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DE19714308B4 - Charged, intercooled reciprocating internal combustion engine - Google Patents

Charged, intercooled reciprocating internal combustion engine Download PDF

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DE19714308B4 DE19714308A DE19714308A DE19714308B4 DE 19714308 B4 DE19714308 B4 DE 19714308B4 DE 19714308 A DE19714308 A DE 19714308A DE 19714308 A DE19714308 A DE 19714308A DE 19714308 B4 DE19714308 B4 DE 19714308B4
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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.charged, intercooled Reciprocating internal combustion engine, with a charge air cooler and a device for collecting and discharging in the intercooler accumulating condensate, with the intercooler at its geodesic lowest Point has a condensate collecting space with an opening, which via a condensate return line in fluid communication with a crankcase the reciprocating internal combustion engine is, characterized in that the condensate return line (9) from the opening (12) into the crankcase (2) the reciprocating internal combustion engine has gradient that the opening (12) is permanently open and has a throttle body (13) and that the throttle body (13) in the opening (12) is arranged captively with axial and radial play.

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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.The The invention relates to a turbocharged, intercooled reciprocating internal combustion engine, with a charge air cooler and a device for collecting and discharging the accumulating in the intercooler Condensate, with the intercooler at his geodesic lowest point has a condensate collecting space with an opening, the above a condensate return line in fluid communication with the reciprocating internal combustion engine is.

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.Such reciprocating internal combustion engine is from the DE 39 35 789 C2 known. This reciprocating internal combustion engine has an exhaust gas turbocharger, which supplies the sucked air via a charge air cooler of the reciprocating internal combustion engine. At the geodetically lowest point of the intercooler, a condensate return line for in the intercooler from the charge air excreted condensate, in particular oil, is provided which opens as a manifold formed in the oil pan of the reciprocating internal combustion engine.

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.From the DE 33 38 273 A1 Another reciprocating internal combustion engine is known, in which also from the charge air condensate, in particular oil is deposited and collected in a condensate collecting space. Input into a further condensate return line, a throttle point and optionally a check valve is used.

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.Of the Invention is based on the object, the condensate of a charge air cooler a Reciprocating internal combustion engine in a simple way and without negative Influence on their exhaust quality to be disposed of internally.

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.The object is achieved in a first embodiment, characterized in that the condensate return line from the opening into the crankcase of Hubkolbenbrennkraftmaschine opening divide, that the opening is permanently open and has a throttle body and that the throttle body arranged captive in the opening with axial and radial play is. In this way, the condensate enters the crankcase. This is connected via a vent line with the air intake pipe of the turbocharger. As a result, the condensate can not reach the outside either directly or via the exhaust gas with any pollutants. It must, if it does not remain in the sump, go through the high temperature and high pressure combustion process. This combustible pollutants, such as hydrocarbons are largely burned to CO 2 and H 2 O. Due to the fact that the condensate return line from the opening to the crankcase has a slope, a drainage of the condensate from the condensate collecting space is possible even with the engine stopped, ie without charge air pressure, which could promote the condensate without gradient even with the engine running. Characterized in that the opening is permanently open and has a throttle body, a continuous drainage of the condensate is ensured without too high charge air losses occur. These are reduced by the throttle body. This reduces the cross-section of the opening, which is relatively large for manufacturing and Verstopfungsgründen. Clogging of the opening is avoided in that the throttle body is arranged captive in the opening with axial and radial play.

Durch die Motorvibrationen wird der Drosselkörper aufgrund seines Spiels zu translatorischen und rotatorischen Bewegungen angeregt, die ein Verstopfen verhindern.By The engine vibrations become the throttle body due to its play stimulated to translational and rotational movements, which cause clogging prevent.

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 a second embodiment is the opening through a valve closed. In this way, charge air losses are avoided and the condensate drain is controllable. In this version is the valve is a pressure diaphragm valve, which by charge air and / or Buoyancy is controllable. The pressure diaphragm valve is from the boost pressure locked. It opens, though the engine is turned off, leaving the warm condensate in the engine can flow back.

In einer dritten Ausführung ist das Ventil ein Magnetventil. Dadurch kann der Kondensatabfluss beliebig gesteuert werden.In a third embodiment the valve is a solenoid valve. This allows the condensate drain as desired to be controlled.

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.In Another embodiment of the third embodiment is the solenoid valve controllable by a switch or by the engine management. When Switch comes into question the operating switch of the motor, through which closed the solenoid valve with the engine running and after its Parking is opened, so that the warm, low-viscosity condensate can drain off. If this arrangement is combined with a timer, the solenoid valve closes after a certain amount of time.

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.Of the Switch can also be designed as a float switch in the intercooler be. The float switch works as needed as it comes from the condensate level self-controlled while a time step, the solenoid valve periodically opens regardless of demand.

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.The Solenoid valve can also be controlled by a motor management. In this case, e.g. the solenoid valve only from a certain oil sump temperature open to ensure evaporation of condensation. Around To avoid a high condensate level in the intercooler, offers itself also here in addition a float switch on.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt sind.Further features of the invention result from the following description and the drawing, are schematically illustrated in the embodiments of the invention.

Es zeigen:It demonstrate:

1: Dieselmotor mit Ladeluftkühler, 1 : Diesel engine with intercooler,

2: Kondensatsammelraum mit Öffnung und Drosselkörper, 2 : Condensate collecting chamber with opening and throttle body,

3: Kondensatrücklaufleitung mit Druckmembranventil, 3 : Condensate return line with pressure diaphragm valve,

4: Schwimmerventil mit kleinem Schwimmer, 4 : Float valve with small float,

5: Schwimmerventil mit großem Schwimmer. 5 : Float valve with large float.

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.In 1 is a diesel engine 1 with a crankcase 2 that of a cylinder head 3 and an oil pan 4 is completed, an exhaust gas turbocharger 5 , a charge air cooler 6 and with charge air lines 7 shown. The diesel engine 1 can be designed, inter alia, as a series or V-engine with different numbers of cylinders and rated speeds.

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.The intercooler 6 has at its geodesic lowest point a condensate collection room 8th for the condensate, via a condensate return line 9 with the crankcase 2 is in flow communication. The condensate return line 9 has a slope, so that the condensate without the aid of a pump or the boost pressure in the crankcase 2 or the sump can drain.

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 the condensate return line 9 is a solenoid valve 10 arranged, in operative connection with a control unit 11 stands. The control unit 11 As part of an engine management system, it may process various information, such as the amount of condensate and oil temperature, or, combined with a time step, may cause the solenoid valve to open and close periodically.

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 2 is the simplest condensate return solution. The condensate collector 8th has an opening at its geodesic lowest point 12 in which a throttle body 13 is arranged. This has radial and axial play and is captive in the opening 12 appropriate. In this solution, the condensate flows continuously, supported by the charge air pressure of the running engine. The opening 12 is chosen relatively large for manufacturing and Verstopfungsgründen. In order to keep the charge air losses low, the cross section of the opening 12 through the throttle body 13 reduced. This is kept in motion by the vibrations of the running engine due to its radial and axial play, thereby obstructing the opening 12 counteracted.

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.In 3 is the condensate return line 9 with a pressure diaphragm valve 14 shown. This has a pressure membrane 15 acting in conjunction with a pressure diaphragm poppet 16 stands. This masters the condensate return line 9 , The pressure membrane 15 is acted upon in the closing direction by the boost pressure, against the force of a compression spring 17 , This opens the Druckmem branventil 14 after dropping the boost pressure, so that the warm condensate can drain.

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. 4 shows a first float valve 18 with a float valve cone 19 , a related first swimmer 20 and one on a first valve guide 21 supporting oneself as well as the first swimmer 20 acting first compression spring 22 , The buoyancy of the first float 20 and the first compression spring 22 are tuned so that the first float valve 18 remains closed at existing boost pressure.

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. 5 shows the analogously constructed second float valve 23 , His second swimmer 24 and its second compression spring 25 are tuned so that the second float valve 23 can also open against the boost pressure and so the condensate can drain even during engine operation.

Claims (4)

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.Charged, intercooled reciprocating internal combustion engine, with a charge air cooler and a device for collecting and discharging the charge incurred in the intercooler condensate, wherein the intercooler at its geodetically lowest point a condensate collecting space having an opening which communicates via a condensate return line in flow communication with a crankcase of the reciprocating internal combustion engine, characterized characterized in that the condensate return line ( 9 ) from the opening ( 12 ) into the crankcase ( 2 ) of the reciprocating internal combustion engine gradient, that the opening ( 12 ) is permanently open and a throttle body ( 13 ) and that the throttle body ( 13 ) in the opening ( 12 ) is arranged captive with axial and radial play. 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.Charged, intercooled reciprocating internal combustion engine, with a charge air cooler and a device for collecting and discharging the charge incurred in the intercooler condensate, wherein the intercooler at its geodetically lowest point a condensate collecting space having an opening which communicates via a condensate return line in flow communication with a crankcase of the reciprocating internal combustion engine, characterized ge indicates that the condensate return line ( 9 ) from the opening ( 12 ) into the crankcase ( 2 ) of the reciprocating internal combustion engine incline, that the opening ( 12 ) by a pressure diaphragm valve ( 14 ) trained valve is closed, which is controllable by boost pressure and / or buoyancy. 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.Charged, intercooled reciprocating internal combustion engine, with a charge air cooler and a device for collecting and discharging the charge incurred in the intercooler condensate, wherein the intercooler at its geodetically lowest point a condensate collecting space having an opening which communicates via a condensate return line in flow communication with a crankcase of the reciprocating internal combustion engine, characterized characterized in that the condensate return line ( 9 ) from the opening ( 12 ) into the crankcase ( 2 ) has the reciprocating internal combustion engine gradient and that the opening ( 12 ) by a solenoid valve ( 10 ) formed valve is closed. Aufgeladene, ladeluftgekühlte Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetventil (10) durch einen Schalter oder durch das Motormanagement steuerbar ist.Charged, intercooled reciprocating internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the solenoid valve ( 10 ) is controllable by a switch or by the engine management.
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