DE102017128180A1

DE102017128180A1 - Kondensatdispersionsanordnung

Info

Publication number: DE102017128180A1
Application number: DE102017128180.0A
Authority: DE
Inventors: Shawn M. Owen; Travis Sperow; Susan A. Jeske
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2016-11-30
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2018-05-30
Also published as: US10190550B2; CN108119228A; CN108119228B; US20180149121A1

Abstract

Kondensationsdispersionsvorrichtung für einen turboaufgeladenen Fahrzeugmotor mit einem Ventilgehäuse, einem beweglichen Ventil und einem Vorspannelement. Das bewegliche Ventil und das Vorspannelement sind im Ventilgehäuse angeordnet. Das Ventilgehäuse definiert einen Ventilsitz innerhalb des Ventilgehäuses und beinhaltet einen Einlass und einen Auslass. Das bewegliche Ventil definiert eine Einrastfunktion, die so konfiguriert ist, dass sie in den Ventilsitz eingreift, wenn sich das bewegliche Ventil in der ersten Position befindet. Das Vorspannelement ist funktionell konfiguriert, um das bewegliche Ventil in eine zweite Position zu drängen, wenn der Druck im Ansaugkrümmer gleich oder größer als ein Atmosphärendruck ist.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeugmotoren, und insbesondere auf Fahrzeugmotoren, die turboaufgeladen oder aufgeladen sind.
HINTERGRUND
Turboaufgeladene und aufgeladene Motoren können dazu konfiguriert sein, Umgebungsluft, die in den Motor eindringt, zum Erhöhen der Leistung zu komprimieren. Da die Verdichtung der Luft zu einem Anstieg der Lufttemperatur führen kann, kann ein Ladeluftkühler verwendet werden, um die erwärmte Luft zu kühlen, wodurch die Dichte erhöht und die potentielle Leistung des Motors weiter erhöht wird. Bei hoher Luftfeuchtigkeit kann es jedoch an jeder Innenfläche des Ladeluftkühlers zu Kondenswasserbildung (z. B. Wassertropfen) kommen, die kühler als der Taupunkt der Druckluft ist. Während vorübergehender Bedingungen wie zum Beispiel einer schnellen Fahrzeugbeschleunigung können diese Wassertropfen aus dem Ladeluftkühler in die Verbrennungskammern des Motors geblasen werden, was beispielsweise zu erhöhtem Motorausfallpotenzial, Drehmoment- und Drehzahlverlust sowie unvollständiger Verbrennung führen kann.
Ein Ansatz zum Verringern der Kondensationsmenge, die in die Verbrennungskammern eintritt, ist in der Veröffentlichung der US-Patentanmeldung 2011/0094219 A1 offenbart. In der zitierten Referenz wird ein Kondensatabscheider für einen Ladeluftkühler offenbart, die den Eintritt von Kondensat in die Verbrennungskammern des Motors verringert. Der Kondensatabscheider beinhaltet einen Sammelbehälter für das Kondensat und eine Leitung zum Zurückführen des Kondensats in den Auslasskanal.
Die Erfinder hierin haben die unterschiedlichen Problematiken mit dem oben genannten System erkannt. Insbesondere ist der Kondensatabscheider stromabwärts des Ladeluftkühlers positioniert und kann somit nur Kondensation stromabwärts von einem Auslass des Ladeluftkühlers sammeln. Diese Konfiguration spricht möglicherweise nicht adäquat auf Kondensation an, die in dem Ladeluftkühler eingeschlossen ist. Darüber hinaus erfordern Kondensatabscheider zusätzliche Komponenten, welche die Kosten und den Bauraum des Ladeluftkühlers erhöhen können.
Als solches beinhaltet ein exemplarischer Ansatz zur Lösung der oben genannten Probleme einen Ladeluftkühler, der einen Einlass zum Zulassen von Ladeluft, eine Vielzahl von Wärmeaustauschkanälen zum Entfernen von Wärme aus der Ladeluft, einen Auslass, der so konfiguriert ist, dass er die Ladeluft von den Wärmeaustauschkanälen zu einem Einlasskanal stromaufwärts eines Ansaugkrümmers eines Verbrennungsmotors leitet, und ein Dispersionselement, das sich zumindest teilweise über den Auslass erstreckt.
Dadurch kann Kondensat, das sich im Ladeluftkühler ansammelt, durch Bewegung der Ladeluft aus dem Kühler herausgetrieben werden. Das Kondensat, das im Leerlauf in den Motor eindringt, kann jedoch problematisch sein, da der Motor unter diesen Bedingungen zu Fehlzündungen neigt.
Die vorstehend genannten Vorteile und Merkmale sowie weitere Merkmale der vorliegenden Beschreibung werden ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung ersichtlich, wenn sie separat oder in Verbindung mit der begleitenden Beschreibung verwendet wird
ZUSAMMENFASSUNG
Dementsprechend stellt die vorliegende Offenbarung eine Kondensationsdispersionsvorrichtung für einen Fahrzeugmotor mit Turbolader dar. Die Kondensationsdispersionsvorrichtung beinhaltet ein Ventilgehäuse, ein bewegliches Ventil und ein Vorspannelement. Das bewegliche Ventil und das Vorspannelement sind im Ventilgehäuse angeordnet. Das Ventilgehäuse definiert einen Ventilsitz mit einer Ober- /oberen Fläche innerhalb des Ventilgehäuses und beinhaltet einen Einlass und einen Auslass. Das bewegliche Ventil definiert eine Einschaltfunktion, die so konfiguriert ist, dass sie in den Ventilsitz eingreift, wenn sich das bewegliche Ventil in der ersten geschlossenen Stellung befindet. Das Vorspannelement ist so konfiguriert, dass das bewegliche Ventil in eine zweite offene Position gedrückt wird, wenn der Druck im Ansaugkrümmer gleich oder größer als ein spezifizierter Betriebsdruck ist.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet eine Kondensatdispersionsanordnung für einen Fahrzeugmotor mit Turbolader ein Ansaugrohr, eine Drosselklappe, eine Dispersionsvorrichtung und einen Ladeluftkühler. Der Ansaugkrümmer kann funktionell so konfiguriert sein, dass Luft aus einem Einlasskanal in eine Verbrennungskammer geleitet wird. Der Drosselklappenstutzen kann durch ein Drosselklappenstellglied betätigt werden. Der Drosselklappenstutzen kann am Saugrohr an einer Ansaugöffnung des Saugrohres befestigt werden. Die Dispersionsvorrichtung kann so am Ansaugkrümmer angebracht werden, dass ein Auslass der Dispersionsvorrichtung innerhalb des Ansaugkrümmers angeordnet ist und ein Einlass außerhalb des Ansaugkrümmers angeordnet ist. Der Ladeluftkühler kann über den Einlasskanal mit dem Drosselklappenstutzen gekoppelt und über einen Kondensatschlauch und die Dispersionsvorrichtung mit dem Ansaugkrümmer verbunden werden.
Die Kondensatdispersionsvorrichtung kann, muss aber nicht notwendigerweise eine Schnellverbindung zwischen dem Einlass der Dispersionsvorrichtung und einem Schlauchauslass aufweisen. Die Dispersionsvorrichtung kann funktionell so konfiguriert sein, dass sie den Kondensatstrom in den Ansaugkrümmer öffnet und schließt. Die Dispersionsvorrichtung kann auch ein Ventilgehäuse mit einem Vorspannelement und ein bewegliches Ventil beinhalten. Das Vorspannelement kann funktionell so konfiguriert sein, dass das bewegliche Ventil von einer ersten in eine zweite Position gedrückt wird. Das bewegliche Ventil kann funktionell so konfiguriert sein, dass es in die erste Position gleitet, und das Vorspannelement ist funktionell so konfiguriert, dass es zusammengedrückt wird, wenn der Druck im Ansaugkrümmer unter den Atmosphärendruck fällt.
Das bewegliche Ventil kann durch das Vorspannelement in die zweite Position gedrängt werden, wenn der Druck im Ansaugkrümmer bei oder über dem Atmosphärendruck liegt. Das Vorspannelement kann, muss aber nicht zwangsläufig in Form einer Feder vorliegen, deren Federrate den Atmosphärendruck übersteigt. Es wird auch verstanden, dass das bewegliche Ventil einen Flansch beinhalten kann, der mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse eingreift, wenn sich das bewegliche Ventil in der ersten Position befindet. Darüber hinaus kann das bewegliche Ventil, jedoch nicht notwendigerweise, eine Vielzahl von radialen Rippen beinhalten, die so konfiguriert sind, dass die axiale Position des beweglichen Ventils im Ventilgehäuse erhalten bleibt.
Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Eigenschaften und Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen noch deutlicher.
Figurenliste
Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, dem besten Modus, den Ansprüchen und den dazugehörigen Zeichnungen ersichtlich:

1 ist ein schematisches Diagramm eines Fahrzeugmotorsystems.
2A ist eine Seitenansicht einer nicht einschränkenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung mit geschlossenem Ventil.
2B ist eine Querschnittsansicht des Ventilsitzes in 2A entlang der Linie A-A.
2C ist eine Draufsicht auf den Filter von 2A.
2D ist eine Seitenansicht des Filters und Ventilsitzes, die in der Dispersionsvorrichtung in 2A implementiert ist.
3 ist ein schematisches Diagramm einer nicht begrenzenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung, die den Weg des Kondensatstroms bei geöffnetem Ventil veranschaulicht.
4 ist eine perspektivische Ansicht eines nicht begrenzenden exemplarischen Ansaugkrümmers mit einer nicht begrenzenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung, die am Ansaugkrümmer angebracht ist.
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Kondensatdispersionsanordnung gemäß verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung.
6 ist eine perspektivische Ansicht eines Ansaugkrümmers mit einer nicht begrenzenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung, die am Ansaugkrümmer angebracht ist.

Gleiche Referenznummern bezeichnen gleiche Teile in der Beschreibung der verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Es wird nun im Detail auf derzeit bevorzugte Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Verfahren der vorliegenden Offenbarung Bezug genommen, welche die besten Arten der Durchführung der vorliegenden Offenbarung darstellen, die den Erfindern gegenwärtig bekannt sind. Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstäblich. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen ausgeführt werden kann. Daher sind die spezifischen Details, die hierin offenbart werden, nicht als Beschränkungen zu verstehen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für die verschiedenen Aspekte der vorliegenden Offenbarung und/oder als repräsentative Grundlage, um Fachleuten auf dem Gebiet die verschiedenen Anwendungsmöglichkeiten zu vermitteln.
Außer in den Beispielen oder wenn ausdrücklich erwähnt, sind alle numerischen Angaben über Materialmengen oder Reaktions- und/oder Nutzungsbedingungen in dieser Beschreibung so zu verstehen, dass sie durch den Zusatz „etwa“ modifiziert werden, sodass sie den weitestmöglichen Umfang der vorliegenden Offenbarung beschreiben. Das Ausführen innerhalb der angegebenen numerischen Grenzen wird im Allgemeinen bevorzugt. Ferner, wenn nicht ausdrücklich anders angegeben: Prozent, „Teile von“ und Verhältniswerte nach Gewicht; Wenn eine Gruppe oder Klasse von Materialien für einen bestimmten Zweck im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung als geeignet oder bevorzugt beschrieben wird, bedeutet das, dass Mischungen von zwei oder mehreren Mitgliedern der Gruppe oder Klasse gleichermaßen geeignet oder bevorzugt sind; die erste Definition eines Akronyms oder einer anderen Abkürzung gilt für alle nachfolgenden Verwendungen derselben Abkürzung und gilt auch für normale grammatische Variationen der anfangs definierten Abkürzung entsprechend. Und schließlich wird, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben, eine Eigenschaft anhand derselben Technik gemessen, wie vorher oder nachher für dieselbe Eigenschaft angegeben.
Es versteht sich ferner, dass dies vorliegende Offenbarung nicht auf die bestimmten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, die im Folgenden beschrieben werden, da bestimmte Komponenten und/oder Bedingungen natürlich variieren können. Des Weiteren dient die hierin verwendete Terminologie nur zum Zweck der Beschreibung verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung und ist in keiner Weise als einschränkend zu verstehen.
Es wird ferner darauf hingewiesen, dass, wie in der Spezifikation und den angehängten Patentansprüchen verwendet, die Singularformen „ein/e“ und „der/die/das“ auch die Pluralangaben umfassen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Der Verweis auf eine Komponente im Singular soll beispielsweise eine Vielzahl von Komponenten umfassen.
Der Begriff „umfassend“ ist gleichbedeutend mit „beinhaltend“, „aufweisend“, „enthaltend“ oder „gekennzeichnet durch“. Diese Begriffe sind einschließlich und offen auszulegen, und schließen zusätzliche ungenannte Elemente oder Verfahrensschritte nicht aus.
Der Ausdruck „bestehend aus“ schließt jedes Element, jeden Schritt oder Bestandteil aus, der nicht in dem Anspruch spezifiziert ist. Wenn dieser Ausdruck in einem Abschnitt des Körpers eines Anspruchs erscheint, anstatt sofort nach dem Oberbegriff zu folgen, begrenzt er nur das Element, das in dem Abschnitt beschrieben ist; wobei andere Elemente nicht vom Anspruch insgesamt ausgeschlossen werden.
Der Ausdruck „im Wesentlichen bestehend aus“ begrenzt den Umfang eines Anspruchs auf die angegebenen Materialien oder Schritte, plus denjenigen, die nicht materialmäßig die Grund- und neuartigen Merkmal(e) des beanspruchten Gegenstands beeinflussen.
Die Begriffe „umfassend“, „bestehend aus“ und „im Wesentlichen bestehend aus“ können alternativ verwendeten werden. Wo einer von diesen drei Begriffen verwendet wird, kann der vorliegend offenbarte und beanspruchte Gegenstand die Verwendung eines der anderen beiden Begriffe beinhalten.
Offenbarungen der Veröffentlichungen, auf die in dieser Anwendung verwiesen wird, gelten durch Bezugnahme in vollem Umfang in diese Anwendung aufgenommen, um den Stand der Technik, auf die sich dies vorliegende Offenbarung bezieht, genauer zu beschreiben.
Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und beabsichtigt nicht, die vorliegende Offenbarung oder die Anwendung oder Verwendungen der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen. Darüber hinaus besteht keinerlei Verpflichtung zur Einschränkung auf eine der im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellten Theorien.
Unter Bezugnahme auf 1 ist ein schematisches Diagramm für ein Fahrzeugmotor 10 System dargestellt, in dem das Fahrzeugmotorsystem einen Ladeluftkühler implementiert.
1 ist ein schematisches Diagramm, das einen exemplarischen Motor 10 darstellt, der in ein Antriebssystem eines Automobils eingebaut werden kann. Der Motor 10 ist mit vier Zylindern 30 dargestellt. Es können jedoch auch andere Anzahlen von Zylindern gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden. Der Motor 10 kann zumindest teilweise durch ein Steuersystem mit einer Steuerung 12 und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 130 ein Gaspedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Jede Verbrennungskammer (z. B. Zylinder) 30 des Motors 10 kann Verbrennungskammerwände mit einem darin befindlichen Kolben (nicht dargestellt) beinhalten. Die Kolben können mit einer Kurbelwelle 40 gekoppelt werden, sodass die Hubbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgesetzt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über mindestens ein Antriebsrad eines Fahrzeugs mit einem Zwischengetriebe (nicht dargestellt) gekoppelt werden. Weiterhin kann ein Anlasser über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 40 angekuppelt werden, um einen Start des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Verbrennungskammern 30 können Ansaugluft aus dem Ansaugkrümmer 44 über den Einlasskanal 42 und Verbrennungsgase über den Abgaskrümmer 46 bis zum Auslasskanal 48 aufnehmen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 46 können selektiv über entsprechende Einlass- und Auslassventile (nicht dargestellt) mit der Verbrennungskammer 30 verbunden sein. In einigen Ausführungsformen kann die Verbrennungskammer 30 zwei oder mehrere Einlassventile und/oder zwei oder mehrere Auslassventile beinhalten. Darüber hinaus können Einlass- und Auslassventile Teil eines variablen Ventilsteuerungssystems sein, das so konfiguriert ist, dass die Ventile je nach Betriebsbedingungen zu unterschiedlichen Zeiten geöffnet und geschlossen werden können.
Die Kraftstoffeinspritzdüsen 50 sind direkt an die Verbrennungskammer 30 gekoppelt, um den Kraftstoff direkt im Verhältnis zur Impulsbreite des von der Steuerung 12 empfangenen Signals FPW einzuspritzen. Auf diese Weise bietet die Einspritzdüse 50 eine sogenannte Direkteinspritzung des Kraftstoffs in die Verbrennungskammer 30; jedoch sollte beachtet werden, dass auch eine Einspritzung über den Port möglich ist. Der Kraftstoff kann über ein Kraftstoffsystem (nicht dargestellt), das einen Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und eine Kraftstoffzuführung beinhaltet, an die Einspritzdüse 50 geleitet werden.
Der Einlasskanal 42 kann eine Drossel 21 mit einer Drosselplatte 22 zur Regulierung des Luftstroms zum Ansaugkrümmer beinhalten. In diesem besonderen Beispiel kann die Position der Drosselplatte 22 durch die Steuerung 12 variiert werden, um eine elektronische Drossel 21-Steuerung (ETC) zu ermöglichen. Auf diese Weise kann die Drossel 21 betätigt werden, um die Ansaugluft, die der Verbrennungskammer 30 zugeführt wird, zwischen anderen Motorzylindern zu variieren. In einigen Ausführungsformen können im Einlasskanal 42 zusätzliche Drosseln vorhanden sein.
Darüber hinaus kann in den dargestellten Ausführungsformen eine Abgasrückführung (AGR) eine Soll-Abgasmenge vom Abgaskanal 48 zum Einlasskanal 42 über den AGR-Kanal 140 führen. Die Menge der für den Einlasskanal 42 vorgesehenen AGR kann durch die Steuerung 12 über das AGR-Ventil 142 variiert werden. Unter bestimmten Bedingungen kann das AGR-System verwendet werden, um die Temperatur des Luft- und Kraftstoffgemisches in der Verbrennungskammer zu regeln. 1 stellt ein Hochdruck-AGR-System dar, wobei die Abgasrückführung stromaufwärts von einer Turbine eines Turboladers nach stromaufwärts von einem Verdichter eines Turboladers erfolgt. In weiteren Ausführungsformen kann der Motor 10 zusätzlich oder alternativ ein Niederdruck-AGR-System beinhalten, wobei das AGR stromabwärts einer Turbine eines Turboladers nach stromaufwärts eines Verdichters des Turboladers geleitet wird. Im Betrieb kann das AGR-System die Kondensatbildung aus der Druckluft herbeiführen, insbesondere wenn die Druckluft durch den Ladeluftkühler gekühlt wird, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
Der Motor 10 kann auch eine Kompressionsvorrichtung wie z. B. einen Turbolader oder einen Verdichter mit mindestens einem Verdichter 60 beinhalten, der entlang des Ansaugkrümmers 44 angeordnet ist. Bei einem Turbolader kann der Verdichter 60 zumindest teilweise durch eine Turbine 62, z. B. über eine Welle oder eine andere Kopplungsanordnung angetrieben werden. Die Turbine 62 kann entlang des Abgaskanals 48 angeordnet sein. Zum Antreiben des Kompressors können verschiedene Anordnungen vorgesehen werden. Bei einem Kompressor kann der Verdichter 60 zumindest teilweise durch den Motor 10 und/oder einen Elektromotor angetrieben werden und kann keine Turbine beinhalten. So kann die Kompressionsmenge, die einem oder mehreren Zylindern des Motors 10 über einen Turbolader oder Kompressor zur Verfügung gestellt wird, durch die Steuerung 12 variiert werden. In einigen Fällen kann die Turbine 62 beispielsweise einen Generator 64 antreiben, um eine Batterie 66 über einen Turboantrieb 68 mit Leistung zu versorgen. Über die Batterie 66 kann dann der Verdichter 60 über einen Motor 70 mit Leistung versorgt werden.
Weiterhin kann im Abgaskanal 48 das Wastegate 26 zum Ableiten des Abgases weg von der Turbine 62 vorgesehen werden. Zusätzlich kann der Einlasskanal 42 ein Verdichterrückführventil (CRV) 27 beinhalten, das dazu konfiguriert ist, die Ansaugluft um den Verdichter 60 herum abzuleiten. Das Wastegate 26 und/oder CRV 27 kann durch die Steuerung 12 gesteuert werden, wenn beispielsweise ein geringerer Ladedruck gewünscht wird.
Der Einlasskanal 42 kann darüber hinaus einen Ladeluftkühler (CAC) 80 (z. B. einen Zwischenkühler) zum Absenken der Temperatur der turboaufgeladenen oder aufgeladenen Ansauggase beinhalten. In einigen Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Luft Wärmetauscher sein. In weiteren Ausführungsformen kann der Ladeluftkühler 80 ein Luft-zu-Flüssigkeit Wärmetauscher sein. Wie im Folgenden näher beschrieben wird, können der Ladeluftkühler 80 und der Ansaugkrümmer 44 ein Dispersionselement beinhalten, um das angesammelte Kondensat in Tröpfchen aufzulösen, die von der sich bewegenden Ladeluft verdampft und zum Ansaugkrümmer des Motors 10 geleitet werden.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer dargestellt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Ein-/Ausgabeports 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte beinhaltet, die in diesem Beispiel als Nur-Lese-Speicherchip 106, Direktzugriffsspeicher 108, Keep Alive Memory 110 und als Datenbus dargestellt sind. Die Steuerung 12 kann verschiedene Signale von Sensoren empfangen, die an den Motor 10 gekoppelt sind, um verschiedene Funktionen zum Betrieb des Motors 10 auszuführen, zusätzlich zu den zuvor genannten Signalen, einschließlich der Messung des induzierten Luftmassenstroms (MAF) vom Luftmassenstromsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (ECT) vom Temperatursensor 112, der schematisch an einer Stelle im Motor 10 dargestellt ist; einem Profilzündungsaufnahmesignal (PIP) vom Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einem anderen Typ), das mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; der Drosselklappenstellung (TP) von einem Drosselklappenstellungssensor, wie erläutert; und dem Krümmerabsolutdrucksignal MAP von Sensor 122, wie erläutert. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP erzeugt werden. Das Krümmerabsolutdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Vakuums oder des Drucks im Ansaugkrümmer 44 bereitzustellen. Beachten Sie, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend genannten Sensoren verwendet werden können, z. B. ein MAF-Sensor ohne MAP-Sensor oder umgekehrt. Während des stöchiometrischen Betriebs kann der MAP-Sensor eine Anzeige des Motordrehmoments ausgeben. Weiterhin kann dieser Sensor zusammen mit der erfassten Motordrehzahl eine Schätzung der in den Zylinder eingeleiteten Ladung (einschließlich Luft) bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der auch als Drehzahlsensor verwendet wird, bei jeder Umdrehung der Kurbelwelle 40 eine vorgegebene Anzahl gleichmäßig verteilter Impulse erzeugen.
Wie dargestellt, zeigt 2A eine Seitenansicht einer nicht begrenzenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung 16, wenn das Ventil 34 eine erste (geschlossene) Position einnimmt. Die Dispersionsvorrichtung 16 kann an einem Ansaugkrümmer 44 am O-Ring 14 (wie in den 4-6 dargestellt) so angebracht werden, dass die Dispersionsvorrichtung 16 in einer im Ansaugkrümmer definierten Öffnung aufgenommen wird, sodass der Auslass 18 und die Auslassseite 32 in der Kammer 20 des Ansaugkrümmers 44 angeordnet sind, während der Einlass 24 und die Einlassseite 28 der Dispersionsvorrichtung 16 außerhalb der Kammer 20 des Ansaugkrümmers angeordnet sind. 2A veranschaulicht ferner ein in der Ventilkammer 94 angeordnetes bewegliches Sitzventil 34. Das Sitzventil 34, das sich zwischen einer ersten (geschlossenen Position ( 2A) und einer zweiten (offenen) Position (3) bewegt. Wie dargestellt, erstreckt sich die Ventilkammer 94 vom Einlass 24 über das Ventilgehäuse 56 bis zum Auslass 18. Das bewegliche Sitzventil 34 kann einen Flansch 36, einen zylindrischen Körper 72 und mindestens eine radiale Führungsrippe 52 gemäß den 2A-2D beinhalten. Der Flansch 36 ist wirksam so konfiguriert, dass er mit dem im Ventilgehäuse 56 ausgebildeten Ventilsitz 54 einrastet, um zu verhindern, dass sich der Kondensatstrom 58 vom Einlass 24 zum Auslass 18 bewegt. Wie dargestellt, wird mindestens ein Teil der Unterseite des Rundflansches 36 mit der Oberseite des Ventilsitzes 54 verbunden, um den Kondensatstrom 58 von der Einlassseite 28 der Dispersionsvorrichtung 16 zur Auslassseite 32 der Dispersionsvorrichtung 16 zu verhindern.
Wie in 2B dargestellt, beinhaltet das nicht begrenzende exemplarische Sitzventil 34 eine Vielzahl von Rippen (oder mindestens eine Rippe) 52, die sich vom zylindrischen Körper 72 weg erstrecken. Wie dargestellt, definieren die Rippen 52 mindestens einen Kanal 74 für den Kondensatstrom 58. Da 2B eine Vielzahl von Rippen 52 veranschaulicht, ist zwischen jeder Rippe 52 ein Kanal 74 definiert, sodass der Kondensatstrom 58 um den wesentlichen Umfang des Flansches 36 des Ventils 34 herum fließen kann. Wie dargestellt, halten die radialen Führungsrippen 52 die axiale Position des zylindrischen Gehäuses 72 innerhalb der Ventilkammer 94. Wie in den 2A und 2C dargestellt ist, kann optional innerhalb der Dispersionsvorrichtung 16 ein Filter 78 vorgesehen sein, wobei der Filter 78 im Gehäuse der Dispersionsvorrichtung 16 oberhalb des Sitzventils 34 befestigt ist. Der zylindrische Körper 72 und die radialen Rippenführungen 52 des Sitzventils 34 sind im ersten Innendurchmesser 76 des Ventilgehäuses 56 angeordnet. Der Flansch 36 des Sitzventils 34 weist einen Durchmesser auf, der größer sein kann als der erste Innendurchmesser 76, sodass mindestens ein Teil der Unterseite des Flansches mit dem Ventilsitz 54 in Eingriff kommt, um zu verhindern, dass der Kondensatstrom 58 von der Einlassseite zur Auslassseite der Dispersionsvorrichtung 16 gelangt. Wie dargestellt, ist der Flansch 36 innerhalb eines Abschnitts der Ventilkammer 94 mit einem Kernhohlraum 138 angeordnet. Es ist zu verstehen, dass die Breite 139 entlang eines beliebigen Abschnitts des Kernhohlraums 138 größer ist als der erste Innendurchmesser 76.
Wie dargestellt, kann ein Filter 78 in der Ventilkammer 94 angebracht werden. Der Filter 78 kann ein Sieb ähnlich dem Material 82 beinhalten, um das Durchströmen von Feststoffpartikeln durch die Dispersionsvorrichtung 16 und in den Ansaugkrümmer 44 zu verhindern. Der Filter ähnlich dem Material 82 kann flexibel sein und durch einen Rahmen 84 gestützt werden. Unter Bezugnahme auf 2D wird weitergehend davon ausgegangen, dass das Sitzventil 34 einen rundgeformten Aufsatz 86 beinhalten kann, der wirksam gegen den Filter 78 anliegend angeordnet ist, oder einen Überstand/Lasche 88, der/die im Rahmen 84 des Filters 78 definiert ist. Der rundgeformte Aufsatz 86 des Sitzventils 34 verhindert das Festkleben des Sitzventils 34 am Filter 78, da sich das Sitzventil 34 zwischen der ersten und zweiten Position bewegt, wenn sich der Druck an der Auslassseite 32 der Dispersionsvorrichtung 16 gegenüber dem Druck an der Einlassseite 28 der Dispersionsvorrichtung 16 ändert. Es ist zu verstehen, dass der Druck auf der Einlassseite 28 der Dispersionsvorrichtung 16 im Allgemeinen bei oder nahe dem Atmosphärendruck gehalten wird, während sich der Druck auf der Auslassseite 32 der Dispersionsvorrichtung 16 bis unter den Atmosphärendruck ändert und auf der Auslassseite 32 der Dispersionsvorrichtung 16 ein Vakuum erzeugt.
Unter jetziger Bezugnahme auf 3 veranschaulicht ein schematisches Diagramm einer nicht begrenzenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung 16 die Dispersionsvorrichtung 16 in der zweiten (offenen) Position. In der zweiten Position entsteht um den Flansch (zwischen Flansch und Ventilsitz 54) ein Spalt 144, der den Kondensatstrom 58 von der Einlassseite 28 zur Auslassseite 32 ermöglicht. Damit sich das Sitzventil von der ersten in die zweite Position bewegen kann, wird bei steigendem Druck im Ansaugkrümmer (und auf der Auslassseite der Dispersionsvorrichtung) das Vakuum eliminiert, das in der Auslassseite der Dispersionsvorrichtung (und im Ansaugkrümmer) vorhanden war. Es versteht sich von selbst, dass bei Vorliegen eines Vakuumzustands das Vakuum das Vorspannelement 98 oder die Feder 96 überbrücken kann, wodurch die Feder 96 zusammengedrückt und das Sitzventil in der ersten Position gehalten wird (siehe 1). Dementsprechend, da das Vakuum eliminiert wird und der Druck auf der Auslassseite und dem Ansaugkrümmer steigt, kann die Feder 96 oder das Vorspannelement 98 das Sitzventil 34 dazu drängen, sich in Richtung Einlass 24 und Filter 78 zu bewegen, wodurch das Ventil 34 geöffnet wird und ein Spalt 144 zwischen dem Flansch 36 und dem Ventilsitz 54 für den Kondensatstrom 58 vom Einlass 24 zum Auslass 18 entsteht. Es versteht sich, dass der Druck im Ansaugkrümmer steigt (aus dem Vakuumzustand), wenn ein Fahrzeugführer auf das Gaspedal drückt und dadurch den Drosselklappenkörper 21 auslöst, um die Drosselplatte 22 zu öffnen, damit Luft in den Ansaugkrümmer strömen kann, was den Druck im Ansaugkrümmer erhöht.
Mit Bezug zurück zu 2A veranschaulicht eine Seitenansicht einer nicht begrenzenden exemplarischen Dispersionsvorrichtung 16 die Dispersionsvorrichtung 16 in der ersten (geschlossenen) Position. Unter diesen Bedingungen ist der Druck im Ansaugkrümmer (Auslassseite 32 der Dispersionsvorrichtung 16) niedriger als der Atmosphärendruck, sodass ein Vakuum im Ansaugkrümmer vorhanden ist. Dieser geringere Druck/Vakuum tritt auf, wenn der Betreiber den Fuß vom Gaspedal nimmt, was dazu führt, dass die Drossel 21 geschlossen wird. Wenn die Drossel 21 geschlossen ist und die Verbrennungskammern des Motors 10 Luft aus dem Ansaugkrümmer ansaugen, liegt ein Vakuum im Ansaugkrümmer vor, sodass der Druck im Ansaugkrümmer (Auslassseite 32 der Dispersionsvorrichtung 16) geringer ist als der Druck auf der Einlassseite 28 der Dispersionsvorrichtung 16 (Atmosphärendruck). Das Vakuum überbrückt dabei das Vorspannelement 98 und führt dazu, dass das Sitzventil 34 in die erste geschlossene Position fährt, sodass der Kondensatstrom 58 nicht in Richtung Ansaugkrümmer fließt. Wie bereits erwähnt, ist der Fahrzeugmotor 10 beim Eindringen von Kondenswasser in die Verbrennungskammern während des Leerlaufs des Motors durch Fehlzündungen gefährdet. Dementsprechend verhindert die Kondensatdispersionsanordnung 8, die die Dispersionsvorrichtung 16, die Drossel 21, den Ansaugkrümmer und den Ladeluftkühler beinhalten kann, dass im Leerlaufzustand des Motors über die Passivklappe 92 in der Dispersionsvorrichtung 16 Kondensat in die Verbrennungskammern einströmt.
Dementsprechend veranschaulichen die 2A und 3 die Komponenten der Dispersionsvorrichtung 16. Wie dargestellt, beinhaltet die Kondensationsdispersionsvorrichtung 16 für einen aufgeladenen Fahrzeugmotor 10 ein Ventilgehäuse 56, ein bewegliches Ventil 34 und ein Vorspannelement 98. Das bewegliche Ventil 34 und das Vorspannelement 98 sind im Ventilgehäuse 56 angeordnet. Das Ventilgehäuse 56 definiert einen Ventilsitz 54 innerhalb des Ventilgehäuses 56 und definiert eine Ventilkammer 94, die sich von einem Einlass 24 und einem Auslass 18 erstreckt. Das bewegliche Ventil 34 definiert eine Einrastfunktion oder einen Flansch 36, der so konfiguriert ist, dass er in den Ventilsitz 54 eingreift, wenn sich das bewegliche Ventil 34 in der ersten Position, wie in 2A dargestellt, befindet. Das Vorspannelement 98 ist so konfiguriert, dass das bewegliche Ventil 34 in eine zweite Position gedrückt wird, wenn der Druck im Ansaugkrümmer 44 gleich oder größer als ein Atmosphärendruck ist.
Mit Bezug auf 4 ist die Dispersionsvorrichtung 16 innerhalb einer Öffnung im Ansaugkrümmer angeordnet, sodass der Auslass 18 der Dispersionsvorrichtung 16 im Inneren des Ansaugkrümmers angeordnet ist. Der Einlass 24 der Dispersionsvorrichtung 16 ist außerhalb des Ansaugkrümmers angeordnet. Der Auslass 18 der Dispersionsvorrichtung 16 kann funktionell so konfiguriert sein, dass das Kondensat in den Ansaugkrümmer ausgespritzt wird, sodass das Fluid dispergiert werden kann, bevor die Fluidpartikel durch die Verteilerkanäle in die Verbrennungskammern gelangen. Unter jetziger Bezugnahme auf die 4 und 6 zusammen kann der Einlass 24 der Dispersionsvorrichtung 16 über eine Schnellkupplung vom Ladeluftkühler mit dem Zuführschlauch 100 verbunden werden.
Unter jetziger Bezugnahme auf 5 wird ein exemplarisches Fahrzeugmotor 10 System dargestellt, das einen Turbolader 126 beinhaltet, der an einem Motor 10 befestigt ist. Die Abgase des Motors 10 treiben die Turboladerturbine des Turboladers 126 an, die wiederum das Laufrad des Verdichters dreht. Das Laufrad des Verdichters saugt Frischluft an und verdichtet diese, wodurch die Temperatur infolge der Verdichtung durch den Turbolader ansteigt. Die Heiß-/Druckluft wird dann über den Abgaskanal 48 zum Ladeluftkühler 80 geleitet. Wie dargestellt, koppelt der Abgaskanal 48 den Turbolader 126 mit dem Ladeluftkühler 80. Sobald die erwärmte Luft durch den Ladeluftkühler 80 strömt, kann die Temperatur der Luft absinken und es kann sich Kondenswasser bilden. Die gekühlte Luft wird vom Ladeluftkühler 80 über den Einlasskanal 42 zum Ansaugkrümmer 44 übertragen. Es ist jedoch zu verstehen, dass der Drosselkörper 21 zwischen dem Einlasskanal 42 und dem Ansaugkrümmer 44 angeordnet ist. Der Drosselkörper 21 wird durch den Fahrzeugführer am Gaspedal 130 (dargestellt in 1) ausgelöst. Daher öffnet sich beim Betätigen des Gaspedals 130 durch den Fahrzeugführer der Drosselkörper 21 und ermöglicht, dass Luft aus dem Einlasskanal 42 in den Ansaugkrümmer 44 strömt, wodurch der Druck im Innern des Ansaugkrümmers 44 erhöht wird. Wenn sich der Drosselkörper 21 schließt, sinkt der Druck im Ansaugkrümmer 44, wenn die Verbrennungskammern 30 des Fahrzeugmotors 10 verbleibende Luft aus dem Ansaugkrümmer 44 ansaugen.
Dementsprechend veranschaulicht 5 eine Kondensatdispersionsanordnung 8 für einen Fahrzeugmotor unter Verwendung eines Turboladers, worin die Kondensatdispersionsanordnung 8 einen Ansaugkrümmer 44, einen Drosselkörper 21, eine Dispersionsvorrichtung 16 und einen Ladeluftkühler 80 beinhaltet. Der Ansaugkrümmer 44 kann funktionell so konfiguriert sein, dass Luft aus einem Einlasskanal 42 in eine Verbrennungskammer 30 geleitet wird. Der Drosselkörper 21 kann durch ein Drosselklappenstellglied 130 betätigt werden. Der Drosselkörper 21 kann am Ansaugkrümmer 44 an einer Einlassöffnung 136 des Ansaugkrümmers 44 befestigt werden. Die Dispersionsvorrichtung 16 kann so am Ansaugkrümmer 44 angebracht werden, dass ein Auslass 18 der Dispersionsvorrichtung 16 innerhalb des Ansaugkrümmers 33 angeordnet ist und ein Einlass 24 außerhalb des Ansaugkrümmers 44 angeordnet ist. Der Ladeluftkühler 80 kann über den Einlasskanal 42 mit dem Drosselkörper 21 gekoppelt und über einen Kondensatschlauch 100 und die Dispersionsvorrichtung 16 mit dem Ansaugkrümmer 44 verbunden werden.
Wie bereits angedeutet, bewirkt die Druckänderung innerhalb des Ansaugkrümmers (Auslassseite des Ventilgehäuses) im Verhältnis zum Atmosphärendruck (auf der Einlassseite des Ventilgehäuses), dass sich das passive Sitzventil 34 in der Dispersionsvorrichtung 16 zwischen einer offenen und geschlossenen Position bewegt, sodass kein Kondenswasser durch die Ventilkammer 94 der Dispersionsvorrichtung 16 von der Einlassseite 28 zur Auslassseite 32 und in den Ansaugkrümmer gelangen kann. Wie dargestellt, verbindet der Schlauch 100 den Ladeluftkühler mit dem Ansaugkrümmer und der Schlauch 100 wird über eine Schnellverbindung mit der Dispersionsvorrichtung 16 verbunden.
Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, versteht es sich, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform bzw. der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Veränderungen an der Funktion und der Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der Offenbarung, wie er in den beigefügten Ansprüchen und deren rechtlichen Entsprechungen aufgeführt ist, abzuweichen.
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

US 2011/0094219 A1 [0003]

Claims

Kondensatdispersionsanordnung, umfassend: einen Ansaugkrümmer, der funktionell dazu konfiguriert ist, Luft aus einem Einlasskanal in eine Verbrennungskammer zu leiten; einen Drosselkörper, der von einem Drosselklappenstellglied betätigt wird, wobei der Drosselkörper am Ansaugkrümmer an einer Einlassöffnung des Ansaugkrümmers angebracht ist; eine Dispersionsvorrichtung, die am Ansaugkrümmer angebracht ist und einen Auslass aufweist, der innerhalb des Ansaugkrümmers angeordnet ist, und einen Einlass, der außerhalb des Ansaugkrümmers angeordnet ist; und einen Ladeluftkühler, der über den Einlasskanal mit dem Drosselkörper gekoppelt ist und über einen Schlauch und die Dispersionsvorrichtung mit dem Ansaugkrümmer verbunden ist.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Schnellverbindung, die den Einlass der Dispersionsvorrichtung mit einem Schlauchauslass koppelt.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 1, worin die Dispersionsvorrichtung funktionell dazu konfiguriert ist, den Kondensatstrom in den Ansaugkrümmer zu öffnen und zu schließen.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 3, worin die Dispersionsvorrichtung ein Ventilgehäuse, ein Vorspannelement und ein bewegliches Ventil beinhaltet, wobei das Vorspannelement funktionell dazu konfiguriert ist, das bewegliche Ventil von einer ersten in eine zweite Position zu drängen.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 4, worin das bewegliche Ventil funktionell dazu konfiguriert ist, in die erste Position zu gleiten, und das Vorspannelement funktionell dazu konfiguriert ist, zu verdichten, wenn der Druck innerhalb des Ansaugkrümmers unter den Atmosphärendruck fällt.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 4, worin das bewegliche Ventil durch das Vorspannelement in die zweite Position gedrängt wird, wenn der Druck im Ansaugkrümmer bei oder über dem Atmosphärendruck liegt.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 5, worin das Vorspannelement eine Feder ist, die eine Federrate aufweist, die den Atmosphärendruck übersteigt.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 5, worin das bewegliche Ventil einen Flansch aufweist, der mit einem Ventilsitz im Ventilgehäuse definiert ist, wenn sich das bewegliche Ventil in der ersten Position befindet.
Kondensatdispersionsanordnung nach Anspruch 5, worin das bewegliche Ventil eine Vielzahl von radialen Rippen aufweist, die funktionell dazu konfiguriert sind, die axiale Position des beweglichen Ventils innerhalb des Ventilgehäuses beizubehalten.
Dispersionsvorrichtung, umfassend: ein Ventilgehäuse, das einen Einlass und einen Auslass aufweist und einen Ventilsitz definiert; ein bewegliches Ventil, das innerhalb des Ventilgehäuses angeordnet ist, wobei das bewegliche Ventil eine Einrastfunktion aufweist, die funktionell dazu konfiguriert ist, in den Ventilsitz einzugreifen, wenn sich das bewegliche Ventil in einer ersten Position befindet; und ein Vorspannelement, das im Ventilgehäuse angeordnet ist, wobei das Vorspannelement das bewegliche Ventil in eine zweite Position drängt.