DE19714308B4

DE19714308B4 - Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19714308B4
Application number: DE19714308A
Authority: DE
Inventors: Joachem Joisten-Pieritz
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1997-04-08
Filing date: 1997-04-08
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2017-04-09
Also published as: DE19714308A1

Abstract

Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ladeluftkühler und einer Vorrichtung zum Sammeln und Abführen des im Ladeluftkühler anfallenden Kondensats, wobei der Ladeluftkühler an seiner geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatsammelraum mit einer Öffnung aufweist, die über eine Kondensatrücklaufleitung in Strömungsverbindung mit einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatrücklaufleitung (9) von der Öffnung (12) bis in das Kurbelgehäuse (2) der Hubkolbenbrennkraftmaschine Gefälle aufweist, dass die Öffnung (12) dauernd offen ist und einen Drosselkörper (13) aufweist und dass der Drosselkörper (13) in der Öffnung (12) mit axialem und radialem Spiel unverlierbar angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ladeluftkühler und einer Vorrichtung zum Sammeln und Abführen des im Ladeluftkühler anfallenden Kondensats, wobei der Ladeluftkühler an seiner geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatsammelraum mit einer Öffnung aufweist, die über eine Kondensatrücklaufleitung in Strömungsverbindung mit der Hubkolbenbrennkraftmaschine steht.

Eine solche Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE 39 35 789 C2 bekannt. Diese Hubkolbenbrennkraftmaschine weist einen Abgasturbolader auf, der die angesaugte Luft über einen Ladeluftkühler der Hubkolbenbrennkraftmaschine zuführt. An der geodätisch tiefsten Stelle des Ladeluftkühlers ist eine Kondensatrücklaufleitung für in dem Ladeluftkühler aus der Ladeluft ausgeschiedenes Kondensat, insbesondere Öl, vorgesehen, die als Sammelleitung ausgebildet in die Ölwanne der Hubkolbenbrennkraftmaschine einmündet.

Aus der DE 33 38 273 A1 ist eine weitere Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, bei der ebenfalls aus der Ladeluft Kondensat, insbesondere Öl abgeschieden wird und in einem Kondensatsammelraum gesammelt wird. Eingangs in eine weiterführende Kondensatrücklaufleitung ist eine Drosselstelle und gegebenenfalls ein Rückschlagventil eingesetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kondensat eines Ladeluftkühlers einer Hubkolbenbrennkraftmaschine auf einfache Weise und ohne negativen Einfluss auf deren Abgasqualität motorintern zu entsorgen.

Die Aufgabe wird in einer ersten Ausführung dadurch gelöst, dass die Kondensatrücklaufleitung von der Öffnung bis in das Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine einmündend Gefälle aufweist, dass die Öffnung dauernd offen ist und einen Drosselkörper aufweist und dass der Drosselkörper in der Öffnung mit axialem und radialem Spiel unverlierbar angeordnet ist. Auf diese Weise gelangt das Kondensat ins Kurbelgehäuse. Dieses ist über eine Entlüftungsleitung mit der Luftansaugleitung des Turboladers verbunden. Dadurch kann das Kondensat mit eventuellen Schadstoffen weder direkt noch über das Abgas nach außen gelangen. Es muss, falls es nicht im Ölsumpf verbleibt, den Hochtemperatur- und Hochdruckprozess der Verbrennung durchlaufen. Dabei werden brennbare Schadstoffe, wie Kohlenwasserstoffe weitgehend zu CO₂ und H₂O verbrannt. Dadurch, dass die Kondensatrücklaufleitung von der Öffnung bis ins Kurbelgehäuse Gefälle aufweist, ist ein Abfließen des Kondensats aus dem Kondensatsammelraum auch bei stehendem Motor, d. h. ohne Ladeluftdruck möglich, der bei laufendem Motor das Kondensat auch ohne Gefälle fördern könnte. Dadurch, dass die Öffnung dauernd offen ist und einen Drosselkörper aufweist, ist ein dauernder Abfluss des Kondensats gewährleistet, ohne dass zu hohe Ladeluftverluste auftreten. Diese werden durch den Drosselkörper vermindert. Dieser verringert den Querschnitt der Öffnung, die aus Fertigungs- und Verstopfungsgründen relativ groß ist. Ein Verstopfen der Öffnung wird dadurch vermieden, dass der Drosselkörper in der Öffnung mit axialem und radialem Spiel unverlierbar angeordnet ist.

Durch die Motorvibrationen wird der Drosselkörper aufgrund seines Spiels zu translatorischen und rotatorischen Bewegungen angeregt, die ein Verstopfen verhindern.

In einer zweiten Ausführung ist die Öffnung durch ein Ventil verschließbar. Auf diese Weise werden Ladeluftverluste vermieden und der Kondensatabfluss ist steuerbar. Bei dieser Ausführung ist das Ventil ein Druckmembranventil ist, das durch Ladeluft und/oder Auftrieb steuerbar ist. Das Druckmembranventil wird vom Ladedruck verschlossen. Es öffnet, wenn der Motor abgestellt wird, so dass das warme Kondensat in den Motor zurückfließen kann.

In einer dritten Ausführung ist das Ventil ein Magnetventil. Dadurch kann der Kondensatabfluss beliebig gesteuert werden.

In weiterer Ausgestaltung der dritten Ausführung ist das Magnetventil durch einen Schalter oder durch das Motormanagement steuerbar. Als Schalter kommt der Betriebsschalter des Motors in Frage, durch den das Magnetventil beim laufenden Motor geschlossen und nach dessen Abstellen geöffnet wird, so dass das warme, dünnflüssige Kondensat abfließen kann. Wird diese Anordnung mit einer Zeitstufe kombiniert, so schließt das Magnetventil nach einer bestimmten Zeit.

Der Schalter kann auch als Schwimmerschalter im Ladeluftkühler ausgebildet sein. Der Schwimmerschalter arbeitet bedarfsgerecht, da er vom Kondensatspiegel selbst gesteuert wird, während eine Zeitstufe das Magnetventil bedarfsunabhängig periodisch öffnet.

Das Magnetventil kann auch von einem Motormanagement gesteuert werden. Dabei kann z.B. das Magnetventil erst ab einer gewissen Ölsumpftemperatur geöffnet werden, um ein Verdampfen von Kondenswasser sicherzustellen. Um einen zu hohen Kondensatspiegel im Ladeluftkühler zu vermeiden, bietet sich auch hierbei zusätzlich ein Schwimmerschalter an.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.
Es zeigen:
1: Dieselmotor mit Ladeluftkühler,
2: Kondensatsammelraum mit Öffnung und Drosselkörper,
3: Kondensatrücklaufleitung mit Druckmembranventil,
4: Schwimmerventil mit kleinem Schwimmer,
5: Schwimmerventil mit großem Schwimmer.
In 1 ist ein Dieselmotor 1 mit einem Kurbelgehäuse 2, das von einem Zylinderkopf 3 und einer Ölwanne 4 abgeschlossen ist, einem Abgasturbolader 5, einem Ladeluftkühler 6 und mit Ladeluftleitungen 7 dargestellt. Der Dieselmotor 1 kann u.a. als Reihen- oder V-Motor mit unterschiedlichen Zylinderzahlen und Nenndrehzahlen ausgeführt sein.
Der Ladeluftkühler 6 weist an seiner geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatsammelraum 8 für das Kondensat auf, der über eine Kondensatrücklaufleitung 9 mit dem Kurbelgehäuse 2 in Strömungsverbindung steht. Die Kondensatrücklaufleitung 9 besitzt Gefälle, so daß das Kondensat ohne Mithilfe einer Pumpe oder des Ladedrucks in das Kurbelgehäuse 2 bzw. die Ölwanne abfließen kann.
In der Kondensatrücklaufleitung 9 ist ein Magnetventil 10 angeordnet, das in Wirkverbindung mit einer Steuereinheit 11 steht. Die Steuereinheit 11 kann als Teil eines Motormanagements verschiedene Informationen, wie Kondensatmenge und Öltemperatur verarbeiten oder kombiniert mit einer Zeitstufe ein periodisches Öffnen und Schließen des Magnetventils bewirken.
In 2 ist die einfachste Lösung der Kondensatrückführung dargestellt. Der Kondensatsammelraum 8 besitzt an seiner geodätisch tiefsten Stelle eine Öffnung 12, in der ein Drosselkörper 13 angeordnet ist. Dieser weist radiales und axiales Spiel auf und ist unverlierbar in der Öffnung 12 angebracht. Bei dieser Lösung fließt das Kondensat kontinuierlich ab, unterstützt durch den Ladeluftdruck des laufenden Motors. Die Öffnung 12 ist aus Fertigungs- und Verstopfungsgründen relativ groß gewählt. Um die Ladeluftverluste gering zu halten, wird der Querschnitt der Öffnung 12 durch den Drosselkörper 13 verringert. Dieser wird durch die Vibrationen des laufenden Motors aufgrund seines Radial- und Axialspiels in Bewegung gehalten, wodurch einer Verstopfung der Öffnung 12 entgegengewirkt wird.
In 3 ist die Kondensatrücklaufleitung 9 mit einem Druckmembranventil 14 dargestellt. Dieses weist eine Druckmembran 15 auf, die in Wirkverbindung mit einem Druckmembranventilkegel 16 steht. Dieser beherrscht die Kondensatrücklaufleitung 9. Die Druckmembran 15 wird in Schließrichtung vom Ladedruck beaufschlagt, und zwar entgegen der Kraft einer Druckfeder 17. Diese öffnet das Druckmem branventil 14 nach Abfall des Ladedrucks, so daß das warme Kondensat abfließen kann.
4 zeigt ein erstes Schwimmerventil 18 mit einem Schwimmerventilkegel 19, einem damit verbundenen ersten Schwimmer 20 und einer an einer ersten Ventilführung 21 sich abstützenden sowie den ersten Schwimmer 20 beaufschlagenden ersten Druckfeder 22. Der Auftrieb des ersten Schwimmers 20 und die erste Druckfeder 22 sind so abgestimmt, daß das erste Schwimmerventil 18 bei vorhandenem Ladedruck geschlossen bleibt.
5 zeigt das analog aufgebaute zweite Schwimmerventil 23. Dessen zweiter Schwimmer 24 und dessen zweite Druckfeder 25 sind so abgestimmt, daß sich das zweite Schwimmerventil 23 auch gegen den Ladedruck öffnen kann und so das Kondensat auch während des Motorlaufs abfließen läßt.

Claims

Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ladeluftkühler und einer Vorrichtung zum Sammeln und Abführen des im Ladeluftkühler anfallenden Kondensats, wobei der Ladeluftkühler an seiner geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatsammelraum mit einer Öffnung aufweist, die über eine Kondensatrücklaufleitung in Strömungsverbindung mit einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatrücklaufleitung (9) von der Öffnung (12) bis in das Kurbelgehäuse (2) der Hubkolbenbrennkraftmaschine Gefälle aufweist, dass die Öffnung (12) dauernd offen ist und einen Drosselkörper (13) aufweist und dass der Drosselkörper (13) in der Öffnung (12) mit axialem und radialem Spiel unverlierbar angeordnet ist.
Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ladeluftkühler und einer Vorrichtung zum Sammeln und Abführen des im Ladeluftkühler anfallenden Kondensats, wobei der Ladeluftkühler an seiner geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatsammelraum mit einer Öffnung aufweist, die über eine Kondensatrücklaufleitung in Strömungsverbindung mit einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatrücklaufleitung (9) von der Öffnung (12) bis in das Kurbelgehäuse (2) der Hubkolbenbrenn kraftmaschine Gefälle aufweist, dass die Öffnung (12) durch ein als Druckmembranventil (14) ausgebildetes Ventil verschließbar ist, das durch Ladedruck und/oder Auftrieb steuerbar ist.
Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit einem Ladeluftkühler und einer Vorrichtung zum Sammeln und Abführen des im Ladeluftkühler anfallenden Kondensats, wobei der Ladeluftkühler an seiner geodätisch tiefsten Stelle einen Kondensatsammelraum mit einer Öffnung aufweist, die über eine Kondensatrücklaufleitung in Strömungsverbindung mit einem Kurbelgehäuse der Hubkolbenbrennkraftmaschine steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatrücklaufleitung (9) von der Öffnung (12) bis in das Kurbelgehäuse (2) der Hubkolbenbrennkraftmaschine Gefälle aufweist und dass die Öffnung (12) durch ein als Magnetventil (10) ausgebildetes Ventil verschließbar ist.
Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (10) durch einen Schalter oder durch das Motormanagement steuerbar ist.