DE102017209359A1

DE102017209359A1 - Intercooler

Info

Publication number: DE102017209359A1
Application number: DE102017209359.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Bürck; Stefan Dieterle; Alexander Ehmke; Günther Feuerecker; Gunther HENTSCHEL; Eberhard Pantow; Thomas Strauss; Holger Striege
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-02-01

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler (1) mit einem Luftaustrittskasten (2) sowie mit einem Kondensatsammler (3) zum Sammeln von insbesondere im dem Ladeluftkühler (1) abgeschiedenem Kondensat (4). Erfindungswesentlich ist dabei, dass eine Kondensatabführeinrichtung (5) vorgesehen ist, die zumindest zwei Sammelbereiche (8) auf unterschiedlichen Höhenniveaus aufweist, die so ausgebildet sind, dass das Kondensat (4) in einzelnen Sammelbereichen (8) sammelbar ist.The invention relates to a charge air cooler (1) having an air outlet box (2) and to a condensate collector (3) for collecting condensate (4) deposited, in particular, in the charge air cooler (1). Essential to the invention is that a Kondensatabführeinrichtung (5) is provided which has at least two collecting areas (8) at different height levels, which are formed so that the condensate (4) in individual collecting areas (8) can be collected.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler mit einem Luftaustrittskasten sowie mit einem Kondensatsammler zum Sammeln von insbesondere in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ladeluftkühler.The present invention relates to a charge air cooler with an air outlet box and a condensate collector for collecting in particular in the intercooler condensate condensate according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an internal combustion engine with such a charge air cooler.

Aus der DE 10 2009 042 981 A1 ist ein gattungsgemäßer Ladeluftkühler mit einem Lufteintrittskasten und einem Luftaustrittskasten sowie mit einem Kondensatsammler zum Sammeln von in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat bekannt. Darüber hinaus ist eine Kondensatleitung vorgesehen, die über einen Eingang mit dem Kondensatsammler und über einen Ausgang mit einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine verbunden ist. Hierdurch soll während des Betriebs des Ladeluftkühlers eine differenzdruckbedingte Kondensatabsaugung aus dem Kondensatsammler bewirkt werden, wodurch insbesondere bisher verwendete Aktuatoren, Klappen und/oder Steuerungen entfallen können. From the DE 10 2009 042 981 A1 is a generic intercooler with an air inlet box and an air outlet box and a condensate collector for collecting condensate separated in the intercooler known. In addition, a condensate line is provided, which is connected via an input to the condensate collector and via an output to an intake line of an internal combustion engine. This is intended to cause a differential pressure condensate extraction from the condensate collector during operation of the charge air cooler, which in particular previously used actuators, flaps and / or controls can be omitted.

Aus der DE 10 2009 011 634 A1 ist wiederum ein gattungsgemäßer Ladeluftkühler bekannt, bei welchem eine Kondensatleitung kontinuierlich als Reaktion auf einen von einer Drosselklappe erzeugten Gradienten Kondensat aus dem Kondensatsammler absaugt, sofern sich ein Motor in eingeschaltetem Zustand befindet. From the DE 10 2009 011 634 A1 In turn, a generic intercooler is known, in which a condensate line continuously sucks condensate from the condensate collector in response to a gradient generated by a throttle, provided that a motor is in the on state.

Sämtlichen Ladeluftkühlern ist dabei gemein, dass das darin angefallene und abgeschiedene Kondensat aus dem Ladeluftkühler heraus und einer anschließenden Verbrennung zugeführt werden muss. Schwierig gestaltet sich hierbei insbesondere, dass der Ladeluftkühler oftmals deutlich unterhalb einer Brennkraftmaschine angeordnet ist, weshalb das als Wasser im Ladeluftkühler abgeschiedene Kondensat bis zum Eintritt in die Brennkraftmaschine einen nicht zu unterschätzenden Höhenunterschied überwinden muss. Die hierfür erforderliche Arbeit muss dabei ausschließlich vom Ladeluftstrom erbracht werden. All intercoolers have in common that the accumulated therein and separated condensate must be supplied from the intercooler and a subsequent combustion. This is particularly difficult in this case that the charge air cooler is often located well below an internal combustion engine, which is why the deposited as water in the intercooler condensate must overcome a not to be underestimated height difference until entering the internal combustion engine. The work required for this purpose must be provided exclusively by the charge air flow.

Je nach Betrieb der Brennkraftmaschine, tritt jedoch ein unterschiedlich großer und starker Ladeluftstrom durch den Ladeluftkühler, wobei die Mitnahme von Wasser durch den Ladeluftstrom an dessen Volumenstrom bzw. Strömungsgeschwindigkeit gekoppelt ist. Kommt es zu Lastwechseln im Betrieb der Brennkraftmaschine und beispielsweise einem reduzierten Ladeluftstrom, kann es auch zu einem unerwünschten Zurückfließen des vom Ladeluftstrom mitgerissenen Kondensats kommen, wodurch kein zuverlässiger Wassertransport stromab des Ladeluftkühlers in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine erfolgen kann.Depending on the operation of the internal combustion engine, however, occurs a different sized and strong charge air flow through the intercooler, the entrainment of water is coupled through the charge air stream at the flow rate or flow rate. If there are load changes during operation of the internal combustion engine and, for example, a reduced charge air flow, it can also lead to an undesirable backflow of entrained by the charge air flow condensate, whereby no reliable water transport can be done downstream of the intercooler in the intake of the engine.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Ladeluftkühler der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.The present invention therefore deals with the problem of providing for an intercooler of the generic type an improved or at least alternative embodiment, which overcomes the disadvantages known from the prior art.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen Höhenunterschied zwischen einem Kondensatsammler eines Ladeluftkühlers und einem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in mehrere Bereiche zu unterteilen und dadurch die Überwindung des Höhenunterschieds, ähnlich einer Fischtreppe, zu erleichtern und insbesondere auch ein unerwünschtes Zurückfließen von Wasser aufgrund eines Lastwechsels der Brennkraftmaschine zu verhindern. Der erfindungsgemäße Ladeluftkühler weist dabei einen Luftaustrittskasten sowie einen Kondensatsammler zum Sammeln von insbesondere in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat auf. Erfindungsgemäß ist nun eine Kondensatabführeinrichtung vorgesehen, die zumindest zwei Sammelbereiche auf unterschiedlichen Höhenniveaus aufweist, die so ausgebildet sind, dass das Kondensat in einzelnen Sammelbereichen sammelbar ist. Hierdurch ist es möglich, bei einem entsprechend starken Ladeluftstrom das Kondensat über die einzelnen Sammelbereiche hinweg zu fördern, bei einem nachlassenden Ladeluftstrom das Kondensat in den zumindest zwei Sammelbereichen zu halten/speichern und damit an einem unerwünschten Zurückfließen zu hindern. Hierdurch lassen sich insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile verhindern. The present invention is based on the general idea to divide a difference in height between a condensate collector of an intercooler and an intake tract of an internal combustion engine into several areas and thereby overcome the height difference, similar to a fish ladder, and in particular also an undesirable backflow of water due to a load change to prevent the internal combustion engine. The charge air cooler according to the invention in this case has an air outlet box and a condensate collector for collecting condensate deposited in particular in the charge air cooler. According to the invention, a condensate removal device is now provided which has at least two collection regions at different height levels, which are designed such that the condensate can be collected in individual collection regions. This makes it possible, with a correspondingly strong charge air flow, to convey the condensate over the individual collection areas, to hold / store the condensate in the at least two collection areas with a decreasing charge air flow and thus to prevent it from undesired backflow. In this way, in particular, the disadvantages known from the prior art can be prevented.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, sind die Sammelbereiche als Stufen ausgebildet, die jeweils eine Mulde zum Sammeln des Kondensats aufweisen. Je nach erwarteter Menge an abzuführendem Kondensat können dabei die Mulden unterschiedlich groß bzw. unterschiedlich tief ausgebildet werden und dadurch unterschiedlich große Rückhaltereservoirs bilden.In an advantageous embodiment of the invention, the collecting areas are formed as stages, each having a trough for collecting the condensate. Depending on the expected amount of condensate to be discharged, the depressions can be of different sizes or depths, thereby forming different sized retention reservoirs.

Bei einer weiteren alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest ein Sammelbereich eine schwenkbare Klappe auf, die in aufgestelltem Zustand zusammen mit dem Luftaustrittskasten den Sammelbereich bildet und in abgelegtem Zustand an einer Wand des Luftaustrittskastens anliegt. Dabei können selbstverständlich auch mehrere solche Klappen vorgesehen sein, die beispielsweise in der Art einer Venenklappe funktionieren und dadurch bei einem entsprechenden Ladeluftstrom ein Mitreißen von abgeschiedenem Kondensat ermöglichen, ein Zurückfließen desselben jedoch verhindern. Dabei können die Venenklappen den Strömungsquerschnitt ganz oder nur teilweise abdecken. Bei Teillast sind die Klappen noch ausgestellt und halten das Wasser zurück und erst bei höheren Durchsätzen/Drücken legen sich die Klappen an und transportieren so das Kondensat weiter nach oben.In a further alternative embodiment of the solution according to the invention, at least one collecting area has a pivotable flap which forms the collecting area in the installed state together with the air outlet box and rests against a wall of the air outlet box in the stowed state. Of course, several such flaps can be provided which, for example, function in the manner of a venous valve and thereby entrain entrainment of a corresponding charge air flow Allow condensate, but prevent backflow of the same. The venous valves can cover the flow cross-section completely or only partially. At partial load, the flaps are still exposed and retain the water and only at higher throughputs / pressures lay the flaps and transport the condensate further upwards.

Zweckmäßig weist die Kondensatabführeinrichtung eine archimedische Schraube auf, bei welcher das zu transportierende Wasser von Wendel zu Wendel in der archimedischen Schraube transportiert wird. Hier sind die einzelnen Gewindegänge die einzelnen Sammelbereiche. Expediently, the condensate removal device has an Archimedean screw, in which the water to be transported is transported from helix to helix in the Archimedean screw. Here are the individual threads the individual collection areas.

Zweckmäßig ist die archimedische Schraube drehfest oder drehbar ausgebildet. Bei einer drehfesten Ausbildung bilden die einzelnen Gewindegänge die jeweiligen Sammelbereiche, in welchen sich das abgeschiedene Kondensat sammeln und an einem Zurückfließen gehindert werden kann. Zu diesem Zweck sollte die feststehende archimedische Schraube in einen entsprechenden Luftkanal am Luftaustrittskasten oder stromab desselben eingebaut werden. Alternativ hierzu ist auch denkbar, dass eine Antriebseinrichtung zum Antrieb der archimedischen Schraube vorgesehen ist, welche beispielsweise als Elektromotor ausgebildet sein kann und dadurch aktiv steuerbar ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die archimedische Schraube mit einem Propeller drehfest verbunden ist, der an einem Ausgang des Luftaustrittskastens in den Ladeluftstrom hineinragt und bei einem entsprechenden Ladeluftstrom für ein Drehen der archimedischen Schraube sorgt. Eine derartige Antriebseinrichtung über ausschließlich einen in einen Ladeluftstrom ragenden Propeller bietet dabei den großen Vorteil, dass keine separate Antriebseinrichtung, wie beispielsweise ein Elektromotor, sowie die hierfür erforderliche Energieversorgung, erforderlich sind.Suitably, the Archimedean screw is rotatably or rotatably formed. In a non-rotatable embodiment, the individual threads form the respective collection areas in which collect the separated condensate and can be prevented from flowing back. For this purpose, the fixed Archimedes screw should be installed in a corresponding air duct at or downstream of the air outlet box. Alternatively, it is also conceivable that a drive device is provided for driving the Archimedean screw, which may be formed for example as an electric motor and thereby is actively controlled. Alternatively, it can also be provided that the Archimedean screw is rotatably connected to a propeller, which protrudes at an exit of the air outlet box in the charge air flow and ensures at a corresponding charge air flow for rotating the Archimedean screw. Such a drive device via only a projecting into a charge air flow propeller offers the great advantage that no separate drive device, such as an electric motor, and the energy supply required for this purpose are required.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Brennkraftmaschine mit einem über eine Ansaugleitung verbundenen Ladeluftkühler, die bereits zuvor für den Ladeluftkühler beschriebenen Ausführungsformen der Kondensatabführeinrichtung nun in der Ansaugleitung vorzusehen. Es ist somit denkbar, dass in der Ansaugleitung eine Kondensatabführeinrichtung vorgesehen ist, die zumindest zwei Sammelbereiche auf unterschiedlichen Höhenniveaus aufweist und die wiederum so ausgebildet sind, dass das abgeführte Kondensat in einzelnen Sammelbereichen sammelbar ist. Die zuvor beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Anwendung gelten dabei auch für die Anordnung der entsprechenden Kondensatabführeinrichtung in der Ansaugleitung. Dabei ist selbstverständlich klar, dass die Kondensatabführeinrichtung kumulativ oder alternativ in dem Ladeluftkühler bzw. der Ansaugleitung angeordnet werden kann.The present invention is further based on the general idea, in an internal combustion engine having a charge air cooler connected via an intake line, to provide the embodiments of the condensate discharge device already described above for the charge air cooler in the intake line. It is thus conceivable for a condensate removal device to be provided in the intake line, which has at least two collection regions at different height levels and which in turn are designed so that the discharged condensate can be collected in individual collection regions. The advantages described above with regard to the application also apply to the arrangement of the corresponding condensate removal device in the suction line. It is of course clear that the Kondensatabführeinrichtung can be arranged cumulatively or alternatively in the intercooler or the intake.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist zumindest ein Sammelbereich der in der Ansaugleitung angeordneten Kondensatabführeinrichtung eine schwenkbare Klappe auf, die in aufgestelltem Zustand mit der Ansaugleitung den Sammelbereich bildet und in abgelegtem Zustand an einer Wand der Ansaugleitung anliegt. Mehre derartige schwenkbare Klappen ermöglichen sogar die Ausbildung von venenklappenartigen Rückschlagventilen, die ein Durchlassen von Kondensat ausschließlich in Richtung der Brennkraftmaschine erlauben.In an advantageous development of the solution according to the invention, at least one collecting area of the condensate removal device arranged in the intake line has a pivotable flap which forms the collecting area with the intake line in the installed state and rests against a wall of the intake line in the opened state. Several such hinged flaps even allow the formation of venous valve-like check valves, which allow passage of condensate exclusively in the direction of the internal combustion engine.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Kondensatabführeinrichtung als Teslaventil ausgebildet. Mittels eines derartigen Teslaventils ist der Strömungswiderstand in eine Flussrichtung geringer als in die entgegengesetzt, wodurch erreicht werden kann, dass das abgeführte Kondensat nur in eine Richtung ausgetragen wird. Unterstützt wird die durch Taschen auf unterschiedlichen Höhenniveaus, welche in eine Richtung eine eher laminare Strömung zulassen, in die entgegengesetzte Richtung aber Turbulenzen durch Verwirbelungen verursachen und somit den Strömungswiderstand erhöhen. Der große Vorteil eines solchen Teslaventils ist, dass dies keine beweglichen Teile besitzt und kostengünstig herzustellen ist. According to an advantageous development, the condensate removal device is designed as a Teslav valve. By means of such a Teslaventils the flow resistance is lower in one direction than in the opposite direction, whereby it can be achieved that the discharged condensate is discharged only in one direction. Supported by the pockets at different height levels, which allow a more laminar flow in one direction, in the opposite direction but cause turbulence by turbulence and thus increase the flow resistance. The great advantage of such a Teslaventils is that this has no moving parts and is inexpensive to manufacture.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkühler, 1 an internal combustion engine according to the invention with a charge air cooler,

2a eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Ladeluftkühler im Bereich eines Austrittskastens in einem Volllast-Betriebszustand, 2a a sectional view through an intercooler according to the invention in the region of a discharge box in a full load operating condition,

2b eine Darstellung wie in 2a, jedoch bei abgeschalteter oder mit deutlich geringerer Last betriebener Brennkraftmaschine, 2 B a representation like in 2a but with the internal combustion engine switched off or operated at a significantly lower load,

3a eine Darstellung wie in 2a, jedoch mit anderer Kondensatabführeinrichtung, 3a a representation like in 2a but with a different condensate removal device,

3b eine Darstellung wie in 2b, jedoch mit der gemäß der 3a dargestellten Kondensatabführeinrichtung, 3b a representation like in 2 B , but with the according to the 3a illustrated condensate removal device,

4a eine weitere mögliche Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ladeluftkühlers mit einer als stehenden archimedischen Schraube ausgebildeten Kondensatabführeinrichtung, 4a a further possible embodiment of an intercooler according to the invention with a designed as a standing Archimedean screw Kondensatabführeinrichtung,

4b eine Darstellung wie in 4a, jedoch mit drehbarer archimedischer Schraube, 4b a representation like in 4a but with rotatable Archimedean screw,

5a eine Schnittdarstellung durch eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine mit der gemäß der 2a dargestellten Kondensatabführeinrichtung, 5a a sectional view through an intake passage of the internal combustion engine with the according to the 2a illustrated condensate removal device,

5b eine Darstellung wie in 5a, jedoch bei stillstehender Brennkraftmaschine oder bei Brennkraftmaschine mit geringerer Last, 5b a representation like in 5a but with a stationary internal combustion engine or with a combustion engine with a lower load,

6 eine Schnittdarstellung durch eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine mit archimedischer Schraube, 6 a sectional view through an intake manifold of the internal combustion engine with Archimedean screw,

7a eine Schnittdarstellung durch eine Ansaugleitung mit einer eine schwenkbare Klappe aufweisenden Kondensatabführeinrichtung, 7a a sectional view through an intake manifold with a pivotable flap having Kondensatabführeinrichtung,

7b eine Darstellung wie in 7a, jedoch bei abgeschalteter Brennkraftmaschine oder hinsichtlich ihrer Last im Vergleich zur 7a deutlich reduzierter Brennkraftmaschine, 7b a representation like in 7a , but with the internal combustion engine or in terms of their load compared to 7a significantly reduced internal combustion engine,

8 eine Darstellung wie in 4a, jedoch mit einer als Teslaventil ausgebildeten Kondensatabführeinrichtung, 8th a representation like in 4a but with a condensate drainage device designed as a Teslav valve,

9 eine als Teslaventil ausgebildete Kondensatabführeinrichtung. 9 a trained as Teslaventil Kondensatabführeinrichtung.

Entsprechend den 1 bis 4 und 8, weist ein erfindungsgemäßer Ladeluftkühler 1 einen Luftaustrittskasten 2 sowie einen Kondensatsammler 3 zum Sammeln von insbesondere in dem Ladeluftkühler 1 abgeschiedenem Kondensat 4 auf. Der Kondensatsammler 3 bildet dabei vorzugsweise einen integralen Bestandteil mit dem Ladeluftkühler 1 bzw. dessen Luftaustrittskastens 2. Erfindungsgemäß ist nun eine Kondensatabführeinrichtung 5 vorgesehen, die zumindest zwei Sammelbereiche 8 auf unterschiedlichen Höhenniveaus aufweist, die so ausgebildet sind, dass das Kondensat 4 in einzelnen Sammelbereichen 8 sammelbar ist. Die Kondensatabführeinrichtung 5 kann dabei alternativ unterschiedliche Ausführungsformen aufweisen. Diese erfindungsgemäße und unterschiedliche Ausführungsformen beinhaltende Kondensatabführeinrichtung 5 kann dabei im Bereich des Luftaustrittskastens 2 im Ladeluftkühler 1 oder zusätzlich oder alternativ auch in einer den Ladeluftkühler 1 mit einer Brennkraftmaschine 6 verbindenden Ansaugleitung 7 (vgl. insbesondere die 1 sowie 5 bis 7) angeordnet sein.According to the 1 to 4 and 8th has an inventive intercooler 1 an air outlet box 2 and a condensate collector 3 for collecting in particular in the intercooler 1 separated condensate 4 on. The condensate collector 3 preferably forms an integral part of the intercooler 1 or its air outlet box 2 , According to the invention is now a Kondensatabführeinrichtung 5 provided, the at least two collection areas 8th at different height levels, which are designed so that the condensate 4 in individual collection areas 8th is collectable. The condensate removal device 5 may alternatively have different embodiments. This inventive and different embodiments containing Kondensatabführeinrichtung 5 can in the area of the air outlet box 2 in the intercooler 1 or additionally or alternatively also in a charge air cooler 1 with an internal combustion engine 6 connecting intake pipe 7 (See in particular the 1 such as 5 to 7 ) can be arranged.

Unabhängig von dem Ort der Anordnung weist die erfindungsgemäße Kondensatabführeinrichtung 5 zumindest zwei Sammelbereiche 8 auf unterschiedlichen Höhenniveaus auf, die so ausgebildet sind, dass das abgeführte Kondensat 4 in den einzelnen Sammelbereichen 8 speicherbar bzw. sammelbar ist. Eine derartige Kondensatabführeinrichtung 5 ist beispielsweise in den 2 und 3 sowie in den 5 und 7 dargestellt. Regardless of the location of the arrangement, the Kondensatabführeinrichtung invention 5 at least two collection areas 8th at different height levels, which are designed so that the discharged condensate 4 in the individual collection areas 8th storable or collectable. Such a condensate removal device 5 is for example in the 2 and 3 as well as in the 5 and 7 shown.

Üblicherweise wird insbesondere im Kraftfahrzeugbau der Ladeluftkühler 1 neben oder sogar unterhalb der Brennkraftmaschine 6 angeordnet, so dass in dem Ladeluftkühler 1 abgeschiedenes Kondensat 4 zur Verbrennung in der Brennkraftmaschine 6 auf ein höheres Höhenniveau angehoben werden muss. Dies erfolgt üblicherweise mit dem Ladeluftstrom 11. Solange die Leistung der Brennkraftmaschine 6 entsprechend hoch ist und damit ein entsprechend großer Volumenstrom durch die Ansaugleitung 7 und den Ladeluftkühler 1 strömt, kann das abgeschiedene Kondensat 4 (Wasser) das Höhenniveau zwischen Ladeluftkühler 1 und Brennkraftmaschine 6 auch überwinden. Bei reduzierter Lastanforderung erfolgte jedoch bislang unter Umständen ein Zurückfließen des Kondensats 4 von der Ansaugleitung 7 in den Kondensatsammler 3 des Ladeluftkühlers 1, wodurch das Kondensat 4 nicht wie gewünscht der Verbrennung zugeführt werden konnte. Dies löst nun die erfindungsgemäße Kondensatabführeinrichtung 5, die unabhängig von ihrer Ausführungsform mehrere Sammelbereiche 8 auf unterschiedlichen Höhenniveaus aufweist und dadurch bei einem entsprechend großen Ladeluftstrom 11 ein Mitreißen des Kondensats 4 ermöglicht, bei einem deutlich geringeren Ladeluftstrom 11a bzw. bei einer abgeschalteten Brennkraftmaschine 6 ein unerwünschtes Zurückfließen des Kondensats 4 über die Ansaugleitung 7 in den Ladeluftkühler 1 jedoch zuverlässig verhindert.Usually, especially in the automotive industry, the intercooler 1 next to or even below the internal combustion engine 6 arranged so that in the intercooler 1 separated condensate 4 for combustion in the internal combustion engine 6 must be raised to a higher height level. This is usually done with the charge air flow 11 , As long as the performance of the internal combustion engine 6 is correspondingly high and thus a correspondingly large volume flow through the intake pipe 7 and the intercooler 1 flows, the separated condensate can 4 (Water) the height level between intercooler 1 and internal combustion engine 6 also overcome. However, under reduced load conditions, the condensate could have flown back under certain circumstances 4 from the intake pipe 7 in the condensate collector 3 of the intercooler 1 , causing the condensate 4 could not be supplied to the combustion as desired. This now triggers the Kondensatabführeinrichtung invention 5 which, regardless of their embodiment, multiple collection areas 8th has at different height levels and thereby at a correspondingly large charge air flow 11 a entrainment of the condensate 4 allows, at a much lower charge air flow 11a or in a switched-off internal combustion engine 6 an undesired backflow of the condensate 4 via the suction line 7 in the intercooler 1 but reliably prevented.

Entsprechend den 2 und 5, sind die Sammelbereiche 8 der Kondensatabführeinrichtung 5 dabei als Stufen 9 ausgebildet, die jeweils eine Mulde 10 zum Sammeln des Kondensats 4 aufweisen.According to the 2 and 5 , are the collection areas 8th the Kondensatabführeinrichtung 5 as stages 9 formed, each one a trough 10 to collect the condensate 4 exhibit.

Betrachtet man die Kondensatabführeinrichtung 5 gemäß den 3a und 3b sowie 7a und 7b, so kann man erkennen, dass jeder Sammelbereich 8 eine schwenkbare Klappe 12 aufweist, die in aufgestelltem Zustand zusammen mit dem Luftaustrittskasten 2 (vgl. 3b) den Sammelbereich 8 bildet und in abgelegtem Zustand (vgl. 3a) an eine Wand des Luftaustrittskastens 2 anliegt. Bei der gemäß den 7a und 7b dargestellten Kondensatabführeinrichtung 5 gilt dies analog, wobei in diesem Fall die Klappe 12 in aufgestelltem Zustand zusammen mit der Ansaugleitung 7 den Sammelbereich 8 bildet (vgl. 7b) und in abgelegtem Zustand an einer Wand der Ansaugleitung 7 anliegt (vgl. 7a). Betrachtet man die 7a und 7b, so kann man erkennen, dass bei dieser die Kondensatabführeinrichtung 5 zumindest zwei jeweils miteinander zusammenwirkende Klappen 12 aufweist, die in der Art von sogenannten Venenklappen funktionieren und dadurch lediglich bei einem entsprechend großen Ladeluftstrom 11 ein Anlegen der Klappen 12 an die Wand der Ansaugleitung 7 bewirken, während bei entsprechend kleineren Ladeluftströmen 11a bzw. bei stillgesetzter Brennkraftmaschine 6 die Klappen 12 aufgestellt werden, beispielsweise durch eine entsprechende Federvorspannung, und dadurch Kondensat 4 auf unterschiedlichen Höhenniveaus in den jeweiligen Sammelbereichen 8 halten und dadurch an einem Zurückfließen hindern. Consider the condensate removal device 5 according to the 3a and 3b such as 7a and 7b So you can tell that every collection area 8th a hinged flap 12 having in the erected state together with the air outlet box 2 (see. 3b ) the collection area 8th forms and in the stored state (cf. 3a ) to a wall of the air outlet box 2 is applied. In accordance with the 7a and 7b shown Kondensatabführeinrichtung 5 this applies analogously, in which case the flap 12 in the upright position together with the suction line 7 the collection area 8th forms (cf. 7b ) and in a stored state on a wall of the suction line 7 is present (cf. 7a ). Looking at the 7a and 7b , so you can see that in this the Kondensatabführeinrichtung 5 at least two mutually cooperating flaps 12 has, which function in the form of so-called venous valves and thereby only in a correspondingly large charge air flow 11 an application of the flaps 12 to the wall of the intake pipe 7 effect, while at correspondingly smaller charge air flows 11a or when the internal combustion engine is stopped 6 the flaps 12 be placed, for example, by a corresponding spring preload, and thereby condensate 4 at different height levels in the respective collection areas 8th and thereby prevent it from flowing back.

Betrachtet man die Kondensatabführeinrichtung 5 gemäß den 4a und 4b, so kann man in 4a eine archimedische Schraube 13 erkennen, die nicht drehbar im Luftaustrittskasten 2 angeordnet ist. Auch diese als archimedische Schraube 13 ausgebildete Kondensatabführeinrichtung 5 besitzt Sammelbereiche 8 auf unterschiedlichen Höhenniveaus, die in diesem Fall aus den einzelnen Gewindegängen 17 gebildet werden. Gemäß der 4b ist eine als archimedische Schraube 13 ausgebildete Kondensatabführeinrichtung 5 gezeigt, die drehbar ausgebildet ist und eine Antriebseinrichtung 14 zum Antrieb aufweist. Die Antriebseinrichtung 14 kann dabei beispielsweise als Elektromotor 15 ausgebildet sein oder aber es kann vorgesehen sein, dass die archimedische Schraube 13 drehfest mit einem Propeller 16 verbunden ist, wobei dieser Propeller 16 an einem Ausgang des Luftaustrittskastens 5 in den Ladeluftstrom 11 hineinragt, so dass die archimedische Schraube 13 über den Propeller 16 vom Ladeluftstrom 11 angetrieben wird. Dabei ist selbstverständlich klar, dass insbesondere der Propeller 16 eine äußerst kostengünstige alternative Antriebseinrichtung 14 darstellt. Eine als Elektromotor 15 ausgebildete Antriebseinrichtung 14 bietet jedoch zusätzlich den Vorteil, dass die Förderung des Kondensats 4 aus dem Kondensatsammler 3 steuerbar ist.Consider the condensate removal device 5 according to the 4a and 4b so you can go in 4a an Archimedean screw 13 recognize that not rotatable in the air outlet box 2 is arranged. Also this as an Archimedean screw 13 trained Kondensatabführeinrichtung 5 owns collection areas 8th at different height levels, in this case from the individual threads 17 be formed. According to the 4b is one as an Archimedean screw 13 trained Kondensatabführeinrichtung 5 shown, which is rotatable and a drive device 14 to the drive. The drive device 14 can be used, for example, as an electric motor 15 be formed or it may be provided that the Archimedean screw 13 rotatably with a propeller 16 connected, this propeller 16 at an exit of the air outlet box 5 in the charge air flow 11 protrudes, leaving the Archimedean screw 13 over the propeller 16 from the charge air flow 11 is driven. It is clear, of course, that in particular the propeller 16 a very inexpensive alternative drive device 14 represents. One as an electric motor 15 trained drive device 14 However, it also offers the advantage of promoting the condensate 4 from the condensate collector 3 is controllable.

Eine derartige als archimedische Schraube 13 ausgebildete Kondensatabführeinrichtung 5 kann selbstverständlich zusätzlich oder alternativ auch im Bereich der Ansaugleitung 7 angeordnet werden, wie dies beispielsweise gemäß der 6 dargestellt ist. Auch hier ist rein theoretisch denkbar, die archimedische Schraube 13 drehfest bzw. drehbar, insbesondere über eine Antriebseinrichtung 14 drehbar, in der Ansaugleitung 7 zu positionieren. Such as an Archimedean screw 13 trained Kondensatabführeinrichtung 5 Of course, additionally or alternatively also in the area of the suction line 7 be arranged, as for example, according to the 6 is shown. Here, too, theoretically conceivable is the Archimedean screw 13 rotatable or rotatable, in particular via a drive device 14 rotatable, in the suction line 7 to position.

Entsprechend den 8 und 9 ist die Kondensatabführeinrichtung 5 als Teslaventil 18 ausgebildet. Ein Teslaventil 18 ist ein passives, fluidisches Ventil. Die Grundidee ist, dass der Strömungswiderstand in eine Flussrichtung geringer als in die entgegengesetzte ist, wodurch erreicht werden soll, dass das abgeführte Kondensat 4 nur in eine Richtung ausgetragen wird. Dies wird durch Taschen 19 auf unterschiedlichen Höhenniveaus 8 erreicht, welche in eine Richtung eine eher laminare Strömung zulassen, in die entgegengesetzte Richtung aber Turbulenzen durch Verwirbelungen verursachen und somit den Strömungswiderstand erhöhen. Der große Vorteil eines solchen Teslaventils 18 ist, dass keine beweglichen Teile vorkommen. According to the 8th and 9 is the Kondensatabführeinrichtung 5 as Teslav's valve 18 educated. A Teslav's valve 18 is a passive, fluidic valve. The basic idea is that the flow resistance in one direction of flow is less than in the opposite, which is to be achieved that the discharged condensate 4 only in one direction is discharged. This is through pockets 19 at different height levels 8th achieved, which allow a more laminar flow in one direction, but in the opposite direction cause turbulence by turbulence and thus increase the flow resistance. The big advantage of such a Teslav valve 18 is that there are no moving parts.

Mit dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler 1 und insbesondere der Kondensatabführeinrichtung 5 lässt sich eine deutlich bessere Kondensatabführung erreichen und insbesondere auch ein unerwünschtes Zurückfließen des Kondensats 4 bei stillgesetzter Brennkraftmaschine 6 oder bei mit geringerer Last betriebener Brennkraftmaschine 6 verhindern. With the charge air cooler according to the invention 1 and in particular the Kondensatabführeinrichtung 5 can achieve a significantly better condensate removal and in particular an undesirable backflow of the condensate 4 when the internal combustion engine is stopped 6 or at a lower load operated internal combustion engine 6 prevent.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009042981 A1 [0002]
DE 102009011634 A1 [0003]

Claims

Intercooler ( 1 ) with an air outlet box ( 2 ) as well as with a condensate collector ( 3 ) for collecting in particular in the intercooler ( 1 ) separated condensate ( 4 ), characterized in that a Kondensatabführeinrichtung ( 5 ) is provided, the at least two collecting areas ( 8th ) at different height levels, which are designed so that the condensate ( 4 ) in individual collection areas ( 8th ) is collectable.

Intercooler according to claim 1, characterized in that the collecting areas ( 8th ) as stages ( 9 ) are formed, each a trough ( 10 ) for collecting the condensate ( 4 ) exhibit.

Intercooler according to claim 1, characterized in that at least one collecting area ( 8th ) a hinged flap ( 12 ), which in the installed state together with the air outlet box ( 2 ) the collection area ( 8th ) and in the stored state on a wall of the air outlet box ( 2 ) is present.

Intercooler according to claim 3, characterized in that at least two flaps ( 12 ) are provided, which cooperate in the manner of a venous valve.

Intercooler according to claim 1, characterized in that the Kondensatabführeinrichtung ( 5 ) a non-rotatable or rotatable Archimedean screw ( 13 ), in which individual threads ( 17 ) the collection areas ( 8th ) form.

Intercooler according to claim 5, second alternative, characterized in that a drive device ( 14 ) for driving the Archimedean screw ( 13 ) is provided.

Intercooler according to claim 6, characterized in that - the Archimedean screw ( 13 ) rotatably with a propeller ( 16 ) connected to an outlet of the air outlet box ( 2 ) in the charge air stream ( 11 protruding, or - that the drive device ( 14 ) as an electric motor ( 15 ) is trained.

Intercooler according to claim 1, characterized in that the Kondensatabführeinrichtung ( 5 ) as a Teslav valve ( 18 ) is trained.

Intercooler according to one of the preceding claims, characterized in that the condensate collector ( 3 ) an integral part of the intercooler ( 1 ).

Internal combustion engine ( 6 ) with a via a suction line ( 7 ) connected intercooler ( 1 ), in particular according to one of the preceding claims, wherein in the suction line ( 7 ) a Kondensatabführeinrichtung ( 5 ) is provided, the at least two collecting areas ( 8th ) at different height levels, which are designed so that the discharged condensate ( 4 ) in individual collection areas ( 8th ) is collectable.

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the collecting areas ( 8th ) as stages ( 9 ) are formed, each a trough ( 10 ) for collecting the condensate ( 4 ) exhibit.

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that at least one collecting area ( 8th ) a hinged flap ( 12 ), which in the installed state together with the suction line ( 7 ) the collection area ( 8th ) and in a stored state on a wall of the suction line ( 7 ) is present.

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the Kondensatabführeinrichtung ( 5 ) as a rotatable or non-rotatable Archimedean screw ( 13 ) is trained.

Internal combustion engine according to claim 13, characterized in that the Archimedean screw ( 13 ) with a propeller ( 16 ), which is connected in a charge-air flow ( 11 ) protrudes.

Internal combustion engine according to claim 10, characterized in that the Kondensatabführeinrichtung ( 5 ) as a Teslav valve ( 18 ) is trained.