DE102017218706A1

DE102017218706A1 - Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser

Info

Publication number: DE102017218706A1
Application number: DE102017218706.9A
Authority: DE
Inventors: Dong Hee Han; Jong Il Park; Seungwoo Hong; Hyungbok Lee; Joowon Lee; Dong Ho Chu; Hyun Jun Lim
Original assignee: Hyundai Motor Co; Kia Motors Corp
Current assignee: Hyundai Motor Co; Kia Corp
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2017-10-19
Publication date: 2018-05-17
Also published as: US20180135569A1; KR20180053102A; CN108071478B; CN108071478A; KR101947045B1

Abstract

Ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser kann einen Motor mit einer Mehrzahl von Brennkammern aufweisen, die Drehmoment erzeugen durch Verbrennen von Kraftstoff; eine Einlassleitung, in der Frischluft in die Brennkammern strömt; eine Abgasleitung, in die Abgas strömt, das Abgas von den Brennkammern abgegeben wird; und einen Zwischenkühler zum Kühlen von komprimierter Luft durch einen Kompressor eines Turboladers, und wobei der Zwischenkühler eine Kühlmittelzirkulationsleitung aufweist, in die Kühlmittel zum Kühlen des Motors strömt.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2016-0150479 , die am 11. November 2016 beim Korean Intellectual Property Office eingereicht worden ist, wobei ihr gesamter Inhalt hierin durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Hintergrund
Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Motorsystem zum Beseitigen von kondensiertem Wasser. Spezifischer bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf ein Motorsystem zum Beseitigen von kondensiertem Wasser, das in einem Zwischenkühler erzeugt wird.
Beschreibung der verwandten Technik
Ein Motor mischt Luft und Kraftstoff in geeigneter Weise und erzeugt Antriebsleistung durch Verbrennen der Kraftstoffluftmischung.
Um eine benötigte Ausgangsleistung und Verbrennungseffizienz zu erzielen, sollte dem Motor ausreichend Luft zugeführt werden. Dafür wird ein Turbolader eingesetzt, um eine Verbrennungseffizienz zu verbessern, und um ausreichend Luft zu dem Motor zuzuführen.
Im Allgemeinen wird eine Turbine des Turboladers rotiert durch Druck des Abgases, das von dem Motor abgegeben wird. Ein Kompressor des Turboladers komprimiert frische Luft, die von außen einströmt, und die komprimierte Luft wird einer Brennkammer des Motors zugeführt. Turbolader wurden bei den meisten Dieselmotoren eingesetzt und wurden seit Neuerem bei Benzinmotor eingesetzt.
Ferner wird NOx (Stickstoffoxid bzw. Distickstoffoxid), das in dem Abgas enthalten ist, als ein Hauptluftschadstoff reguliert. Forschung wurde ausgeführt, um Wege zu ermitteln, um die Menge von NOx in Abgasen zu reduzieren.
Ein Abgasrückführungs(AGR)-System, das in einem Fahrzeug angebracht ist, reduziert gifte Abgase des Fahrzeuges. Im Allgemeinen ist die Menge von NOx in dem Abgas in einer sauerstofffetten Luftmischung erhöht, und die Luftmischung wird befriedigend gut verbrannt. Daher reduziert das AGR-System die Menge von NOx in dem Abgas als eine Folge dessen, dass ein Teil (z.B. 5 - 20 %) des Abgases zu der Luftmischung zurückgeführt wird, um das Sauerstoffverhältnis in der Luftmischung zu reduzieren und eine Verbrennung zu verhindern.
Ein ND-AGR(Niedrigdruck-AGR)-System ist eines der AGR-Systeme. Das ND-AGR-System führt das Abgas, das durch die Turbine des Turboladers gelangt, zu einem Einlasspfad an einer stromaufwärtigen Seite des Kompressors zurück.
Das durch das AGR-System rückgeführte Abgas weist jedoch eine hohe Temperatur und Feuchtigkeit auf. Daher wird kondensiertes Wasser erzeugt, wenn das rückgeführte Abgas und die Außenluft mit einer niedrigen Temperatur gemischt werden.
Insbesondere strömt sehr kalte Außenluft z.B. -20 bis -40°C; -4 bis -40°F) in den Motor zurück, wenn eine Außentemperatur niedrig ist im Fall einer Wintersaison. Ferner weist das rückgeführte Abgas eine hohe Temperatur (z.B. 100 bis 150°C; 212 bis 302°F) und hohe Feuchtigkeit (z.B. 15 %).
Das kondensierte Wasser wird bei einem Zwischenkühler erzeugt, der in einer Einlassleitung angeordnet ist, wenn die Außenluft und das Abgas gemischt werden.
Als solches strömt das bei dem Zwischenkühler erzeugte kondensierte Wasser in eine Brennkammer eines Motors. Es gibt Probleme, einschließlich dessen, dass eine Verbrennung instabil wird und Teile des Motors korrodieren.
Die in diesem Hintergrundabschnitt offenbarte, vorstehende Information dient lediglich der Förderung des Verständnisses des Hintergrundes der Offenbarung. Daher kann der Hintergrundabschnitt Informationen enthalten, die nicht Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
Zusammenfassung
Die vorliegende Offenbarung wurde im Rahmen einer Anstrengung konzipiert, ein Motorsystem zum Beseitigen von kondensiertem Wasser zu schaffen, das bei einem Zwischenkühler erzeugt wird.
Ein Motorsystem zum Beseitigen bzw. Entfernen von kondensiertem Wasser bzw. Kondensationswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann einen Motor mit einer Mehrzahl von Brennkammern aufweisen, die Antriebsmoment erzeugen durch Verbrennen von Kraftstoff. Das Motorsystem kann auch eine Einlassleitung aufweisen, in welcher Frischluft in die Brennkammern einströmt. Das Motorsystem kann ferne eine Abgasleitung aufweisen, in die Abgas strömt, welches abgegeben wird von den Brennkammern. Das Motorsystem kann auch einen Zwischenkühler zum Kühlen von komprimierter Luft mittels eines Kompressors eines Turboladers aufweisen, wobei der Zwischenkühler eine Kühlmittelzirkulationsleitung aufweist, in welche Kühlmittel strömt, das den Motor kühlt.
Das Motorsystem kann ferner eine Kühlmittelleitung aufweisen, die in das Kühlmittel strömt, welches den Motor kühlt, wobei eine Kühlmittelzirkulationsleitung, in dem Zwischenkühler angeordnet ist, von einer Seite der Kühlmittelleitung abzweigt und mit einer weiteren Seite der Kühlmittelleitung verbunden ist.
Die Kühlmittelzirkulationsleitung kann an einem unteren Abschnitt des Zwischenkühlers angeordnet sein.
Das Motorsystem kann ferner ein Strömungsmengeneinstellventil aufweisen, das in der Kühlmittelzirkulationsleitung angeordnet ist und eine Kühlmittelmenge einstellt, die in dem Zwischenkühler zirkuliert.
Das Motorsystem kann ferner einen Temperatursensor aufweisen, der eine Außentemperatur eines Fahrzeuges erfasst, und eine Steuerung, die das Öffnen des Strömungsmengeneinstellventils in Abhängigkeit der Außentemperatur steuert, die durch den Temperatursensor erfasst wird.
Die Steuerung kann das Strömungsmengeneinstellventil schließen, wenn die Außentemperatur höher ist als eine vorbestimmte Temperatur.
Die Steuerung kann das Strömungsmengeneinstellventil öffnen, wenn die Außentemperatur geringer ist als eine vorbestimmte Temperatur.
Das Motorsystem kann ferner eine Abgasrückführungs(AGR)-Vorrichtung mit einer AGR-Leitung aufweisen, die von der Abgasleitung abgezweigt ist und verbunden ist mit der Einlassleitung, und mit einem AGR-Ventil, das in der AGR-Leitung angeordnet ist. Das Motorsystem kann auch einen Fahrinformationsdetektor aufweisen, der eine Fahrinformation, einschließlich einer Wasserdampfmenge, die in einem Rückführgas bzw. Rezirkulationsgas enthalten ist, erfasst, einer Wasserdampfmenge, die in Frischluft enthalten ist, die durch die Einlassleitung einströmt, und einer Temperatur des Rezirkulationsgases und der Frischluft. Das Motorsystem kann ferner eine Steuerung aufweisen, die ein Öffnen des AGR-Ventils auf Basis der Fahrinformation steuert, die durch den Fahrinformationsdetektor erfasst wird.
Die Steuerung kann ein maximales AGR-Verhältnis berechnen, bei dem kondensiertes Wasser nicht erzeugt wird, aus gesättigtem Wasserdruck, der durch die Wasserdampfmenge ermittelt wird, die in dem Rezirkulationsgas enthalten ist, der Wasserdampfmenge, die in der Frischluft enthalten ist, und der Temperatur des gemischten Gases, das dem Zwischenkühler zugeführt wird. Die Steuerung kann das Öffnen des AGR-Ventils auf Basis des berechneten maximalen AGR-Verhältnisses einstellen.
Der Zwischenkühler kann ein Wasserkühlungstypzwischenkühler sein.
Der Zwischenkühler kann ein Luftkühlungstypzwischenkühler sein.
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, kondensiertes Wasser zu beseitigen, das in einem Zwischenkühler erzeugt wird, indem heißes bzw. warmes Kühlmittel in dem Zwischenkühler zirkuliert bzw. umgewälzt wird.
Ferner wird gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kondensiertes Wasser nicht einer Brennkammer eines Motors zugeführt. Als Ergebnis ist es möglich, eine Verbrennungsstabilität des Motors zu erzielen und zu verhindern oder dagegen vorzubeugen, dass Teile des Motors korrodiert werden.
Figurenliste
Die Figuren sind zur Bezugnahme beim Beschreiben von Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung vorgesehen, und der Rahmen der vorliegenden Offenbarung sollte nicht als nur auf die begleitenden Figuren beschränkt ausgelegt werden.

1 ist eine schematische Ansicht, die ein Motorsystem zum Beseitigen bzw. Entfernen von Kondenswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
2 ist eine schematische Ansicht, die ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3 ist ein Blockdiagramm, das ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.

Die folgenden Bezugszeichen und Beschreibung werden durch die Figuren hin verwendet.

10:: Einlassleitung
20:: Motor
21:: Brennkammer
23:: Motorblock
25:: Kühlleitung
29:: Hauptradiator bzw. - kühler
30:: Abgasleitung
40:: Abgasreinigungsvorrichtung
50:: Abgasrückführungsvorrichtung
51:: AGR-Leitung
53:: AGR-Kühler
55:: AGR-Ventil
60:: Turbolader
61:: Turbine
63:: Kompressor
70:: Zwischenkühler
75:: Kühlmittelzirkulationsleitung
77:: Durchflussmengeneinstellventil
79:: Zwischenkühlerkühlleitung
80:: Antriebsinformationsdetektor
90:: Steuerung

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen
Die vorliegende Offenbarung wird hiernach unter Bezugnahme auf die begleitenden Figuren vollständiger beschrieben, bei denen Ausführungsformen der Offenbarung gezeigt sind. Wie der Fachmann realisieren wird, können die beschriebenen Ausführungsformen auf verschiedene Weisen abgewandelt werden, also ohne von dem Rahmen oder dem Bereich der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Um die vorliegende Offenbarung klar zu beschreiben, werden Abschnitte, die mit der Beschreibung verbunden sind, weggelassen. Entsprechende Bezugszeichen beziehen sich durch die Beschreibung und Figuren hin auf entsprechende Elemente.
Zudem sind die Größen und Dicken jeder Konfiguration, die in den Figuren gezeigt ist, zufällig gezeigt, für ein besseres Verständnis und Einfachheit der Beschreibung, die vorliegende Offenbarung ist aber nicht darauf beschränkt. Die Dicken von Schichten, Filmen, Paneelen, Regionen und dergleichen können in den Figuren übertrieben dargestellt sein, um die Klarheit zu fördern.
Hiernach wird ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf begleitende Figuren detailliert beschrieben.
1 ist eine schematische Ansicht, die ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 1 zeigt, dass ein Zwischenkühler ein Luftkühlungstypzwischenkühler sein kann. 2 ist eine schematische Ansicht, die ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt. 2 zeigt, dass der Zwischenkühler ein Wasserkühlungstypzwischenkühler sein kann. 3 ist Blockdiagramm, das ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt.
Wie in 1 bis 3 gezeigt, weist ein Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung einen Motor 20, eine Abgasrückführung(AGR)-Vorrichtung, einen Turbolader 60 und einen Zwischenkühler 70 auf.
Der Motor 20 weist eine Mehrzahl von Brennkammern 21 zum Erzeugen von Antriebsmoment durch Verbrennen von Kraftstoff auf. Eine Einlassleitung 10 zum Einströmen von Einlassluft ist in dem Motor 20 vorgesehen, und eine Abgasleitung 30 zum Ausströmen von Abgas ist in dem Motor 20 vorgesehen.
Eine Abgasreinigungseinrichtung 60 ist in der Abgasleitung 4 vorgesehen, zum Reinigen von verschiedenen schädlichen Materialien, die in dem Abgas enthalten sind, das von der Brennkammer 21 abgegeben wird. Die Abgasreinigungseinrichtung 60 kann eine mager-NOx-Falle („lean NOx trap“ LNT) zum Purifizieren bzw. Reinigen von Stickoxiden aufweisen, einen Dieseloxidationskatalysator und einen Dieselpartikelfilter.
Der Turbolader 60 komprimiert frische Luft, die durch die Einlassleitung 10 einströmt, und Rückführgas, das durch eine Rezirkulations- bzw. Rückführleitung einströmt, welche der Brennkammer 21 zuzuführen sind. Der Turbolader 60 weist eine Turbine 61 auf, die durch Abgas rotiert wird, das von der Brennkammer 21 abgegeben wird. Der Turbolader 60 weist auch einen Kompressor 63 auf, der in Verbindung mit der Rotation der Turbine 61 rotiert und Frischluft und Rückführgas komprimiert bzw. verdichtet.
Die AGR-Vorrichtung 50 führt einen Teil des Abgases, das von der Brennkammer 21 abgegeben wird, zu der Brennkammer 21 zurück. Die AGR-Vorrichtung 50 kann eine Niedrigdruckabgasrückführ („low-pressure exhaust gas recirculation“; LP-EGR)-Vorrichtung sein. Der Rahmen der vorliegenden Offenbarung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Die AGR-Vorrichtung 50 kann eine Hochdruckabgasrückführ („high-pressure exhaust gas recirculation“; HP-EGR)-Vorrichtung sein.
Die AGR-Vorrichtung 50 weist eine AGR-Leitung 51 auf, die von der Abgasleitung 30 abgezweigt ist und mit der Einlassleitung 10 eines stromaufwärtigen Abschnitts des Kompressors 63 verbunden ist. Die AGR-Vorrichtung weist auch einen AGR-Kühler 53 auf, der in der AGR-Leitung 51 angeordnet ist, und ein AGR-Ventil 55, das an der AGR-Leitung 51 angeordnet ist. Eine Rückführgasmenge wird durch Steuern der Öffnung eingestellt, d.h. durch Öffnen und Schließen des AGR-Ventils 55. Das Öffnen des AGR-Ventils 55 wird durch eine Steuerung 90 angepasst bzw. eingestellt, die später erklärt wird.
Der Zwischenkühler 70 erhöht die Dichte der Einlassluft durch Kühlen von komprimierter Luft durch den Kompressor 63 des Turboladers 60. Daher ist eine Verbrennungseffizienz des Motors 20 verbessert. Der Zwischenkühler 70 ist in der Einlassleitung 10 eines stromabwärtigen Abschnitts des Kompressors 63 angeordnet.
Der Zwischenkühler 70 kann ein Luftkühlungstypzwischenkühler oder ein Wasserkühlungstypzwischenkühler sein.
1 zeigt, dass der Zwischenkühler ein Luftkühlungstypzwischenkühler ist. Wie in 1 gezeigt, weist ein Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine Kühlleitung 25 auf, wo, oder in welcher, Kühlmittel zum Kühlen des Motors strömt. Eine Kühlmittelzirkulationsleitung 75 ist von der Kühlleitung 25 abgezweigt. In die Kühlleitung 25 strömendes Kühlmittel kühlt den Motor, indem es durch einen Motorblock 23 und einen Hauptradiator 29 gelangt.
Die Kühlmittelzirkulationsleitung 75 ist von einer Seite der Kühlmittelleitung 25 abgezweigt und mit einer weiteren Seite verbunden, d.h. der anderen Seite der Kühlleitung 25. Die Kühlmittelzirkulationsleitung 75 gelangt durch einen Innenraum des Zwischenkühlers 70. Bei einer Ausführungsform kann es bevorzugt sein, dass die Kühlmittelzirkulationsleitung 75, die durch den Innenraum des Zwischenkühlers 70 gelangt, bei einer unteren Seite des Zwischenkühlers 70 angeordnet ist.
Ein Durchflussmengeneinstellventil 77, welches die Kühlmittelmenge steuert, die in dem Zwischenkühler 70 strömt, kann in der Kühlmittelzirkulationsleitung 75 angeordnet sein. Das Öffnen des Durchflussmengeneinstellventils 77 kann durch die Steuerung 90 eingestellt werden. Die Steuerung 90 kann eine Motorsteuereinheit (ECU) sein, die in einem Fahrzeug vorgesehen ist.
2 zeigt, dass der Zwischenkühler ein Wasserkühlungstypzwischenkühler ist. Wie in 2 gezeigt, weist ein Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ferner eine Kühlleitung 25 auf, wo oder in welcher Kühlmittel strömt zum Kühlen des Motors. Eine Kühlmittelzirkulationsleitung 75 ist von der Kühlleitung 25 abgezweigt. Kühlmittel, das in der Kühlleitung 25 strömt, kühlt den Motor, in dem es durch einen Motorblock 23 und einen Hauptradiator 29 gelangt.
Ferner ist in dem Zwischenkühler 70 eine Zwischenkühlerkühlleitung 79 angeordnet. Kühlmittel zum Kühlen der komprimierten Luft strömt in der Zwischenkühlerkühlleitung 79. Die Zwischenkühlerkühlleitung 79 gelangt durch den Hauptradiator 29. Bei einer Ausführungsform ist eine Wasserpumpe in der Zwischenkühlerkühlleitung 79 angeordnet. Kühlmittel, das in der Zwischenkühlerkühlleitung 79 strömt, wird durch die Wasserpumpe gepumpt.
Ein Durchflussmengeneinstellventil 77, welches die Kühlmittelmenge einstellt, die in dem Zwischenkühler 70 zirkuliert, kann in der Kühlmittelzirkulationsleitung 75 angeordnet sein. Der Öffnungsgrad, d.h. Öffnen und Schließen des Durchflussmengeneinstellventils 77, kann durch die Steuerung 90 gesteuert werden. Die Steuerung 90 kann ein Motorsteuergerät sein, das in einem Fahrzeug vorgesehen ist.
Das Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ferner einen Antriebsinformationsdetektor 80 zum Erfassen von Fahrinformation bzw. Antriebsinformation aufweisen, einschließlich der Außentemperatur von dem oder der Gegend um das Äußere(n) eines Fahrzeugs. Der Antriebsinformationsdetektor 80 kann einen Temperatursensor zum Erfassen der Außentemperatur des Fahrzeugs aufweisen. Die Außentemperatur, die durch den Temperatursensor erfasst wird, wird an die Steuerung 90 übermittelt.
Die Steuerung 90 kann die Öffnung bzw. den Öffnungsgrad des Durchflussmengeneinstellventils 77 auf der Basis der Außentemperatur einstellen, die durch den Temperatursensor erfasst wird.
Spezifischer ist die Kondenswassermenge, die in dem Zwischenkühler 70 erzeugt wird, relativ klein, wenn die Außentemperatur höher ist als eine vorbestimmte Temperatur. Daher schließt die Steuerung 90 das Durchflussmengeneinstellventil 77, so dass nicht das Kühlmittel in dem Zwischenkühler 70 durch die Kühlmittelzirkulationsleitung 75 zirkuliert. Dementsprechend ist es möglich, die Temperatur in dem Zwischenkühler reduzieren und eine Kühleffizienz des Zwischenkühlers 70 zu verbessern.
Ferner ist die Kondenswassermenge, die in dem Zwischenkühler 70 erzeugt wird, relativ groß, wenn die Außentemperatur niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur. Die Steuerung 90 öffnet das Durchflussmengeneinstellventil 77, so dass das Kühlmittel in dem Zwischenkühler 70 durch die Kühlmittelzirkulationsleitung 75 zirkuliert. Dementsprechend zirkuliert das heiße Kühlmittel in dem Zwischenkühler 70 durch die Kühlmittelzirkulationsleitung 75. Das in dem Zwischenkühler 70 erzeugte kondensierte Wasser bzw. Kondenswasser kann daher verdampft und beseitigt werden.
Das Motorsystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ferner den Antriebsinformationsdetektor 80 aufweisen, der Antriebsinformation erfasst, einschließlich einer Wasserdampfmenge, die in Rückführgas enthalten ist, einer Wasserdampfmenge, die in Frischluft enthalten ist, die durch die Einlassleitung 10 einströmt, und einer Temperatur des Rückführgases und der Frischluft (der Mischung oder Kombination derselben, die hiernach als das „gemischte Gas“ bezeichnet wird). Das Rückführgas bezeichnet Abgas, das durch die AGR-Vorrichtung 50 zurückgeführt wird.
Die Steuerung 90 kann ein Öffnungsgrad, d.h. Öffnen und Schließen, des AGR-Ventils 55 auf Basis der Antriebsinformation steuern, die durch den Antriebsinformationsdetektor 80 erfasst wird.
Die Steuerung 90 berechnet ein maximales AGR-Verhältnis, bei dem Kondenswasser nicht erzeugt wird, aus einem Sättigungsdampfdruck, der durch die Wasserdampfmenge festgelegt wird, die in dem Rückführgas enthalten ist, der Wasserdampfmenge, die in der Frischluft enthalten ist, und der Temperatur des gemischten Gases, das dem Zwischenkühler 70 zugeführt wird. Die Steuerung 90 stellt die Öffnung des AGR-Ventils 55 auf Basis des maximalen AGR-Verhältnisses ein. Das AGR-Verhältnis kann dargestellt werden als die Rückführgasmenge/Mischgasmenge.
Mit anderen Worten berechnet die Steuerung 90 das maximale AGR-Verhältnis, bei dem nicht Kondenswasser erzeugt wird, auf Basis der Wasserdampfmenge, die in dem gemischten Gas bzw. enthalten ist, der Temperatur des gemischten Gases, das dem Zwischenkühler 70 zugeführt wird. Die Steuerung stellt dann eine Öffnung des AGR-Ventils 55 auf Basis des maximalen AGR-Verhältnisses.
Als solches kann Kondenswasser, da die Öffnung des AGR-Ventils 55 auf Basis des maximalen AGR-Verhältnisses eingestellt wird, nicht erzeugt werden in dem Zwischenkühler 70, und viel Rückführungsgas kann der Brennkammer 21 zugeführt werden, wenn das Fahrzeug in einem Niedrigtemperaturbereich fährt. Dementsprechend kann ein Kraftstoffverbrauch des Motors verbessert werden.
Hiernach wird ein Betrieb des Motorsystems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detailliert beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 1 bis 3 wird von der Brennkammer 21 abgegebenes Brenngas nach außen abgegeben, d.h. der umliegenden Umgebung, durch die Abgasleitung 30. Ein Teil des Abgases wird nicht nach außen abgegeben, sondern stattdessen der Einlassleitung 10 zugeführt durch die AGR-Leitung 51 der AGR-Vorrichtung. Dieser Teil des Abgases wird hiernach als „Rückführungsgas“ bezeichnet. Das Rückführungsgas wird mit Außenluft gemischt und der Brennkammer 21 des Motors 20 wieder zugeführt.
Kondenswasser wird erzeugt, wenn das Hochtemperatur- und Hochfeuchtigkeitsrückführungsgas und die Niedrigtemperaturaußenluft in dem Zwischenkühler 70 gemischt werden. Das Kondenswasser wird in einem unteren Abschnitt des Zwischenkühlers 70 durch die Gravitation hineingetrieben. Wenn viel Kondenswasser in den Zwischenkühler 70 hingetrieben wird und in die Brennkammer 21 des Motors 20 durch die Durcheinlassleitung 10 strömt durch Vibration des Fahrzeugs, verschlechtert sich eine Verbrennungsstabilität des Motors 20. Da das Kondenswasser einen hohen Säuregehalt aufweist, ist es ferner möglich, dass das Kondenswasser verschiedene Teile des Motors korrodiert.
Wenn die Außentemperatur hoch ist, (z.B. wenn die Außentemperatur höher ist eine vorbestimmte Temperatur), ist die Kondenswassermenge, die in dem Zwischenkühler 70 erzeugt wird, klein. Daher verhindert die Steuerung 90, dass die Temperatur des Zwischenkühlers 70 höher wird durch Schließen des Durchflussmengeneinstellventils 77, um die Kühleffizienz des Zwischenkühlers 70 zu erhöhen.
Da viel Kondenswasser in dem Zwischenkühler 70 erzeugt wird, wenn die Außentemperatur niedrig ist (z.B. wenn die Außentemperatur niedriger ist als die vorbestimmte Temperatur), ist beseitigen von Kondenswasser ferner wichtiger als eine Kühleffizienz des Zwischenkühlers 70. Dementsprechend öffnet die Steuerung 90 das Durchflussmengeneinstellventil 77.
Kühlmittel hoher Temperatur, das den Motor 20 kühlt, wird dann in die Kühlleitung 25 strömen. Wenn das Durchflussmengeneinstellventil 77 geöffnet ist, strömt Kühlmittel mit hoher Temperatur in die Kühlmittelzirkulationsleitung 75. Da die Kühlmittelzirkulationsleitung 75 in dem Zwischenkühler 70 angeordnet ist, vorzugweise bei einem unteren Abschnitt des Zwischenkühlers 70, wird Kondenswasser, das sich in dem Zwischenkühler 70 sammelt, erwärmt und verdampft durch das Kühlmittel hoher Temperatur, das in die Kühlmittelzirkulationsleitung 75 strömt. Daher kann Kondenswasser, das in dem Zwischenkühler 70 erzeugt wird, entfernt werden.
Ferner berechnet die Steuerung 90 das maximale AGR-Verhältnis, bei dem nicht Kondenswasser erzeugt wird, auf der Basis der Wasserdampfmenge, die in dem gemischten Gas enthalten ist, und der Temperatur des gemischten Gases, das dem Zwischenkühler 70 zugeführt wird. Die Steuerung 90 stellt eine Öffnung des AGR-Ventils 55 auf Basis des maximalen AGR-Verhältnisses ein, d.h. der Rückführgasmenge/Mischgasmenge.
Wie vorstehend beschrieben, ist es gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung möglich, Kondenswasser zu beseitigen, das in einem Zwischenkühler 70 erzeugt wird, indem heißes Kühlmittel in dem Zwischenkühler 70 zirkuliert wird.
Da die Strömung von Kühlmittel hoher Temperatur in den Zwischenkühler 70 gesteuert werden kann oder gestoppt werden kann, indem das Durchflussmengeneinstellventil 77 geschlossen wird, wenn eine externe Temperatur hoch ist, kann eine Kühleffizienz des Zwischenkühlers 70 ferner verbessert werden.
Da das Öffnen des AGR-Ventils 55 auf Basis des maximalen AGR-Verhältnisses eingestellt wird, kann ferner viel Rückführgas zu der Verbrennungskammer 21 des Motors 20 zugeführt werden, und ein Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs kann verbessert werden, und NoX kann reduziert werden.
Während Ausführungsformen in Verbindung damit beschrieben worden sind, was gegenwärtig als praktische Ausführungsformen angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten Ausführungsform beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu vorgesehen ist, verschiedene Abwandlungen und äquivalente Anordnungen einzuschließen, die in den Rahmen oder Bereich der beigefügten Ansprüche fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

KR 1020160150479 [0001]

Claims

Motorsystem zum Beseitigen von Kondenswasser wobei das Motorsystem aufweist: einen Motor von einer Mehrzahl von Brennkammern, die zum Erzeugen von Drehmoment durch Verbrennen von Kraftstoff geeignet sind, eine Einlassleitung, in der Frischluft in die Brennkammern strömt; eine Abgasleitung, in die Abgas strömt, wobei das Abgas von den Brennkammern abgegeben wird; und einen Zwischenkühler zum Kühlen von komprimierter Luft durch einen Kompressor eines Turboladers und mit einer Kühlmittelzirkulationsleitung, in der Kühlmittel strömt, zum Kühlen des Motors.
Motorsystem nach Anspruch 1, das ferner aufweist: eine Kühlleitung, in der das Kühlmittel zum Kühlen des Motors strömt, wobei die Kühlmittelzirkulationsleitung, die in dem Zwischenkühler angeordnet ist, von einer Seite der Kühlleitung abgezweigt ist und mit einer weiteren Seite der Kühlleitung verbunden ist.
Motorsystem nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Kühlmittelzirkulationsleitung an einem unteren Abschnitt des Zwischenkühlers angeordnet ist.
Motorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner aufweist: ein Durchflussmengeneinstellventil, das in der Kühlmittelzirkulationsleitung angeordnet ist und zum Einstellen einer Kühlmittelmenge geeignet ist, die in dem Zwischenkühler zirkuliert.
Motorsystem nach Anspruch 4, das ferner aufweist: einen Temperatursensor, der zum Erfassen einer externen Temperatur des Fahrzeuges geeignet ist; und ein Steuerung, die zum Öffnen des Durchflussmengeneinstellventils in Abhängigkeit der externen Temperatur, die durch den Temperatursensor erfasst wird, eingerichtet ist.
Motorsystem nach Anspruch 5, bei dem die Steuerung zum Schließen des Durchflussmengeneinstellventils, wenn die externe Temperatur höher ist als eine vorbestimmte Temperatur, eingerichtet ist.
Motorsystem nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Steuerung zum Öffnen des Durchflussmengeneinstellventils, wenn die externe Temperatur niedriger ist als eine vorbestimmte Temperatur, eingerichtet ist.
Motorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, das ferner aufweist: eine Abgasrückführvorrichtung mit einer Abgasrückführ(AGR)-Leitung, die von der Abgasleitung abgezweigt ist und mit der Einlassleitung verbunden ist, und ein AGR-Ventil, das in der AGR-Leitung angeordnet ist; ein Antriebsinformationsdetektor, der zum Erfassen einer Antriebsinformation geeignet ist, einschließlich einer Wasserdampfmenge, die in Rückführgasen in der AGR-Leitung enthalten ist, einer Wasserdampfmenge, die in Frischluft enthalten ist, die durch die Einlassleitung einströmt, und einer Temperatur des Rückführgases und der Frischluft und eine Steuerung die zum Öffnen des AGR-Ventils auf Basis der Antriebsinformation geeignet ist, die durch den Antriebsinformationsdetektor erfasst wird.
Motorsystem nach Anspruch 8, bei der die Steuerung zum Berechnen eines maximalen AGR-Verhältnisses geeignet ist, bei dem nicht Kondenswasser erzeugt wird, aus einem Sättigungsdampfdruck, der durch die Wasserdampfmenge festgelegt wird, die in dem Rückführgas enthalten ist, der Wasserdampfmenge, die in der Frischluft enthalten ist, und einer Temperatur des gemischten Gases, das dem Zwischenkühler zugeführt wird, und zum Einstellen der Öffnung des AGR-Ventils auf Basis des maximalen AGR-Verhältnisses.
Motorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Zwischenkühler ein Wasserkühlungstypzwischenkühler ist.
Motorsystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Zwischenkühler ein Luftkühlungstypzwischenkühler ist.