DE102019200469A1 - Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat - Google Patents

Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat Download PDF

Info

Publication number
DE102019200469A1
DE102019200469A1 DE102019200469.5A DE102019200469A DE102019200469A1 DE 102019200469 A1 DE102019200469 A1 DE 102019200469A1 DE 102019200469 A DE102019200469 A DE 102019200469A DE 102019200469 A1 DE102019200469 A1 DE 102019200469A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
flow channel
exhaust gas
vortex generator
gas recirculation
inlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102019200469.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Kindl
Andreas Kuske
Jörg Kemmerling
Vanco Smiljanovski
Franz Arnd Sommerhoff
Hanno Friederichs
Frank Wunderlich
Frank Kraemer
Lutz Henkelmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Priority to DE102019200469.5A priority Critical patent/DE102019200469A1/de
Priority to CN202010056903.7A priority patent/CN111441883A/zh
Priority to US16/745,129 priority patent/US11208971B2/en
Publication of DE102019200469A1 publication Critical patent/DE102019200469A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16—Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/09—Constructional details, e.g. structural combinations of EGR systems and supercharger systems; Arrangement of the EGR and supercharger systems with respect to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/17—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the intake system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/22—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with coolers in the recirculation passage
    • F02M26/23—Layout, e.g. schematics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/50—Arrangements or methods for preventing or reducing deposits, corrosion or wear caused by impurities
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/1015—Air intakes; Induction systems characterised by the engine type
    • F02M35/10157—Supercharged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10209—Fluid connections to the air intake system; their arrangement of pipes, valves or the like
    • F02M35/10222—Exhaust gas recirculation [EGR]; Positive crankcase ventilation [PCV]; Additional air admission, lubricant or fuel vapour admission
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10—Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242—Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10262—Flow guides, obstructions, deflectors or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00—Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/02—Air cleaners
    • F02M35/022—Air cleaners acting by gravity, by centrifugal, or by other inertial forces, e.g. with moistened walls
    • F02M35/0223—Air cleaners acting by gravity, by centrifugal, or by other inertial forces, e.g. with moistened walls by centrifugal forces, e.g. cyclones
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Es wird ein Strömungskanal (1) mit einer Innenoberfläche (5), einem Einlass (2) und einem Auslass (3) beschrieben, wobei der Einlass (2) zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Abgasrückführungsströmungskanal ausgelegt ist und der Auslass (3) zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Einlass eines Kompressors (20) ausgelegt ist. Der Einlass (2) umfasst eine Mittelachse (4) und mindestens ein Wirbelgenerator (6) ist stromabwärts des Einlasses (2) und stromaufwärts des Auslasses (3) angeordnet, der in radialer Richtung (16) verschiebbar ist. Stromaufwärts des Auslasses (3) und stromabwärts des mindestens einen Wirbelgenerators (6) ist eine entlang des Umfanges des Auslasses (3) verlaufende ringförmige Vertiefung (8) in der Innenoberfläche (5) des Strömungskanals (1) angeordnet, wobei die ringförmige Vertiefung (8) strömungstechnisch mit einem Abfluss (12) verbunden ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strömungskanal, insbesondere zur Anwendung in Verbindung mit einem Abgasrückführungsströmungskanal und einem Kompressor. Die Erfindung betrifft zudem einen Kompressor, einen Turbolader, eine Abgasrückführungsanordnung, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung und ein Kraftfahrzeug.
  • Um geforderte Emissionsgrenzwerte für Abgase zu erreichen wird üblicherweise eine Abgasrückführung durchgeführt, insbesondere in Verbindung mit diversen Abgasnachbehandlungsverfahren, beispielsweise unter Anwendung von Mager-NOx-Fallen und Katalysatoren zur selektiven katalytischen Reduktion. Dabei führt die hohe spezifische Feuchtigkeit in dem Abgas dazu, dass große Mengen an Kondensat bei der Abkühlung des Abgases gebildet werden. Insbesondere im Zusammenhang mit Anwendungen, welche eine Niederdruck-Abgasrückführung aufweisen, besteht die Gefahr, dass Kondensat bis zum Kompressor bzw. Verdichter vordringt. Dabei kann die Einwirkung von Kondensat-Tropfen auf die Kompressorschaufeln in Folge von Scherkräften zu einer Beschädigung des Verdichterrades führen.
  • Die Vermeidung einer Kondensatbildung bzw. das Abführen von Kondensat aus zurückgeführtem Abgas ist daher von Bedeutung und stellt gleichzeitig eine Herausforderung dar. In dem Dokument WO 2008/129076 A1 sind unmittelbar stromaufwärts des Kompressors eines Turboladers ein Wirbelgenerator und ein Kondensator vorgesehen. In dem Dokument US 6,748,741 B2 wird eine Möglichkeit der Sammlung von Ladeluftkondensat im Zusammenhang mit einer Abgasrückführung beschrieben. Dazu ist in dem Strömungskanal eine ringförmige Lippe mit einem ringförmigen Reservoir und einem Abfluss angeordnet. Eine weitere Variante zum Auffangen zum Kondenswasser, welches beim Kühlen von zurückgeführtem Abgas entsteht, wird in dem Dokument JP 6370147 B2 beschrieben, wobei ein Kondenswasserabsorber zur Anwendung kommt.
  • Vor dem beschriebenen Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen vorteilhaften Strömungskanal zur Anwendung im Zusammenhang mit einer Abgasrückführung und zur Anordnung stromaufwärts eines Kompressors zur Verfügung zu stellen, welcher insbesondere Kondensat aus dem dem Kompressor zuzuführenden Gas, also beispielsweise dem zurückgeführten Abgas, der Ladeluft oder einem Abgas-Luft-Gemisch, entfernt und abführt. Weitere Aufgaben bestehen darin, einen vorteilhaften Kompressor, einen vorteilhaften Turbolader, eine Abgasrückführungsanordnung, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung und einem Kraftfahrzeug zur Verfügung zu stellen.
  • Die genannten Aufgaben werden durch einen Strömungskanal gemäß Patentanspruch 1, einem Kompressor gemäß Patentanspruch 8, einem Turbolader gemäß Patentanspruch 9, eine Abgasrückführungsanordnung gemäß Patentanspruch 10, ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung gemäß Patentanspruch 12 und durch ein Kraftfahrzeug gemäß Patentanspruch 14 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Der erfindungsgemäße Strömungskanal umfasst eine Innenoberfläche, einen Einlass und einen Auslass. Dabei ist der Einlass zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Abgasrückführungsströmungskanal ausgelegt. Der Auslass ist zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Einlass eines Kompressors ausgelegt. Der Strömungskanal umfasst eine Mittelachse. Mindestens ein Wirbelgenerator ist stromabwärts des Einlasses und stromaufwärts des Auslasses angeordnet. Der mindestens eine Wirbelgenerator ist in radialer Richtung verschiebbar, also mit anderen Worten dazu ausgelegt, den Querschnitt des Strömungskanals im Bereich des Einlasses bzw. den Strömungsquerschnitt zu steuern bzw. zu verändern. Stromaufwärts des Auslasses und stromabwärts des mindestens einen Wirbelgenerators ist eine entlang der Umfangsrichtung des Strömungskanals verlaufende ringförmige Vertiefung in der Innenoberfläche des Strömungskanals angeordnet ist. Die ringförmige Vertiefung ist mit einem Abfluss bzw. einem Auslass strömungstechnisch verbunden. Der Abfluss ist mit anderen Worten dazu ausgelegt, Flüssigkeit abzuleiten, insbesondere Kondenswasser.
  • Der mit der ringförmigen Vertiefung verbundene Abfluss ist vorzugsweise an deren geodätisch tiefstem Punkt angeordnet. Die ringförmige Vertiefung ist entlang des Umfangs des Strömungskanals kanalartig ausgestaltet und leitet das Kondenswasser zu dem Abfluss.
  • Die Erfindung hat den Vorteil, dass durch die Kombination mindestens eines Wirbelgenerators mit einer stromabwärts davon angeordneten Auffangvorrichtung für Kondenswasser, das in dem durch den Strömungskanal geleiteten Gas, beispielsweise zurückgeführtem Abgas oder einem Abgas-Luft-Gemisch, vorhandene Kondenswasser effektiv separiert und abgeleitet werden kann. Mittels des mindestens einen Wirbelgenerators wird die in dem Gas enthaltene Flüssigkeit durch die in Folge der Wirbelbildung auftretenden Zentrifugalkräfte an die Innenoberfläche des Strömungskanals geleitet. Der sich an der Innenoberfläche des Strömungskanals bildende Kondensatfilm, dessen Bildung insbesondere durch eine Temperatur der Wände des Strömungskanals unterhalb des Taupunktes für Wasser gefördert wird, wird anschließend in der ringförmigen Vertiefung gesammelt und über den Abfluss abgeführt.
  • In einer vorteilhaften Variante ist der mindestens eine Wirbelgenerator in radialer Richtung in eine Position verschiebbar, in welcher er mit der Innenoberfläche des Strömungskanals abschließt. Diese Variante hat den Vorteil, dass der Wirbelgenerator in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen einerseits zur Erzeugung von Wirbeln genutzt werden kann, andererseits aber, falls seine Anwendung nicht erforderlich ist, die Strömung durch den Strömungskanal nicht behindert wird. Mit anderen Worten kann der Wirbelgenerator beispielsweise im Falle von zurückgeführtem Abgas radial in den Strömungskanal hineingeschoben werden, wobei durch den Wirbelgenerator (Swirlgenerator), der zu diesem Zweck Leitschaufeln aufweist, Wirbel erzeugt werden. Die daraus resultierende Zentrifugalkraft bewirkt den Transport der Kondensat-Tropfen hin zur Außenwand und weiter in den Ringkanal. Falls kein Abgas zurückgeführt wird, also beispielsweise lediglich Ladeluft durch den Strömungskanal geleitet wird, kann der mindestens eine Wirbelgenerator aus dem Strömungskanal in radialer Richtung herausgeschoben werden, sodass der Strömungsquerschnitt des Strömungskanal nicht verringert wird. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Wirbelgenerator in einer solchen „Parkposition“ mit der Innenoberfläche des Strömungskanals abschließt, da in diesem Fall eine unerwünschte Beeinflussung der Strömungscharakteristik durch eine mögliche Vertiefung in der Innenoberfläche des Strömungskanals verhindert wird. Die vorliegende Erfindung ist somit auch im Hinblick auf eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoffemissionen von Vorteil.
  • In einer weiteren Variante kann die ringförmige Vertiefung einen Kondensatsammler bzw. ein Kondensatsammelbecken, beispielsweise in Form einer weiteren Vertiefung in der ringförmigen Vertiefung zum Sammeln von Kondensat umfassen, welche mit dem Abfluss verbunden ist. Dies hat den Vorteil, dass auch große Mengen an Kondensat effizient durch den Abfluss abgeführt werden können.
  • Vorteilhafterweise umfasst der Strömungskanal mindestens eine Wand, die kühlbar ausgestaltet ist. Zum Beispiel kann mindestens eine Wand des Strömungskanals mit einer Kühlvorrichtung, z. B. einem Wärmetauscher, verbunden sein. Dabei kann vorzugsweise die gesamte Wand und damit auch die Innenoberfläche des Strömungskanals kühlbar ausgestaltet sein und durch die Kühlung die Kondensatbildung an der Innenoberfläche des Strömungskanals fördern.
  • Der mindestens eine Wirbelgenerator kann in Form eines Ringes ausgestaltet sein. Eine solche Ausgestaltung fördert eine effiziente Wirbelbildung über den gesamten Strömungsquerschnitt.
  • Der Strömungskanal kann einen Innendurchmesser und eine Länge aufweisen, wobei die Länge mindestens das Doppelte des Innendurchmessers beträgt. Vorzugsweise ist der mindestens eine Wirbelgenerator in einem Abstand in axialer Richtung von der ringförmigen Vertiefung angeordnet, welcher mindestens doppelt so groß ist, wie der Innendurchmesser des Strömungskanals. Bei einem lichten Innendurchmesser des Verdichter-Eintritts von 50 mm ist beispielsweise ein Innendurchmesser des Wirbelgenerators von 30 mm vorteilhaft. Aufgrund der in diesem Ring befindlichen Leitschaufeln kann seine Länge in Strömungsrichtung zum Beispiel 5 bis 15 mm betragen.
  • In einer weiteren Variante kann der Einlass des Strömungskanals ein Drei-Wege-Abgasrückführungsventil und/oder ein Niederdruck-AbgasRückführungs-Kombiventil umfassen. Alternativ dazu kann der Einlass mit einem Drei-Wege-Abgasrückführungs-Ventil und/oder einem Niederdruck-Abgasrückführungs-Kombiventil strömungstechnisch verbunden sein. Dabei kann die Steuerung des Drei-Wege-Abgasrückführungsventils bzw. des Niederdruck-Abgasrückführungs-Kombiventils mit einer Steuerung der radialen Position des Wirbelgenerators steuerungstechnisch verbunden sein. Es kann also zum Beispiel in Abhängigkeit von der Ventilposition die radiale Position des mindestens einen Wirbelgenerators gesteuert werden.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird das Risiko einer Beschädigung eines stromabwärts des Strömungskanals angeordneten Kompressors zumindest verringert. Insbesondere kann im Zusammenhang mit einer Niederdruck-Abgasrückführung gebildetes Kondensat durch einerseits eine Abkühlung des zurückgeführten Abgases durch eine niedrigere Temperatur der zugeführten und beigemischten Ladeluft oder andererseits durch den Kontakt mit kälteren Teilen der verwendeten Strömungskanäle durch die Wirbelgeneratoren mittels wirkender Zentrifugalkräfte separiert und anschließend abgeleitet werden. Zur Ableitung einer maximalen Kondensatmenge kann der Strömungskanal individuell dimensioniert werden, insbesondere auch in Bezug auf die Position und Größe des mindestens einen Wirbelgenerators und der ringförmigen Vertiefung, sowie des Abflusses. Durch die vorliegende Erfindung wird zudem die Anwendung von Niederdruck-Abgasrückführung einem breiteren Anwendungsbereich zugänglich gemacht. Weiterhin kann Stopfgrenze (Choke-Grenze) eines stromabwärts des Strömungskanals angeordneten Turboladers ausgedehnt werden.
  • Der erfindungsgemäße Kompressor umfasst einen Einlass, an welchem ein zuvor beschriebener erfindungsgemäßer Strömungskanal angeordnet ist. Der erfindungsgemäße Turbolader umfasst einen zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Kompressor. Der erfindungsgemäße Kompressor und der erfindungsgemäße Turbolader haben die oben bereits genannten Vorteile. Sie sind insbesondere im Zusammenhang mit Niederdruck-Abgasrückführung auch bei einer hohen Feuchtigkeit oder einer geringen Temperatur des zurückgeführten Abgases anwendbar.
  • Die erfindungsgemäße Abgasrückführungsanordnung umfasst einen Auslass, an welchem ein oben beschriebener erfindungsgemäßer Strömungskanal angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Abgasrückführungsanordnung als Niederdruck-Abgasrückführungsanordnung ausgelegt. Die erfindungsgemäße Abgasrückführungsanordnung hat die oben bereits genannten Vorteile. Weiterhin kann die erfindungsgemäße Abgasrückführungsanordnung einen oben beschriebenen Kompressor und/oder einen oben beschriebenen Turbolader umfassen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer zuvor beschriebenen Abgasrückführungsanordnung umfasst folgende Schritte: Falls Abgas zurückgeführt wird, wird der mindestens eine Wirbelgenerator in radialer Richtung nach innen in den Strömungskanal verschoben, sodass der Wirbelgenerator in den Strömungskanal hineinragt. Falls kein Abgas zurückgeführt wird, wird der mindestens eine Wirbelgenerator in radialer Richtung nach außen mindestens bis zur Innenoberfläche des Strömungskanals verschoben, also sodass der Wirbelgenerator zumindest nicht in den Strömungskanal hineinragt. Vorteilhafterweise wird, falls kein Abgas zurückgeführt wird, der mindestens eine Wirbelgenerator in radialer Richtung nach außen verschoben, sodass er mit der Innenoberfläche des Strömungskanals abschließt. Das erfindungsgemäße Verfahren hat die oben bereits genannten Vorteile. Es ermöglicht insbesondere eine an die jeweilige Betriebssituation angepasste Nutzung des Wirbelgenerators in Verbindung mit dem Abführen des gebildeten Kondensats.
  • Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine zuvor beschriebene Abgasrückführungsanordnung und/oder einen oben beschriebenen erfindungsgemäßen Kompressor und/oder einen erfindungsgemäßen Turbolader. Das Kraftfahrzeug hat die bereits genannten Vorteile. Bei dem Kraftfahrzeug kann es sich um einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen, einen Bus, einen Kleinbus oder ein Motorrad handeln.
  • Die Figuren zeigen:
    • 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Strömungskanal in einem Längsschnitt.
    • 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug.
  • Der in der 1 gezeigte erfindungsgemäße Strömungskanal 1 umfasst einen Einlass 2, einen Auslass 3 und eine Mittelachse 4. In der gezeigten Variante ist die Mittelachse 4 gleichzeitig die Mittelachse des Einlasses 2 und des Auslasses 3. Alternativ zu der gezeigten Variante können die Mittelachsen des Einlasses 2 und des Auslasses 3 auch voneinander abweichen, der Strömungskanal 1 kann also auch eine oder mehrere Krümmungen aufweisen. Der erfindungsgemäße Strömungskanal 1 umfasst zudem eine Innenoberfläche 5 und eine Außenwand 15.
  • Stromabwärts des Einlasses 2 und stromaufwärts des Auslasses 3 ist mindestens ein Wirbelgenerator 6 angeordnet. Der mindestens eine Wirbelgenerator 6 kann zum Beispiel unmittelbar am Einlass 2 oder in einem Abstand 26, der geringer ist als ein Drittel der Länge des Strömungskanals 1, angeordnet sein. Der mindestens eine Wirbelgenerator 6 ist in radialer Richtung verschiebbar. Dies ist durch Pfeile 16 angedeutet. Der mindestens eine Wirbelgenerator 6 kann also radial nach innen in den Strömungskanal 1 geschoben werden, sodass er in radialer Richtung nach innen über die Innenoberfläche 5 in den Strömungskanal hineinragt. Weiterhin kann der mindestens eine Wirbelgenerator 6 in radialer Richtung 16 nach außen mindestens bis zur Innenoberfläche 5 des Strömungskanals 1 verschoben werden, insbesondere soweit, dass er zumindest mit der Innenoberfläche 5 abschließt, also nicht in den Strömungskanal 1 hineinragt.
  • Mittels des mindestens einen Wirbelgenerators 6 werden in einem durch den Strömungskanal 1 strömenden Gas Wirbel gebildet, wobei in dem Gas, beispielsweise in einem zurückgeführten Abgas, enthaltene Flüssigkeitstropfen durch die in Folge der Wirbelbildung auf sie wirkenden Zentrifugalkräfte radial nach außen gedrückt und damit zu der Innenoberfläche 5 geleitet werden. Dies ist durch Pfeile 7 angedeutet. Die Strömungsrichtung des durch den Einlass 2 in den Strömungskanal 1 strömenden Gases ist mit der Bezugsziffer 14 gekennzeichnet. Das durch die Zentrifugalkräfte an die Innenoberfläche 5 geleitete Kondensat bildet einen Kondensatfilm 17 und fließt anschließend infolge der Strömung in dem Strömungskanal 1 in Richtung des Auslasses 3.
  • Vorzugsweise kann die Außenwand 15 des Strömungskanals 1 gekühlt werden, also beispielsweise mit einer Kühleinrichtung ausgestaltet sein. Dadurch wird die Kondensatbildung gefördert und eine effizientere Separation und Ableitung des Kondensats bzw. der Flüssigkeit erreicht.
  • Stromaufwärts des Auslasses 3 und stromabwärts des mindestens einen Wirbelgenerators 6 ist eine entlang des Umfanges des Strömungskanals 1 verlaufende ringförmige Vertiefung 8 in der Innenoberfläche 5 des Strömungskanals 1 angeordnet ist. Weiterhin ist die ringförmige Vertiefung 8 mit einem Abfluss 12 strömungstechnisch verbunden. Zusätzlich kann stromaufwärts des Abflusses 12 ein in der 1 nicht gezeigter Kondensatsammler angeordnet sein, welcher das Sammeln und Abführen des Kondensats verbessert. Die Strömungsrichtung des durch die ringförmige Vertiefung 8 und den Abfluss 12 strömenden Kondensats ist durch Pfeile 13 gekennzeichnet.
  • In der in der 1 gezeigten Variante ist der erfindungsgemäße Strömungskanal 1 an seinem Auslass 3 mit einem Kompressor 20, beispielsweise einem Kompressor 20 eines Turboladers 22, strömungstechnisch verbunden. Der Kompressor 20 umfasst ein Verdichterrad 21. Durch das Abführen des in einem insbesondere Abgasstrom enthaltenden Kondensats mittels des erfindungsgemäßen Strömungskanals 1 wird das Verdichterrad 21 des Kompressors 20 vor Beschädigungen durch Kondenswasser geschützt.
  • In der in der 1 gezeigten Variante ist der mindestens eine Wirbelgenerator 6 in einem Abstand 23 von der ringförmigen Vertiefung 8 angeordnet. Vorzugsweise ist der Abstand 23 größer als das Doppelte des Innendurchmessers 24 des Strömungskanals 1.
  • Die 2 zeigt schematisch ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug 25. Das Kraftfahrzeug 25 umfasst einen Turbolader 22 mit einem Kompressor 20 und eine Abgasrückführungsanordnung 27. Die Abgasrückführungsanordnung 27 und der Kompressor 20 sind über einen erfindungsgemäßen Strömungskanal 1 miteinander strömungstechnisch verbunden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Strömungskanal
    2
    Einlass
    3
    Auslass
    4
    Mittelachse
    5
    Innenoberfläche
    6
    Wirbelgenerator
    7
    Bewegung der Flüssigkeitstropfen
    8
    ringförmige Vertiefung
    10
    Abstand
    12
    Abfluss
    13
    Strömungsrichtung
    14
    Strömungsrichtung
    15
    Außenwand
    16
    Verschiebbarkeit in radialer Richtung
    17
    Konsensatfilm
    20
    Kompressor
    21
    Verdichterrad
    22
    Turbolader
    23
    Abstand
    24
    Innendurchmesser
    25
    Kraftfahrzeug
    26
    Abstand
    27
    Abgasrückführungsanordnung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2008/129076 A1 [0003]
    • US 6748741 B2 [0003]
    • JP 6370147 B2 [0003]

Claims (14)

  1. Strömungskanal (1) mit einer Innenoberfläche (5), einem Einlass (2) und einem Auslass (3), wobei der Einlass (2) zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Abgasrückführungsströmungskanal ausgelegt ist und der Auslass (3) zur strömungstechnischen Verbindung mit einem Einlass eines Kompressors (20) ausgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (1) eine Mittelachse (4) umfasst und mindestens ein Wirbelgenerator (6) stromabwärts des Einlasses (2) und stromaufwärts des Auslasses (3) angeordnet ist, der in radialer Richtung (16) verschiebbar ist, und stromaufwärts des Auslasses (3) und stromabwärts des mindestens einen Wirbelgenerators (6) eine entlang des entlang der Umfangsrichtung des Strömungskanals (1) verlaufende ringförmige Vertiefung (8) in der Innenoberfläche (5) des Strömungskanals (1) angeordnet ist, wobei die ringförmige Vertiefung (8) strömungstechnisch mit einem Abfluss (12) verbunden ist.
  2. Strömungskanal (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wirbelgenerator (6) in radialer Richtung (16) in eine Position verschiebbar ist, in welcher er mit der Innenoberfläche (5) des Strömungskanals (1) abschließt.
  3. Strömungskanal (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Vertiefung (8) einen Kondensatsammler, der mit dem Abfluss (12) verbunden ist, umfasst.
  4. Strömungskanal (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (1) mindestens eine Wand (15) umfasst, die kühlbar ausgestaltet ist.
  5. Strömungskanal (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wirbelgenerator (6) in der Form eines Ringes ausgestaltet ist.
  6. Strömungskanal (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Wirbelgenerator (6) in einem Abstand (23) in axialer Richtung von mindestens dem Doppelten des Innendurchmessers (24) des Strömungskanals (1) von der ringförmigen Vertiefung (8) angeordnet ist.
  7. Strömungskanal (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (2) ein Drei-Wege-Abgasrückführungs-Ventil und/oder ein Niederdruck-Abgasrückführungs-Kombiventil umfasst oder der der Einlass (2) mit einem Drei-Wege-Abgasrückführungs-Ventil und/oder einem Niederdruck-Abgasrückführungs-Kombiventil strömungstechnisch verbunden ist.
  8. Kompressor (20), welcher einen Einlass umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Einlass ein Strömungskanal (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.
  9. Turbolader (22), dadurch gekennzeichnet, dass er einen Kompressor (20) gemäß dem vorhergehenden Anspruch umfasst.
  10. Abgasrückführungsanordnung (27), welche einen Auslass umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Auslass ein Strömungskanal (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 angeordnet ist.
  11. Abgasrückführungsanordnung (27) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Niederdruck-Abgasrückführungsanordnung ausgelegt ist.
  12. Verfahren zum Betreiben einer Abgasrückführungsanordnung (27) gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst: - falls Abgas zurückgeführt wird, Verschieben des mindestens einen Wirbelgenerators (6) in radialer Richtung (16) nach innen in den Strömungskanal (1), sodass der Wirbelgenerator (6) in den Strömungskanal (1) hineinragt, - falls kein Abgas zurückgeführt wird, Verschieben des mindestens einen Wirbelgenerators (6) in radialer Richtung (16) nach außen mindestens bis zur Innenoberfläche (5) des Strömungskanals (1).
  13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass falls kein Abgas zurückgeführt wird, Verschieben des mindestens einen Wirbelgenerators (6) in radialer Richtung (16) nach außen, sodass der Wirbelgenerator (6) mit der Innenoberfläche (5) des Strömungskanals (1) abschließt.
  14. Kraftfahrzeug (25), welches eine Abgasrückführungsanordnung (27) gemäß einem der Ansprüche 10 oder 11 und/oder einen Kompressor (20) gemäß Anspruch 8 und/oder einen Turbolader (22) gemäß Anspruch 9 umfasst.
DE102019200469.5A 2019-01-16 2019-01-16 Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat Pending DE102019200469A1 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019200469.5A DE102019200469A1 (de) 2019-01-16 2019-01-16 Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat
CN202010056903.7A CN111441883A (zh) 2019-01-16 2020-01-16 用于分离和排出冷凝物的流道
US16/745,129 US11208971B2 (en) 2019-01-16 2020-01-16 Methods and systems for mitigating condensate formation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019200469.5A DE102019200469A1 (de) 2019-01-16 2019-01-16 Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102019200469A1 true DE102019200469A1 (de) 2020-07-16

Family

ID=71132207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019200469.5A Pending DE102019200469A1 (de) 2019-01-16 2019-01-16 Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN111441883A (de)
DE (1) DE102019200469A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11208971B2 (en) * 2019-01-16 2021-12-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for mitigating condensate formation

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6748741B2 (en) 2002-10-23 2004-06-15 Honeywell International Inc. Charge air condensation collection system for engines with exhaust gas recirculation
WO2008129076A1 (de) 2007-04-24 2008-10-30 Mann+Hummel Gmbh Verbrennungsluft- und abgasanordnung eines verbrennungsmotors
JP2010090806A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Toyota Industries Corp 排気ガス再循環システム
JP2013238143A (ja) * 2012-05-14 2013-11-28 Ihi Corp 低圧ループｅｇｒ装置
DE202014100190U1 (de) * 2014-01-16 2014-02-12 Ford Global Technologies, Llc Niederdruck-EGR-Ventil
JP2016094840A (ja) * 2014-11-12 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
JP6370147B2 (ja) 2014-07-29 2018-08-08 日野自動車株式会社 Ｅｇｒ装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6748741B2 (en) 2002-10-23 2004-06-15 Honeywell International Inc. Charge air condensation collection system for engines with exhaust gas recirculation
WO2008129076A1 (de) 2007-04-24 2008-10-30 Mann+Hummel Gmbh Verbrennungsluft- und abgasanordnung eines verbrennungsmotors
JP2010090806A (ja) * 2008-10-08 2010-04-22 Toyota Industries Corp 排気ガス再循環システム
JP2013238143A (ja) * 2012-05-14 2013-11-28 Ihi Corp 低圧ループｅｇｒ装置
DE202014100190U1 (de) * 2014-01-16 2014-02-12 Ford Global Technologies, Llc Niederdruck-EGR-Ventil
JP6370147B2 (ja) 2014-07-29 2018-08-08 日野自動車株式会社 Ｅｇｒ装置
JP2016094840A (ja) * 2014-11-12 2016-05-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11208971B2 (en) * 2019-01-16 2021-12-28 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for mitigating condensate formation

Also Published As

Publication number Publication date
CN111441883A (zh) 2020-07-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2137397B1 (de) Verbrennungsluft- und abgasanordnung eines verbrennungsmotors
EP2247364B1 (de) Filterelement mit griff
EP2821599B1 (de) Strahltriebwerk mit wenigstens einem Ölabscheider
DE102010038020A1 (de) Abgasdiffusor
DE102019200476B4 (de) Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat
DE102017128483A1 (de) Flugtriebwerk
EP3234337A1 (de) Luftleitung für einen ansaugtrakt einer verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines kraftwagens
DE102017202687A1 (de) Lagergehäuse und ein Abgasturoblader mit einem solchen Gehäuse
WO2008104435A1 (de) Abstransport von bremsstaub
DE102008028852A1 (de) Kältemittelsammler mit Flüssigkeitsabscheider
DE102019200473B4 (de) Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat
DE102019200469A1 (de) Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat
DE102019200472A1 (de) Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat
DE102019200471A1 (de) Strömungskanal zum Separieren und Ableiten von Kondensat
EP2549093B1 (de) Brennkraftmaschine
DE102016013926A1 (de) Kühlvorrichtung zum Kühlen von Ladeluft für eine Verbrennungskraftmaschine
DE212021000398U1 (de) Abgasförderungsvorrichtung
DE202017007339U1 (de) Abscheidesystem
DE102016112604A1 (de) Triebwerksgondel und Verfahren zur Beeinflussung von Strömungen in einer Triebwerksgondel
WO2017025235A1 (de) Verdichter eines turboladers mit einem schubumluftventil sowie turbolader und kraftfahrzeug mit einem solchen verdichter
DE102012208673A1 (de) Vorrichtung zum Abführen von Ölentlüftungsluft eines Schmierölentlüftungssystems eines Gasturbinentriebwerks
DE102007046461A1 (de) Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zur Herstellung eines Abgasturboladers
DE102018114916A1 (de) Kanäle zur Dämpfung von Gasturbinengeräuschen in kompakten Abgassystemen
DE102017213565A1 (de) Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
DE102016213381A1 (de) Abgasausstoßvorrichtung für ein Wasserfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: F02M0026350000

Ipc: F02M0026500000

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL & PARTNER, PATENTANWAEL, DE

Representative=s name: PATERIS THEOBALD ELBEL FISCHER, PATENTANWAELTE, DE

R016 Response to examination communication