CN109415959A - 用于使内燃机的曲轴箱排气的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括发动机缸体(24)和气缸盖(23)的内燃机(2)，在内燃机(2)中设有至少一个曲轴箱(3)和至少一个气缸(4)，气缸连接到至少一个进气管路(5)上，曲轴箱(3)通过曲轴箱通风管路(11)与所述至少一个进气管路(5)连接，并且曲轴箱通风管路(11)至少主要设置在内燃机(2)内、尤其是发动机缸体(24)和/或气缸盖(23)内。

Description

用于使内燃机的曲轴箱排气的装置

技术领域

本发明涉及一种用于使内燃机的曲轴箱排气的装置、尤其是曲轴箱通风管路。

背景技术

在内燃机、尤其是用于机动车的具有活塞或气缸的内燃机中，气体可积聚在曲轴箱中。人们也称之为曲轴箱气体。这通常是因为来自燃烧室(或气缸)的曲轴箱气体经活塞旁的间隙进入曲轴箱内部。曲轴箱气体常常也称为“漏气”(Blowby-Gas)。它在进入曲轴箱之前不经过废气净化。此外，曲轴箱气体通常含有大量未燃烧或不完全燃烧的成分。因此曲轴箱气体不应从曲轴箱被排放到环境中。但曲轴箱气体应从(通常是气密的)曲轴箱被导出，以避免曲轴箱内的压力增加。尤其是应避免压力增加，以防止内燃机构件及其附件损坏。这尤其适用于密封件。

已知这样的内燃机，在其中曲轴箱气体被排出曲轴箱并被再次供应给燃烧室，使得它可在燃烧室中重新燃烧后被供应给排气系统的排气后处理(如借助催化器)。这种方案在内燃机中通常是法律规定并且被称为“曲轴箱排气”。

已知系统为此具有在外部设置在曲轴箱上的管路，该管路例如可由橡胶制成。这种管路的缺点在于，曲轴箱气体可能会在不密封时泄漏出曲轴箱。这基于法律规定和/或环境原因尤为不利。

在已知的系统中，曲轴箱通风管路的密封性诊断要么不可能，要么需要以很大花费来实现(可能通过附加的传感器)。即使检测到不密封，也不排除在这种系统中内燃机在不密封的情况下至少暂时地继续运行。

发明内容

有鉴于此，本发明的任务在于进一步解决或至少减轻结合现有技术所描述的技术问题。尤其是应提出一种内燃机，在其中使得曲轴箱气体可进入环境的不密封风险大大降低并且甚至可能被排除，从而可省去复杂的诊断。

所述任务通过根据权利要求1的特征的内燃机解决。内燃机的其它有利实施方式在从属权利要求中给出。权利要求中单独列出的特征可以在任何技术上有意义的方式彼此组合并且可通过说明书中的解释性事实来补充，在此示出本发明的其它实施方式。

根据本发明的装置是包括发动机缸体和气缸盖的内燃机。在内燃机中设有至少一个曲轴箱和至少一个气缸，气缸连接到至少一个进气管路上。曲轴箱通过曲轴箱通风管路与所述至少一个进气管路连接。曲轴箱通风管路至少大部分设置在内燃机内、尤其是发动机缸体和/或气缸盖内。

内燃机例如可以是用于机动车的内燃机。一个或多个气缸构成内燃机的一个燃烧室/多个燃烧室，在其中燃料可与空气一起燃烧。发动机缸体包围气缸。优选发动机缸体实现为铸件。气缸盖封闭发动机缸体。除了发动机缸体之外，内燃机还具有气缸盖，其优选也实现为铸件。发动机缸体和气缸盖彼此固定连接。优选所述至少一个气缸设置在发动机缸体内并且在一侧通过气缸盖封闭。曲轴箱构成一个空间，其由发动机缸体和/或气缸盖限定。曲轴箱在发动机缸体内和/或气缸盖内形成空腔，在该空腔中可积聚曲轴箱气体。

通过所述至少一个进气管路向所述至少一个气缸供应空气。所述至少一个进气管路例如可构造为机动车周围环境与所述至少一个气缸之间的管。优选在所述至少一个进气管路中设有至少一个下述部件：

-空气过滤器，

-节流阀，和

-冷却装置。

为了将积聚在曲轴箱中的气体从曲轴箱排出并再次供应用于燃烧，设置曲轴箱通风管路。其优选连接到可积聚曲轴箱气体的曲轴箱上。此外，曲轴箱通风管路优选连接到进气管路上，使得曲轴箱气体基于进气管路中存在的负压而被吸入进气管路中。术语“负压”在此是指相对于曲轴箱中的压力水平的负压力水平。尤其是也就是说，曲轴箱通风管路优选连接到进气管路这样的部位上，在该部位处在进气管路中(至少暂时地)存在比曲轴箱中更低的压力。在内燃机中——其在不同的运行状态下在进气管路中具有不同的压力分布——优选这样构造曲轴箱通风管路，使得根据运行状态曲轴箱气体可被供应到进气管路的另一部位处。为此例如可设置这样的系统，其包括多个分支的曲轴箱通风管路或曲轴箱通风管路上的分支，它们可通过阀或活门来控制，使得根据内燃机的运行状态释放在曲轴箱和进气管路之间设置用于该运行状态的曲轴箱气体流动路径。

为了能够解决曲轴箱气体可能泄漏到环境中(尤其是当管路未正确连接时)的上述问题，曲轴箱通风管路至少大部分地设置在发动机缸体内或气缸盖内。

优选曲轴箱通风管路这样设置在发动机缸体内或气缸盖内，使得没有气体能够从曲轴箱通风管路泄漏到环境中。优选曲轴箱排气仅在发动机缸体内或气缸盖内进行，从而从曲轴箱中排出的曲轴箱气体可在不离开发动机缸体和气缸盖的情况下通过曲轴箱通风管路导入进气管路的设置在曲轴箱区域内的区域中。以这种方式可确保曲轴箱气体不会泄漏到环境中。

曲轴箱通风管路至少大部分地设置在发动机缸体或气缸盖内是指曲轴箱通风管路至少50％、优选至少75％并且特别优选至少90％设置在发动机缸体和气缸盖内。百分比涉及沿曲轴箱通风管路的延伸测得的曲轴箱通风管路长度。百分比说明给出曲轴箱通风管路设置在发动机缸体或气缸盖内的部分占整个曲轴箱通风管路(其可包括多个分支)的比例。

在一种优选实施方式中，内燃机还包括用于压缩的进气管路中空气的压缩机，曲轴箱通风管路是有分支的(verzweigt)并且在至少一个第一连接部位处在压缩机下游连接到进气管路上并且在分支部位处分支出支路，该支路连接到压缩机上游的至少一个第二连接部位上。

优选曲轴箱通风管路和进气管路之间的连接设置在用于压缩进气的压缩机的入口处。曲轴箱气体向压缩机入口中的导入部是压缩机的集成组成部件，无论压缩机实现为哪种类型的增压机构(无论是涡轮增压器还是空气压缩机)。曲轴箱通风管路与进气管路在入口处的连接是不可拆的或者说是内燃机安装的固定组成部件。这同样适用于曲轴箱通风管路与曲轴箱的连接(在发动机曲轴箱的出口处)。该连接也是不可拆的或者说安装的固定组成部件。

压缩机例如可以是废气涡轮增压器。在具有压缩机的内燃机中可区分增压运行(在其中借助压缩机压缩进气管路中的空气，使得空气被压入气缸中)和无增压运行(在其中不发生压缩并且空气被吸入气缸中)。在无增压运行(Saugbetrieb)中在气缸的进气区域上存在适合用于曲轴箱排气的负压(即其低于曲轴箱中的压力)。因此，在无增压运行中优选使用连接到气缸进气区域上的曲轴箱通风管路。这在当前可通过曲轴箱通风管路的一部分实现，该部分在至少一个第一连接部位处在压缩机下游连接到进气管路上。在此术语“下游”表示(通常存在的)流动方向上的下游，因此所述至少一个第一连接部位设置在压缩机和一个或多个气缸之间。

相反，在增压运行中压缩机下游的进气管路中的压力通过压缩机增加，从而曲轴箱排气不能通过曲轴箱通风管路的这部分管路进行。曲轴箱排气在增压运行中优选通过支路进行，该支路连接到压缩机上游的所述至少一个第二连接部位上。在增压运行中在压缩机上游存在适合用于曲轴箱排气的负压(即其低于曲轴箱中的压力)。这尤其是因为压缩机吸入待压缩的空气并且由此在上游产生负压。在无增压运行中通常在所述至少一个第二连接部位处也存在负压。但该负压小于压缩机下游的第一进气部位处的当前负压。因此，曲轴箱通风管路的分支是有利的，其允许在第一进气部位处的暂时排气和在第二进气部位处的暂时排气。

曲轴箱排气优选可根据内燃机的运行状态选择性地通过曲轴箱通风管路的一个或两个分支进行。为此——尤其是在分支部位处——优选设置阀(活门)或开关。阀本身可构成分支部位。阀可以是被动的或可切换的。被动阀直接通过不同进气部位处的压力差进入希望的位置。主动阀受到主动控制(可能以电子的方式)，以便建立与希望进气部位的连接。

在内燃机的另一种优选实施方式中，设置多个气缸。为每个气缸设置至少一个第一连接部位。

优选进气管路这样分支，使得进气管路通过相应的分支单独连接到每个气缸的相应进气区域上。气缸的相应第一连接部位优选设置在进气管路的相应分支中。由此曲轴箱气体可均匀分配到所有气缸上。这至少适用于内燃机的无增压运行，在其中曲轴箱排气通过第一连接部位进行。

在内燃机的另一种优选实施方式中，支路部分地设置在内燃机之外并且通过不可拆连接在第一连接部位处与进气管路连接。

术语“在内燃机之外”尤其是指支路未设置在发动机缸体内和气缸盖内。

由内燃机结构可知，进气管路这样设置，使得支路必须至少部分地在曲轴箱之外延伸。这尤其适用于压缩机不直接成形在发动机缸体上或气缸盖上的情况。支路的外部部分优选尽可能短。优选至少支路的外部部分由这样的材料制成并这样构造(尤其是在管壁的材料厚度方面)，使得在机动车的整个使用寿命中确保密封性。尤其是优选这样选择支路外部部分的材料，使得其表现出尽可能少的老化现象，尤其是在与管道密封性有关的材料特性方面(孔隙率、刚度、弯曲性、脆性、气体渗透性等)。支路的外部部分尤其是也可包括多个同轴设置的管路组合，它们整体上能够特别可靠地防止气体从支路内部泄漏出。优选支路本身也不可单独拆卸地、必要时与曲轴箱通风管路的设置在内燃机内的部分材料锁合地连接。

在本发明意义中“不可拆连接”应理解为在维修措施下在增压机构和发动机内部的曲轴箱通风管路之间的连接是强制的。

术语“不可拆连接”优选也可理解为这样的连接，其在不损坏构件、尤其是曲轴箱通风管路、进气管路和可能设置其之间的连接件的情况下无法分离。由此可确保在工厂安装(例如在进行密封性测试)之后该连接不能再分离。从而也不存在在重新连接时出现仅部分的、不完整连接的风险。优选这样构造不可拆连接，使得其在机动车的整个使用寿命中都不能分离并且也无需分离。优选尤其是这样构造内燃机，使得能够进行所有可能的维修(例如包括拆除和安装构件)，且不可拆连接的存在在此不构成妨碍。

在内燃机的另一种优选实施方式中，支路至多25％设置在曲轴箱之外。优选支路设置在曲轴箱之外的部分在技术上构造得尽可能短。

该条件涉及沿支路的延伸测得的支路长度。通过选择这种短的支路可减小支路设置在曲轴箱之外的不密封的风险。优选支路甚至仅最多5％设置在曲轴箱之外。此外，优选支路设置在发动机缸体或气缸盖之外的部分最多为20cm(厘米)、尤其是仅10cm长。

在内燃机的另一种优选实施方式中，支路具有止回阀(活门)，其设置在内燃机内。但在其它实施方式中，止回阀也可构造为压缩机的集成组成部件(尤其是压缩机阀片(Verdichterbogen))。

术语“内燃机内”尤其是指支路设置在发动机缸体内或气缸盖(也称为气缸盖罩)内。

如上所述，曲轴箱通风管路构造用于将气体从曲轴箱导入进气通道中。但进气管路中的压力根据内燃机运行状态也可大于曲轴箱中的压力。这尤其适用于压缩机下游的压力。在这种情况下空气可能通过曲轴箱通风管路进入曲轴箱中并且增加那里的压力。

尤其是通过支路空气可如上所述从进气管路进入曲轴箱。因此在支路中设置止回阀。止回阀的通过方向优选从分支部位朝向第二连接部位定向。通过该止回阀、尤其是在所描述的通过方向定向中优选可防止空气从进气管路如所述那样进入曲轴箱。将止回阀设置在内燃机内正好可在该易于泄漏的构件中显著降低不密封风险并因此显著降低曲轴箱气体溢出的风险。优选止回阀这样集成到内燃机中，使得气体不能从止回阀(活门)溢出到环境中。

在内燃机的另一种优选实施方式中，在内燃机内设置控制阀(也称为控制单元)，通过该控制阀曲轴箱通风管路连接到曲轴箱上。

术语“在内燃机内”表示控制阀(控制单元)设置在内燃机内、尤其是在发动机缸体内或气缸盖内。

控制阀(控制单元)在此是指这样的装置，通过其可有针对性地——例如通过电子控制干预——控制曲轴箱通过曲轴箱通风管路的排气。

控制阀(控制单元)优选构造用于将曲轴箱中的压力保持在希望的水平上或希望的水平以下。此外优选控制阀(控制单元)用于曲轴箱通风管路分支之间的更上面所述的(在内燃机不同运行状态中的)切换。优选控制阀(控制单元)具有一个入口，该入口与待排气的曲轴箱连接。此外控制阀优选具有两个出口，其分别用于曲轴箱通风管路的每个分支。在具有多于两个分支的曲轴箱通风管路中，控制阀优选对于曲轴箱通风管路的每个分支各具有一个出口。控制阀优选设置在曲轴箱内。与在更上面所述的止回阀中相同地，由此可避免控制阀的不密封。优选控制阀这样集成在内燃机中，使得气体不能从控制阀移出到环境中。

控制阀可防止曲轴箱中的压力过低。由于曲轴箱中的过低压力可导致曲轴箱气体的产生以不希望的程度增加，其方式为：气缸中的气体主动从活塞旁被吸入曲轴箱中。另外，由于特别低的压力也可引起其它部件、如密封件的损坏，这可通过使用控制阀来避免。

优选控制阀是PCV阀。控制阀可以是体积流量或质量流量控制的或压力控制的。

在内燃机的另一种优选实施方式中，曲轴箱通风管路在发动机缸体和/或气缸盖内延伸的部分实现为发动机缸体和/或气缸盖的材料内的凹槽。

由材料块中的凹槽实现的管路至少在其端部之间不会是不密封的。因此在该实施方式中可特别有效地防止曲轴箱气体的溢出。

在内燃机的另一种优选实施方式中，曲轴箱通风管路实现为浇注的或钻孔的通道。

当发动机缸体和/或气缸盖实现为一个或两个铸件时，浇注在其中的通道可特别好地得到保护以防不密封。

本发明优选用于具有上述内燃机的机动车中。

上述对于内燃机所描述的特定优点和设计特征可用于并转移到所述机动车上。

附图说明

下面参考附图详细阐述本发明和技术环境。附图示出特别优选的实施例，但本发明不局限于此。尤其是要指出，附图和尤其是所示尺寸比例仅仅是示意性的。附图如下：

图1示出具有内燃机的机动车的示意图；

图2示出根据现有技术的、具有曲轴箱通风管路的内燃机的透视图；

图3示出具有曲轴箱通风管路的所述的内燃机的透视图；并且

图4示出图3的内燃机的剖面图。

具体实施方式

图1示意性示出具有内燃机2的机动车1，该内燃机包括具有空腔17的曲轴箱3。在曲轴箱3上设有四个气缸4，它们分别通过进气区域9连接到进气管路5上。进气管路5具有空气过滤器8、节流阀21和冷却装置22。此外，气缸4经由排气区域10连接到排气管路6上。构造为废气涡轮增压器的压缩机7既连接到进气管路5上也连接到排气管路6上。曲轴箱通风管路11主要设置在内燃机2内。曲轴箱通风管路11在四个第一连接部位13处在压缩机7下游的进气区域9中连接到进气管路5上。在分支部位25处分支出曲轴箱通风管路11的支路12。该支路12在压缩机7上游的第二连接部位14处连接到进气管路5上，所述第二连接部位构造为不可拆连接18。在分支部位25处设有控制阀15。支路12在内燃机2内具有止回阀16。该止回阀16的通过方向从分支部位25朝向第二连接部位14定向。

图2示出根据现有技术的内燃机2。可以看到外部管路26，其构造为橡胶软管。外部管路26通过可拆连接在外部连接到曲轴箱3和进气管路5上并且用于曲轴箱3的排气。外部管路26不能可靠地防止曲轴箱气体泄漏到环境中并且也只能借助高的花费来诊断泄漏。

图3示出具有曲轴箱3的上述内燃机2。曲轴箱通风管路11主要设置在发动机缸体24或气缸盖23内。此外，曲轴箱通风管路11在此通过不可拆连接18在第二连接部位14处连接到进气管路5上。

图4以细节图示出图3的内燃机2。可以看出，曲轴箱通风管路11以凹槽19实现，这些凹槽构成浇注通道(eingegossenen Kanal)20。

附图标记列表

1 机动车

2 内燃机

3 曲轴箱

4 气缸

5 进气管路

6 排气管路

7 压缩机

8 空气过滤器

9 进气区域

10 排气区域

11 曲轴箱通风管路

12 支路

13 第一连接部位

14 第二连接部位

15 控制阀

16 止回阀

17 空腔

18 不可拆连接

19 凹槽

20 浇注通道

21 节流阀

22 冷却装置

23 气缸盖

24 发动机缸体

25 分支部位

26 外部管路

Claims (10)

1.内燃机(2)，该内燃机包括发动机缸体(24)和气缸盖(23)，在内燃机(2)中设有至少一个曲轴箱(3)和至少一个气缸(4)，所述气缸连接到至少一个进气管路(5)上，曲轴箱(3)通过曲轴箱通风管路(11)与所述至少一个进气管路(5)连接，并且曲轴箱通风管路(11)至少大部分设置在内燃机(2)内、尤其是发动机缸体(24)内和/或气缸盖(23)内。

2.根据权利要求1所述的内燃机(2)，还包括用于压缩在进气管路(5)中的空气的压缩机(7)，其中，所述曲轴箱通风管路(11)是有分支的并且在至少一个第一连接部位(13)处在压缩机(7)下游连接到进气管路(5)上并且在分支部位(25)处分支出支路(12)，该支路连接到压缩机(7)上游的至少一个第二连接部位(14)上。

3.根据权利要求2所述的内燃机(2)，其中，设置有多个气缸(4)，并且为每个气缸(4)设置所述至少一个第一连接部位(13)之一。

4.根据权利要求2或3中任一项所述的内燃机(2)，其中，所述支路(12)部分地设置在内燃机(2)外部并且通过不可拆连接(18)在第一连接部位(13)处与进气管路(5)连接。

5.根据权利要求2至4中任一项所述的内燃机(2)，其中，所述支路(12)至多25％设置在内燃机(2)外部。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的内燃机(2)，其中，所述支路(12)具有止回阀(16)，该止回阀设置在内燃机(2)内。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的内燃机(2)，其中，在内燃机(2)内设置有控制阀(15)，曲轴箱通风管路(11)通过该控制阀连接到曲轴箱(3)上。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的内燃机(2)，其中，所述曲轴箱通风管路(11)的在发动机缸体(24)和/或气缸盖(23)内延伸的部分实现为发动机缸体(24)和/或气缸盖(23)的材料内部的凹槽(19)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的内燃机(2)，其中，所述曲轴箱通风管路(11)实现为浇注通道(20)。

10.机动车(1)，包括前述根据权利要求中任一项所述的内燃机(2)。