DE102009048128A1

DE102009048128A1 - Zentrale Steuerung von Kurbelgehäusedämpfen

Info

Publication number: DE102009048128A1
Application number: DE102009048128A
Authority: DE
Inventors: John R. Royal Oak Bucknell; Michael Washington Chapie; John S. Troy Jackson
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-10-09
Filing date: 2009-10-02
Publication date: 2010-04-22
Also published as: CN101718238A; CN101718238B; US20100089369A1; US7992548B2

Abstract

Eine Motoranordnung umfasst einen Dampfbehälter in selektiver, fluidleitender Verbindung mit einem Kurbelgehäuse zum Speichern von Alkoholdampf, wenn die Temperatur im Innern des Kurbelgehäuses das Sieden von in dem Kurbelgehäuse angesammeltem Alkohol bewirkt. Der Dampfbehälter befindet sich in selektiver, fluidleitender Verbindung mit einem Luftansaugsystem, um den Alkoholdampf dosiert durch den Motor zurückzuführen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft Systeme zum Entfernen von Gasen aus Motorkurbelgehäusen.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Hubkolben-Verbrennungsmotoren können einen als Durchblasen am Kolben bekannten Zustand erfahren, bei dem Luft und Kraftstoff in einem Brennraum an Kolbenringen vorbei und in ein Kurbelgehäuse hinein gedrückt werden. Motoren enthalten typischerweise eine geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung (PVC), die den Kraftstoff aus dem Kurbelgehäuse zum Einlasskrümmer weiterleitet, wo er zur Verbrennung in die Zylinder rückgeführt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Ein Fahrzeug umfasst einen Behälter, Dampfadsorptionsmaterial im Innern des Behälters, einen Motor mit einem Kurbelgehäuse und eine Leitung, die eine selektive, fluidleitende Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Dampfadsorptionsmaterial bewirkt. In Motoren, die Alkoholkraftstoff verwenden, kann Alkohol, der sich in dem Kurbelgehäuse sammelt, nach einem Kaltstart in flüssiger Form bleiben, bis der Siedepunkt des Alkohols erreicht ist. Wenn der Siedepunkt von Alkohol erreicht ist, kann im Kurbelgehäuse ein großes Volumen von Alkoholdampf erzeugt werden. Das Dampfadsorptionsmaterial ermöglicht es, Alkoholdämpfe aus dem Kurbelgehäuse zu speichern und durch den Motor in dosierter Form zurück zu führen.
Eine entsprechende Motoranordnung ist auch vorgesehen. Die Motoranordnung umfasst einen eine Vielzahl von Zylindern bildenden Motorblock, ein relativ zu dem Motorblock angebrachtes Kurbelgehäuse, einen Lufteinlasskrümmer in selektiver, fluidleitender Verbindung mit der Vielzahl von Zylindern, einen Behälter und ein Dampfadsorptionsmaterial im Innern des Behälters. Eine erste Leitung bewirkt eine selektive, fluidleitende Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Dampfadsorptionsmaterial. Eine zweite Leitung bewirkt eine selektive fluidleitende Verbindung zwischen dem Dampfadsorptionsmaterial und dem Lufteinlasskrümmer.
Ein entsprechendes Verfahren ist ebenfalls vorgesehen. Das Verfahren umfasst das Weiterleiten von Dampf aus einem Kurbelgehäuse zu einem Dampfadsorptionsmaterial und das Speichern des Dampfes in dem Dampfadsorptionsmaterial.
Die oben genannten Merkmale und Vorteile sowie andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung erschließen sich ohne weiteres aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen betrachtet wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist die schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem Motor, einem Kraftstofftank und einem Dampfbehälter.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Mit Bezug auf 1 umfasst ein Fahrzeug 10 einen Motor 14. Der Motor 14 enthält einen Motorblock 18, der eine Vielzahl von Zylindern 22 bildet. Relativ zu dem Motorblock 18 ist ein Kurbelgehäuse 26 angebracht, das eine Kurbelwelle 30 enthält. Wie es dem Fachmann verständlich ist, umfasst der Motor 14 eine Vielzahl von Kolben (nicht dargestellt), wobei sich jeder der Kolben in einem entsprechenden der Zylinder 22 zur Translationsbewegung darin befindet. Die Kolben sind über Pleuelstangen (nicht dargestellt) mit der Kurbelwelle 30 funktionsfähig verbunden, so dass eine Translationsbewegung der Kolben im Innern der Zylinder 22 eine Drehung der Kurbelwelle 30 bewirkt.
Der Motor 14 enthält außerdem ein Lufteinlasssystem 34, das einen Einlasskrümmer 38, einen Luftfilter 42 und eine Leitung 46 umfasst. Die Leitung 46 bewirkt eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Luftfilter 42i und dem Einlasskrümmer 38. Der Einlasskrümmer 38 bewirkt zwischen der Leitung 46 und den Zylindern 22 eine selektive fluidleitende Verbindung. Wie es dem Fachmann verständlich ist, saugt der von den Kolben während ihrer entsprechenden Ansaughübe erzeugte geringe Druck Luft aus der Umgebung über den Luftfilter 42, die Leitung 46 und den Einlasskrümmer 38 in die Zylinder 22 an. Wie dem Fachmann verständlich ist, steuern Einlassventile (nicht dargestellt) eine fluidleitende Verbindung zwischen den Zylindern 22 und dem Einlasskrümmer 38.
Das Einlasssystem 34 umfasst auch ein Drosselventil 50, das selektiv bewegbar ist, um den Durchsatz von Luft durch die Leitung 46 zu regeln. Wie hier verwendet, umfasst eine „Leitung” eine beliebige Konstruktion, die einen Durchgang für eine Fluidströmung bildet. Beispielhafte Leitun gen umfassen Schläuche, Rohrleitungen, Kanäle usw., sind jedoch nicht darauf beschränkt. Des Weiteren kann eine „Leitung” auch ein oder mehrere getrennte Elemente umfassen, die funktionsfähig miteinander verbunden sind und so zusammenwirken, dass sie einen Durchgang bilden. Zum Beispiel kann eine Leitung einen Schlauch und ein Rohr umfassen, die funktionsfähig miteinander verbunden sind, um eine fluidleitende Verbindung zwischen Vorrichtungen herzustellen.
Das Fahrzeug 10 enthält außerdem einen Kraftstofftank 52. Der Kraftstofftank 52 umfasst ein Füllrohr 54, durch welches dem Kraftstofftank 52 Kraftstoff 58 zugegeben werden kann. In der dargestellten Ausführungsform enthält der Kraftstoff 58 Äthanol, und kann zum Beispiel eine Mischung von 85% Äthanol und 15% Benzin sein, die als „E85” bekannt ist. Kraftstoff 58 im Tank 52 kann verdunsten, was Dämpfe 62 erzeugt. Eine Leitung 66 bewirkt zwischen dem Tank 52 und einem Kraftstoffdampf-Auffangbehälter 70 eine fluidleitende Verbindung. Der Behälter 70 enthält Dampfadsorptionsmaterial 74 wie zum Beispiel Aktivkohlekörnchen. Der Behälter 70 befindet sich über eine Entlüftungsleitung 76 mit der Umgebung in fluidleitender Verbindung. Alle Gase, die aus der Leitung 66 in den Behälter 70 eintreten, durchqueren das Material 74, bevor sie durch die Entlüftungsleitung 76 austreten. Folglich werden Kraftstoffdämpfe 62 aus dem Tank 52 durch das Material 74 absorbiert, wenn sie den Behälter 70 durchqueren.
Die Leitung 78 bewirkt eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Material 74 im Behälter 70 und der Leitung 46. Folglich wirken die Leitung 78 und die Leitung 46 zusammen, um zwischen dem Material 74 des Behälters 70 und dem Einlasskrümmer 38 eine fluidleitende Verbindung herzustellen. Mit der Leitung 82 ist ein Magnetventil 82 funktionsfähig verbunden und ausgeführt, um den Durchsatz durch die Leitung 78 selektiv zu steuern. Wenn sich das Magnetventil 82 in geschlossener Stellung befindet, verhindert es eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Behälter 70 und dem Einlasskrümmer 38. Wenn sich das Magnetventil 82 in offener Stellung befindet, verhindert es eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Behälter 70 und dem Einlasskrümmer 38 nicht. Das Magnetventil 82 ist funktionsfähig mit einem Motorsteuermodul (nicht gezeigt) verbunden, um dadurch gesteuert zu werden.
Der Behälter 70 ist so ausgeführt, dass Leitung 76 und Leitung 78 durch das Dampfadsorptionsmaterial 74 miteinander in fluidleitender Verbindung stehen. Wenn sich das Magnetventil 82 in offener Stellung befindet und der Motor 14 läuft, bewirkt somit geringer Druck im Einlasskrümmer 38, dass Luft aus der Umgebung in die Abdampfleitung 76 eintritt und durch das Material 74 in den Behälter 70 gelangt. Die durch das Material 74 in sich aufgenommenen Kraftstoffdämpfe mischen sich mit Luft, wenn diese durch den Behälter 70 gelangt, wobei das Luft-Kraftstoffdampf-Gemisch durch die Leitungen 78 und 46 in den Einlasskrümmer 38 weitergeleitet wird. Der Einlasskrümmer 38 verteilt Luft und Kraftstoffdampf aus dem Behälter 70 in die Zylinder 22 zur Verbrennung darin.
Der Motor 14 ist so ausgeführt, um mit Äthanol enthaltendem Kraftstoff 58 zu arbeiten. Wie es dem Fachmann verständlich ist, können sich Kraftstoff und daher Äthanol zum Beispiel infolge von Durchblasen am Kolben im Kurbelgehäuse 26 sammeln. Der Motor 14 enthält eine geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung (nicht dargestellt), wie es dem Fachmann verständlich ist, um Kraftstoff und andere Gase aus dem Kurbelgehäuse zu entfernen und sie in den Einlasskrümmer 38 zur Rückführung in die Zylinder 22 zu leiten.
Aufgrund der Destillationskurve von Alkoholkraftstoffen wird jeder Alkohol, der sich in dem Kurbelgehäuse 26 nach einem Kaltstart sammelt, sieden, wenn sich der Motor 14 erwärmt und die Öltemperatur den Siedepunkt von Alkohol erreicht. Das Sieden des Alkohols im Kurbelgehäuse 26 wird fast augenblicklich ein großes Volumen von Alkoholdampf in die Kurbelgehäuseentlüftung und das Ansaugsystem 34 einleiten. Kurbelgehäuseentlüftungen sind ausgelegt, um einen relativ geringen Volumendurchsatz von Dampf weiterzuleiten, wobei der in dem Kurbelgehäuse 26 nach einem Kaltstart vorhandene Alkohol die Kurbelgehäuseentlüftung beim Übergang der Öltemperatur durch den Siedepunkt von Alkohol überfluten kann. Außerdem kann ein Kurbelgehäusedruck wegen der plötzlichen Ausdehnung des Alkohols zu hoch werden, falls keine ausreichende Kurbelgehäuseentlüftung vorhanden ist.
Eine Leitung 86 bewirkt zwischen der Leitung 66 und dem Kurbelgehäuse 26 eine fluidleitende Verbindung, und deshalb bewirkt die Leitung 86 eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Material 74 des Behälters 70 und dem Kurbelgehäuse 26. Mit dem Durchgang 86 ist ein Ventil 90 funktionsfähig verbunden und zwischen einer geschlossenen Stellung, in der das Ventil 90 eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Durchgang 86 und dem Kurbelgehäuse 26 verhindert, und einer offenen Stellung bewegbar, in der das Ventil 90 zwischen dem Kurbelgehäuse 26 und dem Durchgang 86 eine fluidleitende Verbindung erlaubt. Der Motor 14 ist so ausgeführt, dass das Ventil 90 geschlossen ist, um dadurch eine fluidleitende Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse 26 und dem Behälter 70 bei normalem Motorbetrieb zu verhindern. Bei normalem Motorbetrieb werden Kurbelgehäusegase über die geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung in den Einlasskrümmer 38 ventiliert. Der Motor 14 ist außerdem so ausgeführt, dass das Ventil 90 geöffnet ist, wenn zumindest ein vorgege bener Zustand besteht, der das Sieden von Alkohol in dem Kurbelgehäuse anzeigt.
In einer beispielhaften Ausführungsform ist der zumindest eine vorgegebene Zustand der Druck im Innern des Kurbelgehäuses 26, der aufgrund des Siedens von Alkohol in dem Kurbelgehäuse nach einem Kaltstart eine vorgegebene Höhe überschreitet. Zum Beispiel kann das Ventil 90 ein Druckregelventil sein, das ausgeführt ist, um automatisch zu öffnen, wenn der Druck im Innern des Kurbelgehäuses 26 die vorgegebene Höhe überschreitet. Alternativ dazu kann eine Reihe von Rückschlagventilen eingesetzt werden.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist das Ventil 90 mit einem Ölthermostat 94 funktionsfähig verbunden, der ausgeführt ist, die Temperatur des Öls im Innern des Kurbelgehäuses zu messen. Wenn die Temperatur des Öls im Innern des Kurbelgehäuses 26 den Siedepunkt von Alkohol erreicht, wie durch den Thermostat 94 gemessen, bewirkt dieser das Öffnen des Ventils 90.
Entsprechend transportiert die Leitung 86 bei offenem Ventil 90 Gase einschließlich Alkohol aus dem Kurbelgehäuse 26 zu dem Behälter 70, wo der Alkohol durch das Material 74 in sich aufgenommen wird. Der Alkohol kann anschließend durch Öffnen des Magnetventils 82 dosiert von dem Behälter 70 zu dem Einlasskrümmer 38 weitergeleitet werden. Wenn das Magnetventil 82 geöffnet ist, mischt sich der in dem Material 74 gespeicherte Alkohol aus dem Kurbelgehäuse 26 mit Luft von der Entlüftungsleitung 76 und Luft und Alkohol werden in den Einlasskrümmer 38 transportiert. Somit ist das Magnetventil 82 betriebsbereit, um den Durchsatz des Alkoholdampfes zu steuern. Das Motorsteuermodul (nicht gezeigt) wird programmiert, um das Magnetventil 82 zu steuern, wenn die Öltemperatur den Schwellenwert der Alkoholverdampfung überschreitet.
Alternativ dazu und innerhalb des Umfangs der in Anspruch genommenen Erfindung kann der Behälter 70 speziell dafür vorgesehen sein, nur aus dem Kurbelgehäuse 26 Dämpfe ohne irgendeine direkte fluidleitende Verbindung mit dem Kraftstofftank 52 aufzunehmen.
Während die besten Ausführungsarten der Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, werden die, die mit dem Gebiet vertraut sind, auf das sich diese Erfindung bezieht, verschiedene andere Gestaltungen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Umfangs der angefügten Patentansprüche erkennen.

Claims

Fahrzeug, umfassend: einen Behälter; ein Dampfadsorptionsmaterial im Innern des Behälters; einen Motor mit einem Kurbelgehäuse; und eine erste Leitung, die zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Dampfadsorptionsmaterial eine selektive, fluidleitende Verbindung bewirkt.
Fahrzeug nach Anspruch 1, bei dem der Motor einen Lufteinlasskrümmer umfasst, und wobei das Fahrzeug des Weiteren eine zweite Leitung aufweist, die zwischen dem Dampfadsorptionsmaterial und dem Lufteinlasskrümmer eine selektive, fluidleitende Verbindung bewirkt.
Fahrzeug nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend ein relativ zu der zweiten Leitung angebrachtes Magnetventil, das ausgeführt ist, um einen Fluiddurchsatz durch die zweite Leitung selektiv zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend ein relativ zu der ersten Leitung angebrachtes Ventil, das ausgeführt ist, um einen Fluidstrom durch die erste Leitung selektiv zu steuern.
Fahrzeug nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: einen Kraftstofftank; und eine dritte Leitung, die zwischen dem Kraftstofftank und dem Dampfadsorptionsmaterial eine fluidleitende Verbindung bewirkt.
Motoranordnung, umfassend: einen Motorblock, der eine Vielzahl von Zylindern bildet; ein relativ zu dem Motorblock angebrachtes Kurbelgehäuse; einen Lufteinlasskrümmer in selektiver, fluidleitender Verbindung mit der Vielzahl von Zylindern; einen Behälter; ein Dampfadsorptionsmaterial im Innern des Behälters; eine erste Leitung, die zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Dampfadsorptionsmaterial eine selektive, fluidleitende Verbindung bewirkt; und eine zweite Leitung, die zwischen dem Dampfadsorptionsmaterial und dem Lufteinlasskrümmer eine selektive, fluidleitende Verbindung bewirkt.
Motoranordnung nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend ein erstes Ventil, das betriebsbereit ist, um einen Fluidstrom durch die zweite Leitung zu steuern.
Motoranordnung nach Anspruch 7, des Weiteren umfassend ein zweites Ventil, das betriebsbereit ist, um einen Fluidstrom durch die erste Leitung zu steuern.
Motoranordnung nach Anspruch 6, des Weiteren umfassend eine dritte Leitung, die zwischen dem Dampfadsorptionsmaterial und der Umgebung eine fluidleitende Verbindung bewirkt; und bei der der Behälter so ausgeführt ist, dass die erste, zweite und dritte Leitung durch das Dampfadsorptionsmaterial miteinander in fluidleitender Verbindung sind.
Verfahren, umfassend: Weiterleiten von Dampf aus einem Kurbelgehäuse zu einem Dampfadsorptionsmaterial; und Speichern des Dampfes in dem Dampfadsorptionsmaterial, wobei der Dampf insbesondere Alkohol enthält, und/oder des Weiteren umfassend Weiterleiten des Dampfes nach dessen Speicherung in ein Motorlufteinlasssystem.