WO2018024432A1 - Ladeluftkühler - Google Patents

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WO2018024432A1
WO2018024432A1 PCT/EP2017/066976 EP2017066976W WO2018024432A1 WO 2018024432 A1 WO2018024432 A1 WO 2018024432A1 EP 2017066976 W EP2017066976 W EP 2017066976W WO 2018024432 A1 WO2018024432 A1 WO 2018024432A1
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WO
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condensate
internal combustion
combustion engine
charge air
line
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PCT/EP2017/066976
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Christian BÜRCK
Stefan Dieterle
Alexander EHMKE
Günther FEUERECKER
Eberhard Pantow
Thomas Strauss
Holger STRIEGE
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Mahle International Gmbh
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Publication date
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B29/00—Engines characterised by provision for charging or scavenging not provided for in groups F02B25/00, F02B27/00 or F02B33/00 - F02B39/00; Details thereof
    • F02B29/04—Cooling of air intake supply
    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0468—Water separation or drainage means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D45/00—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces
    • B01D45/12—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces
    • B01D45/16—Separating dispersed particles from gases or vapours by gravity, inertia, or centrifugal forces by centrifugal forces generated by the winding course of the gas stream, the centrifugal forces being generated solely or partly by mechanical means, e.g. fixed swirl vanes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B29/045—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly
    • F02B29/0475—Constructional details of the heat exchangers, e.g. pipes, plates, ribs, insulation, materials, or manufacturing and assembly the intake air cooler being combined with another device, e.g. heater, valve, compressor, filter or EGR cooler, or being assembled on a special engine location
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/80—Water
    • 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
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022—Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025—Adding water
    • F02M25/028—Adding water into the charge intakes
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a charge air cooler with an air inlet box, an air outlet box and with an interposed heat exchanger block according to the preamble of claim 1.
  • the invention also relates to an internal combustion engine having at least one such intercooler.
  • intercoolers have the problem that water contained in the charge air can condense by falling below a dew point or a dew point in the intercooler and subsequently failing as a liquid condensate. In a sudden entry of larger amounts of liquid condensate in a downstream internal combustion engine, it can lead to unwanted misfires or even a water hammer, whereby the internal combustion engine can be damaged. In addition, it should be noted with condensate deposited in the intercooler that it freezes at outside temperatures below 0 ° C and can cause damage in the intercooler due to the concomitant increase in volume.
  • a charge air cooler with a condensate container which comprises one or more inlets for receiving condensate and a chamber for collecting the condensate.
  • the condensate tank is designed to be in thermal communication with an exhaust gas recirculation channel of the internal combustion engine, so that thermal energy from the exhaust gas recirculation channel can be transferred to the condensate tank in order to vaporize the condensate collected in the chamber can.
  • the deposited in the intercooler condensate is not supplied to a combustion in the internal combustion engine.
  • an internal combustion engine with at least one combustion chamber and an associated intake area is known, via which a fluid of the combustion chamber can be fed. Also provided is at least one closed condensate collection device arranged in the intake region, via which condensate can be fed to a combustion.
  • DE 198 55 991 C1 discloses a device for separating water from a charge air flow guided in a flow channel, with several traversing elements arranged at a distance next to each other and deflecting the air, each containing at least one pocket, which via an inlet side inlet slot is accessible and has at least one lower drainage outlet. At least in the lower part of the entrance slot of each pocket a lamellar grate is provided.
  • the present invention is concerned with the problem of providing for an intercooler of the generic type an improved or at least one alternative embodiment, which in particular prevents an uncontrolled and surge-like transport of condensate in an internal combustion engine.
  • 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.
  • the present invention is based on the general idea, possibly deposited in a charge air cooler by falling below a dew point condensate downstream of the intercooler by means of a swirl separator from the charge air stream and fed to a separate or integrated into the charge air cooler condensate collection reservoir. From this separate Kondensatsammeireservoir the condensate collected therein can then either drained or defined fed to a downstream internal combustion engine for combustion. If the collecting reservoir is integrated in the intercooler, the condensate can be entrained in addition to the engine by the charge air flow at certain operating points and are thus supplied to the internal combustion engine.
  • the intercooler according to the invention has in a known manner an air inlet box, an air outlet box and a heat exchanger block arranged therebetween, wherein according to the invention at an exit or downstream of the air outlet box a swirl separator for separating transported in the charge air flow condensate is arranged.
  • a swirl separator for separating transported in the charge air flow condensate is arranged.
  • the swirl separator In the spin separator itself guide vanes are provided, which put the flowing charge air condensate stream in rotation and cause the heavier compared to the air condensate droplets (water droplets) are transported due to the centrifugal force to the outside and deposited there.
  • the swirl separator according to the invention can be designed individually be so that it separates, for example, as much condensate (high efficiency) or condensate separates only at high condensate mass flow (low efficiency).
  • the swirl separator is designed such that it lets small condensate mass flows through, but higher deposits.
  • a condensate collector is arranged on the bottom side of the air outlet box.
  • a collection of deposited in the intercooler condensate can be achieved, wherein the swirl according to the invention is arranged downstream of the condensate collector, for example, still in the air outlet box or at an output thereof, so that a condensate satabscheidung controlled in any case before the internal combustion engine can be done.
  • Such a swirl separator with corresponding guide vanes can thereby be inexpensively and individually, i. specially designed for desired separation rates or air mass flows or condensate mass flows.
  • an adjusting device for adjusting the guide vanes is provided in the swirl separator, whereby a Kondensatabscheidegrad the swirl is adjustable.
  • the adjustment device can be coupled, for example, with an engine control unit (ECU) of the internal combustion engine and thereby set the adjustable separation efficiency as a function of the operating conditions of the internal combustion engine.
  • ECU engine control unit
  • the present invention is further based on the general idea of connecting an internal combustion engine with a charge air cooler described above via a charge air line, in which case the Kondensatsammeireservoir is connected via a condensate line to the charge air line. Via this condensate line, it is thus possible to supply the condensate deposited and collected in the condensate collecting reservoir in the desired metering of the internal combustion engine and thus to a subsequent combustion.
  • a valve device and / or a conveying device are / is arranged in the region of the condensate line.
  • a removal of condensate collected in the condensate collecting reservoir can be completely prevented, provided the valve device is closed. If this valve device is opened, for example, a suction occurring in the condensate line may already be sufficient to convey the condensate collected in the condensate collecting reservoir into the charge air line and to supply it to combustion.
  • a delivery device for example a pump
  • this pump or the valve device may be communicatively connected to the engine control unit of the internal combustion engine.
  • FIG. 1 shows an internal combustion engine according to the invention with a charge air cooler according to the invention
  • Fig. 2 is a sectional view through the charge air cooler according to the invention in the region of an air outlet box.
  • an internal combustion engine 1 has an intercooler 3 (see also FIG. 2) connected thereto via a charge air line 2.
  • the intercooler 3 has an air inlet box 4, an adjoining heat exchanger block 5 and a
  • Air outlet box 6 In the air outlet box 6 can on the bottom side
  • Condensate for condensate deposited in the intercooler 3 condensate 10 may be arranged.
  • a swirl separator 8 (see also Fig. 2) for depositing in a downstream of the air outlet box 6 is now
  • Kondensatsamme reservoir 1 1 is connected. In this way it can be achieved that in particular no gushing entrainment of condensate 10, in particular from the condensate collector 7 of the air outlet box 6 of the charge air cooler 3 and connected misfires or damage in the internal combustion engine 1 must be feared.
  • the swirl separator 8 has guide vanes 12 (see Fig. 2), which the
  • an adjusting device 13 for adjusting the guide vanes 12 can be provided, similar to, for example, a variable turbine geometry in an exhaust gas turbocharger.
  • the Kondensatsammeireservoir 1 1 is connected via a condensate line 14 to the charge air line 2.
  • the Kondensatsammeireservoir 1 1 is also connected via a condensate line 14 'with the condensate collector 7 in the air outlet box 6. This may be provided in addition to the condensate line 14.
  • 14 ' may optionally or cumulatively a valve means 15, 15' and a conveyor 16, 16 ', for example, a pump may be arranged.
  • a valve means 15, 15' and a conveyor 16, 16 ' for example, a pump may be arranged.
  • a valve device 15, 15' nor such a conveyor 16, 16 'are arranged in the condensate line 14, 14 'neither such a valve device 15, 15' nor such a conveyor 16, 16 'are arranged.
  • the valve device 15, 15 'and the conveyor 16, 16' are communicatively connected to an engine control unit 17 (ECU), which is also communicatively connected to the adjusting device 13 (if present) and the internal combustion engine 1. Via the engine control unit 17, it is thus possible to supply the condensate 10 separated in the swirl separator 8 and collected in the condensate collecting reservoir 11 to a combustion in the internal combustion engine 1 or to discharge it.
  • the charge air stream 9 is set in rotation in the swirl separator 8 by the individual guide vanes 12, the heavier water droplets, ie the condensate droplets 10, being transported to the edge of the swirl separator 8 and being deposited there due to the centrifugal force.
  • Swirl separator 8 can be designed such that it deposits as much condensate 10 (high efficiency) or only at high
  • the swirl separator 8 can also be designed such that it lets small condensate mass flows through, with larger ones
  • Internal combustion engine 1 can thus control both a condensate separation and a combustion of condensate 10 in the internal combustion engine 1 extremely reliable.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler (3) mit einem Lufteintrittskasten (4), einem Luftaustrittskasten (6) sowie mit einem dazwischen angeordneten Wärmeübertragerblock (5). Erfindungswesentlich ist dabei, dass stromab des Luftaustrittskastens (6) ein Drallabscheider (8) zum Abscheiden von in einem Ladeluftstrom (9) transportiertem Kondensat (10) angeordnet ist, der mit einem Kondensatsammelreservoir (11) verbunden ist.

Description

Ladeluftkühler
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ladeluftkühler mit einem Lufteintrittskasten, einem Luftaustrittskasten sowie mit einem dazwischen angeordneten Wärmeübertragerblock gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Ladeluftkühler.
Generell besteht bei Ladeluftkühlern das Problem, dass in der Ladeluft enthaltenes Wasser durch Unterschreiten einer Taulinie bzw. eines Taupunktes im Ladeluftkühler kondensieren und anschließend als flüssiges Kondensat ausfallen kann. Bei einem schlagartigen Eintrag von größeren Mengen flüssigen Kondensats in eine nachgeschaltete Brennkraftmaschine, kann es dabei zu unerwünschten Fehlzündungen oder gar einem Wasserschlag führen, wodurch die Brennkraftmaschine beschädigt werden kann. Darüber hinaus ist bei in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat zu beachten, dass dieses bei Außentemperaturen von unter 0 °C gefrieren und durch die damit einhergehende Volumenvergrößerung Schäden im Ladeluftkühler hervorrufen kann.
Aus diesem Grund gibt es bereits vielfältige Lösungen, das im Ladeluftkühler abgeschieden und gesammelte Kondensat abzulassen bzw. gezielt einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine zur Verbrennung zuzuführen.
Aus der DE 10 2015 1 14 423 A1 ist beispielsweise ein Ladeluftkühler mit einem Kondensatbehälter bekannt, der einen oder mehrere Einlässe zum Aufnehmen von Kondensat und eine Kammer zum Sammeln des Kondensats umfasst. Der Kondensatbehälter ist dabei dazu ausgelegt, in thermischer Verbindung mit einem Abgasrückführkanal der Brennkraftmaschine zu sein, so dass thermische Energie vom Abgasrückführkanal zum Kondensatbehälter übertragen werden kann, um das in der Kammer gesammelte Kondensat verdampfen zu können. Bei dieser Ausführungsform wird somit das im Ladeluftkühler abgeschiedene Kondensat nicht einer Verbrennung in der Brennkraftmaschine zugeführt.
Aus der AT 506198 B1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Kondensatquelle, beispielsweise einem Ladeluftkühler, sowie einem Kondensatabscheider und einem Kondensatsammelbehälter bekannt, wobei das Kondensat über zumindest eine Kondensatzuführeinrichtung auf der umgebungsluftseitigen Oberfläche zumindest eines Wärmetauschers aufbringbar ist.
Aus der DE 10 201 1 102 248 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer Brennkammer und einem dieser zugeordneten Ansaugbereich bekannt, über welchen ein Fluid der Brennkammer zuführbar ist. Ebenfalls vorgesehen ist zumindest eine in dem Ansaugbereich angeordnete, geschlossene Kondensatsammeleinrich- tung, über welche Kondensat einer Verbrennung zuführbar ist.
Aus der DE 198 55 991 C1 ist eine Vorrichtung zur Abscheidung von Wasser aus einem in einem Strömungskanal geführten Ladeluftstrom bekannt, mit mehreren, mit Abstand nebeneinander angeordneten, die Luft umlenkenden Changierelementen, die jeweils wenigstens eine Tasche enthalten, die über einen anströmsei- tigen Eingangsschlitz zugänglich ist und wenigstens einen unteren Drainageaus- gang besitzt. Zumindest im unteren Bereich des Eingangsschlitzes jeder Tasche ist dabei ein Lamellenrost vorgesehen.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Ladeluftkühler der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere ein unkontrolliertes und schwallartiges Transportieren von Kondensat in eine Brennkraftmaschine verhindert. Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eventuell in einem Ladeluftkühler durch Unterschreiten einer Taulinie anfallendes Kondensat stromab des Ladeluftkühlers mittels eines Drallabscheiders aus dem Ladeluftstrom abzuscheiden und einem separaten oder in den Ladeluftkühler integriertem Kon- densatsammelreservoir zuzuführen. Aus diesem separaten Kondensatsammeireservoir kann das darin gesammelte Kondensat dann wahlweise abgelassen oder definiert einer nachgeschalteten Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt werden. Ist das Sammelreservoir in den Ladeluftkühler integriert, kann das Kondensat zusätzlich bei bestimmten Betriebspunkten dem Motor durch den Ladeluftstrom mitgerissen werden und so der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Der erfindungsgemäße Ladeluftkühler besitzt dabei in bekannter Weise einen Lufteintrittskasten, einen Luftaustrittskasten sowie einen dazwischen angeordneten Wärmeübertragerblock, wobei erfindungsgemäß an einem Ausgang oder stromab des Luftaustrittskastens ein Drallabscheider zum Abscheiden von in dem Ladeluftstrom transportiertem Kondensat angeordnet ist. Mittels des erfindungsgemäßen Drallabscheiders kann wirkungsvoll unterbunden werden, dass das im Ladeluftstrom mitgeführte Kondensat unkontrolliert, insbesondere schwallartig, der nachgeschalteten Brennkraftmaschine zugeführt wird. Hierdurch können insbesondere Schäden in der Brennkraftmaschine und Fehlermeldungen im Steuergerät vermieden werden.
In dem Drallabscheider selbst sind Leitschaufeln vorgesehen, welche den durchströmenden Ladeluft-Kondensat-Strom in der Rotation versetzen und bewirken, dass die im Vergleich zur Luft schwereren Kondensattröpfchen (Wassertröpfchen) aufgrund der Zentrifugalkraft nach außen transportiert und dort abgeschieden werden. Der erfindungsgemäße Drallabscheider kann dabei individuell ausgelegt werden, so dass er beispielsweise möglichst viel Kondensat abscheidet (hoher Wirkungsgrad) oder nur bei hohen Kondensatmassenströmen Kondensat abscheidet (niedriger Wirkungsgrad). Darüber hinaus ist auch denkbar, dass der Drallabscheider derart ausgelegt wird, dass er kleine Kondensatmassenströme durchlässt, höhere jedoch abscheidet. Hierdurch können insbesondere das zu Schäden führende schwallartige Mitreißen von Kondensat aus dem Luftaustrittskasten und damit auch Beschädigungen an der Brennkraftmaschine bzw. Fehlzündungen oder Fehlermeldungen im Steuergerät, verhindert werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist bodensei- tig des Luftaustrittskastens ein Kondensatsammler angeordnet. Über einen derartigen Kondensatsammler kann eine Vorsammlung von in dem Ladeluftkühler abgeschiedenem Kondensat erreicht werden, wobei der erfindungsgemäße Drallabscheider stromab des Kondensatsammlers angeordnet ist, beispielsweise noch im Luftaustrittskasten oder aber an einem Ausgang desselben, so dass eine Konden- satabscheidung auf jeden Fall kontrolliert vor der Brennkraftmaschine erfolgen kann. Ein derartiger Drallabscheider mit entsprechenden Leitschaufeln kann dabei kostengünstig und individuell, d.h. speziell auf gewünschte Abscheidegrade bzw. Luftmassenströme oder Kondensatmassenströme ausgelegt werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist eine Versteileinrichtung zum Verstellen der Leitschaufeln im Drallabscheider vorgesehen, wodurch ein Kondensatabscheidegrad des Drallabscheiders einstellbar ist. Hierdurch lässt sich äußerst flexibel und genau ein Abscheidegrad im Drallabscheider, beispielsweise abhängig vom Luftmassenstrom oder vom Kondensatmassenstrom, steuern. Die Versteileinrichtung kann dabei beispielsweise mit einem Motorsteuergerät (ECU) der Brennkraftmaschine gekoppelt sein und dadurch die einstellbaren Abscheidegrade in Abhängigkeit der Betriebszustände der Brennkraftmaschine festlegen. Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Brennkraftmaschine mit einem zuvor beschriebenen Ladeluftkühler über eine Ladeluftleitung zu verbinden, wobei in diesem Fall das Kondensatsammeireservoir über eine Kondensatleitung mit der Ladeluftleitung verbunden ist. Über diese Kondensatleitung ist es somit möglich, das im Kondensatsammeireservoir abgeschiedene und gesammelte Kondensat in gewünschter Dosierung der Brennkraftmaschine und damit einer nachfolgenden Verbrennung zuzuführen.
Zweckmäßig sind/ist im Bereich der Kondensatleitung eine Ventileinrichtung und/oder eine Fördereinrichtung angeordnet. Über eine derartige Ventileinrichtung kann ein Abtransport von in dem Kondensatsammeireservoir gesammeltem Kondensat komplett unterbunden werden, sofern die Ventileinrichtung geschlossen wird. Öffnet man diese Ventileinrichtung, so kann beispielsweise bereits ein in der Kondensatleitung auftretender Sog ausreichen, um das im Kondensatsammeireservoir gesammelte Kondensat in die Ladeluftleitung zu befördern und der Verbrennung zuzuführen. Dies erfordert jedoch einen bestimmten Ladeluftmassen- strom in der Ladeluftleitung, so dass zusätzlich oder alternativ auch eine Fördereinrichtung, beispielsweise eine Pumpe, in der Kondensatleitung angeordnet sein kann, über welche unabhängig vom in der Ladeluftleitung strömenden Ladeluftstrom Kondensat über die Kondensatleitung in die Ladeluftleitung befördert und der anschließenden Verbrennung in der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann. Auch diese Pumpe bzw. die Ventileinrichtung kann selbstverständlich mit dem Motorsteuergerät der Brennkraftmaschine kommunizierend verbunden sein.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, son- dern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den erfindungsgemäßen Ladeluftkühler im Bereich eines Luftaustrittskastens.
Entsprechend der Fig. 1 , weist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 einen mit dieser über eine Ladeluftleitung 2 verbundenen Ladeluftkühler 3 (vgl. auch die Fig. 2) auf. Der Ladeluftkühler 3 besitzt einen Lufteintrittskasten 4, einen sich daran anschließenden Wärmeübertragerblock 5 sowie einen
Luftaustrittskasten 6. In dem Luftaustrittskasten 6 kann bodenseitig ein
Kondensatsammler für in dem Ladeluftkühler 3 abgeschiedenes Kondensat 10 angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist nun stromab des Luftaustrittskastens 6 ein Drallabscheider 8 (vgl. auch die Fig. 2) zum Abscheiden von in einem
Ladeluftstrom 9 transportiertem Kondensat 10 angeordnet, der mit einem
Kondensatsammeireservoir 1 1 verbunden ist. Hierdurch kann erreicht werden, dass insbesondere kein schwallartiges Mitreißen von Kondensat 10, insbesondere aus dem Kondensatsammler 7 des Luftaustrittskastens 6 des Ladeluftkühlers 3 und verbunden damit Fehlzündungen bzw. Schäden in der Brennkraftmaschine 1 befürchtet werden müssen. Der Drallabscheider 8 weist Leitschaufeln 12 (vgl. Fig. 2) auf, die den
durchtretenden Ladeluftstrom 9 in eine Drallbewegung, d.h. eine Kreisbewegung, beschleunigen, durch welche dann aufgrund der herrschenden Zentrifugalkraft das Kondensat 10 nach außen beschleunigt und an einer Innenwand des
Drallabscheiders 8 abgeschieden wird. Um dabei Einfluss auf einen individuell einstellbaren Kondensatabscheidegrad nehmen zu können, kann gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung eine Versteileinrichtung 13 zum Verstellen der Leitschaufeln 12 vorgesehen sein, ähnlich wie beispielsweise bei einer variablen Turbinengeometrie bei einem Abgasturbolader.
Betrachtet man nochmals die Fig. 1 , so kann man erkennen, dass das Kondensatsammeireservoir 1 1 über eine Kondensatleitung 14 mit der Ladeluftleitung 2 verbunden ist. Rein theoretisch kann das Kondensatsammeireservoir 1 1 auch über eine Kondensatleitung 14' mit dem Kondensatsammler 7 im Luftaustrittskasten 6 verbunden ist. Dies kann zusätzlich zur Kondensatleitung 14 vorgesehen sein. In der Kondensatleitung 14, 14' kann wahlweise oder kumulativ eine Ventileinrichtung 15, 15' bzw. eine Fördereinrichtung 16, 16', beispielsweise eine Pumpe, angeordnet sein. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass in der Kondensatleitung 14, 14' weder eine solche Ventileinrichtung 15, 15' noch eine solche Fördereinrichtung 16, 16' angeordnet sind. Die Ventileinrichtung 15, 15' und die Fördereinrichtung 16, 16' sind dabei kommunizierend mit einem Motorsteuergerät 17 (ECU) verbunden, welches darüber hinaus kommunizierend mit der Versteileinrichtung 13 (sofern vorhanden) und der Brennkraftmaschine 1 verbunden ist. Über das Motorsteuergerät 17 ist es somit möglich, das im Drallabscheider 8 abgeschiedene und in dem Kondensatsammeireservoir 1 1 gesammelte Kondensat 10 definiert einer Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 zuzuführen oder abzulassen. Generell wird in dem Drallabscheider 8 durch die einzelnen Leitschaufeln 12 der Ladeluftstrom 9 in Rotation versetzt, wobei aufgrund der Zentrifugalkraft die schwereren Wassertröpfchen, d.h. die Kondensattröpfchen 10, an den Rand des Drallabscheiders 8 transportiert und dort abgeschieden werden. Der
Drallabscheider 8 kann dabei derart ausgelegt werden, dass er möglichst viel Kondensat 10 abscheidet (hoher Wirkungsgrad) oder nur bei hohen
Kondensatmassenströmen Kondensat 10 abscheidet (niedriger Wirkungsgrad). Darüber hinaus kann der Drallabscheider 8 auch derart ausgelegt werden, dass er kleine Kondensatmassenströme durchlässt, bei größeren
Kondensatmassenströmen jedoch eine Abscheidung des Kondensats bewirkt, wodurch der Drallabscheider 8 ausschließlich ein schwallartiges Mitreißen von Kondensat 10 aus dem Luftaustrittskasten 6 verhindert. Hierdurch wird
vergleichsweise wenig Einfluss auf die Ladeluftströmung genommen, jedoch ein schwallartiges Mitreißen von Kondensat 10 und damit ein Beschädigen der Brennkraftmaschine bzw. Fehlzündungen oder Fehlermeldungen in der
Motorsteuereinrichtung 17 vermieden.
Mit dem erfindungsgemäß erstmals vorgesehenen Drallabscheider 8 kann auch erreicht werden, dass bei höheren Ladeluftströmen 9 ein höherer
Kondensatmassenstrom mitgerissen und auch mehr Kondensat 10 abgeschieden wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Ladeluftkühler 3 und der erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine 1 lässt sich somit sowohl eine Kondensatabscheidung als auch eine Verbrennung von Kondensat 10 in der Brennkraftmaschine 1 äußerst zuverlässig steuern.

Claims

Ansprüche
1 . Ladeluftkühler (3) mit einem Lufteintrittskasten (4), einem Luftaustrittskasten (6) sowie mit einem dazwischen angeordneten Wärmeübertragerblock (5), dadurch gekennzeichnet,
dass stromab des Luftaustrittskastens (6) ein Drallabscheider (8) zum Abscheiden von in einem Ladeluftstrom (9) transportiertem Kondensat (10) angeordnet ist, der mit einem Kondensatsammeireservoir (1 1 ) verbunden ist.
2. Ladeluftkühler nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass bodenseitig des Luftaustrittskastens (6) ein Kondensatsammler (7) angeordnet ist.
3. Ladeluftkühler nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Drallabscheider (8) Leitschaufeln (12) aufweist, die den
durchtretenden Ladeluftstrom (9) in eine Drallbewegung beschleunigen.
4. Ladeluftkühler nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Versteileinrichtung (13) zum Verstellen der Leitschaufeln (12) vorgesehen ist, so dass ein Kondensatabscheidegrad des Drallabscheiders (8) einstellbar ist.
5. Ladeluftkühler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
dass das Kondensatsannnnelreservoir (1 1 ) über eine Kondensatleitung (14') mit dem Kondensatsammler (7) im Luftaustrittskasten (6) verbunden ist.
6. Brennkraftmaschine (1 ) mit einem über eine Ladeluftleitung (2) verbundenen Ladeluftkühler (3) nach einem der Ansprüche 1 bis 4.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass das Kondensatsammeireservoir (1 1 ) über eine Kondensatleitung (14) mit der Ladeluftleitung (2) verbunden ist, und/oder
- dass das Kondensatsammeireservoir (1 1 ) über eine Kondensatleitung (14') mit dem Kondensatsammler (7) im Luftaustrittskasten (6) verbunden ist.
8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Kondensatleitung (14, 14') eine Fördereinrichtung (16, 16') angeordnet ist.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Bereich der Kondensatleitung (14, 14') eine Ventileinrichtung (15, 15') angeordnet ist.
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