DE102015009668A1

DE102015009668A1 - Ansaugtrakt für Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens

Info

Publication number: DE102015009668A1
Application number: DE102015009668.0A
Authority: DE
Inventors: Tobias Beller; Stephan Bildersheim; Mirko Stengel; Jochen Stößer
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-07-25
Filing date: 2015-07-25
Publication date: 2017-01-26
Also published as: DE102015009668A8

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt (16) für eine Verbrennungskraftmaschine (11) eines Kraftwagens, mit wenigstens einer von Luft durchströmbaren Luftleitung (18), mit wenigstens einem in der Luftleitung (18) angeordneten Verdichter (28) zum Verdichten der die Luftleitung (18) durchströmenden Luft, mit wenigstens einer Abgaseinleitstelle (40), an welcher Abgas der Verbrennungskraftmaschine (11) in die Luftleitung (18) einleitbar ist, und mit wenigstens einer an einer stromab des Verdichters (28) und stromab der Abgaseinleitstelle (40) angeordneten Verbindungsstelle (72) fluidisch mit der Luftleitung (18) verbundenen und an einer Kondensateinleitstelle (74) mündenden Verbindungsleitung (70) zum Bewirken einer Absaugung und Führung von Kondensat von einer stromab der Abgaseinleitstelle (40) angeordneten Kondensatsammelstelle (80) zu der Kondensateinleitstelle (74), wobei in der Verbindungsleitung (70) eine von einem die Verbindungsleitung (70) durchströmenden Gas als Treibmedium aus der Luftleitung (18) durchströmbare Venturi-Düse (76) angeordnet ist, in welche eine an der von der Verbindungsstelle (72) und der Kondensateinleitstelle (74) unterschiedlichen Kondensatsammelstelle (80) fluidisch mit der Luftleitung (18) verbundene Saugleitung (78) mündet, über welche das Kondensat als Saugmedium mittels des Treibmediums von der Kondensatsammelstelle (80) in die Verbindungsleitung (70) zu saugen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, insbesondere Personenkraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Ein solcher Ansaugtrakt für eine solche Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens ist bereits der DE 10 2010 048 465 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ansaugtrakt weist wenigstens eine von Luft durchströmbare Luftleitung sowie wenigstens einen in der Luftleitung angeordneten Verdichter auf, mittels welchem die die Luftleitung durchströmende Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Ferner umfasst der Ansaugtrakt wenigstens eine Abgaseinleitstelle, an welcher Abgas der Verbrennungskraftmaschine in die Luftleitung einleitbar ist. Außerdem weist der Ansaugtrakt wenigstens eine Verbindungsleitung auf, welche an einer stromab des Verdichters und stromab der Abgaseinleitstelle angeordneten Verbindungsstelle fluidisch mit der Luftleitung verbunden ist. Ferner mündet die Verbindungsleitung an einer Kondensateinleitstelle, wobei die Verbindungsleitung zum Bewirken einer Absaugung und Führung von Kondensat von einer stromab der Abgaseinleitstelle angeordneten Kondensatsammelstelle zu der Kondensateinleitstelle ausgebildet ist. Mit anderen Worten wird die Verbindungsleitung genutzt, um Kondensat, welches sich an der Kondensatsammelstelle sammelt beziehungsweise bildet, von der Kondensatsammelstelle abzusaugen und zu der Kondensateinleitstelle zu führen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ansaugtrakt der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass eine besonders effektive Kondensatabsaugung realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Ansaugtrakt mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Um einen Ansaugtrakt der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiter zu entwickeln, dass eine besonders effektive Kondensatabsaugung realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Verbindungsleitung eine Venturi-Düse angeordnet ist. Die Venturi-Düse ist von einem die Verbindungsleitung durchströmenden Gas, insbesondere Gasgemisch, als Treibmedium aus der Luftleitung durchströmbar. Dies bedeutet, dass ein Gas, welches beispielsweise zumindest Luft umfasst, aus dem Ansaugtrakt an der Verbindungsstelle in die Verbindungsleitung einströmt beziehungsweise einströmen kann, so dass das Gas die Verbindungsleitung durchströmt. Da die Venturi-Düse in der Verbindungsleitung angeordnet ist, durchströmt das Gas die Venturi-Düse. In die Venturi-Düse mündet eine von der Verbindungsleitung unterschiedliche Saugleitung, welche an der von der Verbindungsstelle und der Kondensateinleitstelle unterschiedlichen Kondensatsammelstelle fluidisch mit der Luftleitung verbunden ist. Mit anderen Worten ist die Saugleitung einerseits fluidisch mit der Venturi-Düse verbunden, so dass die Saugleitung in die Venturi-Düse mündet.
Andererseits ist die Saugleitung an der Kondensatsammelstelle fluidisch mit der Luftleitung verbunden. Über die Saugleitung ist das Kondensat als Saugmedium mittels des Treibmediums von der Kondensatsammelstelle in die Verbindungsleitung zu saugen. Dies bedeutet, dass die Venturi-Düse zur Realisierung einer Pumpe, insbesondere einer Strahlpumpe, genutzt wird. Hierbei wird das die Verbindungsleitung und somit die Venturi-Düse durchströmende Gas als Treibmedium genutzt, um nach dem hinlänglich bekannten Venturi-Prinzip über die Saugleitung das Kondensat an der Kondensatsammelstelle anzusaugen und dabei in die Saugleitung einzusaugen. Mittels des Treibmediums kann mit Hilfe des Venturi-Prinzips in der Saugleitung ein Unterdruck erzeugt werden, mittels welchem das Kondensat angesaugt und in die Saugleitung eingesaugt wird. Das Kondensat kann die Saugleitung durchströmen und wird von der Saugleitung zur Verbindungsleitung beziehungsweise zur Venturi-Düse geführt, so dass das die Saugleitung durchströmende Kondensat aus der Saugleitung aus- und in die Venturi-Düse einströmen kann. Das in die Venturi-Düse beziehungsweise Verbindungsleitung einströmende Kondensat kann dann von dem die Verbindungsleitung durchströmenden Gas mitgenommen und somit zur Kondensateinleitstelle transportiert werden, so dass beispielsweise das Kondensat an der Kondensateinleitstelle aus der Verbindungsleitung ausströmen kann.
Mittels der Venturi-Düse kann nach dem Venturi-Prinzip ein besonders vorteilhafter Unterdruck und somit eine besonders vorteilhafte und effektive Saugwirkung erzielt werden, so dass das Kondensat von der Kondensatsammelstelle besonders gut abgesaugt werden kann. Hierdurch können übermäßige Flüssigkeitsansammlungen sowie Eisbildung, was zu Wasserschlägen in Brennräumen, insbesondere Zylindern, der Verbrennungskraftmaschine und somit zu Schäden dieser führen könnte, vermieden werden. Ferner kann durch die effektive Kondensatabsaugung die Gefahr von Korrosionsereignissen durch Säuren, insbesondere schweflige Säuren, besonders gering gehalten werden.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnung zeigt in:
1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens, mit einem Ansaugtrakt, welcher eine Verbindungsleitung zum Bewirken einer Absaugung und Führung von Kondensat von einer Kondensatsammelstelle zu einer Kondensateinleitstelle aufweist, wobei 1 der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung dient;
2 eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Ansaugtrakt gemäß einer ersten Ausführungsform; und
3 eine schematische Darstellung der Verbrennungskraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Ansaugtrakt gemäß einer zweiten Ausführungsform.
In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
1 dient der Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung und zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine für einen Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein Zylindergehäuse 12 auf, durch welches eine Mehrzahl von Brennräumen in Form von Zylindern 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet ist. Aus 1 ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 vorliegend genau vier Zylinder 14 aufweist, welche in Reihe angeordnet sind. Somit ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Vier-Zylinder-Reihenmotor ausgebildet. Selbstverständlich ist die Absaugung auch für 6-Zylindermotoren, insbesondere Dieselmotoren, wie Reihemotoren und V-Motoren, geeignet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst einen Ansaugtrakt 16, welcher wenigstens eine im Ganzen mit 18 bezeichnete und von Luft durchströmbare Luftleitung umfasst. Beispielsweise während ihres gefeuerten Betriebs saugt die Verbrennungskraftmaschine 10 über die Luftleitung 18 Luft aus der Umgebung an, wobei die Luft aus der Umgebung in die Luftleitung 18 beziehungsweise den Ansaugtrakt 16 einströmt und mittels der Luftleitung 18 zu den Zylindern 14 geführt wird.
Die die Luftleitung 18 durchströmende Luft kann somit über einen Luftverteiler 20 des Ansaugtrakts 16 in die Zylinder 14 einströmen. Den Zylindern 14 wird nicht nur die Luft, sondern auch Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, zugeführt, so dass in dem jeweiligen Zylinder 14 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch entsteht. Dieses jeweilige Kraftstoff-Luft-Gemisch wird verbrannt, woraus Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 resultiert. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist dabei einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 22 auf, mittels welchem das Abgas von den Zylindern 14 abgeführt wird.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner einen Abgasturbolader 24, welcher eine in dem Abgastrakt 22 angeordnete und von dem Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 antreibbare Turbine 26 aufweist. Ferner umfasst der Abgasturbolader 24 einen in der Luftleitung 18 angeordneten Verdichter 28, mittels welchem die die Luftleitung 18 durchströmende Luft zu verdichten ist beziehungsweise verdichtet wird. Dabei ist der Verdichter 28 von der Turbine 26 antreibbar, so dass im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt werden kann.
Mittels der Turbine 26 wird das Abgas entspannt, wobei im Abgastrakt 22 in Strömungsrichtung des Abgases durch den Abgastrakt 22 stromab der Turbine 26 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 30 angeordnet ist. Stromab der Abgasnachbehandlungseinrichtung 30 ist in dem Abgastrakt 22 eine so genannte Abgasklappe 32 angeordnet, mittels welcher ein Gegendruck für das den Abgastrakt 22 durchströmende Abgas einstellbar ist. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst ferner eine erste Abgasrückführeinrichtung 34, welche als Niederdruck-Abgasrückführeinrichtung ausgebildet ist. Mittels der ersten Abgasrückführeinrichtung 34 wird somit eine Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) durchgeführt. Hierzu umfasst die Abgasrückführeinrichtung 34 wenigstens eine erste Abgasrückführleitung 36, welche an einer ersten Abzweigstelle 38 fluidisch mit dem Abgastrakt 22 verbunden ist. Der Ansaugtrakt 16 weist eine in der Luftleitung 18 angeordnete erste Abgaseinleitstelle 40 auf, an welcher die Abgasrückführleitung 36 fluidisch mit der Luftleitung 18 verbunden ist. Mittels der Abgasrückführleitung 36 kann an der Abzweigstelle 38 zumindest ein Teil des den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgases abgezweigt werden, so dass das abgezweigte Abgas an der Abzweigstelle 38 aus dem Abgastrakt 22 ausströmt und in die Abgasrückführleitung 36 einströmt.
Mittels der Abgasrückführleitung 36 wird das die Abgasrückführleitung 36 durchströmende Abgas von der Abzweigstelle 38 und somit von dem Abgastrakt 22 zu der Abgaseinleitstelle 40 und somit der Luftleitung 18 beziehungsweise dem Ansaugtrakt 16 rückgeführt, so dass das die Abgasrückführleitung 36 durchströmende Abgas an der Abgaseinleitstelle 40 aus der Abgasrückführleitung 36 aus- und in die Luftleitung 18 einströmen kann. Aus 1 ist erkennbar, dass die Abgaseinleitstelle 40 in Strömungsrichtung der Luft durch die Luftleitung 18 stromauf des Verdichters 28 angeordnet ist, so dass die erste Abgasrückführeinrichtung 34 als Niederdruck-Abgasrückführeinrichtung ausgebildet ist. Ferner ist die erste Abzweigstelle 38 stromab der Turbine 26 und insbesondere stromab der Abgasnachbehandlungseinrichtung 30 und stromauf der Abgasklappe 32 angeordnet. Mittels der Abgasklappe 32 ist es somit möglich, ein Rückstauverhalten des Abgastrakts 22 einzustellen, so dass beispielsweise eine Menge des die Abgasrückführleitung 36 durchströmenden Abgases mittels der Abgasklappe 32 beeinflussbar ist.
Die Abgasrückführeinrichtung 34 umfasst einen Abgasrückführkühler 42, welcher in der Abgasrückführleitung 36 angeordnet ist. Der Abgasrückführkühler 42 ist ein Niederdruck-Abgasrückführkühler (ND-AGR-Kühler), mittels welchem das die Abgasrückführleitung 36 durchströmende Abgas gekühlt wird. Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 34 ein Ventilelement 44, welches auch als Abgasrückführventil bezeichnet wird. Das Ventilelement 44 ist somit ein Niederdruck-Abgasrückführventil (ND-AGR-Ventil), mittels welchem eine die Abgasrückführleitung 36 durchströmende Menge des Abgases einstellbar ist. Das Ventilelement 44 ist dabei in Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasrückführleitung 36 stromab des Abgasrückführkühlers 42 angeordnet.
Durch das mittels des Verdichters 28 bewirkte Verdichten der Luft wird die Luft erwärmt. Um einen besonders hohen Aufladegrad zu realisieren, ist in der Luftleitung 18 eine Kühleinrichtung in Form eines Ladeluftkühlers 46 angeordnet. Bezogen auf die Strömungsrichtung der Luft durch die Luftleitung 18 ist der Ladeluftkühler 46 stromab des Verdichters angeordnet, so dass die mittels des Verdichters 28 verdichtete und dadurch erwärmte Luft mittels des Ladeluftkühlers 46 gekühlt werden kann. Der Ladeluftkühler 46 kann dabei ein nasser oder trockener Ladeluftkühler sein.
Des Weiteren ist stromab des Ladeluftkühlers 46 in der Luftleitung 18 ein weiteres Ventilelement in Form einer Drosselklappe 48 angeordnet, mittels welcher eine Menge der die Luftleitung 18 durchströmenden Luft einstellbar ist.
Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst darüber hinaus eine zweite Abgasrückführeinrichtung 50, welche als Hochdruck-Abgasrückführeinrichtung ausgebildet ist. Somit wird mittels der zweiten Abgasrückführeinrichtung 50 eine Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR) durchgeführt. Hierzu umfasst die zweite Abgasrückführeinrichtung 50 wenigstens eine zweite Abgasrückführleitung 52, welche an einer zweiten Abzweigstelle 54 fluidisch mit dem Abgastrakt 22 verbunden ist. Ferner ist die Abgasrückführleitung an einer zweiten Abgaseinleitstelle 55 fluidisch mit der Luftleitung 18 verbunden. Dabei ist die zweite Abgaseinleitstelle 55 stromab des Verdichters 28 und vorliegend stromab des Ladeluftkühlers 46 und stromab der Drosselklappe 48 angeordnet. Mittels der zweiten Abgasrückführleitung 52 kann zumindest ein Teil des den Abgastrakt 22 durchströmenden Abgases an der zweiten Abzweigstelle 54 abgezweigt werden, so dass dieses abgezweigte Abgas aus dem Abgastrakt aus- und in die Abgasrückführleitung 52 einströmt.
Das die Abgasrückführleitung 52 durchströmende Abgas wird mittels der Abgasrückführleitung 52 von dem Abgastrakt 22 zum Ansaugtrakt 16 beziehungsweise der Luftleitung 18 rückgeführt, wobei das die Abgasrückführleitung 52 strömende Abgas an der Abgaseinleitstelle 55 aus der Abgasrückführleitung 52 aus- und in die Luftleitung 18 einströmen kann. Das jeweilige, an der Abgaseinleitstelle 40 beziehungsweise 55 in die Luftleitung 18 einströmende Abgas wird von der die Luftleitung 18 durchströmenden Luft mitgenommen und zum Luftverteiler 20 transportiert, mittels welchem dann die Luft und das darin aufgenommene, rückgeführte Abgas auf die Zylinder 14 aufgeteilt wird. Dies bedeutet, dass das rückgeführte Abgas schließlich in die Zylinder 14 einströmt.
Die zweite Abgasrückführeinrichtung 50 umfasst einen Abgasrückführkühler 56, welcher in der Abgasrückführleitung 52 angeordnet ist. Mittels des Abgasrückführkühlers 56 kann das die Abgasrückführleitung 52 durchströmende Abgas gekühlt werden. Ferner umfasst die Abgasrückführeinrichtung 50 ein Ventilelement 58, welches auch als AGR-Ventil bezeichnet wird. Mittels des Ventilelements 58 kann eine Menge des die Abgasrückführleitung durchströmenden Abgases eingestellt werden. Aus 1 ist erkennbar, dass der Abgasrückführkühler 56 in Strömungsrichtung des Abgases durch die Abgasrückführleitung 52 stromab des Ventilelements 58 angeordnet ist. Das Ventilelement 58 ist als Hochdruck-Abgasrückführventil ausgebildet und wird daher auch als HD-AGR Ventil bezeichnet.
Darüber hinaus umfasst die Abgasrückführeinrichtung 50 eine Umgehungseinrichtung 60, über welche zumindest ein Teil des die Abgasrückführleitung 52 durchströmenden Abgases den Abgasrückführkühler 56 umgehen kann. Hierzu umfasst die Umgehungseinrichtung 60 wenigstens eine Umgehungsleitung 62, welche auch als Bypass bezeichnet wird. Die Umgehungsleitung 62 ist an einer Abzweigstelle 64 und an einer Einleitstelle 66 mit der Abgasrückführleitung 52 verbunden, wobei die Abzweigstelle 64 stromauf des Abgasrückführkühlers 56 und die Einleitstelle 66 stromab des Abgasrückführkühlers 56 angeordnet ist. Somit kann zumindest ein Teil des die Abgasrückführleitung 52 durchströmenden Abgases an der Abzweigsteile 64 abgezweigt werden, wobei dieser abgezweigte Teil in die Umgehungsleitung 62 einströmt. Das die Umgehungsleitung 62 durchströmende Abgas kann an der Einleitstelle 66 in die Abgasrückführleitung 52 einströmen, wobei das die Umgehungsleitung 62 durchströmende Abgas den Abgasrückführkühler 56 umgeht. Darunter ist zu verstehen, dass das die Umgehungsleitung 62 durchströmende Abgas nicht durch den Abgasrückführkühler 56 strömt und demzufolge nicht mittels des Abgasrückführkühlers 56 gekühlt wird.
Die Umgehungseinrichtung 60 umfasst dabei ein Ventilelement 68, welches auch als Bypass-Ventil bezeichnet wird. Mittels des Ventilelements 68 ist eine Menge des die Umgehungsleitung 62 durchströmenden Abgases einstellbar.
Des Weiteren umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10, insbesondere der Ansaugtrakt 16, wenigstens eine Verbindungsleitung 70. Die Verbindungsleitung 70 ist an einer Verbindungsstelle 72 fluidisch mit der Luftleitung 18 verbunden. Aus 1 ist erkennbar, dass die Verbindungsstelle 72 in Strömungsrichtung der Luft durch die Luftleitung 18 stromab des Verdichters 28 und stromab der Abgaseinleitstelle 40 angeordnet ist, wobei die Verbindungsstelle 72 auch stromab des Ladeluftkühlers 46 und stromauf der Drosselklappe 48 sowie stromauf der Abgaseinleitstelle 55 angeordnet ist. Die Verbindungsleitung 70 mündet an einer Kondensateinleitstelle 74, wobei die Verbindungsleitung 70 vorliegend in die Luftleitung 18 mündet. Dies bedeutet, dass die Verbindungsleitung 70 an der Kondensateinleitstelle 74 fluidisch mit der Luftleitung 18 verbunden ist. Die Kondensateinleitstelle 74 ist dabei in Strömungsrichtung der Luft durch die Luftleitung 18 stromauf des Verdichters 28 und vorliegend stromauf der Abgaseinleitstelle 40 angeordnet. Die Verbindungsleitung 70 ist zum Bewirken einer Absaugung und Führung von sich an einer Kondensatsammelstelle sammelndem Kondensat zu der Kondensateinleitstelle 74 ausgebildet.
Dabei fällt vorliegend die Kondensatsammelstelle mit der Verbindungsstelle 72 zusammen. Mit anderen Worten ist die Verbindungsstelle 72 auch die Kondensatsammelstelle, an welcher sich Kondensat sammeln kann.
Wird Abgas mittels der Abgasrückführeinrichtung 34 rückgeführt und in die Luftleitung eingeleitet, so wird die Luftleitung ab der Abgaseinleitstelle 40 von einem Gas beziehungsweise einem Gasgemisch durchströmt, welches zumindest die angesaugte Luft und das rückgeführte Abgas umfasst. Diese Gas strömt auch durch den Ladeluftkühler 46 und strömt somit auch an der Kondensatsammelstelle, an der sich Kondensat aus dem Gas beziehungsweise Gasgemisch sammeln kann. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 1 dient die Verbindungsleitung 70 selbst als Saugleitung. Mit anderen Worten wird die Verbindungsleitung 70 gemäß 1 auch als Saugleitung verwendet, mittels welcher das sich an der Kondensatsammelstelle sammelnde Kondensat angesaugt, dabei in die Verbindungsleitung eingesaugt und von der Kondensatsammelstelle über die Verbindungsleitung 70 zur Kondensateinleitstelle 74 geleitet beziehungsweise geführt wird. Das die Verbindungsleitung 70 durchströmende Kondensat kann an der Kondensateinleitstelle 74 aus der Verbindungsleitung 70 ausströmen und vorliegend in die Luftleitung 18 einströmen.
Da die Kondensatsammelstelle stromab des Verdichters 28 und die Kondensateinleitstelle 74 stromauf des Verdichters 28 angeordnet ist, herrscht an der Kondensatsammelstelle zumindest zeitweise während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine ein höherer Druck als an der Kondensateinleitstelle 74, so dass eine Hochdruckseite der Luftleitung 18 über die Verbindungsleitung 70 mit einer Niederdruckseite der Luftleitung 18 fluidisch verbunden beziehungsweise verbindbar ist. Üblicherweise herrscht an der stromab des Verdichters angeordneten Kondensatsammelstelle beziehungsweise Verbindungsstelle 72 zumindest vorübergehend während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 ein höherer Druck als an der stromauf des Verdichters 28 angeordneten Kondensateinleitstelle 74, so dass während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 zumindest vorübergehend ein Druckunterschied beziehungsweise eine Druckdifferenz oder Druckgefälle zwischen der Kondensatsammelstelle und der Kondensateinleitstelle 74 herrscht. Infolge dieses Druckgefälles kann das sich an der Kondensatsammelstelle (Verbindungsstelle 72) sammelnde Kondensat mittels der Verbindungsleitung 70 in diese eingesaugt und zu der Kondensateinleitstelle 74 geführt werden.
Bei Verbrennungskraftmaschinen beziehungsweise Verbrennungsmotoren mit Abgasrückführung bildet sich insbesondere bei kalten Betriebsbedingungen und schwacher Last vermehrt Kondensat, da das rückgeführte Abgas üblicherweise eine hohe absolute Feuchtigkeit besitzt. Das rückgeführte beziehungsweise rückzuführende und beispielsweise an der Abgaseinleitstelle 40 in die Luftleitung 18 einströmende Abgas hat dabei eine wesentlich höhere Temperatur als die die Luftleitung 18 durchströmende Luft. Sobald nun das Abgas in die die Luftleitung 18 durchströmende, gegenüber dem Abgas kalte und von der Verbrennungskraftmaschine 10 angesaugte Luft eintritt, kondensiert die im Abgas enthaltene Feuchtigkeit beziehungsweise Flüssigkeit aus. Falls keine entsprechenden Gegenmaßnahmen getroffen sind, kann es zu Eisbildung und zu größeren Flüssigkeitsansammlungen kommen. Der Eisbildung und den Flüssigkeitsansammlungen kann mittels der Verbindungsleitung 70 entgegen gewirkt werden, indem zumindest ein Teil des Kondensats von der Kondensatsammelstelle abgesaugt wird.
Mittels der Verbindungsleitung 70 wird beispielsweise an der Kondensatsammelstelle beziehungsweise der Verbindungsstelle 72 zumindest ein Teil des oben genannten Gases beziehungsweise Gasgemisches angesaugt, wobei zusammen mit dem angesaugten und in die Verbindungsleitung 70 einströmenden Gas zumindest ein Teil des sich an der Kondensatsammelstelle befindenden Kondensats in die Verbindungsleitung mit eingesaugt wird.
In einer in den Figuren nicht gezeigten Ausführungsform ist es möglich, dass in der Verbindungsleitung 70 ein Ventilelement angeordnet ist, mittels welchem eine Menge des in die Verbindungsleitung 70 eingesaugten und die Verbindungsleitung 70 durchströmenden Gases und somit eine Menge des die Verbindungsleitung 70 durchströmenden Kondensats einstellbar ist. Durch das Ansaugen und somit Absaugen des Gases wird auch das Kondensat angesaugt und von der Kondensatsammelstelle zur Kondensateinleitstelle 74 mittels der Verbindungsleitung 70 geführt. Das optional vorgesehene Ventilelement dient nun dazu, eine Menge des die Verbindungsleitung 70 durchströmenden Gases einzustellen. Beispielsweise ist es möglich, die Verbindungsleitung 70 mittels des Ventilelements fluidisch zu versperren, so dass die Verbindungsleitung 70 nicht von dem Gas beziehungsweise dem Kondensat durchströmt werden kann. Gibt das Ventilelement die Verbindungsleitung 70 frei, so kann Gas beziehungsweise Kondensat die Verbindungsleitung 70 durchströmen.
Ist beispielsweise in der Verbindungsleitung 70 – wie in 1 vorgesehen – kein Ventilelement angeordnet, so ist eine permanente Verbindung zwischen Hoch- und Niederdruckseite der Luftleitung 18 vorgesehen. Ist ein Ventilelement in der Verbindungsleitung 70 angeordnet, so kann eine gesteuerte beziehungsweise schaltbare Verbindung zwischen Hoch- und Niederdruckseite realisiert werden. Durch die mittels der Verbindungsleitung 70 bewirkbare Verbindung zwischen der Hochdruck- und Niederdruckseite stellt sich ein Gasstrom beziehungsweise Luftstrom durch die Verbindungsleitung 70 und somit die Venturi-Düse 76 ein, mittels welchem nach dem bekannten Venturi-Prinzip ein Saugeffekt erzeugt werden kann. Mittels dieses Saugeffekts wird das Kondensat angesaugt.
2 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 11 gemäß einer ersten Ausführungsform, wobei die Verbrennungskraftmaschine 11 hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktion grundsätzlich der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 1 entspricht. Um bei der Verbrennungskraftmaschine 11 jedoch eine besonders effektive Absaugung und Führung des Kondensats zu realisieren, ist bei der Verbrennungskraftmaschine 11 in der Verbindungsleitung 70 eine von dem die Verbindungsleitung durchströmenden Gas als Treibmedium aus der Luftleitung 18 durchströmbare Venturi-Düse 76 angeordnet.
Mit anderen Worten durchströmt das oben beschriebene Gas die Luftleitung 18, wobei dieses Gas an der Verbindungsstelle 72 zumindest Luft umfasst. Beispielsweise kann das Gas an der Verbindungsstelle 72 die die Luftleitung 18 durchströmende Luft sowie das rückgeführte Abgas umfassen. An der Verbindungsstelle 72 wird zumindest ein Teil das die Luftleitung 18 durchströmenden Gases abgezweigt, wobei das abgezweigte Gas an der Verbindungsstelle 72 aus der Luftleitung 18 aus- und in die Verbindungsleitung 70 einströmt. Das die Verbindungsleitung 70 durchströmende Gas kann nun die Venturi-Düse 76 durchströmen und wird – wie im Folgenden noch genauer erläutert wird – als Treibmedium verwendet.
Die Verbrennungskraftmaschine 11 umfasst ferner eine Saugleitung 78, welche einerseits mit der Venturi-Düse 76 fluidisch verbunden ist und somit einerseits in die Venturi-Düse 76 mündet. Andererseits ist die Saugleitung 78 an der zuvor genannten und in 2 mit 80 bezeichneten Kondensatsammelstelle fluidisch mit der Luftleitung 18 verbunden. Bei der Verbrennungskraftmaschine 11 gemäß 2 fallen im Unterschied zur Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 1 die Kondensatsammelstelle 80 und die Verbindungsstelle 72 nicht zusammen, sondern die Verbindungsstelle 72 ist von der Kondensatsammelstelle 80 beabstandet. Vorliegend ist die Kondensatsammelstelle 80 in Strömungsrichtung der Luft durch die Luftleitung 18 stromauf der Verbindungsstelle 72 angeordnet, wobei die Verbindungsstelle 72 stromab des Verdichters 28, insbesondere stromab des Verdichters 28 und stromab des Ladeluftkühlers 46, und vorliegend stromauf der Drosselklappe 48 angeordnet ist. Ferner ist die Kondensatsammelstelle 80 stromab des Verdichters 28, insbesondere stromab des Verdichters 28 und stromab des Ladeluftkühlers 46, und dabei stromauf der Drosselklappe 48 angeordnet.
Über die Saugleitung 78 wird das Kondensat als Saugmedium mittels des Treibmediums von der Kondensatsammelstelle 80 in die Verbindungsleitung 70 gesaugt. Das die Saugleitung 78 durchströmende Kondensat kann aus der Saugleitung 78 aus- und in die Venturi-Düse 76 einströmen, so dass das Kondensat schließlich in die Verbindungsleitung 70 einströmt. Das in die Verbindungsleitung 70 beziehungsweise Venturi-Düse 76 einströmende Kondensat wird mittels des beschriebenen, die Verbindungsleitung 70 durchströmenden Gases mitgenommen und schließlich zur Kondensateinleitstelle 74 geführt, an welcher das die Verbindungsleitung 70 durchströmende Kondensat aus der Verbindungsleitung 70 ausströmen kann. Da vorliegend die Verbindungsleitung 70 an der Kondensateinleitstelle 74 fluidisch in der Luftleitung 18 verbunden ist, kann das die Verbindungsleitung 70 durchströmende Kondensat an der Kondensateinleitstelle 74 aus der Verbindungsleitung 70 aus- und in die Luftleitung 18 einströmen. Durch die Verwendung der Venturi-Düse 76 kann ein besonders hoher Unterdruck bewirkt werden, mittels welchem das Kondensat besonders gut abgesaugt und geführt werden kann.
3 zeigt die Verbrennungskraftmaschine 11 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 11 unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass in der Verbindungsleitung 70 ein Ventilelement 82 angeordnet ist, mittels welchem eine Menge des die Verbindungsleitung 70 durchströmenden Gases einstellbar ist. Bei der ersten Ausführungsform ist kein Ventilelement in der Verbindungsleitung 70 angeordnet.
Vorzugsweise ist die Saugleitung 78 an der tiefsten Stelle oder an einer siphonartigen Stelle der Luftleitung 18 fluidisch mit der Luftleitung 18 verbunden, um dadurch eine Flüssigkeitsansammlung zu vermeiden. Unter einer siphonartigen Stelle ist zu verstehen, dass die Stelle nach Art eines Siphons ausgebildet ist. Ferner ist es vorzugsweise vorgesehen, dass ein von dem Gas durchströmbarer Strömungsquerschnitt der Verbindungsleitung 70 im Verhältnis zur Luftleitung 18 wesentlich kleiner ist, um eine besonders vorteilhafte Abzweigung zu realisieren.
Bezugszeichenliste

10: Verbrennungskraftmaschine
11: Verbrennungskraftmaschine
12: Zylindergehäuse
14: Zylinder
16: Ansaugtrakt
18: Luftleitung
20: Luftverteiler
22: Abgastrakt
24: Abgasturbolader
26: Turbine
28: Verdichter
30: Abgasnachbehandlungseinrichtung
32: Abgasklappe
34: Abgasrückführeinrichtung
36: Abgasrückführleitung
38: Abzweigstelle
40: Abgaseinleitstelle
42: Abgasrückführkühler
44: Ventilelement
46: Ladeluftkühler
48: Drosselklappe
50: Abgasrückführeinrichtung
52: Abgasrückführleitung
54: Abzweigstelle
55: Abgaseinleitstelle
56: Abgasrückführkühler
58: Ventilelement
60: Umgehungseinrichtung
62: Umgehungsleitung
64: Abzweigstelle
66: Einleitstelle
68: Ventilelement
70: Verbindungsleitung
72: Verbindungsstelle
74: Kondensateinleitstelle
76: Venturi-Düse
78: Saugleitung
80: Kondensatsammelstelle
82: Ventilelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010048465 A1 [0002]

Claims

Ansaugtrakt (16) für eine Verbrennungskraftmaschine (11) eines Kraftwagens, mit wenigstens einer von Luft durchströmbaren Luftleitung (18), mit wenigstens einem in der Luftleitung (18) angeordneten Verdichter (28) zum Verdichten der die Luftleitung (18) durchströmenden Luft, mit wenigstens einer Abgaseinleitstelle (40), an welcher Abgas der Verbrennungskraftmaschine (11) in die Luftleitung (18) einleitbar ist, und mit wenigstens einer an einer stromab des Verdichters (28) und stromab der Abgaseinleitstelle (40) angeordneten Verbindungsstelle (72) fluidisch mit der Luftleitung (18) verbundenen und an einer Kondensateinleitstelle (74) mündenden Verbindungsleitung (70) zum Bewirken einer Absaugung und Führung von Kondensat von einer stromab der Abgaseinleitstelle (40) angeordneten Kondensatsammelstelle (80) zu der Kondensateinleitstelle (74), dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (70) eine von einem die Verbindungsleitung (70) durchströmenden Gas als Treibmedium aus der Luftleitung (18) durchströmbare Venturi-Düse (76) angeordnet ist, in welche eine an der von der Verbindungsstelle (72) und der Kondensateinleitstelle (74) unterschiedlichen Kondensatsammelstelle (80) fluidisch mit der Luftleitung (18) verbundene Saugleitung (78) mündet, über welche das Kondensat als Saugmedium mittels des Treibmediums von der Kondensatsammelstelle (80) in die Verbindungsleitung (70) zu saugen ist.
Ansaugtrakt (16) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung (70) ein Ventilelement (82) angeordnet ist, mittels welchem eine Menge des die Verbindungsleitung (70) durchströmenden Gases einstellbar ist.
Ansaugtrakt (16) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensateinleitstelle (74) stromauf der Abgaseinleitstelle (40) angeordnet ist.
Ansaugtrakt (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatsammelstelle (80) stromauf der Verbindungsstelle (72) angeordnet ist.
Ansaugtrakt (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des Verdichters (28) in der Luftleitung (18) ein Ladeluftkühler (46) angeordnet ist.
Ansaugtrakt (16) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatsammelstelle (80) stromab des Ladeluftkühlers (46) angeordnet ist.
Ansaugtrakt (16) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstelle (72) stromab des Ladeluftkühlers (46) angeordnet ist.
Ansaugtrakt (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsleitung (70) an der stromauf des Verdichters (28) angeordneten Kondensateinleitstelle (74) fluidisch mit der Luftleitung (18) verbunden ist.
Verbrennungskraftmaschine (11) für einen Kraftwagen, mit einem Ansaugtrakt (16) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.