DE102016217688A1 - Internal combustion engine with crankcase ventilation device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (1) mit Zylinderkopfhaube (5) und mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung (18). Eine verbesserte Montage ergibt sich mittels:
– einer Fördereinrichtung (20) zum Fördern von Blow-by-Gas (19), die einen Sauganschluss (22) und einen Druckanschluss (23) aufweist,
– eines Ölabscheiders (21) zum Abscheiden von Öl aus dem Blow-by-Gas (19), der einen Rohgaseinlass (24), einen Reingasauslass (25) und einen Ölauslass (26) aufweist,
– einer Verbindungsleitung (29), die den Ölabscheider (21) fluidisch mit der Fördereinrichtung (20) verbindet.
Ferner sind Ölabscheider (21) und Fördereinrichtung (20) separate Bauteile, wobei der Ölabscheider (21) an oder in einer Zylinderkopfhaube (5) angeordnet ist, während die Fördereinrichtung (20) außerhalb der Zylinderkopfhaube (5) angeordnet ist.The present invention relates to an internal combustion engine (1) with a cylinder head cover (5) and with a crankcase ventilation device (18). An improved assembly results from:
A conveyor (20) for conveying blow-by gas (19) having a suction port (22) and a pressure port (23),
- An oil separator (21) for separating oil from the blow-by gas (19) having a raw gas inlet (24), a clean gas outlet (25) and an oil outlet (26),
- A connecting line (29) which connects the oil separator (21) fluidly with the conveyor (20).
Further, oil separator (21) and conveyor (20) are separate components, wherein the oil separator (21) on or in a cylinder head cover (5) is arranged, while the conveyor (20) outside of the cylinder head cover (5) is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet ist. The present invention relates to an internal combustion engine equipped with a crankcase ventilation device.
Bei einer als Kolbenmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine gelangt im Betrieb der Brennkraftmaschine aufgrund unvermeidlicher Leckagen zwischen Zylinder und Kolben Verbrennungsabgas, so genanntes Blow-by-Gas, in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Hierdurch kann es im Kurbelgehäuse zu einem unerwünschten Druckanstieg kommen. Mit Hilfe einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung lässt sich ein derartiger Druckanstieg vermeiden. Hierzu wird das Blow-by-Gas mit Hilfe der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung aus dem Kurbelgehäuse abgeführt und vorzugsweise einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine zugeführt. Im Blow-by-Gas ist jedoch Öl, insbesondere in Form eines Ölnebels, enthalten, das aus dem Kurbelgehäuse stammt. Zur Reduzierung des Ölverbrauchs ist es daher üblich, das im Blow-by-Gas mitgeführte Öl abzuscheiden und zum Kurbelgehäuse zurückzuführen. Zu diesem Zweck kommt ein Ölabscheider zum Einsatz. Neben den flüssigen Verunreinigungen können auch feste Verunreinigungen aus dem Gas abgeschieden werden. Derartige feste Verunreinigungen sind beispielsweise Russpartikel, die ebenfalls im Abgas enthalten sind und die auch im Öl enthalten sein können.In an internal combustion engine designed as a piston engine, combustion engine exhaust gas, so-called blow-by gas, enters the crankcase of the internal combustion engine during operation of the internal combustion engine due to unavoidable leakage between cylinder and piston. This can lead to an undesirable increase in pressure in the crankcase. With the help of a crankcase ventilation device, such a pressure increase can be avoided. For this purpose, the blow-by gas with the help of the crankcase ventilation device is removed from the crankcase and preferably fed to a fresh air system of the internal combustion engine. In the blow-by gas, however, oil, especially in the form of an oil mist, contained, which comes from the crankcase. To reduce the oil consumption, it is therefore common to separate the entrained in the blow-by gas and oil returned to the crankcase. For this purpose, an oil separator is used. In addition to the liquid impurities and solid impurities can be separated from the gas. Such solid impurities are, for example, soot particles which are likewise contained in the exhaust gas and which may also be contained in the oil.
Bei passiven Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen kann beispielsweise der in der Frischluftanlage herrschende Unterdruck dazu genutzt werden, das Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse abzusaugen. Bei derartigen passiven Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen ist der am Ölabscheider bereitstellbare Differenzdruck vergleichsweise gering, so dass der Ölabscheider mit relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten arbeiten muss, wodurch die Abscheidewirkung begrenz sein kann. Um hohe Abscheidegrade erzielen zu können, kommen häufig aktive Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen zum Einsatz, bei denen entweder die Absaugung des Blow-by-Gases mit Hilfe einer Fördereinrichtung erfolgt oder bei denen der Ölabscheider als aktiver Ölabscheider ausgestaltet ist. Als Fördereinrichtung kommt beispielsweise eine Pumpe, ein Gebläse oder ein Verdichter zum Einsatz. Ein aktiver Ölabscheider ist beispielsweise eine rotierend angetriebene Zentrifuge. Der Aufwand zur Realisierung eines derartigen aktiven Ölabscheiders ist jedoch sehr hoch, so dass passive Ölabscheider in Verbindung mit einer Fördereinrichtung bevorzugt werden, wie zum Beispiel ein Impaktor. In passive crankcase ventilation devices, for example, the prevailing in the fresh air system vacuum can be used to suck the blow-by gas from the crankcase. In such passive crankcase ventilation devices, the differential pressure which can be supplied to the oil separator is comparatively small, so that the oil separator has to work with relatively low flow velocities, as a result of which the separation effect can be limited. In order to achieve high separation efficiencies, often active crankcase ventilation devices are used, in which either the extraction of the blow-by gas by means of a conveyor or in which the oil separator is designed as an active oil separator. As a conveyor, for example, a pump, a blower or a compressor is used. An active oil separator is, for example, a rotating centrifuge. However, the expense of realizing such an active oil separator is very high, so that passive oil separators are preferred in connection with a conveyor, such as an impactor.
Bei konventioneller Bauweise können Fördereinrichtung und Ölabscheider zu einer Abscheideeinrichtung zusammengefasst sein und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Hierdurch baut die Abscheideeinrichtung vergleichsweise kompakt, lässt sich vollständig vormontieren und lässt sich dadurch vergleichsweise einfach an der Brennkraftmaschine montieren. Dennoch kann es zu Fällen kommen, bei denen nur wenig Einbauraum im Bereich der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht, was die Montage einer solchen Abscheideeinrichtung erschwert.In conventional construction, the conveyor and oil separator can be combined to form a separator and housed in a common housing. As a result, the separation device builds comparatively compact, can be completely pre-assembled and can be relatively easily mounted on the internal combustion engine. Nevertheless, cases may occur in which only little installation space is available in the region of the internal combustion engine, which makes the installation of such a separation device more difficult.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Montierbarkeit auszeichnet.The present invention addresses the problem of providing an improved embodiment for an internal combustion engine with crankcase ventilation device of the type described above, which is characterized in particular by an improved mountability.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Brennkraftmaschine mit aktiver Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung den Ölabscheider und die Fördereinrichtung in Form separater Komponenten zu realisieren und über eine Verbindungsleitung miteinander zu verbinden. Hierdurch ist es möglich, Ölabscheider und Fördereinrichtung unabhängig voneinander zum Beispiel an der Brennkraftmaschine zu montieren, wodurch der knappe Bauraum im Bereich der Brennkraftmaschine besser ausgenutzt werden kann. Des Weiteren ergeben sich verbesserte Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Kombination der Fördereinrichtung mit verschiedenen Ölabscheidern. Ebenso lässt sich die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung durch diese mehrteilige Bauweise einfach an unterschiedliche Einbausituationen anpassen.The invention is based on the general idea to realize the oil separator and the conveyor in the form of separate components in an internal combustion engine with active crankcase ventilation device and to connect to each other via a connecting line. This makes it possible to mount the oil separator and conveyor independently, for example, to the internal combustion engine, whereby the scarce space in the engine can be better utilized. Furthermore, there are improved possibilities of variation with regard to the combination of the conveyor with different oil separators. Likewise, the crankcase ventilation device can be easily adapted to different installation situations by this multi-part design.
Im Einzelnen schlägt die Erfindung für die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung vor, die Fördereinrichtung mit einem Sauganschluss und mit einem Druckanschluss auszustatten und den diesbezüglich separaten Ölabscheider mit einem Rohgaseinlass, einem Reingasauslass und einem Ölauslass auszustatten. Die Verbindungsleitung sorgt nun für eine fluidische Verbindung zwischen Fördereinrichtung und Ölabscheider. Da sich die Verbindungsleitung beliebig räumlich gestalten lässt, ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für die Positionierung von Fördereinrichtung und Ölabscheider relativ zueinander und relativ zur Brennkraftmaschine. In detail, the invention proposes for the crankcase ventilation device to equip the conveyor with a suction port and with a pressure port and to equip the respective separate oil separator with a raw gas inlet, a clean gas outlet and an oil outlet. The connecting line now ensures a fluidic connection between the conveyor and the oil separator. Since the connecting line can be designed arbitrarily spatial, there are many opportunities for the positioning of the conveyor and oil separator relative to each other and relative to the internal combustion engine.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst einen Motorblock, der wenigstens einen Zylinder enthält, in dem ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist. Ferner ist ein Zylinderkopf vorgesehen, der an der einen Seite, üblicherweise an der Oberseite des Motorblocks angeordnet ist. Außerdem ist ein Kurbelgehäuse vorgesehen, das an der anderen Seite, üblicherweise an der Unterseite des Motorblocks angeordnet ist. Eine Zylinderkopfhaube deckt den Zylinderkopf an einer vom Kurbelgehäuse abgewandten Seite ab. Die Brennkraftmaschine ist nunmehr mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. Im montierten Zustand ist der Ölauslass fluidisch mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbunden. Üblicherweise befindet sich der Ölsumpf in einer Ölwanne, die das Kurbelgehäuse nach unten abschließt bzw. einen vom Motorblock abgewandten Abschnitt des Kurbelgehäuses bildet. An internal combustion engine according to the invention comprises an engine block which contains at least one cylinder in which a piston is arranged to be adjustable in stroke. Further, a cylinder head is provided, which is arranged on one side, usually at the top of the engine block. Besides, one is Crankcase provided, which is arranged on the other side, usually on the underside of the engine block. A cylinder head cover covers the cylinder head on a side facing away from the crankcase. The internal combustion engine is now equipped with a crankcase ventilation device of the type described above. In the mounted state, the oil outlet is fluidically connected to an oil sump of the internal combustion engine. Usually, the oil sump is located in an oil pan, which closes the crankcase down or forms a remote from the engine block portion of the crankcase.
Erfindungsgemäß ist die Fördereinrichtung außerhalb der Zylinderkopfhaube angeordnet. Dabei kann die Fördereinrichtung an einer Außenseite der Zylinderkopfhaube an der Zylinderkopfhaube angeordnet sein. Ebenso ist denkbar, die Fördereinrichtung beabstandet zur Zylinderkopfhaube zum Beispiel am Zylinderkopf oder am Motorblock oder an einer Peripherie der Brennkraftmaschine anzuordnen, z.B. im Motorraum eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs.According to the invention, the conveyor is arranged outside the cylinder head cover. In this case, the conveyor can be arranged on an outer side of the cylinder head cover on the cylinder head cover. It is also conceivable to arrange the conveyor spaced apart from the cylinder head cover, for example on the cylinder head or on the engine block or on a periphery of the internal combustion engine, e.g. in the engine compartment of a motor vehicle equipped therewith.
Erfindungsgemäß ist der Ölabscheider an oder in der Zylinderkopfhaube angeordnet. Die Integration des Ölabscheiders in die Zylinderkopfhaube lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren. Insbesondere kann der Ölabscheider dabei eine vormontierbare Einheit bilden, die besonders einfach in die Zylinderkopfhaube eingesetzt werden kann. According to the invention, the oil separator is arranged on or in the cylinder head cover. The integration of the oil separator in the cylinder head cover can be realized comparatively inexpensive. In particular, the oil separator can form a preassemblable unit which can be used particularly easily in the cylinder head cover.
Bei einer ersten Variante ist der Ölabscheider auf der Druckseite der Fördereinrichtung angeordnet. In der Folge führt die Verbindungsleitung von der Fördereinrichtung zum Ölabscheider. Zusätzlich zur Verbindungsleitung sind bei dieser ersten Variante eine Rohgasleitung und eine Reingasleitung vorgesehen. Die Rohgasleitung ist ausgangsseitig mit dem Sauganschluss der Fördereinrichtung fluidisch verbunden und ist eingangsseitig fluidisch mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden. Die Reingasleitung ist eingangsseitig mit dem Reingasauslass des Ölabscheiders fluidisch verbunden und ist ausgangsseitig fluidisch mit einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine verbunden. Schließlich ist die Verbindungsleitung eingangsseitig mit dem Druckanschluss der Fördereinrichtung und ausgangsseitig mit dem Rohgaseinlass des Ölabscheiders fluidisch verbunden. Somit ist der Ölabscheider bezüglich der Gasströmung stromab der Fördereinrichtung angeordnet.In a first variant of the oil separator is arranged on the pressure side of the conveyor. As a result, the connecting line leads from the conveyor to the oil separator. In addition to the connecting line, a raw gas line and a clean gas line are provided in this first variant. The crude gas line is fluidly connected on the output side to the suction connection of the delivery device and on the input side is fluidically connected to a crankcase of the internal combustion engine. The clean gas line is fluidly connected on the input side to the clean gas outlet of the oil separator and on the output side is fluidically connected to a fresh air system of the internal combustion engine. Finally, the connection line is fluidly connected on the input side to the pressure connection of the delivery device and on the output side to the crude gas inlet of the oil separator. Thus, the oil separator is arranged with respect to the gas flow downstream of the conveyor.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Zylinderkopf ein Blow-by-Gas-Pfad ausgebildet sein, der vom Kurbelgehäuse zu einem in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Ansaugraum führt. Somit gelangt während des Betriebs der Brennkraftmaschine das Blow-by-Gas vom Kurbelgehäuse durch den Blow-by-Gas-Pfad in den Ansaugraum der Zylinderkopfhaube. Die Zylinderkopfhaube kann ferner mit einem Abführanschluss ausgestattet sein, der mit dem Ansaugraum fluidisch verbunden ist. Die Rohgasleitung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ist nun mit diesem Abführanschluss fluidisch verbunden, so dass sie letztlich den Sauganschluss der Fördereinrichtung mit dem Abführanschluss der Zylinderkopfhaube verbindet. Bei dieser Bauweise lassen sich Blow-by-Gas-Pfad, Ansaugraum und Abführanschluss völlig unabhängig vom Ölabscheider positionieren, wodurch der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden kann. In an advantageous development, a blow-by-gas path can be formed in the cylinder head, which leads from the crankcase to a suction space formed in the cylinder head cover. Thus, during operation of the internal combustion engine, the blow-by gas from the crankcase passes through the blow-by-gas path into the intake chamber of the cylinder head cover. The cylinder head cover can also be equipped with a discharge port, which is fluidly connected to the suction chamber. The crude gas line of the crankcase ventilation device is then fluidly connected to this discharge port, so that it ultimately connects the suction port of the conveyor to the discharge port of the cylinder head cover. In this design, blow-by-gas path, suction and discharge can be positioned completely independent of the oil separator, whereby the available space can be optimally utilized.
Bei einer anderen Weiterbildung kann die Zylinderkopfhaube einen Zuführanschluss aufweisen, der direkt oder indirekt, nämlich über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Rohgaspfad mit dem Rohgaseinlass des Ölabscheiders fluidisch verbunden ist. Die Verbindungsleitung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ist dann mit dem Zuführanschluss fluidisch verbunden. Somit verbindet die Verbindungsleitung den Druckanschluss der Fördereinrichtung mit dem Zuführanschluss der Zylinderkopfhaube. Auch diese Maßnahme vereinfacht die Ausnutzung des vorhandenen Bauraums, um die gewünschte fluidische Verschaltung der einzelnen Komponenten der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung zu realisieren.In another development, the cylinder head cover may have a feed connection, which is connected directly or indirectly, namely via a formed in the cylinder head cover raw gas path with the raw gas inlet of the oil separator fluidly. The connecting line of the crankcase ventilation device is then fluidly connected to the supply port. Thus, the connecting line connects the pressure port of the conveyor with the supply port of the cylinder head cover. This measure also simplifies the utilization of the existing installation space in order to realize the desired fluidic connection of the individual components of the crankcase ventilation device.
Bei einer anderen Weiterbildung kann die Zylinderkopfhaube einen Entnahmeanschluss aufweisen, der direkt oder indirekt, nämlich über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Reingaspfad mit dem Reingasauslass des Ölabscheiders fluidisch verbunden ist. In diesem Fall ist die Reingasleitung mit dem Entnahmeanschluss fluidisch verbunden, so dass die Reingasleitung den Entnahmeanschluss der Zylinderkopfhaube mit der Frischluftanlage der Brennkraftmaschine fluidisch verbindet. In another development, the cylinder head cover may have a removal connection, which is connected directly or indirectly, namely via a trained in the cylinder head cover clean gas path with the clean gas outlet of the oil separator fluidly. In this case, the clean gas line is fluidically connected to the removal connection, so that the clean gas line fluidly connects the removal connection of the cylinder head cover with the fresh air system of the internal combustion engine.
Bei einer zweiten Variante ist der Ölabscheider auf der Saugseite der Fördereinrichtung angeordnet. In der Folge führt die Verbindungsleitung vom Ölabscheider zur Fördereinrichtung. Ferner ist die Verbindungsleitung bei dieser zweiten Variante eingangsseitig mit dem Reingasauslass fluidisch verbunden und ausgangsseitig mit dem Sauganschluss fluidisch verbunden. Zusätzlich zur Verbindungsleitung ist bei dieser zweiten Variante eine Zuführleitung vorgesehen. Diese Zuführleitung ist eingangsseitig mit dem Druckanschluss fluidisch verbunden und ausgangsseitig mit einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine fluidisch verbunden. Somit ist der Ölabscheider bezüglich der Gasströmung stromauf der Fördereinrichtung angeordnet.In a second variant of the oil separator is arranged on the suction side of the conveyor. As a result, the connecting line from the oil separator leads to the conveyor. Furthermore, in this second variant, the connecting line is fluidly connected on the input side to the clean gas outlet and is fluidically connected on the output side to the suction connection. In addition to the connecting line, a supply line is provided in this second variant. This supply line is fluidly connected on the input side to the pressure port and the output side fluidly connected to a fresh air system of the internal combustion engine. Thus, the oil separator with respect to the gas flow is arranged upstream of the conveyor.
Vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Brennkraftmaschine einen durch den Motorblock und den Zylinderkopf hindurch geführten Blow-by-Gas-Pfad aufweist, der vom Kurbelgehäuse zu einem in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Ansaugraum führt. Der der Rohgaseinlass ist direkt oder über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Rohgaspfad mit dem Ansaugraum fluidisch verbunden. Ferner weist die Zylinderkopfhaube einen Verbindungsanschluss auf, der durch den Reingasauslass gebildet ist oder direkt oder über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Reingaspfad mit dem Reingasauslass fluidisch verbunden ist und an den die Verbindungsleitung eingangsseitig angeschlossen ist.An embodiment in which the internal combustion engine has a blow-by run through the engine block and the cylinder head is advantageous. Has gas path that leads from the crankcase to a suction chamber formed in the cylinder head cover. The raw gas inlet is fluidly connected to the suction chamber directly or via a raw gas path formed in the cylinder head cover. Furthermore, the cylinder head cover has a connection connection, which is formed by the clean gas outlet or is fluidly connected directly or via a clean gas path formed in the cylinder head cover to the clean gas outlet and to which the connection line is connected on the input side.
Die zweite Variante zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zur ersten Variante weniger Leitungen erforderlich sind, die außerhalb der Zylinderkopfhaube verlaufen. The second variant is characterized in that compared to the first variant fewer lines are required, which run outside the cylinder head cover.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung ein Gehäuse aufweisen, das den Sauganschluss und den Druckanschluss aufweist und das einen Kanal enthält, der das Blow-by-Gas von einem fluidisch mit dem Sauganschluss verbundenen Kanaleinlass zu einem fluidisch mit dem Druckanschluss verbundenen Kanalauslass führt. Somit lässt sich die Fördereinrichtung vergleichsweise einfach realisieren. In an advantageous embodiment, the delivery device can have a housing which has the suction connection and the pressure connection and which contains a channel which leads the blow-by gas from a channel inlet which is fluidically connected to the suction connection to a channel outlet which is fluidically connected to the pressure connection. Thus, the conveyor can be relatively easily realized.
Bei einer Weiterbildung kann der Kanal ringförmig ausgestaltet sein, wobei konzentrisch zum Kanal ein Laufrad um eine Rotationsachse drehbar im Gehäuse angeordnet ist. Das Laufrad weist radial außen Laufschaufeln auf, die im Kanal angeordnet sind. Bei rotierendem Laufrad bewegen sich die Laufschaufeln im Kanal in Umfangsrichtung. Dabei fördern die Laufschaufeln Gas vom Kanaleinlass zum Kanalauslass. Gleichzeitig kann dabei am Kanaleinlass ein Unterdruck erzeugt werden, während am Kanalauslass ein Überdruck erzeugt werden kann. Insoweit wirkt das rotierende Laufrad wie ein Verdichter.In a development, the channel can be designed annular, wherein an impeller is arranged concentrically to the channel about an axis of rotation rotatably in the housing. The impeller has radially outward blades, which are arranged in the channel. As the impeller rotates, the blades move circumferentially in the channel. The blades convey gas from the duct inlet to the duct outlet. At the same time, a negative pressure can be generated at the duct inlet, while an overpressure can be generated at the duct outlet. In that regard, the rotating impeller acts like a compressor.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung als Seitenkanalverdichter ausgestaltet sein. Ein derartiger Seitenkanalverdichter zeichnet sich dadurch aus, dass der ringförmige Kanal in der Umfangsrichtung in einen Förderabschnitt, der sich in der Drehrichtung des Laufrads vom Kanaleinlass zum Kanalauslass erstreckt, und einen Totabschnitt unterteilt ist, der sich in der Drehrichtung des Laufrads vom Kanalauslass zum Kanaleinlass erstreckt. Der Kanal weist quer zur Umfangsrichtung einen Kanalquerschnitt auf, der im Förderabschnitt und im Totabschnitt einen Kernbereich aufweist, in dem die Laufschaufeln rotieren. Im Förderabschnitt ist der Kanalquerschnitt gegenüber diesem Kernbereich axial und/oder radial, also seitlich vergrößert. Im Unterschied dazu ist der Kanalquerschnitt im Totabschnitt gegenüber dem Kernbereich nicht vergrößert, so dass der Kanalquerschnitt im Totabschnitt nur durch den Kernbereich gebildet ist, in dem die Laufschaufeln rotieren. Durch die Rotation des Laufrads wird das Gas innerhalb des Förderabschnitts radial und axial in die seitlichen Erweiterungen des Kanalquerschnitts verdrängt, so dass dort der Druck ansteigt, während im Kernbereich der Druck abnimmt. Ein derartiger Seitenkanalverdichter lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren und eignet sich zur Erzeugung vergleichsweise hoher Druckdifferenzen. According to a particularly advantageous embodiment, the conveyor may be configured as a side channel compressor. Such a side channel compressor is characterized in that the annular channel is divided in the circumferential direction into a delivery section extending in the rotational direction of the impeller from the port inlet to the port outlet and a dead section extending in the rotational direction of the impeller from the port outlet to the port inlet , The channel has transversely to the circumferential direction on a channel cross-section, which has a core region in the conveyor section and the dead section, in which rotate the blades. In the conveying section, the channel cross-section is axially and / or radially, ie laterally enlarged, relative to this core region. In contrast to this, the channel cross section in the dead section is not enlarged relative to the core region, so that the channel cross section in the dead section is formed only by the core region in which the rotor blades rotate. As a result of the rotation of the impeller, the gas within the delivery section is displaced radially and axially into the lateral extensions of the channel cross section, so that the pressure increases there, while in the core region the pressure decreases. Such a side channel compressor can be realized comparatively inexpensive and is suitable for generating comparatively high pressure differences.
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung außerdem einen Antrieb zum drehenden Antreiben des Laufrads aufweisen. Beispielsweise kann der Antrieb einen Elektromotor aufweisen, dessen Antriebswelle direkt oder indirekt mit dem Laufrad drehfest verbunden ist. In another advantageous embodiment, the conveyor may also include a drive for rotationally driving the impeller. For example, the drive may have an electric motor, the drive shaft is rotatably connected directly or indirectly with the impeller.
Bevorzugt handelt es sich beim Ölabscheider um einen passiven Ölabscheider. Ein derartiger passiver Ölabscheider nutzt nur die kinetische Energie der Gasströmung zur Abscheidung und benötigt keine zusätzliche, externe Energie. Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ölabscheider mit einem Impaktor ausgestattet ist oder bei welcher der Ölabscheider selbst als Impaktor ausgestaltet ist. Bei entsprechender Druckdifferenz lässt sich mit Hilfe eines Impaktors eine sehr hohe Abscheidewirkung realisieren. Gleichzeitig lässt sich ein derartiger Impaktor vergleichsweise preiswert realisieren. Üblicherweise umfasst ein Impaktor einerseits eine Eintrittsöffnung für Gas und mehrere Austrittsöffnungen für Gas, deren durchströmbarer Querschnitt deutlich kleiner ist als der durchströmbare Querschnitt der Eintrittsöffnung. Insbesondere ist die Summe der durchströmbaren Querschnitte aller Austrittsöffnungen kleiner als der durchströmbare Querschnitt der Eintrittsöffnung. Somit wird die Gasströmung beim Durchströmen der Austrittsöffnungen beschleunigt. Ferner besitzt der Impaktor üblicherweise eine Prallwand, die den Austrittsöffnungen gegenüberliegt, so dass die Gasströmung vorzugsweise frontal, also senkrecht, auf die Prallwand trifft. An der Prallwand erfolgt dann eine abrupte Strömungsumlenkung, der das Gas einfach folgen kann, während darin mitgeführte feste und/oder flüssige Verunreinigungen gegen die Prallwand prallen, daran abgebremst werden und daran haften bleiben bzw. darin eindringen. Beispielsweise kann die Prallwand aus einem Material bestehen, das für die Verunreinigungen durchlässig ist. Die Verunreinigungen können so beispielsweise von der direkt angeströmten Vorderseite der Prallwand innerhalb der Prallwand auf Randbereiche oder auf eine Rückseite der Prallwand transportiert werden.The oil separator is preferably a passive oil separator. Such a passive oil separator only uses the kinetic energy of the gas flow for separation and does not require additional external energy. Particularly useful is an embodiment in which the oil separator is equipped with an impactor or in which the oil separator itself is designed as an impactor. With a corresponding pressure difference, a very high separation efficiency can be achieved with the aid of an impactor. At the same time, such an impactor can be realized comparatively inexpensively. Usually, an impactor on the one hand comprises an inlet opening for gas and a plurality of outlet openings for gas, whose flow-through cross-section is significantly smaller than the cross-section through which the inlet opening can flow. In particular, the sum of the flow-through cross sections of all outlet openings is smaller than the flow-through cross section of the inlet opening. Thus, the gas flow is accelerated as it flows through the outlet openings. Furthermore, the impactor usually has a baffle wall, which is opposite to the outlet openings, so that the gas flow preferably hits the baffle wall frontally, that is to say vertically. On the baffle then an abrupt flow deflection, which can easily follow the gas, while it entrained solid and / or liquid impurities bounce against the baffle, are slowed down and adhere to it or penetrate it. For example, the baffle may be made of a material that is permeable to the contaminants. The impurities can be transported for example by the directly flown front of the baffle inside the baffle on edge areas or on a back of the baffle.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Brennkraftmaschine einen Ölpfad aufweist, der von der Zylinderkopfhaube durch den Zylinderkopf und durch den Motorblock hindurch bis zu einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine führt. Der Ölsumpf ist dabei zweckmäßig in einer Ölwanne ausgebildet, die sich an einer vom Motorblock abgewandten Seite des Kurbelgehäuses befindet und einen Bestandteil des Kurbelgehäuses bildet oder das Kurbelgehäuse abschließt. Jedenfalls ist der Ölauslass des Ölabscheiders mit dem Ölpfad fluidisch verbunden, so dass das mit Hilfe des Ölabscheiders aus dem Blow-by-Gas abgeschiedene Öl aus dem Ölauslass in den Ölpfad gelangt und entlang des Ölpfads bis in den Ölsumpf gelangt. Another embodiment provides that the internal combustion engine has an oil path, which leads from the cylinder head cover through the cylinder head and through the engine block through to an oil sump of the internal combustion engine. The oil sump is expediently formed in an oil pan, the is located on a side remote from the engine block side of the crankcase and forms a part of the crankcase or closes the crankcase. In any case, the oil outlet of the oil separator is fluidically connected to the oil path, so that the separated with the aid of the oil separator from the blow-by gas oil from the oil outlet in the oil path and passes along the oil path into the oil sump.
Der Ölabscheider kann optional aus einem Grobölabscheider und einem Feinölabscheider bestehen. In der Strömungsrichtung des Blow-by-Gases ist dabei der Grobölabscheider vor dem Feinölabscheider angeordnet. Die Fördereinrichtung kann dabei bezogen auf die Strömungsrichtung des Blow-by-Gases nach dem Feinölabscheider angeordnet sein. Bevorzugt kann die Fördereinrichtung zwischen Grobabscheider und Feinölabscheider angeordnet sein. Ebenso kann die Fördereinrichtung stromauf des Grobölabscheiders oder anstelle des Grobölabscheiders angeordnet sein. The oil separator can optionally consist of a coarse oil separator and a fine oil separator. In the flow direction of the blow-by gas, the coarse oil separator is arranged in front of the fine oil separator. The conveyor can be arranged relative to the flow direction of the blow-by gas after the Feinölabscheider. Preferably, the conveyor between coarse separator and fine oil separator can be arranged. Likewise, the conveyor may be located upstream of the coarse oil separator or instead of the coarse oil separator.
Ottomotoren weisen üblicherweise eine Teil- und Volllastentlüftung auf. Die Fördereinrichtung kann sich in einem von beiden Entlüftungen genutzten Teilpfad befinden. In diesem Fall ist die Fördereinrichtung bevorzugt stromauf des Ölabscheiders, vorzugsweise stromauf des Feinölabscheiders angeordnet. Dabei kann die Fördereinrichtung vor oder nach dem Grobölabscheider angeordnet sein. Hierbei wäre auch ein regeneratives Bremsen der elektrisch angetriebenen Fördereinrichtung denkbar. Beispielsweise ist im saugmotorischen Teillast-Betrieb bei aktiver Teillastentlüftung und der relative Druck zur Umgebung nach einer Drosselklappe niedriger als ein Differenzdruck über den Ölabscheider. Hierdurch können ein Druckabfall im Kurbelgehäuse begrenzt und ein Belüftungsvolumenstrom reduziert werden. Demnach kann die Fördereinrichtung im Teillastpfad angeordnet sein. Alternativ kann sich die Fördereinrichtung ausschließlich im Volllastpfad befinden.Gasoline engines usually have a partial and full load ventilation. The conveyor may be located in a part path used by both vents. In this case, the conveying device is preferably arranged upstream of the oil separator, preferably upstream of the fine oil separator. In this case, the conveyor may be arranged before or after the coarse oil separator. In this case, a regenerative braking of the electrically driven conveyor would be conceivable. For example, in part-load-intake engine operation with active part-load venting and the relative pressure to the atmosphere downstream of a throttle valve is lower than a differential pressure across the oil separator. As a result, a pressure drop in the crankcase can be limited and a ventilation volume flow can be reduced. Accordingly, the conveyor may be arranged in the partial load path. Alternatively, the conveyor may be located exclusively in the full load path.
Die Fördereinrichtung kann einen eigenen Ölrücklauf aufweisen, der das in der Fördereinrichtung abgeschiedene Öl wieder in das Kurbelgehäuse zurückführt. Zweckmäßig werden sämtliche Blow-by-Gas führenden Leitungen mit Gefälle angeordnet, so dass sich keine stehenden Ölvolumina bilden. In den Leitungen können Rückschlagventile angeordnet sein, um die Nutzung der Teil- bzw. Volllastentlüftung abhängig vom Druck an der Einleitstelle in die Frischluftanlage Saugrohr zu steuern oder aber den Ölrücklauf in Richtung Kurbelgehäuse zu öffnen bzw. zu schließen.The conveyor may have its own oil return, which returns the separated in the conveyor oil back into the crankcase. Appropriately, all blow-by-gas lines are arranged with a slope so that no standing oil volumes form. In the lines check valves may be arranged to control the use of partial or full load ventilation depending on the pressure at the point of introduction into the fresh air intake manifold or to open or close the oil return towards the crankcase.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,
Entsprechend den
Die Brennkraftmaschine
Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine
Die Fördereinrichtung
Im Beispiel der
Die Fördereinrichtung
Der Ölabscheider
Bei den hier gezeigten Beispielen weist die Brennkraftmaschine
Bei der stromabseitigen Anordnung des Ölabscheiders
Die Zylinderkopfhaube
Die Zylinderkopfhaube
Im hier gezeigten Beispiel der
Bei der stromaufseitigen Anordnung des Ölabscheiders
Die Zylinderkopfhaube
Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine
Entsprechend den
Konzentrisch zum Kanal
Gemäß
Gemäß
Axial beabstandet zur Lochplatte
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