DE102015208475A1 - Device for removing condensate from a turbocharger arrangement - Google Patents
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Abstract
Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung, die eine mittels wenigstens eines Turboladers (2) aufladbare Brennkraftmaschine (3), einen zwischen dem Turbolader (2) und der Brennkraftmaschine (3) in einem Ansaugtrakt angeordneten Ladeluftkühler (4) und einen den Ladeluftkühler (4) umgehenden Bypass (5) aufweist, wobei ein dem Ladeluftkühler (4) zugeordnetes Ladeluftsteuerventil (8) zur Steuerung der durch den Ladeluftkühler (4) strömenden gekühlten Ladeluftmenge vorgesehen ist und ein dem Bypass (5) zugeordnetes Bypass-Steuerventil (9, 13, 16, 19, 22) zur Steuerung der durch den Bypass (5) strömenden ungekühlten Bypass-Luftmenge vorgesehen ist, wobei die beiden Steuerventile (8, 9, 13, 16, 19, 22) wenigstens zwischen einer reinen Bypass-Betriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil (8) in einer Schließstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil (9, 13, 16, 19, 22) in einer Offenstellung befindet, und einer reinen Kühlerbetriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil (8) in einer Offenstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil (9, 13, 16, 19, 22) in einer Schließstellung befindet, steuerbar sind, wobei in der reinen Kühlerbetriebsart eine Durchströmung des Bypass (5) mit einer vorherbestimmten Bypass-Luftmenge möglich ist, wobei wenigstens ein das Bypass-Steuerventil (9, 13, 16, 19, 22) umgehender Bypass-Durchströmungskanal (15, 18, 21, 24) vorgesehen ist, der in der reinen Kühlerbetriebsart eine Durchströmung des Bypass (5) mit der vorherbestimmten Bypass-Luftmenge ermöglicht.Device for removing condensate from a turbocharger arrangement comprising an internal combustion engine (3) which can be charged by means of at least one turbocharger (2), an intercooler (4) arranged between the turbocharger (2) and the internal combustion engine (3) in an intake tract, and an intercooler ( 4) has an immediate bypass (5), a charge air control valve (8) associated with the charge air cooler (4) being provided for controlling the cooled charge air quantity flowing through the charge air cooler (4) and a bypass control valve (9, 13) associated with the bypass (5) , 16, 19, 22) for controlling the uncooled bypass air quantity flowing through the bypass (5), wherein the two control valves (8, 9, 13, 16, 19, 22) at least between a pure bypass mode, in which is the charge air control valve (8) in a closed position and the bypass control valve (9, 13, 16, 19, 22) is in an open position, and a pure radiator mode, in w elch the charge air control valve (8) is in an open position and the bypass control valve (9, 13, 16, 19, 22) is in a closed position, are controllable, wherein in the pure cooler mode, a flow through the bypass (5) with a predetermined bypass air quantity is possible, wherein at least one by-pass control valve (9, 13, 16, 19, 22) bypassing the bypass passage (15, 18, 21, 24) is provided which in the pure cooler mode, a flow through the bypass (5) with the predetermined bypass air amount.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft sowohl eine Einrichtung als auch ein Verfahren zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung, die eine mittels wenigstens eines Turboladers aufladbare Brennkraftmaschine, einen zwischen dem Turbolader und der Brennkraftmaschine in einem Ansaugtrakt angeordneten Ladeluftkühler und einen den Ladeluftkühler umgehenden Bypass aufweist.The present invention relates both to a device and a method for discharging condensate from a turbocharger assembly comprising an internal combustion engine which can be charged by means of at least one turbocharger, an intercooler arranged between the turbocharger and the internal combustion engine in an intake tract, and a bypass bypassing the intercooler.
Beispielsweise finden derartige Turboladeranordnungen Verwendung in Kraftfahrzeugen. In an sich bekannter Weise wird Ansaugluft aus dem Ansaugtrakt der Turboladeranordnung von einem Verdichter des Turboladers verdichtet und anschließend im Ladeluftkühler gekühlt, bevor die gekühlte, komprimierte Ansaugbzw. Ladeluft der bzw. den Brennkammern der Brennkraftmaschine zugeführt wird.For example, find such turbocharger assemblies use in motor vehicles. In a conventional manner, intake air from the intake tract of the turbocharger assembly is compressed by a compressor of the turbocharger and then cooled in the intercooler before the cooled, compressed Ansaugbzw. Charge air of the combustion chambers or the internal combustion engine is supplied.
Bei mittels Turboladern aufladbaren Brennkraftmaschinen, die darüber hinaus mit einer Niederdruck-Abgasrückführung versehen sind, bei der aus einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine rückgeführtes Abgas stromauf des Verdichters des Turboladers in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geleitet wird, kann Feuchtigkeit, zum Beispiel Wasser, das in der Ansaugluft und/oder dem rückgeführten Abgas enthalten ist, auf ihrem/seinem Weg durch den Ladeluftkühler kondensieren. Die in dem Ladeluftkühler kondensierte Feuchtigkeit gelangt gewöhnlich ohne weitere Vorkehrungen auf natürlichem Wege, das heißt zum Beispiel infolge der Schwerkraft und/oder der Ansaug- bzw. Ladeluftströmung, von dem Ladeluftkühler in die Brennkraftmaschine.In supercharged by turbochargers internal combustion engines, which are also provided with a low-pressure exhaust gas recirculation, is passed in the recirculated from an exhaust tract of the engine exhaust gas upstream of the compressor of the turbocharger in the intake manifold of the internal combustion engine, moisture, for example water, in the intake air and / or the recirculated exhaust gas is contained, condense on its / its way through the intercooler. The condensed in the intercooler moisture usually passes without further precautions in a natural way, that is, for example, due to gravity and / or the intake or charge air flow, from the intercooler into the internal combustion engine.
Um einen schnelleren Warmlauf der Brennkraftmaschine nach einem Kaltstart erreichen zu können, ist es weiterhin bekannt, den Ladeluftkühler mit einem den Ladeluftkühler umgehenden Bypass zu versehen. So kann die Kühlung der Ansaugluft durch den Ladeluftkühler zum Beispiel während einer Kaltstartphase der Brennkraftmaschine umgangen werden, indem die vom Verdichter des Turboladers komprimierte, warme Ansaugluft anstatt durch den Ladeluftkühler durch den Bypass geleitet wird. Auch im Bypass kann, zum Beispiel abhängig von der Umgebungstemperatur, in der Ansaug- bzw. Ladeluft enthaltene Feuchtigkeit, zum Beispiel Wasser, kondensieren. Auch dieses Kondensat kann ohne weitere Vorkehrungen auf natürlichem Wege, zum Beispiel infolge der Schwerkraft und/oder der Luftströmung, von dem Bypass in die Brennkraftmaschine gelangen.In order to achieve a faster warm-up of the internal combustion engine after a cold start, it is also known to provide the charge air cooler with a bypass bypassing the intercooler. For example, cooling of the intake air by the charge air cooler may be bypassed during a cold start phase of the engine by passing the warm intake air compressed by the compressor of the turbocharger through the bypass rather than through the charge air cooler. Also in the bypass, for example, depending on the ambient temperature, moisture contained in the intake or charge air, for example water, condense. Also this condensate can pass without further precautions in a natural way, for example due to gravity and / or the flow of air, from the bypass into the internal combustion engine.
Zu Steuerung der durch den Ladeluftkühler strömenden gekühlten Ladeluftmenge kann ein dem Ladeluftkühler zugeordnetes Ladeluftsteuerventil vorgesehen sein. In ähnlicher Weise kann zur Steuerung der durch den Bypass strömenden ungekühlten Bypass-Luftmenge ein dem Bypass zugeordnetes Bypass-Steuerventil vorgesehen sein. Die beiden Steuerventile lassen sich dann derart steuern, dass sie wenigstens zwischen einer reinen Bypass-Betriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil in einer Schließstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil in einer Offenstellung befindet, und einer reinen Kühlerbetriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil in einer Offenstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil in einer Schließstellung befindet, schaltbar sind.In order to control the cooled charge air quantity flowing through the charge air cooler, a charge air control valve assigned to the charge air cooler may be provided. Similarly, a by-pass bypass control valve may be provided to control the uncooled bypass airflow flowing through the bypass. The two control valves can then be controlled so that they at least between a pure bypass mode in which the charge air control valve is in a closed position and the bypass control valve is in an open position, and a pure radiator mode in which the charge air control valve in is located in an open position and the bypass control valve is in a closed position, are switchable.
In der reinen Kühlerbetriebsart, in der die gesamte Ansaugluft durch den Ladeluftkühler strömt und sich das Bypass-Steuerventil in der Schließstellung befindet, kann sich nun jedoch im Bypass sich bildendes Kondensat vor dem geschlossenen Bypass-Steuerventil zu einer solchen Menge ansammeln, die, wenn das Bypass-Steuerventil erneut geöffnet wird, der Brennkraftmaschine in einem Schwall zugeführt wird und dieser dann einen Schaden zufügen oder zumindest zu Fehlzündungen führen kann. Zur Bildung von Kondensat in dem bei der reinen Kühlerbetriebsart durch das Bypass-Steuerventil an sich geschlossenen Bypass kann es infolge von Druckpulsationen in der Turboladeranordnung kommen, durch die komprimierte, warme, feuchte Ansaug- bzw. Ladeluftluft in den Bypass gelangen kann, der aufgrund einer in der Regel nicht vorhandenen Isolierung gegenüber der Umgebung und aufgrund seiner Länge als Kühler wirken kann. So kann es beispielsweise bei einer kontinuierlich hohen Auslastung der Brennkraftmaschine, wie sie zum Beispiel während einer Autobahnfahrt eines Kraftfahrzeugs auftritt, zu einer langen reinen Kühlerbetriebsart der Turboladeranordnung kommen, bei der sich eine nicht zu vernachlässigende Menge an Kondensat vor dem sich in der Schließstellung befindenden Bypass-Steuerventil ansammeln kann.However, in the pure radiator mode, where all the intake air flows through the charge air cooler and the bypass control valve is in the closed position, condensate forming in the bypass may now accumulate in front of the closed bypass control valve to such an amount that, when that Bypass control valve is opened again, the internal combustion engine is supplied in a surge and this can then cause damage or at least lead to misfires. The formation of condensate in the closed by the bypass control valve in the pure cooler mode bypass may occur due to pressure pulsations in the turbocharger assembly can pass through the compressed, warm, moist intake air or charge air into the bypass, due to a usually non-existing insulation from the environment and can act as a cooler due to its length. Thus, for example, in the case of a continuously high level of utilization of the internal combustion engine, as occurs, for example, during highway driving of a motor vehicle, a long, pure cooling mode of the turbocharger arrangement may occur, in which a not insignificant amount of condensate is present in front of the bypass in the closed position Control valve can accumulate.
Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung sowie ein Verfahren zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung bereitzustellen, welche ein zuverlässiges und für eine durch die Turboladeranordnung aufgeladene Brennkraftmaschine unschädliches Abführen von in der Turboladeranordnung gebildetem Kondensat gewährleistet. Zudem soll das Kondensat nicht als solches in die Umgebung gelangen. Ferner soll die Einrichtung besonders einfach aufgebaut sein und insbesondere keine oder möglichst wenige zusätzliche Komponenten erfordern.Against this background, the present invention has the object to provide a device and a method for discharging condensate from a turbocharger assembly, which ensures a reliable and for a turbocharged by the turbocharger arrangement harmless discharging formed in the turbocharger assembly condensate. In addition, the condensate should not enter as such in the environment. Furthermore, the device should be particularly simple and in particular require no or as few additional components.
Diese Aufgabe wird durch eine Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Ebenso wird die Aufgabe durch ein Verfahren zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die jeweiligen Unteransprüche.This object is achieved by a device for removing condensate from a turbocharger arrangement having the features of claim 1. Likewise, the object is achieved by a method for removing condensate from a turbocharger arrangement having the features of
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich. It should be noted that the features listed individually in the following description can be combined with one another in any technically meaningful manner and show further embodiments of the invention. The description additionally characterizes and specifies the invention, in particular in connection with the figures.
Erfindungsgemäß umfasst eine Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung, die eine mittels wenigstens eines Turboladers aufladbare Brennkraftmaschine, insbesondere einen Otto- oder Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs, einen zwischen dem Turbolader und der Brennkraftmaschine in einem Ansaugtrakt angeordneten Ladeluftkühler und einen den Ladeluftkühler umgehenden Bypass aufweist, ein dem Ladeluftkühler zugeordnetes Ladeluftsteuerventil zur Steuerung der durch den Ladeluftkühler strömenden gekühlten Ladeluftmenge und ein dem Bypass zugeordnetes Bypass-Steuerventil zur Steuerung der durch den Bypass strömenden ungekühlten Bypass-Luftmenge. Mit anderen Worten lässt sich mittels des Ladeluftsteuerventils die durch den Ladeluftkühler strömende gekühlte Ladeluftmenge steuern und mittels des Bypass-Steuerventils die durch den Bypass strömende ungekühlte Bypass-Luftmenge. Hierzu ist das Ladeluftsteuerventil beispielsweise in einer Zuleitung zum Ladeluftkühler oder einer Ableitung vom Ladeluftkühler oder an dessen Ein- bzw. Auslass angeordnet. Das Bypass-Steuerventil ist beispielsweise direkt im Bypass selbst angeordnet. According to the invention, a device for removing condensate from a turbocharger arrangement which has an internal combustion engine which can be charged by means of at least one turbocharger, in particular a gasoline or diesel engine of a motor vehicle, an intercooler arranged in an intake tract between the turbocharger and the internal combustion engine and a bypass bypassing the charge air cooler, a charge air control valve associated with the charge air cooler for controlling the cooled charge air amount flowing through the charge air cooler and a bypass control valve associated with the bypass for controlling the uncooled bypass air quantity flowing through the bypass. In other words, can be controlled by the charge air control valve flowing through the charge air cooler cooled charge air amount and by means of the bypass control valve flowing through the bypass uncooled bypass air quantity. For this purpose, the charge air control valve is arranged, for example, in a supply line to the intercooler or a discharge from the intercooler or at its inlet or outlet. The bypass control valve is arranged, for example, directly in the bypass itself.
Des Weiteren sind die beiden Steuerventile wenigstens zwischen einer reinen Bypass-Betriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil in einer Schließstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil in einer Offenstellung befindet, und einer reinen Kühlerbetriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil in einer Offenstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil in einer Schließstellung befindet, steuerbar. Furthermore, the two control valves are at least between a pure bypass mode in which the charge air control valve is in a closed position and the bypass control valve is in an open position, and a pure radiator mode in which the charge air control valve is in an open position and the bypass control valve is in a closed position, controllable.
Erfindungsgemäß ist in der reinen Kühlerbetriebsart weiterhin eine Durchströmung des Bypass mit einer vorherbestimmten Bypass-Luftmenge möglich. Dies gewährleistet in vorteilhafter Weise, dass sich keine erhebliche, für die Brennkraftmaschine schädliche Menge an Kondensat vor dem sich bei der reinen Kühlerbetriebsart in der Schließstellung befindenden Bypass-Steuerventil ansammeln kann. Vielmehr wird das Kondensat durch die während der reinen Kühlerbetriebsart weiterhin durch den Bypass strömenden Bypass-Luftmenge aus dem Bypass entfernt und der Brennkraftmaschine in einer unschädlichen Menge zugeführt. Die vorherbestimmte ungekühlte Bypass-Luftmenge während des reinen Kühlerbetriebs ist bevorzugt so bemessen, dass die Bypass-Luftströmung einerseits in der Lage ist, das sich im Bypass angesammelte Kondensat mitzuführen, und andererseits die durch den Ladeluftkühler gekühlte Ladeluft nicht wesentlich erwärmt, wenn die durch den Bypass strömende ungekühlte Bypass-Luftmenge stromab des Bypass mit der durch den Ladeluftkühler strömenden gekühlten Ladeluftmenge wieder vermischt wird.According to the invention, a flow through the bypass with a predetermined amount of bypass air is still possible in the pure cooler mode. This advantageously ensures that no significant amount of condensate that is detrimental to the internal combustion engine can accumulate before the bypass control valve that is in the closed position in the pure cooler mode. Rather, the condensate is removed by the still flowing during the pure cooler mode by the bypass bypass air quantity from the bypass and the internal combustion engine supplied in a harmless amount. The predetermined uncooled bypass air volume during the pure radiator operation is preferably such that the bypass air flow on the one hand is able to carry the accumulated in the bypass condensate, and on the other hand, the cooled by the intercooler charge air is not significantly heated when passing through the Bypass flowing uncooled bypass air quantity downstream of the bypass is mixed with the flowing through the charge air cooler cooled charge air quantity again.
Die Steuerung des Ladeluftsteuerventils und/oder des Bypass-Steuerventils kann von einer entsprechenden Steuereinheit, auch von der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine, durchgeführt werden, in welcher Signale für eine reine Kühlerbetriebsart, eine reine Bypass-Betriebsart oder auch einen Mischbetrieb generiert werden.The control of the charge air control valve and / or the bypass control valve can be performed by a corresponding control unit, also by the central control unit of the motor vehicle or the internal combustion engine, in which signals for a pure radiator mode, a pure bypass mode or even generates a mixed operation become.
Gemäß der Erfindung ist wenigstens ein das Bypass-Steuerventil umgehender Bypass-Durchströmungskanal vorgesehen, der in der reinen Kühlerbetriebsart eine Durchströmung des Bypass mit der vorherbestimmten Bypass-Luftmenge ermöglicht. Hierbei ist zu verstehen, dass der Durchströmungskanal eine stromaufwärtige Seite eines Verschlussteils des Bypass-Steuerventils, beispielsweise eine Ventilklappe, mit einer stromabwärtigen Seite des Verschlussteils fluidleitend verbindet.According to the invention, at least one by-pass bypass valve bypassing the bypass control valve is provided which, in the pure radiator mode, allows the bypass to flow through with the predetermined amount of bypass air. Here, it is to be understood that the flow passage fluidly connects an upstream side of a closure part of the bypass control valve, for example, a valve flap, to a downstream side of the closure part.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht hierbei vor, dass der wenigstens eine Bypass-Durchströmungskanal in einem Ventilgehäuse des Bypass-Steuerventils ausgebildet ist. So kann der Bypass-Durchströmungskanal beispielsweise das Verschlussteil des Bypass-Steuerventils, zum Beispiel die Ventilklappe, in seiner Schließstellung, in welcher das Verschlussteil den Bypass hermetisch verschließt, umgehend an der Gehäuseinnenwand angeordnet sein. Zum Beispiel kann der Bypass-Durchströmungskanal bereits beim Gießen des Gehäuses in die Gehäuseinnenwand eingebracht werden oder auch nach der Gehäusefertigung durch eine spanende Bearbeitung der Gehäuseinnenwand, zum Beispiel Bohren, Fräsen, Hobeln und dergleichen.An advantageous embodiment of the invention provides in this case that the at least one bypass flow channel is formed in a valve housing of the bypass control valve. Thus, the bypass flow channel, for example, the closure part of the bypass control valve, for example, the valve flap, in its closed position, in which the closure member hermetically seals the bypass, be disposed immediately on the housing inner wall. For example, the bypass flow channel can already be introduced during the casting of the housing in the housing inner wall or after the housing production by a machining of the housing inner wall, for example drilling, milling, planing and the like.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der wenigstens eine Bypass-Durchströmungskanal in einem Verschlussteil des Bypass-Steuerventils, zum Beispiel einer Ventilklappe, ausgebildet. Beispielsweise kann das Verschlussteil selbst eine Bohrung aufweisen, die den das Bypass-Steuerventil umgehenden Bypass-Durchströmungskanal bildet, der die stromaufwärtige Seite des Verschlussteils mit der stromabwärtigen Seite des Verschlussteils fluidleitend verbindet.According to a further advantageous embodiment of the invention, the at least one bypass flow channel is formed in a closure part of the bypass control valve, for example a valve flap. For example, the closure member itself may have a bore which forms the bypass flow passage bypassing the bypass control valve, which fluidly connects the upstream side of the closure member to the downstream side of the closure member.
Eine noch weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Bypass-Steuerventil einen Schließanschlag aufweist, an dem ein Verschlussteil des Bypass-Steuerventils, zum Beispiel eine Ventilklappe, in der Schließstellung derart zur Anlage kommt, dass der Bypass durch das Verschlussteil nicht hermetisch, also luftdicht, verschließbar ist. Auf diese Weise wird ebenso gewährleistet, dass der Bypass in der Schließstellung des Bypass-Steuerventils von der vorherbestimmten Bypass-Luftmenge durchströmbar ist. A still further advantageous embodiment of the invention provides that the bypass control valve has a closing stop on which a closure part of the bypass control valve, for example a valve flap, comes into abutment in the closed position such that the bypass is not hermetically sealed by the closure part. So airtight, closable. In this way it is also ensured that the bypass in the closed position of the bypass control valve can be flowed through by the predetermined amount of bypass air.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung zweigt der Bypass von einer Ansaugleitung stromab des Turboladers und stromauf des Ladeluftkühlers ab und mündet stromab des Ladeluftkühlers an einer Einmündungsstelle in die Ansaugleitung. Das Ladeluftsteuerventil und/oder das Bypass-Steuerventil ist bzw. sind hierbei an der Einmündungsstelle des Bypass angeordnet. Die Anordnung eines der beiden Steuerventile oder sogar beider Steuerventile an der Einmündungsstelle des Bypass, das heißt auf der stromabwärtigen, „kalten Seite“ des Ladeluftkühlers, ist hinsichtlich der Herstellungskosten für die Ventile, deren erforderlichen Bauraums und Gewichts besonders vorteilhaft.According to a further advantageous embodiment of the invention, the bypass branches off from an intake pipe downstream of the turbocharger and upstream of the charge air cooler and opens downstream of the intercooler at a junction in the intake. The charge air control valve and / or the bypass control valve is or are arranged here at the junction of the bypass. The arrangement of one of the two control valves or even both control valves at the junction of the bypass, that is on the downstream, "cold side" of the intercooler, is particularly advantageous in terms of manufacturing costs for the valves, their required space and weight.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Ladeluftsteuerventil und das Bypass-Steuerventil in einer gemeinsamen Gehäuseeinheit untergebracht sind. So lassen sich zusätzliche Kosten-, Bauraum- und Gewichtseinsparungen erzielen.A further advantageous embodiment of the invention provides that the charge air control valve and the bypass control valve are housed in a common housing unit. This allows additional cost, space and weight savings can be achieved.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist bzw. sind das Ladeluftsteuerventil und/oder das Bypass-Steuerventil als Klappenventil ausgebildet, das heißt das Verschlussteil des jeweiligen Steuerventils ist als schwenkbare Ventilklappe ausgebildet. Das Klappenventil kann den jeweiligen Zweig, in dem es angeordnet ist, das heißt den Ladeluftzweig oder den Bypass-Luftzweig, bevorzugt stufenlos öffnen, so dass entweder die reine Kühlerbetriebsart oder die reine Bypass-Betriebsart oder eine Mischbetriebsart eingestellt werden kann, in welcher sowohl der Ladeluftkühler als auch der Bypass mit entsprechend aufgeteilten Strömungsraten der aufgeladenen Luft durchströmt werden können. According to a further advantageous embodiment of the invention, the charge air control valve and / or the bypass control valve is designed as a flap valve, that is, the closure part of the respective control valve is designed as a pivotable valve flap. The flap valve may preferably continuously open the respective branch in which it is arranged, that is the charge air branch or the bypass air branch, so that either the pure cooler mode or the pure bypass mode or a mixed mode can be set in which both the Intercooler and the bypass with appropriately divided flow rates of the charged air can be flowed through.
Als besonders vorteilhaft erweist sich eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, bei der die Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgasrückführung versehen ist. Hierbei wird aus einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine entnommenes Abgas stromauf eines Verdichters des Turboladers in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zurück geleitet. Das aus dem Abgastrakt der Brennkraftmaschine rückgeführte Abgas enthält zwar Feuchtigkeit, zum Beispiel Wasser, die in der Turboladeranordnung bzw. dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine kondensieren kann, in Kombination mit der vorliegenden Erfindung wird das Kondensat jedoch sicher in solchen Mengen aus der Turboladeranordnung entfernt, dass es die Brennkraftmaschine nicht schädigen kann.Particularly advantageous is a further embodiment of the invention, in which the internal combustion engine is provided with a low-pressure exhaust gas recirculation. In this case, exhaust gas taken from an exhaust tract of the internal combustion engine is passed back upstream of a compressor of the turbocharger into the intake tract of the internal combustion engine. Although the exhaust gas recirculated from the exhaust tract of the internal combustion engine contains moisture, for example water, which may condense in the turbocharger assembly or the intake manifold of the internal combustion engine, in combination with the present invention, the condensate is safely removed from the turbocharger assembly in such quantities that it will the internal combustion engine can not damage.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung offenbart. Die Turboladeranordnung weist eine mittels wenigstens eines Turboladers aufladbare Brennkraftmaschine, insbesondere einen Otto- oder Dieselmotor eines Kraftfahrzeugs, einen zwischen dem Turbolader und der Brennkraftmaschine in einem Ansaugtrakt angeordneten Ladeluftkühler und einen den Ladeluftkühler umgehenden Bypass auf. Ferner ist ein dem Ladeluftkühler zugeordnetes Ladeluftsteuerventil zur Steuerung der durch den Ladeluftkühler strömenden gekühlten Ladeluftmenge vorgesehen sowie ein dem Bypass zugeordnetes Bypass-Steuerventil zur Steuerung der durch den Bypass strömenden ungekühlten Bypass-Luftmenge. Des Weiteren sind die beiden Steuerventile wenigstens zwischen einer reinen Bypass-Betriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil in einer Schließstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil in einer Offenstellung befindet, und einer reinen Kühlerbetriebsart, in welcher sich das Ladeluftsteuerventil in einer Offenstellung befindet und sich das Bypass-Steuerventil in einer Schließstellung befindet, steuerbar. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst wenigstens den Schritt, dass das Bypass-Steuerventil in der reinen Kühlerbetriebsart periodisch für eine vorherbestimmte Zeitdauer geöffnet wird. In another aspect of the present invention, a method of removing condensate from a turbocharger assembly is disclosed. The turbocharger arrangement has an internal combustion engine which can be charged by means of at least one turbocharger, in particular a gasoline or diesel engine of a motor vehicle, an intercooler arranged in an intake tract between the turbocharger and the internal combustion engine, and a bypass bypassing the charge air cooler. Furthermore, a charge air control valve assigned to the charge air cooler is provided for controlling the cooled charge air quantity flowing through the charge air cooler and a bypass control valve assigned to the bypass for controlling the uncooled bypass air quantity flowing through the bypass. Furthermore, the two control valves are at least between a pure bypass mode in which the charge air control valve is in a closed position and the bypass control valve is in an open position, and a pure radiator mode in which the charge air control valve is in an open position and the bypass control valve is in a closed position, controllable. The inventive method comprises at least the step that the bypass control valve is opened in the pure cooler mode periodically for a predetermined period of time.
Auf diese Weise kann auch bei einem an sich herkömmlichen Bypass-Steuerventil, das heißt bei einem Bypass-Steuerventil, das den Bypass in seiner Schließstellung mit einem Verschlussteil, beispielsweise einer Ventilklappe, hermetisch, also luftdicht, verschließt, gewährleistet werden, dass sich keine erhebliche, für die Brennkraftmaschine schädliche Menge an Kondensat vor dem sich bei der reinen Kühlerbetriebsart in der Schließstellung befindenden Bypass-Steuerventil ansammeln kann. Vielmehr wird das Kondensat durch das periodische Öffnen des Bypass-Steuerventils während der reinen Kühlerbetriebsart weiterhin aus dem Bypass entfernt und der Brennkraftmaschine in einer unschädlichen Menge zugeführt. Hierbei ist die Periodendauer sowie die Öffnungszeitdauer des Bypass-Steuerventils während der reinen Kühlerbetriebsart bevorzugt so bemessen, dass einerseits die während der Schließstellung vor dem Bypass-Steuerventil angesammelte Kondensatmenge für die Weiterleitung an die Brennkraftmaschine unschädlich ist und andererseits die während der Öffnungszeitdauer durch das Bypass-Steuerventil strömende ungekühlte Bypass-Luftmenge die durch den Ladeluftkühler gekühlte Ladeluft nicht wesentlich erwärmt, wenn die Bypass-Luftmenge stromab des Bypass mit der durch den Ladeluftkühler strömenden Ladeluftmenge wieder vermischt wird.In this way, even in a per se conventional bypass control valve, that is, in a bypass control valve, which closes the bypass in its closed position with a closure part, such as a valve flap, hermetically, that airtight, be ensured that no significant for the internal combustion engine harmful amount of condensate before accumulating in the pure radiator mode in the closed position bypass control valve can accumulate. Rather, the condensate is further removed by the periodic opening of the bypass control valve during the pure radiator mode from the bypass and the internal combustion engine supplied in a harmless amount. Here, the period duration and the opening period of the bypass control valve during the pure radiator mode is preferably such that on the one hand accumulated during the closed position before the bypass control valve amount of condensate for redirection to the internal combustion engine is harmless and on the other hand during the opening period by the bypass The non-cooled bypass air flow does not substantially heat the charge air cooled by the intercooler when the bypass valve Air quantity downstream of the bypass is mixed again with the amount of charge air flowing through the intercooler.
Bevorzugt wird die Steuerung des Ladeluftsteuerventils und/oder des Bypass-Steuerventils von einer entsprechenden Steuereinheit, beispielsweise der zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeugs bzw. der Brennkraftmaschine, durchgeführt.Preferably, the control of the charge air control valve and / or the bypass control valve by a corresponding control unit, for example, the central control unit of the motor vehicle or the internal combustion engine is performed.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung nicht einschränkend zu verstehender Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert wird. In dieser Zeichnung zeigen schematisch:Further features and advantages of the invention will become apparent from the following description of non-limiting embodiments of the invention, which is explained in more detail below with reference to the drawing. In this drawing show schematically:
In den unterschiedlichen Figuren sind hinsichtlich ihrer Funktion gleichwertige Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.In the different figures, equivalent parts are always provided with the same reference numerals with respect to their function, so that these are usually described only once.
Ferner ist die Brennkraftmaschine
Wie in
Bei der in
Beide Steuerventile
Die beiden Steuerventile
Bei dem in den
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Die vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtungen sowie das erfindungsgemäße Verfahren sind nicht auf die hierin offenbarten Ausführungsformen beschränkt, sondern umfassen auch gleich wirkende weitere Ausführungsformen. Insbesondere sind die erfindungsgemäße Einrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf die Verwendung in einem Kraftfahrzeug beschränkt, sondern können überall dort Anwendung finden, wo Kondensat aus einer Turboladeranordnung abzuführen ist, die eine mittels wenigstens eines Turboladers aufladbare Brennkraftmaschine, einen zwischen dem Turbolader und der Brennkraftmaschine in einem Ansaugtrakt angeordneten Ladeluftkühler und einen den Ladeluftkühler umgehenden Bypass aufweist.The above-described inventive devices and the method according to the invention are not limited to the embodiments disclosed herein, but also include similar further embodiments. In particular, the device according to the invention and the method according to the invention are not limited to use in a motor vehicle, but can be used wherever condensate is to be discharged from a turbocharger arrangement comprising an internal combustion engine which can be charged by means of at least one turbocharger, one between the turbocharger and the internal combustion engine an intercooler arranged charge air cooler and the intercooler bypass bypass has.
In bevorzugter Ausführung wird die erfindungsgemäße Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung in einem Kraftfahrzeug mit einer mittels wenigstens eines Turboladers aufladbaren Brennkraftmaschine, insbesondere einem Otto- oder Dieselmotor, und einem zwischen dem Turbolader und der Brennkraftmaschine in einem Ansaugtrakt angeordneten Ladeluftkühler und einem den Ladeluftkühler umgehenden Bypass verwendet, wobei die Brennkraftmaschine mit einer Niederdruck-Abgasrückführung versehen ist.In a preferred embodiment, the inventive device for discharging condensate from a turbocharger assembly in a motor vehicle with a superchargeable by means of at least one turbocharger internal combustion engine, in particular a gasoline or diesel engine, and arranged between the turbocharger and the internal combustion engine in an intake intercooler and a charge air cooler used immediate bypass, wherein the internal combustion engine is provided with a low-pressure exhaust gas recirculation.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Einrichtung zum Abführen von Kondensat aus einer Turboladeranordnung Device for removing condensate from a turbocharger arrangement
- 22
- Turbolader turbocharger
- 33
- Brennkraftmaschine Internal combustion engine
- 44
- Ladeluftkühler Intercooler
- 55
- Bypass bypass
- 66
- Ansaugleitung suction
- 77
- Einmündungsstelle junction point
- 88th
- Ladeluftsteuerventil Charge air control valve
- 99
- Bypass-Steuerventil Bypass control valve
- 1010
-
Verschlusselement bzw. Ventilklappe von
8 Closing element or valve flap of8th - 1111
- Klappenwelle flap shaft
- 1212
-
Verschlusselement bzw. Ventilklappe von
9 Closing element or valve flap of9 - 1313
- Bypass-Steuerventil Bypass control valve
- 1414
-
Ventilgehäuse von
13 Valve body of13 - 1515
-
Durchströmungskanal von
13 Flow channel of13 - 1616
- Bypass-Steuerventil Bypass control valve
- 1717
-
Ventilgehäuse von
16 Valve body of16 - 1818
-
Durchströmungskanal von
16 Flow channel of16 - 1919
- Bypass-Steuerventil Bypass control valve
- 2020
-
Ventilgehäuse von
19 Valve body of19 - 2121
-
Durchströmungskanal von
19 Flow channel of19 - 2222
- Bypass-Steuerventil Bypass control valve
- 2323
-
Ventilgehäuse von
22 Valve body of22 - 2424
-
Durchströmungskanal von
22 Flow channel of22
Claims (9)
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