CN106246287A - 为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生 - Google Patents

为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生，一种用于内燃机的设备(V)，其尤其用于在曲轴箱(1)中产生负压和/或用于曲轴箱(1)的通风，该设备具有曲轴箱(1)、至少一个燃烧室(4)、与曲轴箱(1)相连接的至少一个油分离器(16)和至少一个调压装置(17)，其实施成在运行中在曲轴箱(1)中建立负压，从而适宜地减小在曲轴箱(1)与燃烧室(4)之间的压差。

Description

为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机、尤其燃气发动机或其他内燃发动机(其可利用汽油发动机的燃烧方法运行)的设备。该设备尤其用于在曲轴箱中产生负压，适宜地用于减少颗粒数量排放和/或用于使曲轴箱通风。本发明此外涉及一种相应的运行方法。
背景技术
在机动车的柴油发动机中曲轴箱的通风通常到空气过滤器与废气涡轮增压器的压缩机之间的联接部位中。在此，所谓的窜漏空气被引导到油分离器中。在曲轴箱中通常产生以大约30mbar的数量级的负压。直到欧V法规，对于商用车仅限制了颗粒质量。自欧VI法规开始，对于商用车现在此外须遵循对颗粒数量的极限值。由于燃气发动机的汽油发动机燃烧方法，尤其在运行状态滑移和空转中，除了很小的缝隙使节流阀闭合。在节流阀后面的进气歧管中相对于环境产生负压。由此在吸气行程期间在发动机的燃烧室中出现负压，因此在燃烧室中还相对于发动机的曲轴箱出现负压。因此，气体被从曲轴箱抽吸到燃烧室中(“反向窜漏”)。由于气体运动，发动机油被从衬套/活塞的区域中输送到燃烧室中。由于在空转中燃烧的低强度或在滑移中不存在燃烧，油聚集在燃烧室中。如果在较长的滑移或空转阶段之后负荷增加，由于提高的燃烧强度使聚集的油在短时间段内燃烧。由于在燃烧中所产生的油残渣(油余烬)而产生较高的颗粒排放。该效应由此被加强，即在燃料配量时未考虑位于燃烧室中的油量。在燃烧室中氧气缺乏，这提高了颗粒排放。油余烬主要包括非常小的颗粒，因此颗粒数量的排放比颗粒质量的排放更严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少所排放的颗粒的数量的可能性。
该目的可利用独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案可由从属权利要求和本发明的优选的实施形式的接下来的说明得悉。
本发明提供了一种适宜地用于内燃机的设备，其尤其用于在曲轴箱中产生负压和/或用于曲轴箱的通风。该设备包括燃烧室、曲轴箱和与曲轴箱相连接的至少一个油分离器。该设备此外包括用于调整曲轴箱中的负压的至少一个调压装置，以便优选地减小在曲轴箱与燃烧室之间的压差。在燃烧室与曲轴箱之间的减小的压差引起减少油进入燃烧室中和/或引起减少的反向窜漏并且因此尤其引起例如在内燃机(例如机动车发动机)的以下运行阶段空转、低负荷和/或滑移中减少的废气颗粒数量排放。
可能的是，曲轴箱通过管路装置(例如通风装置、管路、管路系统等等)在联接部位处与用于将增压空气输送到燃烧室中的增压空气输送管路相连接。联接部位优选地在增压空气输送管路处布置在节流元件与燃烧室之间。
管路装置可包括油分离器和/或调压装置。调压装置可集成到油分离器中或布置在油分离器之外。
管路装置的油分离器优选地通过通风元件(例如通风管路、通风接管等等)和/或油回引装置(例如油回引管路、油回引接管等等)与曲轴箱相连接。油回引装置适宜地用于将油回引到曲轴箱中。通风元件适宜地用于曲轴箱的通风。油回引装置例如可具有止回阀。
管路装置适宜地与用于将增压空气输送到燃烧室中的增压空气输送管路优选地在增压空气流动方向上在增压空气输送管路的节流元件之后相连接。
管路装置尤其可包括控制器件。
控制器件优选地实施成将曲轴箱中的负压的调整限制到内燃机的以下运行状态空转、低负荷和/或滑移上。
控制器件同样可用于防止空气回流到曲轴箱中和/或限制至联接部位的管路装置的工作区域。
此外，可能的是，控制器件用于到涡轮增压器的压缩机之前或至联接部位(联接部位：增压空气输送管路和管路装置，尤其在节流元件下游)的通风的控制、尤其用于在之间切换。
控制器件优选地是阀、尤其3/2通路阀。控制器件尤其可实施成可电磁地或气动地操控。
控制器件可电气地操控，例如由发动机控制器或极限值开关。其此外例如可利用适宜的极限值控制气动地操纵。
可能的是，该设备具有压力检测装置、例如压力传感器，用于检测在用于将增压空气输送到燃烧室中的增压空气输送管路中在节流元件下游的增压空气压力。
该设备优选地包括电气的或电子的控制器用于控制控制器件。
控制器优选地是用于控制内燃机的发动机控制器。对此，例如可将控制器件直接联接到发动机控制器的电气输出部处。
即可能的是，用于控制内燃机的发动机控制器附加地被用于控制控制器件。
可能的是，控制器根据以下中的至少一个操控控制器件：由压力检测装置所检测的增压空气压力、内燃机的转速、内燃机的运行模式(例如发动机起动、发动机停止、空转、滑移、全负荷、部分负荷、热运转，和/或制动运行)和/或内燃机的当前的扭矩。
同样可能的是，控制器可使控制器件根据以下中的至少一个实施在涡轮增压器的压缩机之前或在节流元件之后或到增压空气输送管路中的通风：由压力检测装置所检测的增压空气压力、内燃机的转速、内燃机的运行模式(例如发动机起动、发动机停止、空转、全负荷、部分负荷、热运转，和/或制动运行)和/或内燃机的当前的扭矩。
在此尤其有利的是，根据在节流阀之后的压力和发动机运行模式和/或发动机转速来实现曲轴箱通风。
此外，存在压力检测装置和控制器件、尤其控制器件的磁开关的诊断的可能性，例如针对缆线断裂和/或短路。
可能的是，该设备包括用于检测曲轴箱中的压力的压力检测装置。因此，可结合用于检测在节流元件下游的增压空气压力的压力检测装置诊断控制器件和/或调压装置的功能。
调压装置例如可优选地通过电压-或电流特性线实施为具有规定理论值的可变的压力调节器。可在控制器中计算的压力理论值适宜地可调整，其中，理论值可在同时应用用于检测曲轴箱中的压力的压力检测装置的情况下在闭合的调节回路中调节。
控制器件优选地布置在至增压空气输送管路的联接部位与调压装置之间。
管路装置优选地实施成在控制器件与联接部位之间无止回阀。
然而，用于检测在节流元件下游的增压空气压力的压力检测装置也可直接地和/或在无发动机控制器介入的情况下操控控制器件。
在此，压力检测装置尤其可实施为极限值开关，其例如直接操控控制器件的磁开关。此外，可将压力检测装置的适宜地模拟的电压-或电流输出部联接到电气的或电子的极限值开关处，以便操控控制器件的磁开关。
可能的是，在节流元件下游分出有控制管路(例如管道-和/或软管管路)，用于根据在节流元件下游的增压空气压力优选地通过控制器件的(负压)极限开关气动地操控控制器件。
因此，根据本发明的设备使能够通过用于内燃机的电气的/电子的发动机控制部控制控制器件并且备选地在不干预发动机控制的情况下控制控制器件。
管路装置优选地在增压空气流动方向上在节流元件之后与增压空气输送管路相连接。换言之，联接部位可构造在增压空气输送管路的节流元件之后。备选地或补充地，管路装置可在燃烧室与增压空气输送管路的节流元件之间通到增压空气输送管路中。节流元件例如可以是节流阀。
该设备可具有废气涡轮增压器。
在该情况中可能的是，从控制器件分支出通风管路并且通风管路用于在涡轮增压器的压缩机之前与引入接口连接。通风管路本身优选地不具有止回阀。
特征“调压”优选地在本发明的范围中应宽泛地来解释并且适宜地例如可包括压力控制或压力调节。
特征“管路”优选地在本发明的范围中应宽泛地来解释并且适宜地例如可包括柔性的或刚性的管路、管道、软管、联接接管、接口等。
管路装置优选地是通风装置。
本发明不限于如在此所述的设备，而是还包括机动车，优选地商用车，尤其公共汽车或载重汽车，其具有如在此所公开的设备。
本发明此外涉及一种尤其用于如在此所公开的设备的运行方法和/或利用如在此所公开的设备来实施的运行方法。因此，该设备包括燃烧室、曲轴箱和与曲轴箱相连接的至少一个油分离器。
在该运行方法中，借助于至少一个调压装置在曲轴箱中建立负压，以便适宜地减小在曲轴箱与燃烧室之间的压差。
该运行方法尤其用于在曲轴箱中产生负压和/或用于曲轴箱的通风。
另外的方法步骤所参照的该设备的说明中得到，以避免重复。
在此对于该设备所做出的公开适宜地也适用于该运行方法并且就此而言同样适宜地可要求保护。
本发明的上述实施形式和特征可相互组合。本发明的其他有利的改进方案在从属权利要求中公开或者结合附图从本发明的优选的实施形式的接下来的说明中得到。
附图说明
图1示出了根据本发明的一实施形式的设备的示意图以及
图2示出了根据本发明的另一实施形式的设备的示意图。
附图标记清单
1 曲轴箱
2 气缸头
3 活塞
4 燃烧室
5 排出阀
6 进入阀
7 废气涡轮增压器
8 涡轮
9 压缩机
10 空气过滤器
11 节流元件(节流阀)
12 曲轴传动机构
13 油位
14.1 曲轴箱通风接口或管路
14.2 从油分离器至调压装置(压力调节器)的管路
14.3 在止回阀之前的油回引管路
14.4 至油池的油回引管路
14.5 从调压装置至控制器件的管路
14.6 从控制器件至在节流元件之后或者说在增压空气输送管路中在节流元件之后的增压空气歧管的管路
14.7 从控制器件至在压缩机之前的引入接口的通风管路
14.8 从增压空气输送管路至控制器件的控制管路，尤其用于操纵控制器件的负压极限开关
15 控制器件，尤其可电磁地或气动地操纵的阀、优选地3/2通路阀
15.1 磁开关或气动的(负压)极限开关
16 油分离器
17 用于曲轴箱压力的调压装置(压力调节器)
18 油回引管路中的止回阀
19 至废气设施的废气
20 至增压空气冷却器的增压空气
21 用于将增压空气输送到燃烧室中的增压空气输送管路
21.1 来自增压空气冷却器的增压空气或增压空气流动方向
22 压力检测装置、压力传感器，用于检测在增压空气输送管路中在节流元件下游的增压空气压力
23 压力检测装置、压力传感器，用于检测曲轴箱中的压力
X 用于在压缩机之前和/或在节流元件之后通风的管路-/通风装置(通风系统)
A 联接部位(增压空气输送管路和通风装置X)
E 在压缩机之前的引入接口
V 用于内燃机的设备。
具体实施方式
参考附图所说明的实施形式部分一致，从而类似的或相同的部件设有相同的附图标记，并且关于其阐述也参考其他的实施形式或附图的说明，以避免重复。
图1示出了用于内燃机的设备V的示意图。
设备V包括曲轴箱1、管路装置(通风装置)X和废气涡轮增压器7。
废气涡轮增压器7常常包括涡轮8和压缩机9。在其之前存在空气过滤器10。附图标记20表示至废气设施的废气。附图标记21表示至未示出的增压空气冷却器的增压空气。
设备V或内燃机包括曲轴箱1、一个或多个燃烧室4、一个或多个活塞3、曲轴传动机构12、一个或多个气缸头2(其具有一个或多个排出阀5和一个或多个进入阀6)。附图标记13表示曲轴箱1中的油位。
管路装置X将曲轴箱1在增压空气流动方向21.1上在增压空气输送管路21的节流阀11之后的联接部位A处与增压空气输送管路21连接。增压空气输送管路21用于将增压空气输送到燃烧室4中、尤其到进入阀6或增压空气歧管处。附图标记21.1表示未示出的增压空气冷却器的增压空气或在增压空气输送管路21中增压空气的流动方向。
管路装置X包括油分离器16和用于曲轴箱压力的调压装置17(例如压力调节器)。油分离器16在一侧通过曲轴箱通风接口14.1而在另一侧通过油回引管路14.3和14.4与曲轴箱1相连接。在油回引管路14.3、14.4中布置有止回阀18.2。油分离器16通过管路14.2与调压装置17相连接。
管路装置X此外在调压装置17与联接部位A之间包括控制器件15，其实施为可电磁操控的3/2通路阀。控制器件15包括磁开关15.1。
附图标记14.5示出了在调压装置17与控制器件15之间的管路，而附图标记14.6示出了在控制器件15与联接部位A之间的管路。控制器件15布置在联接部位A与调压装置17之间。
从控制器件15分出有通风管路14.7，其用于在涡轮增压器7的压缩机9之前、尤其在压缩机9与空气过滤器10之间与引入接口E连接。此外，如之前所提及的那样，从控制器件15分出至联接部位A的管路14.6。
管路14.7尤其在涡轮增压的发动机中通向在涡轮增压器7的压缩机9之前的引入接口E。如果在节流阀11之后的压力超过在压缩机9之前的压力，管路14.7被控制器件15开启。同时，控制器件15关闭至联接部位A的管路14.6。如果在压缩机9之前的压力超过在节流阀11之后的压力，通过控制器件15开启从调压装置17通过联接部位A到增压空气输送管路21中的管路或管路14.6，尤其在内燃机或概括地机动车的空转、低负荷或滑移中是这种情况。在此，控制器件15适宜地关闭管路14.7。由于在节流阀11之后的较小的压力可在曲轴箱1中产生较高的负压。在此，将曲轴箱1中的压力通过用于调节曲轴箱1的负压的调压装置17调节到规定的理论值上。如果在节流阀11之后的压力超过理论值，在曲轴箱1中最小地出现在节流阀11之后的压力。如果在节流阀11之后的压力超过在压缩机9之前的压力，现在打开的管路14.7引起在曲轴箱1中出现在压缩机9之前的压力范围中的压力。在压缩机9之前的管路(管路14.7)和在节流阀11之后的管路(管路14.6)之间的切换和因此控制通过控制器件15进行。应提及的是，在自然吸气式发动机中可取消管路14.7。
设备V此外包括压力检测装置(压力传感器)22用于检测在增压空气输送管路21中在节流元件11下游的增压空气压力。
控制器件15可通过适宜地电气的/电子的控制器操控。控制器优选地相应于用于控制内燃机的发动机控制器。由此实现，控制器件15可根据由压力检测装置22所检测的增压空气压力、内燃机的转速、内燃机的运行模式和/或内燃机的当前的扭矩控制。同样由此实现，控制器件15可根据最后提及的参数允许实施在压缩机9之前或在节流元件11之后的通风。
然而同样可能的是，压力检测装置22直接地尤其在无控制器、尤其发动机控制器的介入的情况下操控控制器件15。对此，压力检测装置22可实施为极限值开关，其用于操控控制器件15的磁开关15.1。此外，压力检测装置22的适宜地模拟的电压-或电流输出部可与用于操控控制器件15的磁开关15.1的极限值开关相连接。由此在不干预发动机控制的情况下实现成本有利的变体。
设备V此外包括用于检测曲轴箱1中的压力的压力检测装置23。由此可结合用于检测在节流元件11下游的增压空气压力的压力检测装置22来实施控制器件15和调压装置17的功能的诊断。
应提及的是，调压装置17可实施为优选地经由电压-或电流特性线具有规定理论值的可变的压力调节器。可在控制器中计算的压力理论值可调整。压力理论值可在同时应用用于检测曲轴箱1中的压力的压力检测装置23的情况下在闭合调节回路中调节。
图2示出了根据本发明的另一实施形式的设备V。
设备V首先包括曲轴箱1和管路装置X。
图2的管路装置X与图1的管路装置X尤其由此相区别，即其不具有可电磁操纵的控制器件15，而是具有可气动操纵的、实施为3/2通路阀的控制器件15。对此，将控制器件15的气动的(负压)极限开关15.1通过管道-和/或软管管路14.8与在节流元件11下游的增压空气输送管路21相连接。这也是在不干预发动机控制的情况下的成本有利的变体。
参考图1和图2的实施形式，调压装置尤其用于在曲轴箱1中建立0.1-500mbar、优选地高于100或150mbar的负压，以减小在曲轴箱1与燃烧室4之间的压差，这由此导致减少的反向窜漏并且因此导致减少的数量的所排放的颗粒。
所排放的颗粒的数量的减少尤其由此造成，即由于在燃烧室4与曲轴箱1之间的减小的压差减少所谓的反向窜漏并且由此又减少油从曲轴箱1进入燃烧室4中。
在曲轴箱1中0.1-500mbar、优选地高于100或150mbar的负压产生尤其被限于关键的运行状态空转、低负荷和滑移，这可通过可控的截止阀19获得。
本发明不限于上述优选的实施形式。而是大量变型和变体是可能的，其同样利用本发明构思并且因此落入保护范围中。此外，独立于所参考的特征和权利要求，本发明还要求保护从属权利要求的内容和特征。

Claims (21)

1. 一种用于内燃机的设备(V)，其尤其用于在曲轴箱(1)中产生负压和/或用于曲轴箱(1)的通风，其具有：
曲轴箱(1)，
至少一个燃烧室(4)，
与所述曲轴箱(1)相连接的至少一个油分离器(16)，和
至少一个调压装置(17)，其实施成在运行中在所述曲轴箱(1)中建立负压，从而适宜地减小在所述曲轴箱(1)与所述燃烧室(4)之间的压差。
2. 根据权利要求1所述的设备(V)，其中，所述曲轴箱(1)通过管路装置(X)在联接部位(A)处与用于将增压空气输送到所述燃烧室(4)中的增压空气输送管路(21)相连接。
3. 根据权利要求2所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)包括所述油分离器(16)和所述调压装置(17)。
4. 根据权利要求3所述的设备(V)，其中，所述油分离器(16)通过通风元件(14.1)和油回引装置(14.3,14.4)与所述曲轴箱(1)相连接并且优选地所述油回引装置(14.3,14.4)具有止回阀(18)。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)包括控制器件(15)并且所述控制器件(15)实施用于以下目的中的至少一个：用于控制所述曲轴箱(1)在涡轮增压器(7)的压缩机(9)之前或至所述联接部位(A)的通风，防止空气回流到所述曲轴箱(1)中、限制至所述联接部位(A)的所述管路装置(X)的工作区域，和/或将在所述曲轴箱(1)中的负压的调整限制到所述内燃机的以下运行状态空转、低负荷和/或滑移。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)在增压空气流动方向(21.1)上在所述增压空气输送管路(21)的节流元件(11)之后与所述增压空气输送管路(21)相连接。
7. 根据权利要求5至7中任一项所述的设备(V)，其中，从所述控制器件(15)分支出通风管路(14.7)并且所述通风管路(14.7)用于与在流动方向上在涡轮增压器(7)的压缩机(9)之前的引入接口(E)连接。
8. 根据权利要求5至7中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述控制器件(15)包括3/2通路阀。
9. 根据权利要求5至8中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述控制器件(15)包括电磁地或气动地操控的阀。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述设备(V)具有压力检测装置(22)用于检测在用于将增压空气输送到所述燃烧室(4)中的增压空气输送管路(21)中的节流元件(11)下游的增压空气压力。
11. 根据权利要求5至10中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述设备(V)具有电气的或电子的控制器用于控制所述控制器件(15)，尤其具有发动机控制器用于控制所述内燃机且附加地用于控制所述控制器件(15)。
12. 根据权利要求11所述的设备(V)，其特征在于，所述控制器根据以下中的至少一个操控所述控制器件(15)并且/或者能够使所述控制器件(15)根据以下中的至少一个在涡轮增压器(7)的压缩机(9)之前或至所述联接部位(A)实施所述曲轴箱(1)的通风：
- 由所述压力检测装置(22)所检测的增压空气压力；
- 所述内燃机的转速；
- 所述内燃机的运行模式；
- 所述内燃机的当前的扭矩。
13. 根据权利要求1至10中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述控制器件(15)能够经由所述压力检测装置(22)直接地和/或在无控制器介入的情况下操控。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述压力检测装置(22)包括极限值开关或者所述压力检测装置(22)的电压-或电流输出部与用于操控所述控制器件(15)的极限值开关相连接。
15. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述设备(V)包括用于检测所述曲轴箱(1)中的压力的压力检测装置(23)，从而优选地结合用于检测在节流元件(11)下游的增压空气压力的压力检测装置(22)实现所述控制器件(15)和/或所述调压装置(17)的功能的诊断。
16. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述调压装置(17)实施为优选地经由至少一个电压-或电流特性线具有规定理论值的可变的压力调节器并且能够调节在所述控制器中能够计算的理论值并且在应用用于检测所述曲轴箱(1)中的压力的压力检测装置(23)的情况下能够在闭合的调节回路中调整所述理论值。
17. 根据权利要求5至16中任一项所述的设备，其特征在于，在所述节流元件(11)下游分出有控制管路(14.8)用于根据在所述节流元件(11)下游的增压空气压力优选地通过所述控制器件(15)的负压极限开关气动地操控所述控制器件(15)。
18. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其特征在于，所述调压装置(17)用于在所述曲轴箱(1)中建立0.1至500mbar、优选地高于100、150、200、250、300mbar或甚至高于500mbar的负压，以减小在所述曲轴箱(1)与所述燃烧室(4)之间的压差，这因此适宜地导致减少的反向窜漏且因此导致减少的所排放的颗粒的数量。
19. 一种内燃机，优选地利用汽油发动机的燃烧方法运行的燃气发动机或其他内燃发动机，其具有根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)。
20. 一种机动车、优选地商用车，其具有根据权利要求19所述的内燃机。
21. 一种用于设备(V)的运行方法，该设备具有至少一个燃烧室(4)、曲轴箱(1)和与所述曲轴箱(1)相连接的至少一个油分离器(16)，该运行方法优选地用于根据权利要求1至18中任一项所述的设备(V)和/或利用根据权利要求1至18中任一项所述的设备(V)来实施，其中，借助于至少一个调压装置(17)来调整在所述曲轴箱(1)中的负压，以适宜地减小在所述曲轴箱(1)与所述燃烧室(4)之间的压差。
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