DE102008029904A1 - Device and method for crankcase ventilation - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kurbelgehäuseentlüftung und Rückführung der Entlüftungsgase in den Verbrennungsraum einer aufgeladenen Brennkraftmaschine.The The invention relates to an apparatus and a method for crankcase ventilation and returning the vent gases in the combustion chamber of a supercharged internal combustion engine.
Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere Hubkolbenmaschinen, können Verbrennungsgase zwischen den Zylindern und den Kolbenringen in das Kurbelgehäuse entweichen. Diese Gase werden als blow-by-Gase bezeichnet und können innerhalb des Kurbelgehäuses beträchtliche Drücke aufbauen, so daß eine Entlüftung des Kurbelgehäuses erforderlich ist. Die blow-by-Gase im Kurbelraum werden mit Motoröl belastet, weshalb sie nicht in die Umgebung abgegeben werden dürfen und üblicherweise einen Ölabscheider durchlaufen, um schließlich in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geleitet zu werden. Von hier aus werden die Gase wieder in die Brennräume der Zylinder geleitet.At the Operation of internal combustion engines, in particular reciprocating engines, can combustion gases between the cylinders and the Escape the piston rings in the crankcase. These gases are referred to as blow-by gases and can be used within the crankcase considerable pressures Build so that a vent of the crankcase is required. The blow-by gases in the crankcase are filled with engine oil burdened, which is why they may not be released into the environment and usually go through an oil separator to finally to be routed into the intake tract of the internal combustion engine. From Here the gases are returned to the combustion chambers of the cylinders directed.
Um den Druck im Kurbelgehäuse auf einen möglichst konstanten Wert zu regeln, können Druckregelventile oder auch variable Drosseln mit oder ohne Rückschlagfunktion, z. B. sog. PCV-Ventile (positive crankcase ventilation) vorgesehen sein. Über solche Steuer-Ventile wird der Unterdruck im Ansaugtrakt herangezogen, um Gase aus dem Kurbelraum abzusaugen. Wenn ein Turbolader vorgesehen ist, wird im Teillastbetrieb das abgesaugte Gas stromabwärts des Turboladers in den Ansaugtrakt gesaugt, und bei Vollast stromaufwärts des Turboladers in den Ansaugtrakt. Rückschlagventile müssen bei Vollast verhindern, daß der Druck über die sog. Teillastentlüftungsleistungen in das Kurbelgehäuse übertragen wird.Around the pressure in the crankcase on a possible can regulate constant value, pressure regulators or also variable throttles with or without check-back function, z. B. so-called. PCV valves (positive crankcase ventilation) provided be. About such control valves, the negative pressure in Intake tract used to suck gases from the crankcase. If a turbocharger is provided, in part-load operation extracted gas downstream of the turbocharger in the intake sucked, and at full load upstream of the turbocharger in the intake tract. Check valves must be at full load Prevent the pressure on the so-called. Part-load ventilation is transferred to the crankcase.
Die Absaugung der Gase erfolgt entweder im Bereich des Bodens des Kurbelgehäuses oberhalb des Ölniveaus oder im Bereich des Zylinderkopfes. Bei einer Absaugung im Bereich des Zylinderkopfes unterscheidet man insbesondere zwischen der Anordnung der Sammelkammer im Zylinderkopf selbst oder in einer den Zylinderkopf umgebenden Ventilhaube. Die Sammelkammern sind im übrigen die Räume, in denen sich das Entlüftungsgas vor der Absaugung befindet.The Extraction of the gases takes place either in the region of the bottom of the crankcase above the oil level or in the area of the cylinder head. at A suction in the area of the cylinder head is distinguished in particular between the arrangement of the collection chamber in the cylinder head itself or in a valve hood surrounding the cylinder head. The Collection chambers are otherwise the rooms in which the vent gas is in front of the exhaust.
Aus
der
Eine andere Variante einer Kurbelgehäuseentlüftung eines V-Motors sieht für jede Zylinderreihe einen eigenen Turbolader und einen eigenen Ölabscheider vor. Bei Ölabscheidern, insbesondere Trägheitsabscheidern, ist der Abscheidegrad zum Teil vom Durchsatz abhängig. Es gibt deshalb Ölabscheider, bei denen einzelne Stufen (beim Mehrfach-Zyklonabscheiden einzelne Zyklone) über Schaltelemente zugeschaltet werden können. Solche Schaltelemente bestehen meistens aus einer Feder und einem, durch die Feder betätigten Verschlußelement.A another variant of a crankcase ventilation A V-engine sees its own for each cylinder row Turbocharger and a separate oil separator. For oil separators, In particular, inertial, is the degree of separation partly dependent on throughput. There are therefore oil separators, in which individual stages (in multiple cyclone separation individual Cyclones) can be switched on via switching elements. Such switching elements usually consist of a spring and a, by the spring actuated closure element.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfacher ausgebildete Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung sowie eine Verfahren hierzu anzugeben.task The invention is to provide a simpler device for Crankcase ventilation and a method for this purpose specify.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung und Rückführung der Entlüftungsgase (blow-by-Gase genannt) in den Verbrennungsraum einer aufgeladenen Brennkraftmaschine weist mehrere dem Kurbelgehäuse und einzelnen oder mehreren Zylindern zugeordnete Sammelkammern für Entlüftungsgase vor. Diese Sammelkammern können im Kurbelgehäuse oder zylinderkopfseitig vorgesehen sein. In einer Ansaugleitung, wobei auch mehrere Ansaugleitungen vorgesehen sein können, ist wenigstens ein Turbolader angeordnet. Darüber hinaus ist jeder Sammelkammer wenigstens ein eigener Ölabscheider zugeordnet. Eine Teillastrückführleitung führt von einem Ölabscheider nach stromabwärts des Turboladers zur Ansaugleitung, in die sie mündet. Darüber hinaus ist von jedem Ölabscheider eine Vollastrückführleitung für Entlüftungsgas vorgesehen, die stromaufwärts des Turboladers in die Ansaugleitung mündet. Im Vollastbetrieb strömt Entlüftungsgas jeder Sammelkammer über die zugeordneten, eigenen Ölabscheider in die Ansaugleitung. Zumindest im Teillastbetrieb sind die Sammelkammern aber strömungsmäßig miteinander verbunden, und Entlüftungsgas wird von zumindest zwei Sammelkammern über den Ölabscheider einer Sammelkammer in die Ansaugleitung geführt.The Inventive device for crankcase ventilation and recycling the vent gases (blow-by gases called) in the combustion chamber of a supercharged internal combustion engine has several the crankcase and single or multiple cylinders assigned collecting chambers for venting gases in front. These collection chambers can be in the crankcase or be provided on the cylinder head side. In a suction line, although several suction lines can be provided, At least one turbocharger is arranged. Furthermore each collection chamber is at least a separate oil separator assigned. A part throttle return line leads from an oil separator to the downstream of the turbocharger to the intake, in which it flows. About that In addition, each oil separator is a full return line provided for vent gas upstream of the turbocharger opens into the intake. In full load operation bleeds vent gas to each collection chamber the assigned, own oil separator in the suction line. At least in part-load operation, however, the collection chambers are fluid interconnected, and vent gas is at least two collecting chambers via the oil separator one Collecting chamber led into the suction line.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, daß im Teillastbetrieb weniger Ölabscheider im Betrieb sind, so daß die dann arbeitenden Ölabscheider einen höheren Durchsatz und Ölabscheidegrad erzielen als im Teillastbetrieb. Dadurch sind zusätzliche Schaltelemente unnötig. Vorzugsweise hat die erfindungsgemäße Vorrichtung somit keinen schaltbaren Ölabscheider.The Inventive device provides that in Part load operation are less oil separators in operation, so that then working oil separator a higher Throughput and Ölabscheidegrad achieve than in partial load operation. As a result, additional switching elements are unnecessary. Preferably, the device according to the invention thus no switchable oil separator.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Zylinderreihen vorgesehen, und jede Zylinderreihe weist eine eigene Sammelkammer auf. Wie bereits erläutert, können diese Sammelkammern Abschnitte des Kurbelgehäuses sein oder den Zylinderköpfen zugeordnet sein und in deren Bereich liegen.According to the preferred embodiment, a plurality of rows of cylinders are provided, and each row of cylinders has its own collection chamber. As already explained, these collecting chambers may be sections of the crankcase or the cylinder be assigned to the heads and in their range.
Wie ebenfalls bereits erläutert, müssen die Sammelkammern miteinander strömungsverbunden sein. Dies kann bevorzugt über das gemeinsame Kurbelgehäuse erfolgen, so daß zusätzliche Leitungen entfallen könnten.As also already explained, the collection chambers be fluidly connected to each other. This can be preferred over the common crankcase done so that additional Lines could be omitted.
Vorzugsweise sind auch mehrere Turbolader vorgesehen, die jeweils einzelnen oder einer Gruppe von Zylindern zugeordnet sind. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform hat jede Zylinderreihe (auch Zylinderbank genannt) einen eigenen, zugeordneten Turbolader.Preferably are also provided several turbochargers, each individual or associated with a group of cylinders. According to the preferred embodiment has each cylinder bank (also cylinder bank called) a dedicated turbocharger.
Bevorzugt wird jedem Turbolader ein Ölabscheider zugeordnet.Prefers Each turbocharger is assigned an oil separator.
Von dem im Teillastbetrieb durchströmten Ölabscheider führen Teillastrückführleitungen zu den Ansaugleitungen stromabwärts der mehreren Turbolader. Zu betonen ist, daß natürlich auch mehrere Ölabscheider im Teillastbetrieb arbeiten können, jedoch nicht alle. Von diesen arbeitenden Ölabscheidern wird das Gas dann wieder zu den Ansaugleitungen hin aufgezweigt, auch zu Ansaugleitungen von nicht aktiven Ölabscheidern.From the flowed through in partial load operation oil separator Partial return lines lead to the suction lines downstream of the multiple turbochargers. It should be emphasized that, of course also several oil separators can work in partial load operation, but not all. From these working oil separators will the gas then branched back to the intake pipes, too to intake pipes of non-active oil separators.
Vollastrückführleitungen können vorgesehen sein, die von den Ölabscheidern zu den Ansaugleitungen der mehreren Turbolader führen. Diese Vollastrückführleitungen werden dann im Vollastbetrieb das Gas zu den Ansaugleitungen stromaufwärts der Turbolader leiten.Vollastrückführleitungen may be provided by the oil separators lead to the intake pipes of several turbochargers. These full return lines are then in Full load operation the gas to the intake pipes upstream the turbocharger pass.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine, vorzugsweise nur eine, Belüftungsleitung vorgesehen, die zu einer Sammelkammer führt und über die Verbindung der Sammelkammern belüftet. Eine solche Belüftungsleitung ermöglicht ein sog. Spülen des Kurbelgehäuses mit Frischluft, wodurch u. a. die chemische Alterung des Schmieröls reduziert wird. Bei dieser Ausgestaltung ist der bauliche Aufwand für die Belüftung sehr niedrig.According to one Embodiment of the invention is one, preferably only a, ventilation duct provided, leading to a collection chamber leads and over the connection of the collecting chambers ventilated. Such a ventilation line allows a so-called. Rinsing the crankcase with fresh air, whereby u. a. reduces the chemical aging of the lubricating oil becomes. In this embodiment, the construction effort for the ventilation is very low.
Bevorzugt kann die Belüftungsleitung in dem Ölabscheider, der im Teillastbetrieb nicht arbeitet, münden, so daß von diesem aus die Belüftung erfolgt. Auch hierdurch läßt sich die Anzahl der Anschlüsse oder die mit Anschlüssen versehenen Teile reduzieren.Prefers can the aeration line in the oil separator, which does not work in partial load, open, so that of this is done from the ventilation. Also by this leaves the number of connections or the number of connections Reduce provided parts.
Um die Anzahl der Leitungen zu reduzieren, kann die Belüftungsleitung die Vollastrückführleitung des im Teillastbetrieb nicht arbeitenden Ölabscheiders sein. Diese Leitung hat sozusagen eine Doppelfunktion und wird in zwei Richtungen durchströmt, in die eine Richtung vom Entlüftungsgas und in die andere Richtung von der Frischluft.Around To reduce the number of lines, the aeration line the full return line of the partial load operation not working oil separator. This line has so to speak a double function and flows through in two directions, in one direction from the vent gas and in the other Direction from the fresh air.
Um schaltbare Ventile zu vermeiden und dennoch eine eindeutige Strömungsführung in den verschiedenen Lastbetrieben zu erreichen, sind Rückschlagventile in den Vollastrückführleitungen angeordnet. Diese verhindern ein Ansaugen über diese Leitungen im Teillastbetrieb.Around switchable valves to avoid and yet a clear flow To reach in the various load operations are check valves arranged in the Vollastückführleitungen. These Prevent suction through these lines in partial load operation.
Das Rückschlagventil in der als Belüftungsleitung dienenden Vollastrückführleitung kann mit einem gedrosselten Bypass versehen sein, über den dann belüftet wird, obwohl das Rückschlagventil eigentlich in der Schließstellung ist. Diese Ausführungsform läßt sich sehr kostengünstig realisieren.The Check valve in the as a ventilation line serving full return line can with a throttled bypass be provided over the then vented although the check valve is actually in the closed position is. This embodiment can be realize very cost-effective.
In der zumindest einen bzw. jeder Teillastleitung sollte eine Drosseleinheit mit Rückschlagfunktion (z. B. PCV-Ventil) angeordnet sein. Bei der Frischluftzufuhr verhindern solche PCV-Ventile die Rückströmung der Gase. Solche PCV-Ventile gibt es in beheizbarer und unbeheizbarer Ausführung. Über die PCV-Ventile werden mittels des Unterdrucks im Ansaugtrakt die Entlüftungsgase abgesaugt, und zwar im Teillastbetrieb.In the at least one or each partial load line should have a throttle unit be arranged with check function (eg PCV valve). When supplying fresh air, such PCV valves prevent backflow the gases. Such PCV valves are available in heatable and unheated Execution. About the PCV valves are using the negative pressure in the intake tract the exhaust gases sucked, namely in partial load operation.
Die Ölabscheider sind Trägheitsabscheider, insbesondere Zyklonabscheider, wie bereits erwähnt, bevorzugt sogar nicht schaltbare Zyklonabscheider.The oil separators are inertial separators, in particular cyclone separators, As already mentioned, even non-switchable cyclone separators are preferred.
Die Entlüftung erfolgt gemäß der bevorzugten Ausführungsform zylinderkopfseitig, wobei die Sammelkammern im Zylinderkopf oder in Ventilhauben vorgesehen sein können.The Venting is carried out according to the preferred Embodiment cylinder head side, wherein the collecting chambers may be provided in the cylinder head or in valve covers.
Bei der Ausführungsform mit Entlüftung über das Kurbelgehäuse selbst können die Sammelkammern natürlich auch ineinander übergehende Abschnitte des Innenraums des Kurbelgehäuses sein. Zu einer optimalen Entlüftung und Belüftung, d. h. Spülung, wäre es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn die Leitungen möglichst weit entfernt voneinander in das Kurbelgehäuse münden.at the embodiment with venting over the Crankcase itself can be the collection chambers course also merging sections be the interior of the crankcase. To an optimal Ventilation and ventilation, d. H. rinse, It would be beneficial in this context if the lines as far away from each other in the crankcase lead.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus, wie bereits erläutert, ein Verfahren zum Entlüften eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Hubkolbenmaschine, die mehrere Sammelkammern für Entlüftungsgase hat, denen eigene Ölabscheider zugeordnet sind. Das Verfahren sieht vor, daß im Teilastbetrieb die Entlüftungsgase einer Sammelkammer an einen nicht zugeordneten Ölabscheider geführt und über diesen entlüftet wird, wogegen im Vollastbetrieb die Entlüftungsgase der Sammelkammern über ihre eigenen, jeweils zugeordneten Ölabscheider entlüftet werden.The Invention also relates, as already explained, a method for venting a crankcase an internal combustion engine, in particular a reciprocating piston engine, the multiple collection chambers for venting gases has its own oil separator assigned. The procedure provides that in the partial load mode, the vent gases a collection chamber to an unassigned oil separator guided and vented over this, whereas in full load operation the venting gases of the collecting chambers over their own, each associated oil separator vented become.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in der einzigen schematischen Figur dargestellt ist.Further Features and advantages of the invention will become apparent from the following Description of a preferred embodiment, which is shown in FIG the single schematic figure is shown.
In
der Figur ist ein Motor, genauer gesagt ein Hubkolbenmotor einer
Brennkraftmaschine dargestellt. Der Motor ist in diesem Ausführungsbeispiel ein
V-Motor mit einem Kurbelgehäuse
Zwischen
den Ventilhauben
Diese
Entlüftungsgase sind mit Wasser, Öl aus dem Kurbelgehäuse
Die
Entlüftungsgase
In
der dargestellten Ausführungsform ist für jede
Zylinderreihe
Alternativ
könnten die Sammelkammern
Die
Sammelkammern
Der gezeigte Motorblock ist natürlich in eine Luftzufuhr- und eine Abgasanlage integriert, die im folgenden näher beschrieben wird.Of the Of course, shown engine block is in an air supply and an exhaust system integrated, which is described in more detail below becomes.
Jeder
Zylinderreihe
Die
Turbolader
In
den jeweiligen stromabwärtigen Abschnitt
In
der Brennkraftmaschine ist eine Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung
und Rückführung der Entlüftungsgase in
den jeweiligen Verbrennungsraum
Diese
Vorrichtung umfaßt unter anderem die Sammelkammern
Vorzugsweise
sind die Ölabscheider
Vom Ölabscheider
Der Ölabscheider
Die
Teillastrückführleitung
Die
Teillastrückführleitung
Die
Teillastrückführleitungen
Im folgenden werden die Funktionsweise der Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung und das dahinerstehende Verfahren näher beschrieben.in the The following are the operation of the crankcase ventilation device and described in more detail the procedure below.
Im
Vollastbetrieb treiben die Abgase die beiden Turbolader
In
den stromauwärtigen Abschnitten
Bei
Teillast ist in den stromabwärtigen Abschnitten
Da
die Sammelkammer
Diese
Umschaltung zwischen Teil- und Vollast erfolgt für die
Entlüftung ohne zusätzliche Ventilvorrichtungen.
Das Entlüftungsgas teilt sich dann stromabwärts
des Ölabscheiders
Im
Teillastbetrieb erfolgt auch noch eine Belüftung durch
Frischluft, und zwar eine Belüftung sowohl der Sammelkammern
Das
erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, daß im
Teillastbetrieb die Entlüftungsgase einer Sammelkammer
Im
Teillastbetrieb wird ein höherer Abscheidegrad im Ölabscheider
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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