Absperrventil 9 verbunden. Dies ist dazu vorgesehen, den Tank gegen die Umgebung abzudichten, um ein Entweichen von Kohlenwasserstoffen zu vermeiden.
Des Weiteren wird dieses Absperrventil auch zur Diagnose von Undichtigkeiten des Kraftstoffbehälters verwendet.
Weiterhin ist das Aktivkohlefilter 8 über eine Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 mit einer Venturidüse 14 verbunden. Diese Venturidüse 14 ist im Gehäuse 13a des Verdichters 13 eines Turboladers 12 angeordnet oder an das Gehäuse 13a des Verdichters 13 des Turboladers 12 angebaut. Über diese Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 erfolgt in den Leerlaufphasen des Motors eine Entlüftung bzw. Regenerierung des Aktivkohlefilters 8. In der Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 sind ein Tankentlüftungsventil 10a und ein Rückschlagventil 10b vorgesehen. Das Rückschlagventil 10b verhindert, dass in unerwünschter Weise Luft aus dem Verdichter 13 über die Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 und den Aktivkohlefilter 8 in den Kraftstoffbehälter 2 einströmt.
Die Venturidüse 14 ist auf ihrer in der 1 linken Seite mit einem Niederdruckeingangsbereich 15 des Verdichters verbunden. Dieser Niederdruckeingangsbereich 15 steht über einen Niederdruckeingang 16 des Verdichtergehäuses 13a mit der Niederdruckseite 17 eines Saugrohres 21 in Verbindung.
Auf ihrer in der 1 rechten Seite ist die Venturidüse 14 mit einem Hochdruckausgangsbereich 18 des Verdichters verbunden. Dieser Hochdruckausgangsbereich 18 steht über einen Hochdruckausgang 19 des Verdichtergehäuses 13a mit der Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 in Verbindung.
Während des Entlüftens des Aktivkohlefilters 8 wird Luft durch die Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 in Richtung der Venturidüse 14 gesaugt und in dieser mit über die Niederdruckseite 17 des Saugrohres 21 und den Niederdruckeingangsbereich 15 des Verdichters angesaugter Frischluft gemischt, unter Verwendung des nicht gezeichneten Verdichterrades des Verdichters 13 verdichtet und schließlich über den Hochdruckausgangsbereich 18 des Verdichters 13 und dessen Hochdruckausgang 19 auf die Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 weitergegeben und von dort aus dem Motor zugeführt.
Aufgrund der Integration des zur Entlüftung bzw. Regenerierung des Aktivkohlefilters 8 verwendeten Venturifilters 14 in das Gehäuse 13a des Verdichters 13 ergeben sich Vorteile in Bezug auf den Bauraum, da keine zusätzlichen Komponenten an anderer Stelle in den Luftpfad des Motors eingebaut werden müssen. Diese kompakte Bauweise reduziert auch die Kosten der Gesamtvorrichtung. Des Weiteren ist bei Verwendung einer in den Turbolader bzw. den Verdichter des Turboladers integrierten Venturidüse zum Entlüften des Aktivkohlefilters das Start-Stopp-System des Motors unabhängig von einem Entlüften des Aktivkohlefilters. Dadurch können Vorteile in Bezug auf den Kraftstoffverbrauch erzielt werden.
Die 2 zeigt eine detailliertere Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels für einen Verdichter, der mit einer Venturidüse ausgestattet ist. Dieser Verdichter ist mit der Niederdruckseite 17 eines Saugrohres 21 und der Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 verbunden. Die über die Niederdruckseite 17 des Saugrohres 21 angelieferte Luft wird über den Niederdruckeingang 16 des Gehäuses 13a in den Niederdruckeingangsbereich 15 des Verdichters geleitet, in welchem ein Druck P1 herrscht. Im Verdichter wird die im Niederdruckeingangsbereich 15 befindliche Luft unter Verwendung des Verdichterrades verdichtet. Die verdichtete Luft wird in den Hochdruckausgangsbereich 18 des Verdichtergehäuses 13a ausgegeben. Im Hochdruckausgangsbereich herrscht ein Druck P2, wobei gilt: P2 > P1. Vom Hochdruckausgangsbereich 18 aus wird die verdichtete Luft über den Hochdruckausgang 19 des Verdichtergehäuses 13a an die Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 geführt. Diese ist mit dem nicht gezeichneten Motor des Kraftfahrzeugs verbunden.
Des Weiteren weist der in der 2 dargestellte Verdichter eine Venturidüse 14 auf. Diese ist am Gehäuse 13a des Verdichters befestigt und auf ihrer in der 2 rechten Seite mit dem Hochdruckausgangsbereich 18 kontaktiert. Die in der 2 linke Seite der Venturidüse 14 ist an die Niederdruckseite 17 des Saugrohres 21 angeschlossen und dadurch mit dem Niederdruckeingangsbereich 15 im Verdichtergehäuse kontaktiert. Während des Entlüftungsvorganges des Aktivkohlefilters verläuft der Luftstrom – wie es in der 2 durch Pfeile angeordnet ist – vom Hochdruckausgangsbereich 18 in Richtung der Niederdruckseite 17 des Saugrohres 21 und damit in Richtung des Niederdruckeingangsbereiches 15. Durch diesen Luftstrom entsteht in der Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 ein Unterdruck, durch welchen Luft durch das Aktivkohlefilter in Richtung der Venturidüse 14 gesaugt wird. Durch diesen durch die Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 gesaugten Luftstrom erfolgt die gewünschte Entlüftung des Aktivkohlefilters.
Die 3 zeigt eine detailliertere Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels für einen Verdichter, der mit einer Venturidüse ausgestattet ist. Auch dieser Verdichter ist mit der Niederdruckseite 17 eines Saugrohres 21 und der Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 verbunden. Die über die Niederdruckseite 17 des Saugrohres 21 angelieferte Luft wird über den Niederdruckeingang 16 des Gehäuses 13a in den Niederdruckeingangsbereich 15 des Verdichters geleitet, in welchem ein Druck P1 herrscht. Im Verdichter wird die im Niederdruckeingangsbereich 15 befindliche Luft unter Verwendung des Verdichterrades verdichtet. Die verdichtete Luft wird in den Hochdruckausgangsbereich 18 des Verdichtergehäuses 13a ausgegeben. Im Hochdruckausgangsbereich herrscht ein Druck P2, wobei gilt: P2 > P1. Vom Hochdruckausgangsbereich 18 aus wird die verdichtete Luft über den Hochdruckausgang 19 des Verdichtergehäuses 13a an die Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 geführt. Diese ist mit dem nicht gezeichneten Motor des Kraftfahrzeugs verbunden.
Des Weiteren weist der in der 3 dargestellte Verdichter eine Venturidüse 14 auf. Diese ist auf ihrer in der 3 rechten Seite mit der Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21 und damit auch mit dem Hochdruckausgangsbereich 18 des Verdichters kontaktiert. Auf ihrer in der 3 linken Seite ist die Venturidüse 14 an einem Schubumluftventil 22 des Verdichters 13 befestigt. Das Schubumluftventil 22 steht des Weiteren in Verbindung mit der Niederdruckseite 17 des Saugrohres 21 und damit auch mit dem Niederdruckeingangsbereich 15 des Verdichters.
Während des Entlüftungsvorganges des Aktivkohlefilters verläuft der Luftstrom – wie es in der 3 durch Pfeile angedeutet ist – vom Hochdruckausgangsbereich 18 über die Hochdruckseite 20 des Saugrohres 21, die Venturidüse 14, das Schubumluftventil 22 und die Niederdruckseite 17 des Saugrohres in den Niederdruckeingangsbereich 15 des Verdichters. Durch diesen Luftstrom entsteht in der Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 ein Unterdruck, durch welchen Luft durch das Aktivkohlefilter in Richtung der Venturidüse 14 gesaugt wird. Durch diesen durch die Aktivkohlefilter-Entlüftungsleitung 11 gesaugten Luftstrom erfolgt die gewünschte Entlüftung des Aktivkohlefilters.
Ein Einbau der Venturidüse in bzw. an das Schubumluftventil ermöglicht es, die Zeiträume, in denen das Aktivkohlefilter entlüftet wird, aktiv zu steuern und zu regeln. Durch eine Steuerung bzw. Regelung des Schubumluftventils erfolgt gleichzeitig auch eine Steuerung bzw. Regelung des Volumenstroms, der aus dem Aktivkohlefilter angesaugt wird. Des Weiteren ist auch in diesem Fall das Start-Stopp-System des Kraftfahrzeugs unabhängig vom Entlüften des Aktivkohlefilters. Dadurch können Verbrauchsvorteile erzielt werden, da die Leerlaufphasen weiter reduziert werden können. Beim Verwenden eines Schubumluftventils mit integrierter bzw. angebauter Venturidüse kann unter Umständen auf das Tankentlüftungsventil 10a verzichtet werden.

Claims

Turbolader (12) mit einem Verdichter (13), dessen Gehäuse (13a) einen mit einem Niederdruckeingang (16) verbundenen Niederdruckeingangsbereich (15) und einen mit einem Hochdruckausgang (19) verbundenen Hochdruckausgangsbereich (18) aufweist, wobei der Niederdruckeingangsbereich (15) mit der Niederdruckseite (17) eines Saugrohres (21) und der Hochdruckausgangsbereich (18) mit der Hochdruckseite (20) des Saugrohres (21) verbunden ist, wobei der Verdichter (13) eine Venturidüse (14) aufweist, die zwischen dem Hochdruckausgangsbereich (18) und dem Niederdruckeingangsbereich (15) angeordnet ist und des Weiteren mit einem Aktivkohlefilter (8) zwecks dessen Entlüftung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ein Schubumluftventil (22) aufweist, die Venturidüse (14) mit dem Schubumluftventil (22) verbunden ist und die Entlüftung des Aktivkohlefilters (8) bei geöffnetem Schubumluftventil (22) erfolgt.
Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse (14) in das Gehäuse (13a) des Verdichters (13) integriert ist.
Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Venturidüse (14) am Gehäuse (13a) des Verdichters (13) befestigt ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schubumluftventil (22) in das Gehäuse (13a) des Verdichters (13) integriert ist oder mit dem Gehäuse (13a) des Verdichters (13) fest verbunden ist.
Turbolader nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftung des Aktivkohlefilters (8) durch den Grad der Öffnung des Schubumluftventils (22) steuer- und regelbar ist.