DE102013206419A1

DE102013206419A1 - Motorbaugruppe mit an einem Motorblock montiertem Luft-Öl-Abscheider und Verfahren zum Entlüften eines Motorkurbelgehäuses

Info

Publication number: DE102013206419A1
Application number: DE102013206419A
Authority: DE
Inventors: Thomas A. Spix; Michael B. Fleck; Kenneth James Patton
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-11
Publication date: 2013-10-17
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: US20130269636A1; CN103375222A; US8887704B2; CN103375222B; DE102013206419B4

Abstract

Eine Motorbaugruppe weist einen Motorblock auf, der zumindest teilweise einen Brennraum und ein Kurbelgehäusevolumen definiert. Der Motorblock definiert eine Öffnung in Fluidkommunikation mit dem Kurbelgehäusevolumen. Ein Luft-Öl-Abscheider ist an dem Motorblock an der Öffnung montiert und ist derart konfiguriert, Öl von Blowby-Gasen abzuscheiden, die von dem Kurbelgehäusevolumen durch den Luft-Öl-Abscheider strömen. Es ist auch ein Verfahren zum Entlüften eines Motorkurbelgehäusevolumens enthalten.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegenden Lehren umfassen allgemein eine Motorbaugruppe mit einem Luft-Öl-Abscheider.
HINTERGRUND
Blowby-Gase sind Verbrennungsgase, die von einem Motorzylinder an Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäusevolumen lecken. Um zu verhindern, dass die Blowby-Gase an die Atmosphäre austreten, übertragen Kurbelgehäuse Entlüftungs-(PCV)-Systeme Blowby-Gase von einem Motorkurbelgehäusevolumen an das Motorluftansaugsystem, wo die Blowby-Gase mit Frischluft gemischt und in den Motorzylindern verbrannt werden. Die Blowby-Gase umfassen nicht verbrannten Kraftstoff, Verbrennungsnebenprodukte und Wasserdampf. Die Blowby-Gase mischen sich mit Ölnebel in dem Kurbelgehäuse. Luft-Öl-Abscheider werden manchmal in dem PCV-System verwendet, um Öl von den Blowby-Gasen auf dem Weg zu dem Luftansaugsystem abzuscheiden. Die Luft-Öl-Abscheider sind typischerweise in dem Zylinderkopfdeckel montiert, der seinerseits an dem Zylinderkopf und dem Motorblock montiert ist. Dieser erhöht den Gesamteinbauraum, der für die Motorbaugruppe erforderlich ist. Zusätzlich kann der Wasserdampf in Blowby-Gasen in den Entlüftungssystemdurchgängen bei geringen Betriebstemperaturen, wie unterhalb Gefriertemperatur, gefrieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Eine Motorbaugruppe weist einen Motorblock auf, der zumindest teilweise einen Brennraum und ein Kurbelgehäusevolumen definiert. Der Motorblock definiert eine Öffnung in Fluidkommunikation mit dem Kurbelgehäusevolumen. Ein Luft-Öl-Abscheider ist an dem Motorblock an der Öffnung montiert und derart konfiguriert, Öl von Blowby-Gasen, die von dem Kurbelgehäusevolumen durch den Luft-Öl-Abscheider strömen, abzuscheiden.
Bei einem Aspekt der vorliegenden Lehren ist der Luft-Öl-Abscheider ein erster Luft-Öl-Abscheider, und die Motorbaugruppe weist einen Zylinderkopf, der an dem Motorblock montiert ist, wie auch ein Luftansaugsystem auf, das funktional mit dem Zylinderkopf verbunden ist. Ein zweiter Luft-Öl-Abscheider steht in Fluidkommunikation mit dem Luftansaugsystem. Der Motorblock definiert einen Durchgang, der zumindest teilweise eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Luft-Öl-Abscheider und dem zweiten Luft-Öl-Abscheider herstellt, so dass Öl zunächst von den Blowby-Gasen durch den ersten Luft-Öl-Abscheider abgeschieden wird und weiter von den Blowby-Gasen durch den zweiten Luft-Öl-Abscheider abgeschieden wird.
Ein Verfahren zum Entlüften eines Motorkurbelgehäusevolumens umfasst ein Lenken von Blowby-Gasen von dem Kurbelgehäusevolumen durch einen ersten Luft-Öl-Abscheider, der in dem Motorblock benachbart dem Kurbelgehäusevolumen montiert ist, um Öl von den Blowby-Gasen abzuscheiden. Die durch den ersten Luft-Öl-Abscheider gelangenden Blowby-Gase werden dann dadurch erhitzt, dass Motorkühlfluid durch einen Kühlmitteldurchgang in dem Motorblock gelenkt wird.
Die obigen Merkmale und Vorteile wie auch weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten zur Ausführung der vorliegenden Lehren in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Rückseitenansicht einer Motorbaugruppe, die ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit einem Luft-Öl-Abscheider, der in dem Motorblock montiert und durch eine rückwärtige Dichtungsabdeckungsbaugruppe bedeckt ist, aufweist;
2 ist eine schematische Schnittdarstellung der Motorbaugruppe und des Kurbelgehäuseentlüftungssystems von 1 an den Linien 2-2 in 4.
3 ist eine schematische Darstellung in der Draufsicht des Motorblocks von 1;
4 ist eine schematische perspektivische Darstellung in bruchstückhafter Ansicht des Motorblocks der 1–3 mit entferntem Luft-Öl-Abscheider;
5 ist eine schematische Darstellung in bruchstückhafter Rückansicht des Luft-Öl-Abscheiders, der in dem Motorblock montiert ist, wobei die rückwärtige Dichtungsabdeckungsbaugruppe entfernt ist; und
6 ist eine schematische Darstellung in bruchstückhafter Schnittansicht an den Linien 6-6 in 5.
DETALLIERTE BESCHREIBUNG
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen über die verschiedenen Ansichten hinweg gleiche Komponenten bezeichnen, zeigt 1 einen Abschnitt einer Motorbaugruppe 10. Die Motorbaugruppe 10 weist einen Motorblock 12 auf, der eine Gussaluminiumlegierung oder ein anderes geeignetes Material sein kann. Der Motorblock 12 weist eine Öffnung 14 an einer Rückseite 16 des Motorblocks 12 auf. Ein Luft-Öl-Abscheider 18 ist an dem Motorblock 12 an der Öffnung 14 montiert und dient dazu, Öl von Blowby-Gasen abzuscheiden, die von einem Kurbelgehäusevolumen 28 in dem Motorblock 12 entlüftet werden, wie hier weiter erläutert ist. Eine rückwärtige Dichtungsabdeckungsbaugruppe 22 ist an dem Motorblock 12 befestigt und umschließt eine rückwärtige Seite 24 des Luft-Öl-Abscheiders 18.
2 ist eine schematische Darstellung des Motorblocks 12 an den Linien 2-2 in 4. Der Motorblock 12 besitzt eine Ölwanne 26, die mit einem unteren Abschnitt des Motorblocks 12 verbunden ist. Der Motorblock 12 und die Ölwanne 26 definieren gemeinsam einen Innenhohlraum, der als ein Kurbelgehäusevolumen 28 bezeichnet ist. Eine Kurbelwelle 30 erstreckt sich durch den Motorblock 12 in dem Kurbelgehäusevolumen 28, wobei eine Rotationsachse 32 definiert wird. Die Kurbelwelle 30 erstreckt sich durch eine Öffnung 31 in einer Vorderseite 34 des Motorblocks 12 und durch eine Öffnung 36 in der rückwärtigen Dichtungsabdeckungsbaugruppe 22, die in 1 gezeigt ist. Der Motorblock 12 ist in einer V-Formation mit einer ersten Bank 40 aus Zylinderbohrungen 42 und einer zweiten Bank 44 aus Zylinderbohrungen 46 konfiguriert, wie in 3 gezeigt ist. Die Zylinderbohrungen 42 und 46 treffen in einer V-Formation an dem Kurbelgehäusevolumen 28 zusammen. Die Kolben 50 in den Zylinderbohrungen 42, 46 trennen Brennräume 52 von dem Kurbelgehäusevolumen 28, wie in 2 gezeigt ist. Pleuelstangen 54 verbinden die Kolben 50 mit der Kurbelwelle 30.
Blowby-Gase 58 können an den Kolben 50 vorbei in das Kurbelgehäusevolumen 28 lecken. Blowby-Gase umfassen nicht verbrannten Kraftstoff, Verbrennungsprodukte einschließlich Wasser und Luft. Die Blowby-Gase 58 mischen sich mit Öltröpfchen 60 von Schmieröl, das zu der Ölwanne 26 abläuft. Es ist erwünscht, die Blowby-Gase 58 zur Verbrennung zurück an die Brennräume 52 zu lenken. Dies wird mit einem Kurbelgehäuseentlüftungs-(PCV)-System 62 gemacht, das teilweise in 2 gezeigt ist. Die Öltröpfchen 60 müssen von den Blowby-Gasen 58 vor einer Lieferung an die Brennräume 52 getrennt werden. Das PCV-System 62 umfasst einen Luft-Öl-Abscheider 18, der in 2 in gestrichelter Linie gezeigt ist, wie in der Öffnung 14 von 4 und daher nicht sichtbar in dem Querschnitt von 2. Der Luft-Öl-Abscheider 18 ist in der Öffnung 14 in dem Block 12 an einem Ende der zweiten Bank 44 positioniert. Wie am besten in 3 gezeigt ist, sind die Bohrungen 42 axial von den Bohrungen 46 in einer Richtung entlang der Rotationsachse 32 versetzt. Dies erzeugt einen Abschnitt der zweiten Bank 44, der als ein Bankversatz 61 bezeichnet ist. Der Bankversatz 61 ist der rückwärtigsten Bohrung 42 der ersten Band 40 entgegengesetzt.
2 zeigt, dass das PCV-System 62 auch einen Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 aufweist, der in Fluidkommunikation mit dem Luft-Öl-Abscheider 18 durch einen Durchgang 72 durch den Motorblock 12 von der Öffnung 14 zu dem Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 steht. Der Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 befindet sich in einem Tal 74, das zwischen den Zylinderbänken 40, 44 definiert ist. Der Luft-Öl-Abscheider 18 ist als ein erster Luft-Öl-Abscheider oder Vorabscheider bezeichnet, und der Luft-Öl-Abscheider 70 ist als ein zweiter oder Haupt-Luft-Öl-Abscheider bezeichnet. Der erste Luft-Öl-Abscheider 18 kann als ein Primär-Luft-Öl-Abscheider bezeichnet werden und der zweite Luft-Öl-Abscheider 70 kann als ein Sekundär-Luft-Öl-Abscheider bezeichnet werden.
Der Luft-Öl-Abscheider 18 ist derart ausgelegt, große Öltröpfchen 60 zu entfernen, bevor die Blowby-Gase 58 in den Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 eintreten, wodurch ein Ölverbrauch reduziert wird. Wie in den 5 und 6 gezeigt ist, umfasst der Luft-Öl-Abscheider 18 einen ersten Flansch 80 mit einer oder mehreren Laschen 82, die in komplementäre Haltehohlräume 89 in dem Motorblock 12 schnappen. Eine Haltekomponente 87 aus relativ weichem Material ist an dem ersten Flansch 80 befestigt und passt in eine Ausnehmung in der rückwärtigen Dichtungsabdeckungsbaugruppe 22 oder liegt an der rückwärtigen Dichtungsabdeckung 22 an, um ein Verhindern einer Bewegung des ersten Flansches 80 zu unterstützen. Der Luft-Öl-Abscheider 18 kann auch mit dem Motorblock 12 und der rückwärtigen Dichtungsabdeckungsbaugruppe 22 auf irgendeine andere geeignete Art und Weise verbunden sein. Der Luft-Öl-Abscheider 18 umfasst auch einen zweiten Flansch 84 mit einer ähnlichen Haltekomponente 86 aus relativ weichem Material, die in einer Ausnehmung in dem Motorblock 12 positioniert ist, wie auch ähnlichen Laschen (in 6 nicht, sichtbar), die in Hohlräume in dem Motorblock 12 passen. Ein Öl-Abscheidermechanismus in der Form V-förmiger Streifen 88 wird zwischen den Flanschen 80, 84 getragen.
Bei dieser Ausführungsform umfasst der Luft-Öl-Abscheider 18 eine Reihe sich vertikal erstreckender, beabstandeter, V-förmiger Streifen 88, die voneinander in zumindest zwei Reihen versetzt angeordnet sind, um einen gewundenen Strömungspfad durch den Luft-Öl-Abscheider 18 von dem Kurbelgehäusevolumen 28 zu dem Durchgang 72 zu erzeugen. Während die Blowby-Gase 58 tendenziell durch die Reihen gelangen, tritt ein großer Bruchteil der Öltröpfchen 60 in Kontakt mit den V-förmigen Streifen und läuft tendenziell über Schwerkraft entlang einer Außenfläche 83 der zu dem Kurbelgehäusevolumen 28 weisenden Streifen abwärts. Die V-förmigen Streifen 88 können Öffnungen 90 aufweisen, die ermöglichen, dass die Blowby-Gase 58 direkt durch die Streifen 88 gelangen können, um einen übermäßigen Gegendruck in dem PCV-System 62 zu verhindern. Der Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 kann eine ähnliche Konfiguration aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen können die Luft-Öl-Abscheider 18, 70 ein Vliesmaterial oder ein anderes poröses Material sein, das eine Gasströmung zulässt und tendenziell den Durchgang der Öltröpfchen 60 verhindert. Es können auch andere Konfigurationen eines Luft-Öl-Abscheiders verwendet werden, der ein Sammeln von Öl zulässt.
Die Motorbaugruppe 10 weist ein Kühlsystem 92 auf, das schematisch in 4 gezeigt ist und funktional mit Wassermanteldurchgängen 94 in dem Motorblock 12 verbunden ist. Das Kühlsystem 92 ist ein geschlossener Kreislauf aus Kühlmittel, der durch eine Pumpe (nicht gezeigt) mit Druck beaufschlagt wird, um Wärme von dem Motorblock 12 zu übertragen, wie es bekannt ist. Die Durchgänge 94 und andere Kühlsystemdurchgänge befinden sich in der Nähe des Bankversatzes 61. Die durch das Kühlmittel in den Durchgangen 94 übertragene Wärme erwärmt tendenziell den Motorblock 12 in dem Bereich des Kurbelgehäusevolumens 28 nahe dem Bankversatz 61. Dies bringt tendenziell die Temperatur der Blowby-Gase 58 in dem Kurbelgehäusevolumen 28 auf nahe die Temperatur des Kühlmittels, was hilft, ein Gefrieren von Wasserdampf in der Luft, die durch das PCV-System 62 geführt wird, zu minimieren oder zu verzögern.
Wieder unter Bezugnahme auf 2 führt das PCV-System 62 einiges der Blowby-Gase 58, die durch den Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 gelangen, zu einem ersten Zylinderkopf 96 und einem zweiten Zylinderkopf 98 an der ersten bzw. zweiten Bank 40, 44 durch Leitungen 99, die sich in dem Zylinderblock 12 befinden. Alternativ oder zusätzlich wird ein Anteil der Blowby-Gase 58, die den Haupt-Luft-Öl-Abscheider 70 passiert haben, entlang der Leitung 100 zu einem Luftreinigungssystem 102 geführt, wo er mit Frischluft 104 gemischt wird. Das Ansaugluftgemisch gelangt dann durch eine Drosselklappe 106 zu einem Ansaugkrümmer 108, wo es an die Zylinderköpfe 96, 98 geführt wird.
Demgemäßumfasst ein Verfahren zum Entlüften des Kurbelgehäusevolumens 28 ein Lenken von Blowby-Gasen 58 von dem Kurbelgehäusevolumen 28 durch einen ersten Luft-Öl-Abscheider 18, der in dem Motorblock 12 benachbart dem Kurbelgehäusevolumen 28 montiert ist, um Öl von den Blowby-Gasen 58 abzuscheiden. Ferner werden die Blowby-Gase 58, die durch den ersten Luft-Öl-Abscheider 18 gelangen, dadurch erhitzt, dass Motorkühlfluid durch einen oder mehrere Kühlmitteldurchgänge 94 in dem Motorblock 12 geführt wird. Zusätzlich umfasst das Verfahren ein Lenken der Blowby-Gase 58 von dem ersten Luft-Öl-Abscheider 18 zu einem zweiten Luft-Öl-Abscheider 70 durch einen Verbindungsdurchgang 92, der zumindest teilweise eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Luft-Öl-Abscheider 18 und dem zweiten Luft-Öl-Abscheider 70 herstellt, so dass Öl von dem Blowby-Gasen 58 durch den zweiten Luft-Öl-Abscheider 70 weiter abgeschieden wird.
Während die besten Arten zur Ausführung der vielen Aspekte der vorliegenden Lehren detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Aspekte zur Ausführung der vorliegenden Lehren, die innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche liegen.

Claims

Motorbaugruppe, umfassend: einen Motorblock, der zumindest teilweise einen Brennraum und ein Kurbelgehäusevolumen definiert; wobei der Motorblock eine Öffnung in Fluidkommunikation mit dem Kurbelgehäusevolumen definiert; und einen Luft-Öl-Abscheider, der an dem Motorblock an der Öffnung montiert und derart konfiguriert ist, Öl von Blowby-Gasen, die durch den Luft-Öl-Abscheider aus dem Kurbelgehäusevolumen strömen, abzuscheiden.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Motorblock derart konfiguriert ist, eine rotierende Kurbelwelle zu lagern, die sich durch das Kurbelgehäusevolumen erstreckt; wobei der Motorblock Zylinderbohrungen definiert, die in einer ersten Bank und in einer zweiten Bank in einer im Wesentlichen V-förmigen Formation um die Kurbelwelle angeordnet sind; wobei die Zylinderbohrungen der ersten Bank von den Zylinderbohrungen der zweiten Bank entlang einer Rotationsachse der Kurbelwelle axial versetzt sind; und wobei der Luft-Öl-Abscheider an einem Ende der ersten Bank positioniert ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 2, ferner mit einer rückwärtigen Dichtungsabdeckungsbaugruppe, die derart konfiguriert ist, dass sie funktional mit dem Motorblock verbunden ist, so dass der Luft-Öl-Abscheider zwischen der rückwärtigen Dichtungsabdeckungsbaugruppe und dem Kurbelgehäusevolumen im Wesentlichen eingeschlossen ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Luft-Öl-Abscheider im Wesentlichen vertikal positioniert ist, um ein Ablaufen von Öl abwärts zu einer Fläche des zu dem Kurbelgehäusevolumen weisenden Luft-Öl-Abscheiders zu unterstützen.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Motorblock einen Durchgang definiert; wobei die Motorbaugruppe ferner umfasst: ein Kühlsystem, das durch den Durchgang geführtes Kühlmittel aufweist; und wobei Wärme von dem Kühlmittel durch den Motorblock an den benachbarten Luft-Öl-Abscheider übertragen wird.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Luft-Öl-Abscheider ein erster Luft-Öl-Abscheider ist, und ferner umfassend: einen Zylinderkopf, der an dem Motorblock montiert ist; ein Luftansaugsystem, das funktional mit dem Zylinderkopf verbunden ist; einen zweiten Luft-Öl-Abscheider in Fluidkommunikation mit dem Luftansaugsystem; und wobei der Motorblock einen Durchgang definiert, der zumindest teilweise eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Luft-Öl-Abscheider und dem zweiten Luft-Öl-Abscheider herstellt, so dass Öl zunächst von den Blowby-Gasen durch den ersten Luft-Öl-Abscheider abgeschieden wird und weiter von den Blowby-Gasen durch den zweiten Luft-Öl-Abscheider abgeschieden wird.
Motorbaugruppe nach Anspruch 6, wobei der Motorblock derart konfiguriert ist, eine rotierende Kurbelwelle, die sich durch das Kurbelgehäusevolumen erstreckt, zu lagern; wobei der Motorblock Zylinderbohrungen definiert, die in einer ersten Bank und in einer zweiten Bank in einer im Wesentlichen V-förmigen Formation um die Kurbelwelle angeordnet sind; wobei die Zylinderbohrungen der ersten Bank von den Zylinderbohrungen der zweiten Bank entlang einer Rotationsachse der Kurbelwelle axial versetzt sind; und wobei der zweite Luft-Öl-Abscheider zwischen den Bänken der Zylinderbohrungen in einem Tal positioniert ist, das durch die Bänke der Zylinderbohrungen definiert ist.
Motorbaugruppe nach Anspruch 1, wobei der Luft-Öl-Abscheider eine Reihe im Wesentlichen vertikaler Streifen umfasst, die einen gewundenen Strömungspfad durch den Luft-Öl-Abscheider erzeugen.
Motorbaugruppe, umfassend: einen Motorblock, der zumindest teilweise einen Brennraum und ein Kurbelgehäusevolumen definiert; wobei der Motorblock Zylinderbohrungen definiert, die in einer ersten Bank und in einer zweiten Bank in einer im Wesentlichen V-förmigen Formation angeordnet sind; wobei die Zylinderbohrungen der ersten Bank axial von den Zylinderbohrungen der zweiten Bank entlang einer Rotationsachse einer Kurbelwelle versetzt sind, die sich durch das Kurbelgehäusevolumen erstreckt; wobei der Motorblock eine Öffnung in Fluidkommunikation mit dem Kurbelgehäusevolumen definiert; einen Luft-Öl-Abscheider, der an dem Motorblock an der Öffnung montiert und derart konfiguriert ist, 01 von Blowby-Gasen, die aus dem Kurbelgehäusevolumen strömen, abzuscheiden; wobei der Luft-Öl-Abscheider im Wesentlichen vertikal positioniert ist, um ein Ablaufen von Öl abwärts zu einer Fläche des zu dem Kurbelgehäusevolumen weisenden Luft-Öl-Abscheiders zu unterstützen.
Motorbaugruppe nach Anspruch 9, wobei der Luft-Öl-Abscheider ein erster Luft-Öl-Abscheider ist, und ferner umfassend: einen Zylinderkopf, der an dem Motorblock montiert ist; ein Luftansaugsystem, das funktional mit dem Zylinderkopf verbunden ist; einen zweiten Luft-Öl-Abscheider in Fluidkommunikation mit dem Luftansaugsystem; und wobei der Motorblock einen Durchgang definiert, der zumindest teilweise eine Fluidkommunikation zwischen dem ersten Luft-Öl-Abscheider und dem zweiten Luft-Öl-Abscheider herstellt, so dass Öl zunächst von den Blowby-Gasen durch den ersten Luft-Öl-Abscheider abgeschieden wird und weiter von den Blowby-Gasen durch den zweiten Luft-Öl-Abscheider abgeschieden wird.