DE102006054956A1

DE102006054956A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006054956A1
Application number: DE102006054956A
Authority: DE
Inventors: Sonja Adorf; Peter Lauer; Harrie Leijendeckers
Original assignee: MAN Diesel SE
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-23
Also published as: FI20070696A; FI20070696A0; CN101187321B; JP2008128235A; KR20080046549A; KR101417006B1; JP5184863B2; DE102006054956B4; CN101187321A; FI124612B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eine mit Schweröl betriebene Großdieselbrennkraftmaschine, mit einer Einrichtung zur Abführung eines Kurbelgehäuseentlüftungsgases aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Erfindungsgemäß umfasst die Einrichtung zur Abführung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases eine siphonartige Rohrleitung (18), wobei der siphonartigen Rohrleitung (17) stromabwärts eines Tiefpunktbereichs (21) derselben eine Wasserzuführeinrichtung (22) zugeordnet ist, mit Hilfe derer Wasser in das abzuführende Kurbelgehäuseentlüftungsgas einleitbar ist, und wobei der siphonartigen Rohrleitung (18) im Tiefpunktbereich (21) derselben ein Ventil (24) zugeordnet ist, um ein sich bildendes Öl-Wasser-Gemisch abzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei aus der Praxis bekannten Großdieselbrennkraftmaschinen, die mit Schweröl betrieben werden, wird ein Kurbelgehäuseentlüftungsgas üblicherweise unbehandelt in die Atmosphäre entlüftet. Gleiches gilt für die Sperrluft eines Abgasturboladers einer solchen Großdieselbrennkraftmaschine.
Bei relativ kleinen Brennkraftmaschinen, die z. B. in Personenkraftwagen oder Nutzfahrzeugen zum Einsatz kommen, ist es aus der Praxis bereits bekannt, das Kurbelgehäuseentlüftungsgas vor Entlüftung in die Atmosphäre einem Ölabscheider zuzuführen, um so aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas Öl bzw. Ölnebel abzuscheiden. Die erzielbaren Ölabscheidegrade sind jedoch beschränkt.
Aus der DE 10 2004 031 281 A1 ist eine relativ kleine Brennkraftmaschine eines Nutzfahrzeugs mit einem Abgasturbolader bekannt, die über eine Einrichtung zur Abführung eines Kurbelgehäuseentlüftungsgases aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verfügt, wobei eine als Gaspumpe ausgebildete Einrichtung der Verdichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases dient, und wobei das verdichtete Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Brennkraftmaschine rückführbar ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung das Problem zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen, die eine höheren Ölabscheidegrad aufweist. Dieses Problem wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß umfasst die Einrichtung zur Abführung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases eine siphonartige Rohrleitung, wobei der siphonartigen Rohrleitung stromabwärts eines Tiefpunktbereichs derselben eine Wasserzuführeinrichtung zugeordnet ist, mit Hilfe derer Wasser in das abzuführende Kurbelgehäuseentlüftungsgas einleitbar ist, und wobei der siphonartigen Rohrleitung im Tiefpunktbereich derselben ein Ventil zugeordnet ist, um ein sich ausbildendes Öl-Wasser-Gemisch abzuführen.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird Wasser in eine das abzuführende Kurbelgehäuseentlüftungsgas führende, siphonartige Rohrleitung eingeleitet, nämlich stromabwärts des Tiefpunktbereichs der siphonartigen Rohrleitung.
Durch das Einleiten des Wassers in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird eine Kühlung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases aufgrund der teilweisen Verdunstung des Wassers bewirkt. Durch die Kühlung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases kondensiert ein Teil des im Kurbelgehäuseentlüftungsgas enthaltenen, gasförmigen Öls. Ferner lagern sich Wassertröpfchen des in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas eingebrachten Wassers an Öltröpfchen des Kurbelgehäuseentlüftungsgases an und bilden durch Koagulation und Agglomeration größere Tropfen. Durch das in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas eingebrachte Wasser werden somit einerseits gasförmige Bestandteile des Kurbelgehäuseentlüftungsgases in die Flüssigphase überführt und andererseits werden flüssige Tröpfchen vergrößert. Beide Effekte bewirken eine gute Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas.
Vorzugsweise ist der siphonartigen Rohrleitung über eine Rohrleitung ein Sperrluftgas eines Abgasturboladers zuführbar, wobei die Rohrleitung des Sperrluftgases stromaufwärts des Tiefpunktbereichs der siphonartigen Rohrleitung in diese siphonartige Rohrleitung mündet.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen den Tiefpunktbereich der siphonartigen Rohrleitung und das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ein Rückschlagventil geschaltet, um ein Überströmen des sich ausbildenden Öl-Wasser-Gemischs in das Kurbelgehäuse zu verhindern.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2: eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
3: eine schematisierte Darstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 am Beispiel von einfach abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschinen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf solche einfach abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschinen beschränkt ist. Vielmehr kann die Erfindung auch bei mehrfach abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei kompressoraufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei auf sonstige Art und Weise aufgeladenen Brennkraftmaschinen oder nicht aufgeladenen Brennkraftmaschinen bei zum Einsatz kommen. Bei den Brennkraftmaschinen kann es sich um Dieselmotoren, Ottomotoren, HCCI-Motoren oder um andere Verbrennungsmotoren handeln. Vorzugsweise handelt es sich der Brennkraftmaschine jedoch um eine mit Schweröl betriebene Großdieselbrennkraftmaschine wie eine Schiffsdieselbrennkraftmaschine.
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, wobei ein die Brennkraftmaschine 10 verlassender Abgasstrom 11 einer Turbine 12 eines Abgasturboladers 13 zugeführt und in derselben entspannt wird. Die Turbine 12 des Abgasturboladers 13 treibt einen Verdichter 14 desselben an, wobei im Verdichter 14 des Abgasturboladers 13 ein der Brennkraftmaschine 10 zuzuführender Verbrennungsluftstrom 15 verdichtet wird. Der im Verdichter 14 des Abgasturboladers 13 verdichtete Verbrennungsluftstrom 15 wird einem Ladeluftkühler 16 zugeführt, der den verdichteten Verbrennungsluftstrom kühlt, so dass stromabwärts des Ladeluftkühlers 16 ein verdichteter und gekühlter Verbrennungsluftstrom vorliegt, der auch als Ladeluftstrom 17 bezeichnet wird.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine verfügt über eine Einrichtung zur Abführung eines Kurbelgehäuseentlüftungsgases aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, wobei die Einrichtung zur Abführung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases eine siphonartige Rohrleitung 18 umfasst. Die siphonartige Rohrleitung 18 verfügt über zwei vertikale Rohrleitungsabschnitte 19 und 20, die über einen im Wesentlichen horizontal verlaufenden, einen Tiefpunktbereich 21 ausbildenden Rohrleitungsabschnitt miteinander verbunden sind.
Der siphonartigen Rohrleitung 18, nämlich dem vertikalen Rohrleitungsabschnitt 20, ist eine als Düse ausgebildete Wasserzuführeinrichtung 22 zugeordnet, mit Hilfe derer Wasser in das abzuführende Kurbelgehäuseentlüftungsgas einleitbar, nämlich einspritzbar, ist. Die Wasserzuführeinrichtung 22 ist vorzugsweise als Flachdüse ausgebildet, um das Wasser mit einer möglichst feinen Zerstäubung in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas einzuspritzen. Es sei darauf hingewiesen, dass auch andere Düsen sowie eine Anordnung mehrerer Düsen verwendet werden kann, um das Wasser in den das Kurbelgehäuseentlüftungsgas führenden, vertikalen Rohrleitungsabschnitt 20 der siphonartigen Rohrleitung 18 einzuspritzen. Die Wassermenge sowie der Wasserdruck des über die Wasserzuführeinrichtung 22 in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas einzuspritzenden Wassers ist über ein Ventil 23 einstellbar.
Durch das Einspritzen von Wasser in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas werden gasförmige Ölbestandteile desselben in die Flüssigphase überführt, da das eingespritzte Wasser für eine Kühlung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases sorgt. Weiterhin werden im Kurbelgehäuseentlüftungsgas enthaltende Öltröpfchen vergrößert, da sich Wassertröpfchen bedingt durch Koagulation und Agglomeration an Öltröpfchen des Kurbelgehäuseentlüftungsgases anlagern.
Dem Tiefpunktbereich 21 der siphonartigen Rohrleitung 18 ist ein Ventil 24 zugeordnet, um ein sich ausbildendes Öl-Wasser-Gemisch aus dem Bereich der siphonartigen Rohrleitung 18 abzuführen und einer Bilge 25 zuzuführen. Bei dem Ventil 24 kann es sich um ein automatisch öffnendes sowie automatisch schließendes Ventil handeln, welches über den Füllstand der siphonartigen Rohrleitung 18 gesteuert geöffnet sowie geschlossen wird, um bei Erreichen eines definierten Füllstands das sich ausbildende Öl-Wasser-Gemisch aus der siphonartigen Rohrleitung 18 abzuführen. Das sich in der Bilge 25 ansammelnde Öl-Wasser-Gemisch kann über einen Entöler entsorgt werden.
Zumindest der vertikale Rohrleitungsabschnitt 20 der siphonartigen Rohrleitung 18, dem die Wasserzuführeinrichtung 22 zugeordnet ist, ist derart dimensioniert, dass derselben einen großen Strömungsquerschnitt zur Bereitstellung geringer Strömungsgeschwindigkeiten des abzuführenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases sowie eine große Rohrlänge aufweist. In diesem Fall ist dann gewährleistet, dass ohne separaten Ölabscheider alleine durch das Ausnutzen der Schwerkraft eine gute Ölabscheidung von Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas gewährleistet werden kann. Gegebenenfalls ist dem stromabwärtigen Ende des vertikalen Rohrleitungsabschnitts 20 ein Tröpfchenabscheidegitter zugeordnet.
Gemäß 1 ist in die siphonartige Rohrleitung 18 stromaufwärts des Tiefpunktbereichs 21 und damit in den vertikalen Rohrleitungsabschnitt 19 ein Rückschlagventil 26 integriert, um zu verhindern, dass das sich ausbildende Öl-Wasser-Gemisch in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine überströmt.
Bei dem über die Wasserzuführeinrichtung 22 in das Kurbelgehäuseentlüftungsgas eingebrachten bzw. eingespritzten Wasser kann es sich um Frischwasser, Meerwasser, Nutzwasser oder auch sogenanntes Grauwasser handeln.
2 zeigt eine vorteilhafte Weiterbildung der Brennkraftmaschine gemäß 1, wobei zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen für gleiche Baugruppen gleiche Bezugsziffern verwendet werden. Im Ausführungsbeispiel der 2 ist der siphonartigen Rohrleitung 18 über eine Rohrleitung 27 Sperrluft des Abgasturboladers 13 zuführbar, um so aus derselben ebenso wie aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas Öl abzuscheiden. Dabei mündet gemäß 2 die Rohrleitung 27 des Sperrluftgases stromaufwärts des Tiefpunktbereichs 21, nämlich stromaufwärts des Rückschlagventils 26, in die siphonartige Rohrleitung 18.
Zur weiteren Verbesserung bzw. Optimierung des Ölabscheidegrades ist gemäß 3 der siphonartigen Rohrleitung 18 ein zusätzlicher Ölabscheider 28 zugeordnet. Bei diesem Ölabscheider 28 kann es sich um einen Diffusionsabscheider, Trägheitsabscheider, Fliehkraftabscheider, Elektroabscheider oder um eine Kombination dieser Abscheider handeln. Im Ölabscheider 28 abgeschiedenes Öl ist zur Entsorgung über eine Rohrleitung 29 der Bilge 25 zuführbar.
Ein den Ölabscheider 28 verlassendes Gas 30 ist entweder in die Atmosphäre ableitbar oder der Brennkraftmaschine rückführbar, wobei in diesem Fall das Gas 30 in einem nicht-dargestellten Verdichter verdichtet und anschließend der Brennkraftmaschine rückgeführt wird, entweder stromabwärts des Ladeluftkühlers 16 in den verdichteten und gekühlten Verbrennungsluftstrom oder stromaufwärts des Ladeluftkühlers 16 in den verdichteten und ungekühlten Verbrennungsluftstrom oder auch stromaufwärts des Verdichters 14 des Abgasturboladers 13 in den unverdichteten Verbrennungsluftstrom 15.

10: Brennkraftmaschine
11: Abgasstrom
12: Turbine
13: Abgasturbolader
14: Verdichter
15: Verbrennungsluftstrom
16: Ladeluftkühler
17: Ladeluftstrom
18: siphonartige Rohrleitung
19: vertikaler Rohrleitungsabschnitt
20: vertikaler Rohrleitungsabschnitt
21: Tiefpunktbereich
22: Wasserzuführeinrichtung
23: Ventil
24: Ventil
25: Bilge
26: Rückschlagventil
27: Rohrleitung
28: Ölabscheider
29: Rohrleitung
30: Gas

Claims

Brennkraftmaschine, insbesondere mit Schweröl betriebene Großdieselbrennkraftmaschine, mit einer Einrichtung zur Abführung eines Kurbelgehäuseentlüftungsgases aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Abführung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases eine siphonartige Rohrleitung (18) umfasst, wobei der siphonartigen Rohrleitung (18) stromabwärts eines Tiefpunktbereichs (21) derselben eine Wasserzuführeinrichtung (22) zugeordnet ist, mit Hilfe derer Wasser in das abzuführende Kurbelgehäuseentlüftungsgas einleitbar ist, und wobei der siphonartigen Rohrleitung (18) im Tiefpunktbereich (21) derselben ein Ventil (24) zugeordnet ist, um ein sich bildendes Öl-Wasser-Gemisch abzuführen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die siphonartige Rohrleitung (18) stromabwärts des Tiefpunktbereichs (21) einen großen Strömungsquerschnitt zur Bereitstellung geringer Strömungsgeschwindigkeiten des abzuführenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die siphonartige Rohrleitung (18) stromabwärts des Tiefpunktbereichs (21) vertikal verläuft und in diesem Abschnitt eine große Rohrlänge aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Tiefpunktbereich (21) der siphonartigen Rohrleitung (18) und das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine ein Rückschlagventil (26) geschaltet ist, um ein Überströmen des Öl-Wasser-Gemisch in das Kurbelgehäuse zu verhindern.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der siphonartigen Rohrleitung (18) stromabwärts der Wasserzuführeinrichtung (22) ein Ölabscheider (28) zugeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der siphonartigen Rohrleitung (18) über eine Rohrleitung (27) ein Sperrluftgas eines Abgasturboladers (13) zuführbar ist, wobei die Rohrleitung (27) des Sperrluftgases stromaufwärts des Tiefpunktbereichs (21) der siphonartigen Rohrleitung (18) in dieselbe mündet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rohrleitung (27) des Sperrluftgases stromaufwärts des Rückschlagventils (26) in die siphonartige Rohrleitung (18) mündet.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen eine Turbine (12) und einen Verdichter (15) aufweisenden Abgasturbolader (13), wobei die Turbine (12) des Abgasturboladers einen die Brennkraftmaschine verlassenden Abgasstrom entspannt, wobei der Verdichter (14) des Abgasturboladers von der Turbine (12) desselben angetrieben ist und den Verbrennungsluftstrom verdichtet, wobei zwischen den Verdichter (14) des Abgasturboladers und die Brennkraftmaschine ein Ladeluftkühler (16) geschaltet ist, und wobei das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas über einen Verdichter verdichtbar und anschließend in Richtung auf die Brennkraftmaschine rückführbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuseentlüftungsgas stromabwärts des Ladeluftkühlers (16) in den verdichteten und gekühlten Verbrennungsluftstrom eingleitet wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuseentlüftungsgas stromaufwärts des Ladeluftkühlers (16) in den verdichteten Verbrennungsluftstrom eingleitet wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Kurbelgehäuseentlüftungsgas stromaufwärts des Verdichters (14) des Abgasturbolader in den unverdichteten Verbrennungsluftstrom eingleitet wird.