DE102009033871A1

DE102009033871A1 - Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102009033871A1
Application number: DE102009033871A
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Ing. Wagenplast
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2009-07-17
Filing date: 2009-07-17
Publication date: 2010-02-04

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt (10, 10') einer Verbrennungskraftmaschine (12, 12') mit einem Verdichter (14, 14') eines Abgasturboladers, bei welchem eine Umströmungseinrichtung (16, 16') vorgesehen ist, mittels welcher ein Luftmassenstrom von stromab des Verdichters (14, 14') zwischen dem Verdichter (14, 14') und einer Drosselklappe (24, 24') des Ansaugtrakts (10, 10') zu stromauf des Verdichters (14, 14') in den Ansaugtrakt (10, 10') rückführbar ist, wobei der Verdichter (14, 14') mittels der Umströmungseinrichtung (16, 16') auch von stromauf des Verdichters (14, 14') zu stromab des Verdichters (14, 14') umströmbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Gattungsgemäße Ansaugtrakte sind bereits bekannt. Die DE 196 39 146 C1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, in welchem ein Verdichter eines Abgasturboladers sowie ein Schubumluftventil angeordnet ist.
Die DE 103 40 142 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verdichtung von Ladeluft für eine Verbrennungskraftmaschine mit einem elektrisch betriebenen Ladeluftverdichter sowie einem weiteren Ladeluftverdichter, wobei Verbindungsmittel vorgesehen sind, welche es ermöglichen, verdichtete Ladeluft in einen Verdichterraum des elektrischen Ladeluftverdichters einzuleiten.
Die DE 103 35 780 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Verdichtung von Verbrennungsluft mit mindestens einem Strömungsverdichter, bei welcher Stromab des Verdichters ein Überdruckventil vorgesehen ist, mittels welchem ein Rückströmen von verdichteter Luft auf eine Ansaugseite des Verdichters ermöglicht ist.
Aus der DE 10 2006 013 291 A1 ist ein Schubumluftventil für Verbrennungskraftmaschinen zur Verbindung der Druckseite mit der Ansaugseite einer Aufladeeinrichtung bekannt.
Zudem zeigt die 1 eine schematische Ansicht eines Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Stand der Technik.
Die 1 zeigt einen Ansaugtrakt 10 einer Verbrennungskraftmaschine 12 mit einem Verdichter 14 eines Abgasturboladers. Von der Verbrennungskraftmaschine 12 gemäß einem Richtungspfeil 18 angesaugte Luft strömt bei dem Ansaugtrakt 10 zunächst durch einen Luftfilter 20 und wird anschließend von einem Verdichter 14 verdichtet. Eine Führung der Luft ist durch entsprechende Leitungen 26 realisiert.
Stromab des Verdichters 14 ist ein Ladeluftkühler 22 vorgesehen, der die verdichtete Luft auf ein niedrigeres Temperaturniveau abkühlt. Mittels einer Drosselklappe 24 ist eine gewünschte Luftmasse der Verbrennungskraftmaschine 12 zuführbar.
Zum Umströmen des Verdichters 14 ist eine Umströmungseinrichtung 16 vorgesehen, welche ein Schubumluftventil 17 umfasst. Mittels der Umströmungseinrichtung 16 ist ein Luftmassenstrom von Stromab des Verdichters 14 zwischen dem Verdichter 14 und der Drosselklappe 24 zu Stromauf des Verdichters 14 rückführbar.
Diese Umströmungseinrichtung 16 mit dem Schubumluftventil 17 verhindert ein Pumpen des Verdichters 14 bei einem plötzlichen Schließen der Drosselklappe 24.
Die bekannten Lösungen weisen dabei den Nachteil auf, dass ein Potenzial zur Verbrauchsreduzierung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem derartigen Ansaugtrakt nicht vollständig ausgenutzt ist.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ansaugtrakt der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass ein reduzierter Kraftstoffverbrauch ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verdichter einer Abgasturboladers, bei welchem eine Umströmungseinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher ein Luftmassenstrom von Stromab des Verdichters zwischen dem Verdichter und einer Drosselklappe des Ansaugtrakts zu Stromauf des Verdichters in den Ansaugtrakt rückführbar ist, zeichnet sich dadurch aus, dass der Verdichter mittels der Umströmungseinrichtung auch von Stromauf des Verdichters zu Stromab des Verdichters umströmbar ist. Das bedeutet also, dass eine bidirektionale Umströmung des Verdichters ermöglicht ist, die zum einen in bekannter Weise ein Pumpen des Verdichters bei plötzlichem Schließen der Drosselklappe verhindert, andererseits ist durch den erfindungsgemäßen Ansaugtrakt die Möglichkeit geschaffen, den Verdichter insbesondere bei einem Start sowie bei niedrigen Lastpunkten der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine von Stromauf des Verdichters zu Stromab des Verdichters zu umströmen und somit den Verdichter zu umgehen. Daraus resultiert ein geringerer Druckverlust, wodurch eine Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist. Zudem ist ein schnellerer Start der Verbrennungskraftmaschine möglich, was insbesondere in Zusammenhang mit einer Stopp-Start-Funktion derselbigen insofern vorteilbehaftet ist, als ein Wiederstart nach einer Rotphase einer Verkehrsampel schneller durchführbar ist.
Ist der Verdichters mittels der Umströmungseinrichtung von Stromauf des Verdichters zu Stromab eines Ladeluftkühlers des Ansaugtrakts umströmbar, so birgt dies den Vorteil, dass dadurch der Druckverlust um ein weiteres Maß reduziert ist, was mit einer weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Verbrennungskraftmaschine einhergeht.
Der reduzierte Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine ist dabei direkt proportional zu geringeren CO₂-Emmisionen dieser, was der Umwelt zuträglich ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Umströmungseinrichtung ein Ventilelement, insbesondere ein Schubumluftventil, umfasst, mittels der der Luftmassenstrom einstellbar ist. Durch die Verwendung eines Schubumluftventils ist somit die besagte Funktion des Verhinderns des Pumpens des Verdichters ebenso realisierbar wie die dazu umgekehrte Umströmbarkeit des Verdichters.
Der erfindungsgemäße Ansaugtrakt ist somit durch ein bidirektionales Schubumluftventil darstellbar, wodurch zusätzliche Ventilelemente obsolet sind. Dies bedeutete eine geringe Teileanzahl und damit geringe Kosten für den erfindungsgemäßen Ansaugtrakt.
Die Erfindung betrifft zudem ein Verfahren zum Betreiben eines Ansaugtrakts einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Verdichter eines Abgasturboladers, bei welchem ein Luftmassenstrom mittels einer Umströmungseinrichtung von Stromab des Verdichters zwischen dem Verdichter und einer Drosselklappe des Ansaugtrakts zu Stromauf des Verdichters in den Ansaugtrakt rückgeführt wird, wobei erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass der Verdichter mittels der Umströmungseinrichtung von Stromauf des Verdichters zu Stromab des Verdichters umströmt wird. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und umgekehrt anzusehen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es also möglich, den Verdichter insbesondere während einer Startphase der Verbrennungskraftmaschine zu umströmen, woraus die in diesem Zusammenhang bereits beschriebenen Vorteile eines geringeren Kraftstoffverbrauchs sowie geringer CO₂-Emmisonen resultieren.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmalen und Merkmalskombinationen, sowie die in der nachfolgenden in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Die Zeichnungen zeigen in:
1 eine schematische Darstellung eines Ansaugtrakts einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Stand der Technik und
2 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform eines Ansaugtrakts einer Verbrennungskraftmaschine.
Während die 1 einen Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Stand der Technik zeigt, zeigt die 2 eine alternative Ausführungsform eines Ansaugtrakts einer Verbrennungskraftmaschine, durch welchen ein reduzierter Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist.
Die 2 zeigt einen Ansaugtrakt 10' einer Verbrennungskraftmaschine 12'. Eine gemäß einem Richtungspfeil 18' durch die Verbrennungskraftmaschine 12' angesaugte Luft strömt dabei zunächst durch einen Luftfilter 20' und wird anschließend durch einen Verdichter 14' eines Abgasturboladers verdichtet. Stromab des Verdichters 14' ist eine Ladeluftkühler 22' angeordnet, welcher die verdichtete Luft auf ein niedrigeres Temperaturniveau abkühlt. Mittels einer Drosselklappe 24' ist der Verbrennungskraftmaschine 12' eine bestimmte Luftmasse zuführbar zur Darstellung eines von einem Fahrer eines Kraftwagens mit dem Ansaugtrakt 10' gewünschten Moments. Eine Führung der Luft ist durch entsprechende Leitungen 26' realisiert.
Zur Vermeidung eines Pumpens des Verdichters 14' ist eine Umströmungseinrichtung 16' vorgesehen, welche ein Schubumluftventil 17' umfasst, mittels welcher ein Luftmassenstrom von Stromab des Verdichters 14' zwischen dem Verdichter 14' und der Drosselklappe 24' zu Stromauf Verdichters 14' rückführbar ist.
Ebenso ist durch die Umströmungseinrichtung 16' jedoch auch ein Umströmen des Verdichters 14' von Stromauf des Verdichters 14' zu Stromab des Verdichters 14' zwischen dem Verdichter 14' und der Drosselklappe 24' ermöglicht. Die Umströmungseinrichtung 16' erlaubt also eine bidirektionale Umströmung des Verdichters 14'.
Bei einem Start der Verbrennungskraftmaschine 12' und in niedrigen Lastpunkten, bei welchen niedrige Luftmassenströme vorliegen, kann der Verdichter 14' also von Stromauf des Verdichters 14' zu Stromab des Verdichters 14' umströmt werden, was einen Druckverlust durch den Verdichter 14' vermeidet. Daraus resultiert sowohl ein geringer Kraftstoffverbrauch und damit geringere CO₂-Emmisionen der Verbrennungskraftmaschine 12' sowie ein schnellerer Start derselbigen.
Der Ansaugtrakt 10' stellt gleichzeitig eine bauraumoptimierte Anordnung der genannten Komponenten dar und erlaubt eine individuelle Position des Schubumluftventils 17'.

10, 10': Ansaugtrakt
12, 12': Verbrennungskraftmaschine
14, 14': Verdichter
16, 16': Umströmungseinrichtung
17, 17': Schubumluftventil
18, 18': Richtungspfeil
20, 20': Luftfilter
22, 22': Ladeluftkühler
24, 24': Drosselklappe
26, 26': Luftleitung

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

- DE 19639146 C1 [0002]
- DE 10340142 A1 [0003]
- DE 10335780 A1 [0004]
- DE 102006013291 A1 [0005]

Claims

Ansaugtrakt (10, 10') einer Verbrennungskraftmaschine (12, 12') mit einem Verdichter (14, 14') eines Abgasturboladers, bei welchem eine Umströmungseinrichtung (16, 16') vorgesehen ist, mittels welcher ein Luftmassenstrom von stromab des Verdichters (14, 14') zwischen dem Verdichter (14, 14') und einer Drosselklappe (24, 24') des Ansaugtrakts (10, 10') zu stromauf des Verdichters (14, 14') in den Ansaugtrakt (10, 10') rückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (14, 14') mittels der Umströmungseinrichtung (16, 16') auch von stromauf des Verdichters (14, 14') zu stromab des Verdichters (14, 14') umströmbar ist.
Ansaugtrakt (10, 10') nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmungseinrichtung (16, 16') eine Umströmungsleitung (26, 26') umfasst.
Ansaugtrakt (10, 10') nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umströmungseinrichtung (16, 16') ein Ventilelement (17, 17'), insbesondere ein Schubumluftventil (17, 17'), umfasst, mittels welchem der Luftmassenstrom einstellbar ist.
Ansaugtrakt (10, 10') nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (14, 14') mittels der Umströmungseinrichtung (16, 16') von stromauf des Verdichters (14, 14') zu stromab eines Ladeluftkühlers (22, 22') des Ansaugtrakts (10, 10') umströmbar ist.
Verfahren zum Betreiben eines Ansaugtrakts (10, 10') einer Verbrennungskraftmaschine (12, 12') mit einem Verdichter (14, 14') eines Abgasturboladers, bei welchem ein Luftmassenstrom mittels einer Umströmungseinrichtung (16, 16') von stromab des Verdichters (14, 14') zwischen dem Verdichter (14, 14') und einer Drosselklappe (24, 24') des Ansaugtrakts (10, 10') zu stromauf des Verdichters (14, 14') in den Ansaugtrakt (10, 10') rückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (14, 14') mittels der Umströmungseinrichtung (16, 16') von stromauf des Verdichters (14, 14') zu stromab des Verdichters (14, 14') umströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter (14, 14') in einer Startphase der Verbrennungskraftmaschine (12, 12') von stromauf des Verdichters (14, 14') zu stromab des Verdichters (14, 14') umströmt wird.