DE102006054117A1 - Internal combustion engine's i.e. petrol engine, crankcase ventilating method, involves guiding air into crankcase, where higher ventilating-volume flow is guided into crankcase in partial load operation than in full load operation - Google Patents
Internal combustion engine's i.e. petrol engine, crankcase ventilating method, involves guiding air into crankcase, where higher ventilating-volume flow is guided into crankcase in partial load operation than in full load operation Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Belüftung des Kurbelgehäuses einer aufgeladenen Brennkraftmaschine sowie eine Belüftungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens und die Verwendung eines Stromregelventils in der Kurbelgehäusebelüftung einer Brennkraftmaschine.The The invention relates to a method for ventilating the crankcase of a charged internal combustion engine and a ventilation arrangement for carrying out the Procedure and the use of a flow control valve in the crankcase ventilation a Internal combustion engine.
Ein gattungsgemäßes Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus der Praxis bekannt. Wegen des hohen Kraftstoffeintrags bei einem durch Kompressor oder Turbolader aufgeladenen Otto-Motor mit luftgeführtes Brennverfahren bei Volllast ist eine wirkungsvolle Belüftung im Volllastbetrieb des Motors erforderlich, um eine systemschädliche Kraftstoffanreicherung im Motoröl zu verhindern. Zudem soll im Teillastbetrieb sichergestellt werden, dass eine Taupunktsunterschreitung für Wasser wegen der damit verbundenen Vereisungsgefahr zuverlässig verhindert wird, wobei aufgrund der Zuführung von Frischluft eine derartige Vereisung im Kurzstreckenbetrieb des Motors erfolgen könnte.One generic method according to the preamble of claim 1 is known from practice. Because of the high fuel input at one by compressor or Turbocharger charged Otto engine with air-guided combustion at full load is an effective ventilation in full load operation of the engine required to systemic fuel enrichment in engine oil to prevent. In addition, it should be ensured in partial load operation that a dew point below for Water reliably prevented because of the associated risk of icing is due to the supply of Fresh air such icing in short-distance operation of the engine could be done.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl eine wirkungsvolle Belüftung des Kurbelgehäuses bei Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine zu ermöglichen, als auch eine Taupunktunterschreitung für Wasser im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine zu verhindern, und hierzu ein geeignetes Verfahren und eine geeignete Vorrichtung anzugeben.Of the Invention is based on the object, both an effective ventilation of the crankcase to allow the internal combustion engine to operate at full load, as well as a dew point below for water in partial load operation to prevent the internal combustion engine, and this a suitable Specify method and a suitable device.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 1 gelöst sowie durch eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruches 5 sowie durch die Verwendung eines Stromregelventils gemäß Anspruch 10.These The object is achieved by a method with the method steps according to claim 1 solved as well by an arrangement with the features of claim 5 and by the use of a flow control valve according to claim 10.
Die Erfindung schlägt mit anderen Worten vor, die Belüftung im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine mit einem höheren Volumenstrom vorzusehen als im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine. Dies kann beispielsweise durch die Verwendung eines an sich aus der Motorentechnik bekannten Stromregelventils erfolgen, wobei das Stromregelventil vorschlagsgemäß in der Belüftungsleitung des Kurbelgehäuses eingesetzt wird. Diese an sich bekannten Stromregelventile stellen konstruktionsbedingt sicher, dass sie als Rückschlagventil wirken, wenn auf der an sich als Saugseite vorgesehenen Seite ein relativer Überdruck herrscht, und sie stellen weiterhin sicher, dass bei stärkerem Unterdruck das Stromregelventil teilweise schließt, so daß hierdurch der das Ventil passierende Volumenstrom reduziert wird. Während im Teillastbetrieb eine optimale Belüftung des Kurbelgehäuses mit einem möglichst großen Volumenstrom möglich ist, wird im Volllastbetrieb üblicherweise der zur Einleitung der Belüftungsgase zur Verfügung stehende Unterdruck begrenzt sein, und gemäß in gesetzlichen Vorgaben muß ein relativer Überdruck im Kurbelgehäuse verhindert werden.The Invention proposes in other words, the ventilation in partial load operation of the internal combustion engine with a higher volume flow to be provided as in full load operation of the internal combustion engine. This can for example, by using a per se from the engine technology known flow control valve, wherein the flow control valve as proposed in the vent line of the crankcase is used. These known flow control valves provide By design, sure that they act as a check valve when on the itself provided as the suction side of a relative overpressure prevails, and they continue to ensure that at higher negative pressure the flow control valve partially closes, so that thereby the the valve passing volume flow is reduced. While in partial load operation a optimal ventilation of the crankcase with one as possible huge Volume flow possible is usually in full load operation to the introduction of the ventilation gases to disposal Under standing negative pressure, and according to legal requirements has to be relative overpressure in the crankcase be prevented.
Vorschlagsgemäß wird daher ein Stromregelventil verwendet, dessen Kennlinie höhere Volumenströme zur Belüftung des Kurbelgehäuses im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht, wenn ein vergleichsweise geringerer Ladedruck herrscht, und andererseits niedrigere Volumenströme zur Kurbelgehäusebelüftung im Volllastbetrieb bewirkt, wenn ein vergleichsweise höherer Ladedruck herrscht. Vorteilhaft kann eine Drossel in die Entlüftungsleitung, und vorzugsweise in das Stromregelventil integriert sein, die den maximalen Belüftungs-Volumenstrom begrenzt. Die Funktionsweise des Stromregelventils ist erwartungsgemäß von besonderer Zuverlässigkeit geprägt, da im Vergleich zur Anwendung derartiger Stromregelventile im Rahmen der Kurbelgehäuseentlüftung bei der vorschlagsgemäßen Verwendung des Stromregelventils dieses einen von Verunreinigungen freien, sauberen Frischluftstrom steuert. Durch die einem Stromregelventil eigene Funktion als Rückschlagventil wird zuverlässig eine unerwünschte Entlüftung des Kurbelgehäuses in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine, beispielsweise in einen dort vorgesehenen Ladeluftkühler, verhindert, wie dies bei eventuell auftretenden kurzfristigen negativen Druckgefällen zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ladeluftkühler nicht auszuschließen ist, beispielsweise im dynamischen Fahrbetrieb.Proposal accordingly becomes a flow control valve is used whose characteristic curve higher volume flows for ventilation of the crankcase in partial load operation of the internal combustion engine allows when a comparatively lower boost pressure prevails, and on the other hand lower volumetric flows for crankcase ventilation in the Full load operation causes, if a comparatively higher boost pressure prevails. Advantageously, a throttle in the vent line, and preferably be integrated in the flow control valve, the maximum ventilation volume flow limited. The operation of the flow control valve is expected to be special reliability embossed, because compared to the application of such flow control valves in the context of Crankcase ventilation at the proposed use the flow control valve this one of impurities, clean fresh air flow controls. By a flow control valve own Function as a check valve becomes reliable an undesirable vent of the crankcase in the intake of the internal combustion engine, for example in a provided there intercooler, prevents this from occurring in the event of short-term negative pressure drops between the crankcase and the intercooler not be ruled out is, for example, in dynamic driving.
Alternativ
zur Verwendung eines Stromregelventils kann eine durch den im Kurbelgehäuse herrschenden
Druck geregelte Belüftung
im Volllastbereich verwirklicht sein:
Bei einer konventionellen
Kurbelgehäusebelüftung eines
Saugmotors ergibt sich die Belüftungsmenge des
Kurbelgehäuses
automatisch aus dem Spülgefälle zwischen
der Frischluftquelle, beispielsweise dem Luftfilterkasten, und dem
Kurbelgehäuse.
Zur Abstimmung wird die Leistung üblicherweise gedrosselt, um
die Belüftungsmengen
im Leerlaufbetrieb des Motors unkritisch zu halten. Steigt der Kurbelgehäusedruck
auf das Niveau des Druckes, welcher in der Frischluftquelle herrscht,
so wird die Kurbelgehäusebelüftung abgeschaltet.
Wenn kein Rückschlagventil
verbaut wird und der Kurbelgehäusedruck
weiter ansteigt, wird das Kurbelgehäuse auch über die Belüftungsleitung entlüftet.As an alternative to using a flow control valve, a ventilation controlled by the pressure prevailing in the crankcase can be realized in the full load range:
In a conventional crankcase ventilation of a naturally aspirated engine, the ventilation amount of the crankcase automatically results from the scavenging gradient between the fresh air source, such as the air filter box, and the crankcase. To tune the power is usually throttled to keep the ventilation amounts in idle mode of the engine uncritical. As the crankcase pressure increases to the level of pressure prevailing in the fresh air source, the crankcase ventilation is shut off. If no check valve is installed and the crankcase pressure continues to increase, the crankcase is also vented through the vent line.
Bei aufgeladenen Otto-Motoren tritt allerdings das Problem auf, dass bei niedrigen Drehzahlen und gleichzeitigem Volllastbetrieb nur ein sehr geringer Unterdruck in der Vorsaugstrecke zur Einleitung der Kurbelgehäuseentlüftung über einen sehr großen Kennfeldbereich zur Verfügung steht. Trotzdem ist auch bei dieser Anwendung, insbesondere bei Direkteinspritzungsmotoren, die Notwendigkeit gegeben, auch im Volllastbetrieb eine möglichst große Belüftungsmenge in das Kurbelgehäuse einzutragen. Wie bereits vorher erwähnt, ergibt sich bei den aufgeladenen Motoren die Möglichkeit, das Kurbelgehäuse aus dem La dedruckbereich zu belüften und somit einen großen Kennfeldbereich abdecken zu können. Vorzugsweise kann durch einen Aktuator die Belüftungsmenge beim Anstieg des Kurbelgehäusedruckes auf einen Relativwert von 0 mbar oder gar auf positive Werte gedrosselt werden oder ganz abgeschaltet werden. Auf diese Weise kann neben der Forderung nach einer möglichst hohen Belüftungsmenge im Volllastbetrieb auch die gesetzliche Vorgabe, dass stets Unterdruck im Kurbelgehäuse herrschen sollte, eingehalten werden, und dies nicht nur bei einer konstruktiv ideal ausgelegten Brennkraftmaschine, sondern auch bei beispielsweise gealterten Motoren, die höhere Blow-By-Gasmengen im Volllastbetrieb oder größere Leckmengen im Abgasturbolader aufweisen.In turbocharged gasoline engines, however, the problem arises that at low speeds and simultaneous full-load operation only a very small negative pressure in the Vorsaugstrecke to initiate the crankcase ventilation over a very large map range is available. Nevertheless, even in this application, especially in direct injection engines, the need exists, even in full load operation einzutra the largest possible amount of ventilation in the crankcase As already mentioned before, the turbocharged engines have the possibility of venting the crankcase from the La dedruckbereich and thus to be able to cover a large map range. Preferably, the ventilation amount can be throttled by an actuator at the rise of the crankcase pressure to a relative value of 0 mbar or even to positive values or switched off completely. In this way, in addition to the demand for the highest possible ventilation amount in full load operation, the statutory requirement that always negative pressure in the crankcase should prevail, and this not only in a structurally ideally designed internal combustion engine, but also in, for example, aged engines, the higher Blow-by gas quantities in full load operation or larger leakage quantities in the exhaust gas turbocharger have.
Der hierzu vorschlagsgemäße Aktuator weist eine Regelmembrane auf, mit deren Hilfe ein Vergleich des Kurbelgehäusedruckes mit dem Umgebungsdruck ermöglicht wird. Steigt der Kurbelgehäusedruck über den Umgebungsdruck an, so bewegt sich die Membrane gegen die Kraftkomponente des Ladedruckes bzw. der eintretenden Luft und verschließt den Zustrom von Luft, der aus dem Ladedruckbereich in das Kurbelgehäuse fließt. Vor dem Eintritt des Ladedruckes in das Ventil ist vorzugsweise eine Düse als Drossel angeordnet, die einerseits den maximalen Belüftungs-Volumenstrom bei geöffnetem Ventil begrenzt, und die damit andererseits den Gegendruck gegen den Aktuator im Durchflußbetrieb der Belüftungsluft begrenzt.Of the this proposed actuator has a control membrane, with the help of a comparison of the crankcase pressure with the ambient pressure becomes. If the crankcase pressure rises above the Ambient pressure, the membrane moves against the force component the charge pressure or the incoming air and closes the influx of air flowing from the boost pressure area into the crankcase. In front the entry of the boost pressure in the valve is preferably a Nozzle as Throttle arranged, on the one hand, the maximum ventilation volume flow when open Valve limits, and thus the other hand, the back pressure against the actuator in Durchflußbetrieb the ventilation air limited.
Vorteilhaft können beide Regelungsmöglichkeiten in einer Belüftung zusammengefasst werden, also sowohl ein Stromregelventil in die Belüftungsleitung integriert als auch die über den im Kurbelgehäuse herrschenden Druck geregelte Belüftung im Volllastbereich vorgeseh sein, z. B. durch Integration der vorerwähnten Regelmembran in die Belüftungsleitung, so dass auch der Umgebungsdruck in die Belüftungsregelung eingeht.Advantageous can both control options in aeration be summarized, so both a flow control valve in the vent line integrated as well as the over in the crankcase prevailing pressure regulated ventilation be provided in the full load range, z. B. by integration of the aforementioned control membrane in the ventilation line, so that the ambient pressure is included in the ventilation control.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der rein schematischen Darstellungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigtembodiments The invention will be described with reference to the purely schematic representations below explained. It shows
In den Zeichnungen sind vergleichbare oder gleiche Bauelemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the drawings are comparable or identical components with provided the same reference numerals.
So
ist jeweils mit
Hinter
dem Lader
Die
bisher beschriebenen Komponenten sind für beide Ausführungsbeispiele
der
Bei
dem Ausführungsbeispiel
der
Andererseits
wirkt das Stromregelventil
Ein
zweites Ausführungsbeispiel
einer geregelten Kurbelgehäusebelüftung ist
in
Die
Membrane ist mit einem Ventilkörper
Wenn
im Kurbelgehäuse
Herrscht
jedoch im Kurbelgehäuse
Diese
vom Umgebungsdruck abhängige
Regelung der Kurbelgehäusebelüftung kann
entweder statt der Belüftungsregelung
gemäß
In
Abweichend
von dem in
In
Wird
die Motordrehzahl bzw. die Last weiter in Richtung Volllast gesteigert,
sinkt aufgrund der größeren Ansaugluftmasse
der Druck hinter dem Luftfilter
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