CN113446135A - 燃烧发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃烧发动机(10)，燃烧发动机具有：曲轴箱(12)；缸盖(14)，其中缸盖(14)和曲轴箱(12)限制至少一个缸(16)，在至少一个缸中布置有平移运动的活塞(18)；喷水装置(30)，喷水装置用于将水喷射到至少一个缸(16)中；以及曲轴箱通风装置(40)，曲轴箱通风装置与曲轴箱(12)处于流体连接，其中曲轴箱通风装置(40)能够被含有喷射水的窜漏混合物流过，其中曲轴箱通风装置(40)具有活性炭过滤器(42)，其中活性炭过滤器(42)能够被含有喷射水的窜漏混合物流过。

Description

燃烧发动机
技术领域
本发明涉及一种燃烧发动机/内燃机，该燃烧发动机具有：曲轴箱；缸盖，其中该缸盖和曲轴箱限制至少一个缸，在该至少一个缸中布置有平移运动的活塞；喷水装置，该喷水装置用于将水喷射到该至少一个缸中；以及曲轴箱通风装置，该曲轴箱通风装置与曲轴箱处于流体连接，其中该曲轴箱通风装置能够被含有喷射水的窜漏混合物(Blow-By-Gemisch)流过。
背景技术
这种燃烧发动机是熟知的。在燃烧发动机运行期间，来自燃烧发动机的缸的气体-油混合物经由在活塞环与燃烧发动机的缸套之间形成的运动间隙溢流到曲轴箱中。这些混合物一般被称为窜漏气体(Blow-By-Gase)或窜漏混合物。为了防止曲轴箱中的压力不会升高到不被允许的程度，燃烧发动机通常具有曲轴箱通风装置。例如DE 10 2017 108 249 A1公开了这种燃烧发动机。
为了节省燃料、提高燃烧发动机功率和/或为了降低燃烧发动机排放量，给燃烧发动机配备喷水装置。在此，藉由喷水装置将水喷射到燃烧发动机的吸入管段中或者直接喷射到缸中。在DE 10 2015 208 508 A1中展示了具有喷水装置的这种燃烧发动机的示例。在此，将燃烧发动机吸入空气和/或燃烧发动机部件的热量传递给水，由此使水蒸发并且由此实现对燃烧发动机吸入空气和/或燃烧发动机部件的冷却效果。
藉由燃烧发动机吸入空气被引入缸中的水在燃烧室中与其余成分混合并且由此以水蒸气的形式被包含于窜漏混合物中，使得作为水蒸气存在的水也流入曲轴箱中。水蒸气从曲轴箱出发、经由曲轴箱通风装置从曲轴箱流入收集容器中或者被清除到大气中，其中以如下方式来冷却曲轴箱通风装置中的水蒸气，使得水蒸气液化并且由此从窜漏混合物的气态组分中析出。
问题在于，流入收集容器中或者排放到大气中的水中含有有害物质(尤其碳氢化合物)，因而不能或难以再次使用这种被污染的水来喷射到吸入管段中，也不能或难以环保地将水清除到大气中。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种燃烧发动机，燃烧发动机能够以简单且成本有效的方式再次使用从曲轴箱中排出的水以及环保地将水清除。
目的通过具有独立权利要求1的特征的燃烧发动机来实现。
由于曲轴箱通风装置具有活性炭过滤器，其中活性炭过滤器被含有喷射水的窜漏混合物流过，所以窜漏混合物、尤其窜漏混合物中所含有的水被净化掉了对环境有害的碳氢化合物，由此水从曲轴箱通风装置出发可以简单地被清除到大气中或者可供喷水装置再次使用。在此，借助活性炭过滤器通过使碳氢化合物沉积在活性炭过滤器上将碳氢化合物从水或窜漏混合物中滤除。
在曲轴箱中，由于曲轴箱中的高温度，水是蒸气状的。当含有喷射水的窜漏混合物流过曲轴箱通风装置并且因此流过活性炭过滤器时，以如下方式对窜漏混合物进行冷却，使得水被液化并且由此从窜漏混合物的其余气态组分中析出。通过流过活性炭过滤器，经过活性炭过滤器之后的窜漏混合物、尤其是水不含有碳氢化合物，从而水对环境是无害的并且可以被清除到环境中。
喷水装置优选具有水箱和喷水器，其中曲轴箱通风装置与水箱以如下方式处于流体连接，使得从窜漏混合物析出并且流过活性炭过滤器的水流入到水箱中。喷水器经由水管线与水箱处于流体连接，水箱在机动车辆上被布置在远离喷水器的位置处。曲轴箱通风装置同样与水箱处于流体连接，其中从窜漏混合物的其余组分析出并且通过活性炭过滤器被净化的水流入水箱中、在水箱中被收集并且可以再次被用于喷射水。在其他情况下，将净化过的水排出到周围环境中。
在一个优选的设计方案中，活性炭过滤器具有临时储水器，临时储水器与喷水装置的喷水器处于流体连接。由此，在临时储水器中收集的、净化过的水可以立即并且直接被喷射到吸入空气中或者直接被喷射到缸中。临时储水器可以被设置在活性炭过滤器的壳体中，例如通过双壁式的壳体，其中临时储水器被实施得小于喷水装置的水箱。
优选地，喷水装置具有喷水器，喷水器被布置在能够与缸形成流体连接的吸入管段/进气管段中，其中吸入空气将所喷射的水一起带入缸中。由此，使喷射水变得容易并且降低了喷水器的生产成本，这是因为喷水器的热负荷较小并且由此可以使用更便宜的材料来制造喷水器。
在一个优选的设计方案中，曲轴箱通风装置以如下方式与吸入管段处于流体连接，使得窜漏混合物的气体被导入吸入管段中。窜漏混合物所包含的水蒸气在曲轴箱通风装置中液化，使得水与窜漏混合物的其余气体分离。窜漏混合物的气态组分被引入吸入管段中，随着燃烧发动机吸入空气流入缸中并且从缸出发、经由具有多个排气净化部件的排气装置流入周围环境中。
因此，提出一种具有喷水装置的燃烧发动机，其中藉由窜漏混合物流入曲轴箱中并且流入曲轴箱通风装置中的水以简单且成本有效的方式净化掉碳氢化合物，并且由此可以对环境友好地将水排出到大气中或者可以在喷水设备中再次使用。
附图说明
借助附图对本发明的实施例进行详细解释。
图1示意性地示出具有曲轴箱通风装置的第一实施方式的燃烧发动机，并且
图2示意性地示出具有曲轴箱通风装置的第二实施方式的燃烧发动机。
具体实施方式
图1公开了机动车辆的燃烧发动机10。该燃烧发动机10具有曲轴箱12、缸盖14和多个缸16，其中在附图中仅展示了一个缸16。在缸16中布置有活塞18，该活塞在燃烧发动机10运行时往复运动。活塞18与连杆20相连接，其中该连杆的第一端部以可旋转的方式被紧固在活塞18上并且该连杆的第二端部以可旋转且偏心的方式与曲轴22相连接。在燃烧发动机10运行时，活塞18在下止点与上止点之间往复运动。
缸16在上止点的上方具有入口23，该入口与空气吸入管段24处于流体连接。入口23可以藉由入口阀25被封闭，其中该入口阀25按需要使入口23打开和封闭。在上止点的上方并且与入口23邻近地，缸16还具有出口29，该出口与排气管段26处于流体连接。借助于出口阀27来使出口29封闭和打开。在入口23与出口29之间布置有燃料喷射器28。
在燃烧发动机10运行时，经由入口23和空气吸入管段24吸入空气并且经由燃料喷射器28将燃料喷射到缸16中。在空气-燃料混合物燃烧之后，经由出口29和排气管段26将排气从缸16排出。
为了节省燃料、提高燃烧发动机功率和/或为了降低燃烧发动机排放量，燃烧发动机10具有喷水装置30。喷水装置30具有喷水器31和水箱34。喷水器31被布置在吸入管段24中并且经由水管线32与水箱34处于流体连接。通过喷水器31的这种布置，将细雾形式的水喷射到吸入管段24中，其中藉由存在于吸入管段24中的空气流将所喷射的水一起带入并且由此将水输送到缸16中。
在燃烧发动机10运行并且活塞18往复运动期间，所谓的窜漏混合物从缸16经由在(图中未示出的)活塞环与缸壁17之间形成的运动间隙19溢流到曲轴箱12中。为了防止曲轴箱12中的压力不会升高到不被允许的程度，曲轴箱12经由气体管线44与曲轴箱通风装置40处于流体连接，流入曲轴箱12中的窜漏混合物可以通过曲轴箱通风装置而逸出。
由于将水喷射到缸16中，所喷射的水也被包含于窜漏混合物中。引入到吸入管段24以及因此进入缸16中的水在缸16中与其余组分(尤其与燃料、润滑油并且与保留在缸16中的热的残余排气)混合，其中水以水蒸气形式包含在窜漏混合物中。由此，水与其他组分一起流入曲轴箱12中，水继续以水蒸气的形式存在于曲轴箱中。从曲轴箱12出发，水与其他组分一起经由曲轴箱通风装置40从曲轴箱12流出。
根据本发明，在曲轴箱通风装置40中设置有活性炭过滤器42。含有喷射水的窜漏混合物流过活性炭过滤器42，其中在活性炭过滤器42中，包含于窜漏混合物中的碳氢化合物被滤出，其方式为碳氢化合物吸附在活性炭过滤器42的活性炭上。随后或在此期间，可以以如下方式对窜漏混合物进行冷却，使得水凝结并且从窜漏混合物的气态组分中析出，其中在流过活性炭过滤器42之后，水中不再含有碳氢化合物。曲轴箱通风装置40与水箱34处于流体连接，使得净化掉了碳氢化合物的水可以流回到水箱34中并且可以再次被用于喷射水。在其他情况下，水可以从曲轴箱通风装置40出发流入周围环境中，这是因为在水中不再含有对环境有害的碳氢化合物。
此外，曲轴箱通风装置40经由管线50与吸入管段24处于流体连接，其中窜漏混合物的气态组分从活性炭过滤器42出发经由管线50被导入吸入管段24中。
图2示出燃烧发动机10的第二实施方式，其中与图1示出的第一实施方式的唯一不同之处在于：活性炭过滤器42具有临时储水器48，净化过的水在临时储水器中被收集。临时储水器48经由管线52直接与喷水装置30的喷水器31处于流体连接，使得净化过的水可以直接被用于喷射水。
由此，提出一种具有喷水装置30的燃烧发动机10，其中通过在曲轴箱通风装置40中设置活性炭过滤器42以简单且成本有效的方式将藉由窜漏混合物流入曲轴箱12并且流入曲轴箱通风装置40中的水净化掉碳氢化合物，并且由此可以对环境友好地将水排出到大气中或者可以在喷水设备30中再次使用。
与所描述的实施方式不同的其他建设性的实施方式也是可行的，这些实施方式落入主权利要求的保护范围内。例如可能以不同的方式实施缸16或喷水装置30。

Claims (5)

1.一种燃烧发动机(10)，具有：
曲轴箱(12)；
缸盖(14)，其中该缸盖(14)和所述曲轴箱(12)限制至少一个缸(16)，在所述至少一个缸中布置有平移运动的活塞(18)；
喷水装置(30)，该喷水装置用于将水喷射到所述至少一个缸(16)中；以及
曲轴箱通风装置(40)，该曲轴箱通风装置与曲轴箱(12)处于流体连接，其中该曲轴箱通风装置(40)能够被含有喷射水的窜漏混合物流过，
其特征在于，
所述曲轴箱通风装置(40)具有活性炭过滤器(42)，其中该活性炭过滤器(42)能够被含有喷射水的窜漏混合物流过。
2.根据权利要求1所述的燃烧发动机，
其特征在于，
所述喷水装置(30)具有水箱(34)和喷水器(31)，其中，所述曲轴箱通风装置(40)与该水箱(34)以如下方式处于流体连接，使得从窜漏混合物析出并且流过活性炭过滤器(42)的水流入到水箱(34)中。
3.根据权利要求1或2所述的燃烧发动机，
其特征在于，
活性炭过滤器(42)具有临时储水器(48)，该临时储水器与所述喷水装置(30)的喷水器(31)处于流体连接。
4.根据前述权利要求之一所述的燃烧发动机，
其特征在于，
所述喷水装置(30)具有喷水器(31)，该喷水器被布置在能够与缸(16)形成流体连接的吸入管段(24)中。
5.根据前述权利要求之一所述的燃烧发动机，
其特征在于，
曲轴箱通风装置(40)以如下方式与吸入管段(24)处于流体连接，使得窜漏混合物的气体被导入吸入管段(24)中。
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