DE102015104847B4 - Motoreinlass mit einem eine Wärmequelle aufweisenden Sumpf - Google Patents

Motoreinlass mit einem eine Wärmequelle aufweisenden Sumpf Download PDF

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Abstract

Produkt, das umfasst:ein Einlasssystem (30) zum Zuführen von Luft zu einem Motor (20), wobei das Einlasssystem (30) einen Einlasskrümmer (32) aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal (34) bereitzustellen;wobei der Einlasskrümmer (32) einen doppelten Boden (42) aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer (44) begrenzt, wobei die Sammelkammer (44) zumindest teilweise von einem Sumpf (40) getrennt ist, wobei der Sumpf (40) zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers (32) begrenzt ist; undwobei der Einlasskrümmer (32) einen Zwischenkühler (38) aufweist, der stromaufwärts der Einlasskanäle (34) angeordnet ist, um eine Kühlung der Luft vor deren Eintritt in die Verbrennungskammern (28) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dassder Sumpf (40) eine Wärmequelle (46) aufweist unddie Wärmequelle (46) ein Rohr in dem Einlasskrümmer (32) ist, das als Rückleitung für Kühlmittel des Zwischenkühlers (38) vorgesehen ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Das Gebiet, auf das sich die Offenbarung allgemein bezieht, umfasst Motoreinlasssysteme.
  • HINTERGRUND
  • Motoren verwenden Kraftstoff, um mechanische Arbeit zu erzeugen, und sie können Einlasssysteme aufweisen, um den Einlass von Luft in den Motor zu steuern.
  • Aus der JP 2013 - 139 742 A sind ein Einlasssystem für einen Motor mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein entsprechendes Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 bekannt.
  • Ferner beschreibt die DE 10 2011 108 458 A1 einen Sumpf für ein Kondensat, der eine Wärmequelle aufweist und in einer Ladeluftstrecke eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.
  • Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Produkt und ein entsprechendes Verfahren anzugeben, mit denen die Ansammlung eines Kondensats in einem Einlasssystem eines Motors auf effiziente Weise verhindert wird.
  • ZUSAMMENFASSUNG VERANSCHAULICHENDER VARIANTEN
  • Diese Aufgabe wird durch ein Produkt mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.
  • Das Produkt weist ein Einlasssystem zum Zuführen von Luft zu einem Motor auf, wobei das Einlasssystem einen Einlasskrümmer aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal bereitzustellen; wobei der Einlasskrümmer einen doppelten Boden aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer begrenzt, wobei die Sammelkammer zumindest teilweise von einem Sumpf getrennt ist, wobei der Sumpf zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers begrenzt ist; und wobei der Sumpf eine Wärmequelle aufweist.
  • Das Verfahren umfasst, dass ein Einlasssystem zum Zuführen von Luft zu einem Motor bereitgestellt wird, wobei das Einlasssystem einen Einlasskrümmer aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal bereitzustellen; wobei der Einlasskrümmer einen doppelten Boden aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer begrenzt, wobei die Sammelkammer zumindest teilweise von einem Sumpf getrennt ist, wobei der Sumpf zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers begrenzt ist; und wobei der Sumpf eine Wärmequelle aufweist.
  • Figurenliste
  • Ausgewählte Beispiele von Varianten innerhalb des Umfangs der Erfindung werden anhand der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen vollständiger verständlich werden, wobei:
    • 1 eine schematische Schnittansicht eines Abschnitts eines Motors gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
    • 2 eine schematische Darstellung eines Motors und eines Einlasssystems gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
    • 3 eine schematische Darstellung eines Einlasssystems gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
    • 4 eine Perspektivansichtsdarstellung eines Einlasssystems gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
    • 5 eine Querschnittsansicht des Einlasssystems von 4 gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
    • 6 eine weitere Querschnittsansicht des Einlasssystems von 4 gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
    • 7 eine noch weitere Querschnittsansicht des Einlasssystems von 4 gemäß einer Anzahl von Varianten ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VERANSCHAULICHENDER VARIANTEN
  • Ein Einlasssystem 30 ist zum Zuführen von Luft zu einem Verbrennungsmotor 20 vorgesehen. 1 zeigt halbschematisch ein Beispiel eines Motors 20. Der Motor 20 kann ein beliebiger Typ eines Motors mit Funkenzündung (z.B. ein Benzinmotor) oder eines Motors mit Kompressionszündung sein (z.B. ein Dieselmotor), und er kann einen beliebigen Typ eines geeigneten flüssigen oder gasförmigen Kraftstoffs verwenden. Der Motor 20 kann einen oder mehrere Zylinder 22 mit zugeordneten Kolben 24 in einem Block aufweisen, welche zusammen mit einem Zylinderkopf 26 eine oder mehrere Verbrennungskammern 28 mit zugeordneten Einlasskanälen 34 und Auslasskanälen 36 definieren.
  • Unter allgemeiner Bezugnahme auf 2 und 3 weist das Einlasssystem 30 einen Einlasskrümmer 32 auf, um einen Luftströmungsweg für die Einlasskanäle 34 bereitzustellen, die eine Luftströmung in die Verbrennungskammern 28 ermöglichen. Die Verbrennungskammern 28 sind weder in 2 noch in 3 bezeichnet. Der Luftströmungsweg kann eine primäre Zone der Luftströmung umfassen, in der das Einlasssystem 30 zumindest einen Teil der Luft in dem Einlasskrümmer 32 in Richtung der Einlasskanäle 34 führt. Ein Drosselventil 33 kann gemäß einer Anzahl von Varianten verwendet werden, um die Rate der Luftströmung in den Einlasskrümmer 32 hinein zu steuern. Eine Anzahl von Varianten kann ein Ladedrucksystem umfassen (z.B. einen Turbolader und/oder einen Turbokompressor), um einen unter Druck stehende Luftströmung in das Einlasssystem 30 zu liefern. Eine Anzahl von Varianten kann ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) umfassen, um Abgas von den Auslasskanälen 36 zurück in das Einlasssystem 30 zu führen. Es versteht sich, dass verschiedene Konfigurationen mit Leitungen, Ventilen und Steuerungen verwendet werden können, um das Ladedrucksystem und das AGR-System zu betreiben, wenn eines von diesen oder beide eingebunden sind (welche generisch durch 35 in Verbindung mit einer Luftzuführung 37 dargestellt sind, die in das Drosselventil 33 führt). Das Einlasssystem 30 weist einen Zwischenkühler 38 auf, der stromaufwärts der Einlasskanäle 34 angeordnet ist, um für eine Kühlung der Luft vor deren Eintritt in die Verbrennungskammern 28 zu sorgen.
  • Ein Sumpf 40 dient zum Sammeln eines Kondensats, das sich in dem Einlasssystem 30 in und/oder um einen Bereich herum entwickelt, der den Zwischenkühler 38 umfasst. Gemäß einer Anzahl von Varianten kann der Sumpf 40 bezogen auf ein Fahrzeugdach (oben) im Allgemeinen unterhalb des Zwischenkühlers 38 auf eine solche Weise angeordnet sein, dass er das Kondensat steuert, das sich in dem Einlasssystem 30 entwickeln kann.
  • Der Einlasskrümmer 32 umfasst den Zwischenkühler 38 und den Sumpf 40. Der Einlasskrümmer 32 weist einen doppelten Boden 42 auf, um das Kondensat in den Sumpf 40 zu leiten. Der doppelte Boden 42 kann zumindest teilweise durch einen Abschnitt eines Materials definiert sein, der sich von einer Innenfläche des Einlasskrümmers 32 in einen inneren Abschnitt des Einlasskrümmers 32 hinein erstreckt, der zumindest teilweise eine Sammelkammer 44 definiert. Der doppelte Boden 42 kann im Allgemeinen unterhalb eines primären Luftströmungsdurchgangs und im Allgemeinen oberhalb des Sumpfs 40 angeordnet sein. Der doppelte Boden 42 kann eine Oberfläche für das Kondensat bereitstellen, der dieses folgt, um in den Sumpf 40 abgeleitet zu werden. Es versteht sich, dass verschiedene Oberflächen des Einlasskrümmers 32 dazu beitragen können, das Kondensat in Richtung des Sumpfs 40 zu leiten.
  • Der Sumpf 40 weist eine Wärmequelle 46 auf, die das Kondensat verdampfen kann, damit der Motor 20 dieses als Wasserdampf aufnimmt. Die Wärmequelle 46 kann gegenüber zumindest einem Teil der Luftströmung abgeschirmt sein, die in die Einlasskanäle 34 strömt. Beispielsweise kann der doppelte Boden 42 einen primären Strom der Luftströmung im Wesentlichen in Richtung der Einlasskanäle 34 und im Wesentlichen von dem Sumpf 40 weg leiten, wodurch die Wärmequelle 46 effektiv gegenüber der primären Luftströmung abgeschirmt wird. Eine Anzahl von Varianten kann ein Heizelement als die Wärmequelle 46 in dem Sumpf aufweisen. Beispielsweise kann ein elektrischer Strom, der durch einen Widerstand in dem Heizelement hindurchtritt, Wärme erzeugen. Der Sumpf weist als Wärmequelle 46 ein Rohr in dem Einlasskrümmer auf, das als Rückleitung für Kühlmittel des Zwischenkühlers 38 vorgesehen ist. Bei einer Anzahl von Varianten kann das heiße Kühlmittel aus einem Kühlmittelauslass eines AGR-Kühlers, aus einem Motor-Kühlmittelauslass, als Kühlmittel, das aus einem IEM (integrierten Abgaskrümmer) austritt, als Kühlmittel, das von Motor- oder Getriebe-Ölwärmetauschern stammt, oder als Kühler-Bypassströmung verfügbar sein. Das Leiten des Kühlmittels des Zwischenkühlers zurück zu dem CRFM durch das Rohr in dem Krümmer kann ebenso ausreichende Wärme zum erneuten Verdampfen des Kondensats in dem Einlasskrümmer liefern.
  • Eine Anzahl von Varianten kann ein Dach 48 für den Sumpf 40 aufweisen, welches Dampf aufgrund der Verdampfung des Kondensats in die Sammelkammer 44 leiten kann. Das Dach 48 kann dazu beitragen, einen gerichteten Weg bereitzustellen, um das Austreten des Dampfs aus dem Sumpf 40 in die Sammelkammer 44 zu ermöglichen. Das Dach 48 kann zumindest teilweise durch eine untere Oberfläche des doppelten Bodens 42 definiert sein, welche ebenso eine obere Oberfläche des Sumpfs 40 definiert. Die Konfiguration des Dachs für den Sumpf kann derart konstruiert sein, dass sie das Kondensat bezüglich eines Eintretens in die Sammelkammer des Einlasskrümmers in flüssiger Form aufgrund von Kräften, die aufgrund der Beschleunigung, des Bremsens oder der Kurvenfahrt des Fahrzeugs erfahren werden, blockiert.
  • 4 zeigt einen Teil eines beispielhaften Einlasssystems in einer Perspektivansicht gemäß einer Anzahl von Varianten und liefert eine Referenz für die Querschnittsansichten desselben in 5 - 7. 5 ist eine Querschnittsansicht auf eine Ebene, die in 4 definiert und mit A-A bezeichnet ist. 6 ist eine Querschnittsansicht auf eine Ebene, die in 4 definiert und mit B-B bezeichnet ist. 7 ist eine Querschnittsansicht auf eine Ebene, die in 4 definiert und mit C-C bezeichnet ist. Heizelemente können in dem Sumpf für das Kondensat an dessen unterstem Punkt oder in physikalischem Kontakt mit der Außenfläche des Krümmersumpfs positioniert sein. Eine metallische Heizplatte kann entweder durch Widerstandsheizung aufgewärmt werden, oder es kann das Motorkühlmittel ebenso an der Fläche an der Unterseite des Sumpfs eingebunden sein.
  • Eine Anzahl von Varianten kann dafür sorgen, dass ein Zwischenkühler 38 unterhalb der Einlasskanäle 34 angeordnet ist, ohne dass ein Wasserschlageffekt erzeugt wird. Der Schlag kann infolge der Wasserkondensation auftreten, die sich an einem Tiefpunkt in dem Motoreinleitungssystem ansammelt. Dies kann durch einen Betrieb während Bedingungen mit hoher Feuchtigkeit oder durch Wasser im AGR-Gas bedingt sein, da Wasser ein Nebenprodukt der Verbrennung ist. Wenn kein Tiefpunkt in dem System vorhanden ist und das Einleitungssystem kontinuierlich in die Einlasskanäle hinein ableiten kann, tritt kein Schlag durch das Kondensat auf. Eine Anzahl von Varianten kann ein Mittel aufweisen, bei welchem ein Zwischenkühler 38, welcher das Kondensat für eine Aufnahme in den Motor 20 verdampfen kann, abwärts bezogen auf die Einlasskanäle 34 positioniert ist.
  • Die nachfolgende Beschreibung von Varianten ist lediglich eine Veranschaulichung von Komponenten, Elementen, Maßnahmen, Produkten und Verfahren. Die Komponenten, Elemente, Maßnahmen, Produkte und Verfahren, wie sie hierin beschrieben sind, können auf eine andere Weise kombiniert und neu angeordnet werden, als es hierin ausdrücklich beschrieben ist.
  • Variante 1 kann ein Produkt umfassen, das ein Einlasssystem zum Zuführen von Luft zu einem Motor aufweist, wobei das Einlasssystem einen Einlasskrümmer aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal bereitzustellen; wobei der Einlasskrümmer einen doppelten Boden aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer begrenzt, wobei die Sammelkammer zumindest teilweise von einem Sumpf getrennt ist, wobei der Sumpf zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers begrenzt ist; und wobei der Sumpf eine Wärmequelle aufweist.
  • Variante 2 kann ein Produkt umfassen, wie es in Variante 1 dargelegt ist, wobei der doppelte Boden zumindest teilweise durch einen Abschnitt eines Materials definiert ist, welcher sich von einer Innenfläche des Einlasskrümmers in einen inneren Abschnitt des Einlasskrümmers hinein erstreckt.
  • Variante 3 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 2 dargelegt ist, wobei der doppelte Boden im Wesentlichen unterhalb eines primären Luftströmungsdurchgangs und im Wesentlichen oberhalb des Sumpfs angeordnet ist.
  • Variante 4 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 3 dargelegt ist, wobei der doppelte Boden eine Oberfläche für ein Kondensat aufweist, um dieses in Richtung einer Öffnung des Sumpfs abzuleiten.
  • Variante 5 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 4 dargelegt ist, wobei die Wärmequelle gegenüber einer Luftströmung durch das Einlasssystem abgeschirmt ist.
  • Variante 6 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 5 dargelegt ist, wobei das Einlasssystem einen Zwischenkühler aufweist, der stromaufwärts der Einlasskanäle angeordnet ist, um eine Kühlung der Luft vor deren Eintritt in die Verbrennungskammern bereitzustellen.
  • Variante 7 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 6 dargelegt ist, wobei die Wärmequelle ein Heizelement ist.
  • Variante 8 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 6 dargelegt ist, wobei die Wärmequelle ein Kühlmittelrohr des Motors ist.
  • Variante 9 kann ein Produkt umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 1 - 8 dargelegt ist, wobei der Sumpf ein Dach aufweist, um Dampf in Richtung der Sammelkammer zu leiten.
  • Variante 10 kann ein Verfahren umfassen, das umfasst, dass ein Einlasssystem zum Zuführen von Luft zu einem Motor bereitgestellt wird, wobei das Einlasssystem einen Einlasskrümmer aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal bereitzustellen; wobei der Einlasskrümmer einen doppelten Boden aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer begrenzt, wobei die Sammelkammer zumindest teilweise von einem Sumpf getrennt ist, wobei der Sumpf zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers begrenzt ist; und wobei der Sumpf eine Wärmequelle aufweist.
  • Variante 11 kann ein Verfahren umfassen, wie es in Variante 10 dargelegt ist, wobei der doppelte Boden zumindest teilweise durch einen Abschnitt eines Materials definiert ist, welcher sich von einer Innenfläche des Einlasskrümmers in einen inneren Abschnitt des Einlasskrümmers hinein erstreckt.
  • Variante 12 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 11 dargelegt ist, wobei der doppelte Boden im Wesentlichen unterhalb eines primären Luftströmungsdurchgangs und im Wesentlichen oberhalb des Sumpfs angeordnet ist.
  • Variante 13 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 12 dargelegt ist, wobei der doppelte Boden eine Oberfläche für ein Kondensat aufweist, um dieses in Richtung einer Öffnung des Sumpfs abzuleiten.
  • Variante 14 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 13 dargelegt ist, wobei die Wärmequelle gegenüber einer Luftströmung durch das Einlasssystem abgeschirmt ist.
  • Variante 15 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 14 dargelegt ist, wobei das Einlasssystem einen Zwischenkühler aufweist, der stromaufwärts der Einlasskanäle angeordnet ist, um eine Kühlung der Luft vor deren Eintritt in die Verbrennungskammern bereitzustellen.
  • Variante 16 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 15 dargelegt ist, wobei die Wärmequelle ein Heizelement ist.
  • Variante 17 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 15 dargelegt ist, wobei die Wärmequelle ein Kühlmittelrohr des Motors ist.
  • Variante 18 kann ein Verfahren umfassen, wie es in einer beliebigen der Varianten 10 - 17 dargelegt ist, wobei der Sumpf ein Dach aufweist, um Dampf in Richtung der Sammelkammer zu leiten.

Claims (7)

  1. Produkt, das umfasst: ein Einlasssystem (30) zum Zuführen von Luft zu einem Motor (20), wobei das Einlasssystem (30) einen Einlasskrümmer (32) aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal (34) bereitzustellen; wobei der Einlasskrümmer (32) einen doppelten Boden (42) aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer (44) begrenzt, wobei die Sammelkammer (44) zumindest teilweise von einem Sumpf (40) getrennt ist, wobei der Sumpf (40) zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers (32) begrenzt ist; und wobei der Einlasskrümmer (32) einen Zwischenkühler (38) aufweist, der stromaufwärts der Einlasskanäle (34) angeordnet ist, um eine Kühlung der Luft vor deren Eintritt in die Verbrennungskammern (28) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpf (40) eine Wärmequelle (46) aufweist und die Wärmequelle (46) ein Rohr in dem Einlasskrümmer (32) ist, das als Rückleitung für Kühlmittel des Zwischenkühlers (38) vorgesehen ist.
  2. Produkt nach Anspruch 1, wobei der doppelte Boden (42) zumindest teilweise durch einen Abschnitt eines Materials definiert ist, welcher sich von einer Innenfläche des Einlasskrümmers (32) in einen inneren Abschnitt des Einlasskrümmers (32) hinein erstreckt.
  3. Produkt nach Anspruch 1, wobei der doppelte Boden (42) im Wesentlichen unterhalb eines primären Luftströmungsdurchgangs und im Wesentlichen oberhalb des Sumpfs (40) angeordnet ist.
  4. Produkt nach Anspruch 1, wobei der doppelte Boden (42) eine Oberfläche für ein Kondensat aufweist, um dieses in Richtung einer Öffnung des Sumpfs (40) abzuleiten.
  5. Produkt nach Anspruch 1, wobei die Wärmequelle (46) gegenüber einer Luftströmung durch das Einlasssystem (30) abgeschirmt ist.
  6. Produkt nach Anspruch 1, wobei der Sumpf (40) ein Dach (48) aufweist, um Dampf in Richtung der Sammelkammer (44) zu leiten.
  7. Verfahren, das umfasst, dass ein Einlasssystem (30) zum Zuführen von Luft zu einem Motor (20) bereitgestellt wird, wobei das Einlasssystem (30) einen Einlasskrümmer (32) aufweist, um einen Luftströmungsweg zu einem Einlasskanal (34) bereitzustellen; wobei der Einlasskrümmer (32) einen doppelten Boden (42) aufweist, der zumindest teilweise eine Sammelkammer (44) begrenzt, wobei die Sammelkammer (44) zumindest teilweise von einem Sumpf (40) getrennt ist, wobei der Sumpf (40) zumindest teilweise auf einen unteren Abschnitt des Einlasskrümmers (32) begrenzt ist; und wobei der Einlasskrümmer (32) einen Zwischenkühler (38) aufweist, der stromaufwärts der Einlasskanäle (34) angeordnet ist, um eine Kühlung der Luft vor deren Eintritt in die Verbrennungskammern (28) bereitzustellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Sumpf (40) eine Wärmequelle (46) aufweist und Kühlmittel des Zwischenkühlers (38) durch ein Rohr in dem Einlasskrümmer (32) zurückgeleitet wird, so dass das Rohr in dem Einlasskrümmer (32) die Wärmequelle (46) für den Sumpf (40) ist.
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