DE102017207866A1 - Turbocharger ventilation device - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turboladerentlüftungseinrichtung (47) zum Zuführen von Blow-by-Gas (46) eines Abgasturboladers (19) einer Brennkraftmaschine (1) zu einem Motorgehäuse (2) der Brennkraftmaschine (1), wobei das Blow-by-Gas (46) Öl in Tropfenform enthält, mit einer Rückführleitung (37) zum Führen des Blow-by-Gases (46) vom Abgasturbolader (19) zum Motorgehäuse (2).
Ein Wandfilmtropfenkoaleszer (48) zum Koalieren von Öltropfen (54) in einem Ölfilm (55) vereinfacht es, das im Blow-by-Gas mitgeführte Öl abzuscheiden.
The present invention relates to a turbocharger venting device (47) for supplying blow-by gas (46) of an exhaust gas turbocharger (19) of an internal combustion engine (1) to a motor housing (2) of the internal combustion engine (1), wherein the blow-by gas ( 46) contains oil in the form of drops, with a return line (37) for guiding the blow-by gas (46) from the exhaust gas turbocharger (19) to the motor housing (2).
A wall film drop coalescer (48) for coalescing oil drops (54) in an oil film (55) makes it easier to separate the oil entrained in the blow-by gas.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Turboladerentlüftungseinrichtung zum Zuführen von Blow-by-Gas eines Abgasturboladers einer Brennkraftmaschine zu einem Motorgehäuse der Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine aufgeladene Brennkraftmaschine, die mit einer solchen Turboladerentlüftungseinrichtung ausgestattet ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Entfernen von Öltropfen aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus Blow-by-Gas, insbesondere eines Abgasturboladers oder einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to a turbocharger venting device for supplying blow-by gas of an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine to a motor housing of the internal combustion engine. The invention also relates to a supercharged internal combustion engine equipped with such a turbocharger vent. The invention further relates to a method for removing oil droplets from a gas stream, preferably from blow-by gas, in particular an exhaust gas turbocharger or an internal combustion engine.
Bei einer als Kolbenmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine führen unvermeidliche Leckagen während des Betriebs dazu, dass Verbrennungsabgas aus einem Brennraum im jeweiligen Zylinder am zugehörigen Kolben vorbei strömt und in ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eintritt, so genanntes Blow-by-Gas, im Folgenden auch Motor-Blow-by-Gas. Zur Vermeidung eines Überdrucks im Kurbelgehäuse kommt eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung zum Einsatz, mit der das Motor-Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse abgeführt wird. Da im Kurbelgehäuse ein Ölnebel herrscht, enthält das Motor-Blow-by-Gas Öltropfen. Zur Reduzierung des Ölverbrauchs ist eine solche Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung üblicherweise mit einer Ölabscheideeinrichtung ausgestattet, mit deren Hilfe das im Motor-Blow-by-Gas mitgeführte Öl abgeschieden werden kann. Über eine Ölrückführleitung kann das abgeschiedene Öl einem Ölkreis bzw. Schmierölsystem der Brennkraftmaschine rückgeführt werden.In an internal combustion engine designed as a piston engine, unavoidable leaks during operation lead to combustion exhaust gas flowing from a combustion chamber in the respective cylinder past the associated piston and entering a crankcase of the internal combustion engine, so-called blow-by gas, hereinafter also engine blower. by gas. To avoid overpressure in the crankcase, a crankcase ventilation device is used, with which the engine blow-by gas is removed from the crankcase. Since oil mist prevails in the crankcase, the engine blow-by gas contains oil droplets. To reduce oil consumption such a crankcase ventilation device is usually equipped with a Ölabscheideeinrichtung, with the aid of which in the engine blow-by gas entrained oil can be deposited. Via an oil return line, the separated oil can be returned to an oil circuit or lubricating oil system of the internal combustion engine.
Auch bei einem Abgasturbolader sind Leckagen unvermeidbar, so dass Luft und/oder Abgas in einen Ölsammelbereich eindringen kann, von dem Öl einer Ölschmierung des Abgasturboladers über eine Rückführleitung vom Abgasturbolader zum Schmierölkreis rückgeführt wird. Über diese Rückführleitung wird auch dieses Blow-by-Gas abgeführt, das im Folgenden als Turbolader-Blow-by-Gas bezeichnet werden kann. Auch in diesem Ölsammelbereich herrscht ein Ölnebel. Aufgrund der extrem hohen Drehzahlen moderner Abgasturbolader können die in diesem Ölnebel enthaltenen Öltropfen extrem klein sein, insbesondere kleiner als im Kurbelgehäuse. Beispielsweise besitzen die Öltropfen im Motor-Blow-by-Gas im Mittel eine Tropfengröße von etwa 2µm, während die Öltropfen im Turbolader-Blow-by-Gas eine mittlere Tropfengröße von etwa 0,2µm besitzen.Even with an exhaust gas turbocharger leaks are unavoidable, so that air and / or exhaust gas can penetrate into an oil collection area, is returned from the oil of an oil lubrication of the exhaust gas turbocharger via a return line from the exhaust gas turbocharger to the lubricating oil circuit. About this return line and this blow-by gas is discharged, which can be referred to below as a turbocharger blow-by gas. Also in this oil collection area there is an oil mist. Due to the extremely high speeds of modern exhaust gas turbochargers, the oil droplets contained in this oil mist can be extremely small, in particular smaller than in the crankcase. For example, the oil droplets in the engine blow-by gas have an average droplet size of about 2 μm, while the oil droplets in the turbocharger blow-by gas have a mean droplet size of about 0.2 μm.
Die kleinen Öltropfen des Turbolader-Blow-by-Gases lassen sich nicht oder nur unbefriedigend mit einer Ölabscheidereinrichtung abscheiden, die sich für die Abscheidung von vergleichsweise großen Öltropfen in Motor-Blow-by-Gas eignet. Wenn zweckmäßigerweise die Rückführleitung der Turboladerentlüftungseinrichtung an ein Motorgehäuse, vorzugsweise an das Kurbelgehäuse angeschlossen ist, wird das Schmieröl des Abgasturboladers gemeinsam mit dem Turbolader-Blow-by-Gas dem Kurbelgehäuse zugeführt. Der sich im Kurbelgehäuse dadurch einstellende Ölnebel enthält dann zusätzlich zu den relativ großen Öltropfen des Motor-Blow-by-Gases außerdem die relativ kleinen Öltropfen des Turbolader-Blow-by-Gases. In der Ölabscheideeinrichtung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung erfolgt dann nur eine effiziente Abscheidung der großen Öltropfen des Motor-Blow-by-Gases, während die Abscheidung der kleinen Öltropfen des Turbolader-Blow-by-Gases nicht zufriedenstellend erfolgt.The small drops of oil in the turbocharger blow-by gas can not or only unsatisfactorily separate with an oil separator, which is suitable for the separation of relatively large oil droplets in engine blow-by gas. If expediently the return line of the turbocharger venting device is connected to a motor housing, preferably to the crankcase, the lubricating oil of the exhaust gas turbocharger is supplied to the crankcase together with the turbocharger blow-by gas. The resulting oil mist in the crankcase then contains, in addition to the relatively large oil droplets of the engine blow-by gas, the relatively small oil droplets of the turbocharger blow-by gas. In the Ölabscheideeinrichtung the crankcase ventilation device then takes place only an efficient separation of the large oil droplets of the engine blow-by gas, while the deposition of small oil droplets of the turbocharger blow-by gas is not satisfactory.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Turboladerentlüftungseinrichtung bzw. für eine Brennkraftmaschine bzw. für ein Verfahren zum Entfernen von Tropfen aus einem Gasstrom eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass das im Blow-by-Gas des Abgasturboladers mitgeführte Öl besser abgeschieden und dem Ölkreis rückgeführt werden kann.The present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for a turbocharger venting device or for an internal combustion engine or for a method for removing droplets from a gas stream, which is characterized in particular by the fact that in the blow-by gas of the exhaust gas turbocharger entrained oil can be better separated and returned to the oil circuit.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die im Turbolader-Blow-by-Gas mitgeführten kleinen Öltropfen vor dem Eintritt in das Motorgehäuse mittels Koaleszenz mit einem Ölfilm zu vereinen. Dieser Ölfilm lässt sich dann einfach aus dem Blow-by-Gas abscheiden. Koaleszenz bedeutet dabei, dass die kleinen Tropfen mit dem Ölfilm in Kontakt gebracht werden, so dass sie daran anhaften und sich mit diesem, insbesondere durch Absorption, vereinen. Das Öl der Öltropfen wird vom Öl des Ölfilms aufgenommen, also absorbiert. Dadurch nimmt das Ölvolumen des Ölfilms zu. Insoweit erfolgt bereits durch die Koaleszenz die Abscheidung der Öltropfen aus dem Turbolader-Blow-by-Gas.The invention is based on the general idea of uniting the small oil droplets entrained in the turbocharger blowby gas prior to entry into the engine housing by means of coalescence with an oil film. This oil film can then be easily separated from the blow-by gas. Coalescence means that the small drops are brought into contact with the oil film, so that they adhere to and combine with it, in particular by absorption. The oil of oil drops is absorbed by the oil of the oil film, so absorbed. This increases the oil volume of the oil film. In that regard, already by the coalescence, the deposition of oil drops from the turbocharger blow-by gas.
Für die Turboladerentlüftungseinrichtung wird zu diesem Zweck vorgeschlagen, insbesondere in der Rückführleitung, einen Wandfilmtropfenkoaleszer anzuordnen, der die kleinen Tropfen zum Koalieren dem Ölfilm zuführt. Mit anderen Worten, beim Wandfilmtropfenkoaleszer handelt es sich um eine zum Koalieren von Öltropfen in einem Ölfilm geeignete und auch speziell dafür vorgesehene Einrichtung. Andere Einrichtungen, die zufällig auch eine Koaleszenz beispielsweise von kleineren Tropfen zu größeren Tropfen bewirken können, sind damit nicht gemeint. Der Wandfilmtropfenkoaleszer führt eine gezielte Vereinigung der Öltropfen des Blow-by-Gases in einem Ölfilm herbei, und zwar möglichst aller im Blow-by-Gas Strom mitgeführten Tropfen.For the turbocharger venting device is proposed for this purpose, in particular in the return line to arrange a Wandfilmtropfenkoaleszer, which supplies the small droplets for coalescing the oil film. In other words, the wall film droplet coalescer is a device suitable for coalescing oil droplets in an oil film and also dedicated thereto. Other devices that can also happen to cause coalescence, for example from smaller drops to larger drops, are not meant by this. The Wandfilmtropfenkoaleszer performs a targeted union of the oil drops of the blow-by gas in an oil film, and if possible all in the blow-by-gas stream entrained drops.
Der hier verwendete Wandfilmtropfenkoaleszer charakterisiert sich außerdem dadurch, dass er eine Prallwand und eine Strömungsleiteinrichtung aufweist. Die Strömungsleiteinrichtung ist dabei so konzipiert, dass sie im Betrieb der Turboladerentlüftungseinrichtung eine Blow-by-Gas-Strömung gegen die Prallwand leitet. Ferner ist der Ölfilm des Wandfilmtropfenkoaleszers im Betrieb der Turboladerentlüftungseinrichtung an besagter Prallwand ausgebildet. In der Folge trifft die von der Strömungsleiteinrichtung geleitete Blow-by-Gas-Strömung an der Prallwand auf den Ölfilm. Mit anderen Worten, die Strömungsleiteinrichtung leitet die Blow-by-Gas-Strömung gegen den Ölfilm, so dass die im Blow-by-Gas mitgeführten Öltropfen auf den Ölfilm treffen.The wall-film droplet coalescer used herein is further characterized by having a baffle and a flow guide. The flow guide is designed so that it passes a blow-by-gas flow against the baffle during operation of the turbocharger vent. Further, in the operation of the turbocharger vent, the oil film of the wall-film droplet coalescer is formed on said baffle. As a result, the blow-by-gas flow guided by the flow guiding device hits the oil film on the baffle wall. In other words, the flow guide directs the blow-by-gas flow against the oil film, so that the entrained in the blow-by gas oil drops hit the oil film.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Strömungsleiteinrichtung die Blow-by-Gas-Strömung unter einen von 90° verschiedenen Aufprallwinkel gegen die Prallwand bzw. gegen den Ölfilm leiten. Es hat sich gezeigt, dass abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit ein zu steiler Aufprallwinkel dazu führen kann, dass anstelle einer Koaleszenz eine Destruktion des jeweiligen Öltropfens stattfindet. Bei der Destruktion wird der Öltropfen durch den Aufprall zerstört, wodurch eine Vielzahl nochmals kleinerer Tropfen entsteht. Dementsprechend ist eine derartige Destruktion zu vermeiden. Der steilste Aufprallwinkel bzw. der maximale Aufprallwinkel entspricht einem senkrechten Aufprall, also 90°. Zur Vermeidung einer Destruktion ist daher ein Aufprallwinkel kleiner als 90° bevorzugt.According to an advantageous embodiment, the flow guiding device can direct the blow-by-gas flow under a different impact angle of 90 ° against the baffle wall or against the oil film. It has been found that, depending on the flow velocity, an excessively steep impact angle can lead to destruction of the respective oil droplet instead of coalescence. During the destruction, the oil drop is destroyed by the impact, resulting in a large number of even smaller drops. Accordingly, such destruction should be avoided. The steepest impact angle or the maximum impact angle corresponds to a vertical impact, ie 90 °. To avoid destruction, an impact angle smaller than 90 ° is therefore preferred.
Ist der Aufprallwinkel dagegen zu flach, kann es unter anderem abhängig von der Geschwindigkeit des Tropfens zu einer Reflektion des Tropfens am Ölfilm kommen, so dass auch hier die Koaleszenz ausbleibt. Der Öltropfen prallt bei der Reflektion vom Ölfilm ab. Beispielsweise kann eine derartige Reflektion bei einem Aufprallwinkel kleiner als 5° auftreten. Um die gewünschte Koaleszenz herbeizuführen, sind daher auch zu kleine bzw. zu flache Aufprallwinkel zu vermeiden. Zweckmäßig beträgt der Aufprallwinkel somit mindestens 5° und vorzugsweise mindestens 10°. Besonders vorteilhaft beträgt der Aufprallwinkel mindestens 15°.On the other hand, if the impact angle is too flat, inter alia, depending on the velocity of the droplet, the droplet may reflect on the oil film, so that coalescence also does not occur here. The oil droplet bounces off the oil film during reflection. For example, such reflection may occur at an impact angle less than 5 °. In order to bring about the desired coalescence, therefore, too small or too flat impact angles are to be avoided. Suitably, the impact angle is thus at least 5 ° and preferably at least 10 °. Particularly advantageously, the impact angle is at least 15 °.
Eine vorteilhafte Ausführungsform schlägt vor, dass die Strömungsleiteinrichtung die Blow-by-Gas-Strömung unter einem Aufprallwinkel gegen die Prallwand leitet, der in einem Bereich von 5° bis 85°, vorzugsweise von 10° bis 80°, insbesondere von 15° bis 75°, liegt.An advantageous embodiment proposes that the flow guiding device conducts the blow-by-gas flow under an impact angle against the impact wall, which is in a range of 5 ° to 85 °, preferably 10 ° to 80 °, in particular 15 ° to 75 ° °, lies.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass die Strömungsleiteinrichtung die Blow-by-Gas-Strömung so gegen den Ölfilm leitet, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
Dabei ist Re die Reynoldszahl und La ist die Laplacezahl. Es hat sich gezeigt, dass bei Einhaltung dieser Bedingung eine Reflektion der Tropfen beim Auftreffen auf den Ölfilm vermieden werden kann.Where Re is the Reynolds number and La is the Laplace number. It has been shown that, in compliance with this condition, a reflection of the drops when hitting the oil film can be avoided.
Zusätzlich oder alternativ kann die Strömungsleiteinrichtung die Blow-by-Gas-Strömung so gegen den Ölfilm leiten, dass folgende Bedingung erfüllt ist:
Auch hier ist Re die Reynoldszahl und La die Laplacezahl. Es hat sich gezeigt, dass bei Einhaltung dieser Bedingung eine Destruktion der Tropfen beim Auftreffen auf den Ölfilm vermieden werden kann.Again, Re is the Reynolds number and La is the Laplace number. It has been found that by adhering to this condition, a destruction of the drops when hitting the oil film can be avoided.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Strömungsleiteinrichtung die Blow-by-Gas-Strömung so gegen den Ölfilm leitet, dass beide vorstehend genannten Bedingungen erfüllt sind. Demnach gilt dann Folgendes:
Im vorliegenden Zusammenhang wird die Reynoldszahl Re zweckmäßig so definiert, dass gilt:
Dabei gilt:
- ρF =
- Dichte des Öls im Ölfilm
- DT =
- Durchmesser des aufprallenden Öltropfens
- cT =
- Aufprallgeschwindingkeit des Öltropfens
- µF =
- Viskosität des Ölfilms
- ρ F =
- Density of the oil in the oil film
- D T =
- Diameter of impacting oil drop
- c T =
- Impact velocity of oil drop
- μ F =
- Viscosity of the oil film
Im vorliegenden Zusammenhang wird die Laplacezahl La zweckmäßig wie folgt definiert:
Dabei gilt:
- ρF =
- Dichte des Öls im Ölfilm
- DT =
- Durchmesser des aufprallenden Öltropfens
- σF =
- Oberflächenspannung des Ölfilms
- µF =
- Viskosität des Ölfilms
- ρ F =
- Density of the oil in the oil film
- D T =
- Diameter of impacting oil drop
- σ F =
- Surface tension of the oil film
- μ F =
- Viscosity of the oil film
Der Wandfilmtropfenkoaleszer kann zumindest teilweise in die Rückführleitung integriert sein. Beispielsweise können die Strömungsleiteinrichtung und die Prallwand in der Rückführleitung angeordnet sein. Alternativ lässt sich der Wandfilmtropfenkoaleszer zumindest teilweise in das Motorgehäuse integrieren. In diesem Fall können bspw. die Strömungsleiteinrichtung und die Prallwand im Motorgehäuse angeordnet sein. Ferner kann alternativ vorgesehen sein, dass die Strömungsleiteinrichtung und die Prallwand in einem Gehäuse des Wandfilmtropfenkoaleszers angeordnet sind, das an die Rückführleitung angeschlossen ist. Insofern bildet der Wandfilmtropfenkoaleszer ein separates Bauteil, das an die Rückführleitung angeschlossen oder eingebunden ist. Insbesondere kann das Gehäuse des Wandfilmtropfenkoaleszers am austrittsseitigen Ende der Rückführleitung angeordnet sein, um die Rückführleitung mit dem Motorgehäuse zu verbinden.The Wandfilmtropfenkoaleszer may be at least partially integrated into the return line. For example, the flow guide and the baffle can be arranged in the return line. Alternatively, the Wandfilmtropfenkoaleszer at least partially integrate into the motor housing. In this case, for example, the flow guide and the baffle can be arranged in the motor housing. Furthermore, it can alternatively be provided that the flow guiding device and the baffle wall are arranged in a housing of the wall film drop coalescer, which is connected to the return line. In this respect, the Wandfilmtropfenkoaleszer forms a separate component which is connected to the return line or integrated. In particular, the housing of the Wandfilmtropfenkoaleszers may be arranged at the outlet end of the return line to connect the return line to the motor housing.
Bei einer Ausführungsform kann in der Prallwand ein Becken ausgebildet sein, das im Betrieb der Turboladerentlüftungseinrichtung mit Öl befüllt ist, das den Ölfilm bildet. Der Ölfilm wird in diesem Fall durch eine ruhende Ölschicht bereitgestellt. In Verbindung mit dem Becken lässt sich außerdem eine vorbestimmte Schichtdicke für den Ölfilm besonders einfach gewährleisten.In one embodiment, a basin may be formed in the baffle that is filled with oil during operation of the turbocharger vent that forms the oil film. The oil film is provided in this case by a quiescent oil layer. In addition, a predetermined layer thickness for the oil film can be ensured in a particularly simple manner in conjunction with the basin.
Bei einer Weiterbildung kann das Becken einen Überlauf aufweisen, von dem das Öl ab einem vorbestimmten Füllstand aus dem Becken abfließt. Während des Betriebs der Turboladerentlüftungseinrichtung führt die Koaleszenz der Öltropfen im Ölfilm des Ölbeckens zu einer Zunahme des Öls im Becken. Durch den Überlauf ist dabei die maximale Schichtdicke des Öls im Becken definiert.In a further development, the basin may have an overflow, from which the oil flows from a predetermined level from the basin. During operation of the turbocharger vent, the coalescence of the oil droplets in the oil film of the oil pool results in an increase in the oil in the pool. The overflow defines the maximum layer thickness of the oil in the basin.
Zweckmäßig kann das Öl vom Überlauf abtropfen, so dass die Tropfen von der Blow-by-Gas-Strömung mitgenommen werden. Die dabei entstehenden Tropfen sind deutlich größer als die Tropfen des Ölnebels im Turbolader-Blow-by-Gas. Beispielsweise können die Tropfen eine mittlere Größe von mindestens 1,0 mm besitzen. Alternativ kann das Öl vom Überlauf in ein Reservoir fließen. Dieses Reservoir kann sich insbesondere im Kurbelgehäuse bzw. in einer Ölwanne befinden.Suitably, the oil from the overflow drip, so that the drops are taken from the blow-by-gas flow. The resulting drops are significantly larger than the drops of oil mist in the turbocharger blow-by gas. For example, the drops may have an average size of at least 1.0 mm. Alternatively, the oil can flow from the overflow into a reservoir. This reservoir can be located in particular in the crankcase or in an oil sump.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, dass der Ölfilm als Rieselfilm ausgestaltet ist, der entlang der Prallwand abfließt. Besonders einfach lässt sich ein derartiger Rieselfilm dadurch realisieren, dass mit der Rückführleitung nicht nur das Blow-by-Gas aus dem Abgasturbolader abgeführt wird, sondern auch Schmieröl. Mit anderen Worten, die Rückführleitung bildet gleichzeitig den Rücklauf für das Schmieröl des Abgasturboladers, das bspw. eine Lagerung des Turboladers zur Schmierung und Kühlung zugeführt wird. Dieses rückgeführte Schmieröl kann im Wandfilmtropfenkoaleszer zur Ausbildung des Ölfilms genutzt werden, vorzugsweise als Rieselfilm.Another embodiment proposes that the oil film is designed as a trickle film, which flows along the baffle wall. Such a trickle film can be realized particularly simply by discharging not only the blow-by gas from the exhaust gas turbocharger with the return line, but also lubricating oil. In other words, the return line simultaneously forms the return for the lubricating oil of the exhaust gas turbocharger, which, for example, a storage of the turbocharger for lubrication and cooling is supplied. This recirculated lubricating oil can be used in Wandfilmtropfenkoaleszer to form the oil film, preferably as a trickle film.
Zweckmäßig kann das Öl von der Prallwand abtropfen, so dass die Tropfen von der Blow-by-Gas-Strömung mitgenommen werden. Die dabei entstehenden Tropfen sind wiederum deutlich größer als die Tropfen, die im Ölnebel des Turbolader-Blow-by-Gases herrschen. Auch hier lassen sich die Tropfen bspw. mit einer Größe von mindestens 1,0 mm bereitstellen. Alternativ kann das Öl von der Prallwand in ein Reservoir fließen, bspw. in einen Ölsumpf im Kurbelgehäuse.Appropriately, the oil can drip off the baffle, so that the drops are taken from the blow-by-gas flow. The resulting drops are again significantly larger than the drops that prevail in the oil mist of the turbocharger blow-by gas. Here, too, the drops can be provided, for example, with a size of at least 1.0 mm. Alternatively, the oil can flow from the baffle in a reservoir, for example. In an oil sump in the crankcase.
Eine erfindungsgemäße aufgeladene Brennkraftmaschine umfasst einen Turbolader, ein Motorgehäuse sowie eine Turboladerentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art. Die Rückführleitung der Turboladerentlüftungseinrichtung verbindet dann den Turbolader mit dem Motorgehäuse.A turbocharged internal combustion engine according to the present invention includes a turbocharger, an engine housing, and a turbocharger vent of the type described above. The turbocharger vent return line then connects the turbocharger to the engine housing.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Brennkraftmaschine kann der Turbolader eine Turbine aufweisen, die in einer Abgasanlage der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so dass das Turbolader-Blow-by-Gas Abgas enthält. Zusätzlich oder alternativ kann der Turbolader einen Verdichter aufweisen, der in einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine angeordnet ist, so dass das Turbolader-Blow-by-Gas Frischluft enthält.According to an advantageous embodiment of the internal combustion engine, the turbocharger may comprise a turbine, which is arranged in an exhaust system of the internal combustion engine, so that the turbocharger blow-by-gas contains exhaust gas. Additionally or alternatively, the turbocharger may comprise a compressor which is arranged in a fresh air system of the internal combustion engine, so that the turbocharger blow-by gas contains fresh air.
Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei welcher die Brennkraftmaschine eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung aufweist, die eine Entlüftungsleitung zum Abführen von Motor-Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse, eine Ölabscheideeinrichtung zum Abscheiden von Öl aus dem Motor-Blow-by-Gas und eine Ölrückführleitung zum Rückführen von abgeschiedenem Öl zu einem Ölreservoir aufweist. Da das Blow-by-Gas des Turboladers, also das Turbolader-Blow-by-Gas dem Motor-Blow-by-Gas zugemischt wird, erfolgt in der Ölabscheidereinrichtung gleichzeitig auch die Abscheidung des aus dem Abgasturbolader stammenden Öls. Durch die mit Hilfe des Agglomerators vergrößerten Tropfen des Turbolader-Blow-by-Gases lässt sich diese Ölabscheidung sehr effizient durchführen.Particularly advantageous is a development in which the internal combustion engine has a crankcase ventilation device having a vent line for discharging engine blow-by gas from the crankcase, an oil separator for separating oil from the engine blow-by gas and an oil return line to Returning separated oil to an oil reservoir. Since the blow-by gas of the turbocharger, so the turbocharger blow-by gas is added to the engine blow-by gas, takes place in the Ölabscheidereinrichtung simultaneously also the deposition of the originating from the exhaust gas turbocharger oil. By means of the enlarged droplets of the turbocharger blow-by gas with the aid of the agglomerator, this oil separation can be carried out very efficiently.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann ein Schmierölsystem zum Schmieren des Turboladers sowie zum Schmieren der Brennkraftmaschine an das vorstehend genannte Ölreservoir angeschlossen sein. Das bedeutet, dass zum Schmieren der Brennkraftmaschine und zum Schmieren des Turboladers ein gemeinsamer Schmierölkreis bzw. ein gemeinsames Schmierölsystem vorgesehen ist. Durch die gemeinsame Ölabscheidung werden das Öl aus dem Turbolader und das Öl aus dem Kurbelgehäuse dem gemeinsamen Schmierölsystem rückgeführt.According to an advantageous development, a lubricating oil system for lubricating the turbocharger and for lubricating the internal combustion engine to the above-mentioned oil reservoir be connected. This means that a common lubricating oil circuit or a common lubricating oil system is provided for lubricating the internal combustion engine and for lubricating the turbocharger. The common oil separation returns the oil from the turbocharger and the oil from the crankcase to the common lubricating oil system.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Entfernen von Öltropfen aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus Blow-by-Gas, insbesondere eine Abgasturboladers, charakterisiert sich dadurch, dass im Gasstrom mitgeführte Öltropfen gegen einen Ölfilm geleitet werden, derart, dass die Öltropfen mit dem Ölfilm kollidieren und mit dem Öl des Ölfilms koalieren.An inventive method for removing oil droplets from a gas stream, preferably from blow-by gas, in particular an exhaust gas turbocharger, characterized in that in the gas stream entrained oil droplets are directed against an oil film, such that the oil droplets collide with the oil film and with the Coalesce oil of oil film.
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der für die Reynoldszahl Re und die Laplacezahl La gilt:
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 Bauteile 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,
-
1 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, -
2 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung eines Wandfilmtropfenkoaleszers, -
3 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung eines anderen Wandfilmtropfenkoaleszers.
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1 a circuit diagram-like schematic diagram of a supercharged internal combustion engine, -
2 a circuit diagram-like schematic representation of a Wandfilmtropfenkoaleszer, -
3 a schematics-like schematic representation of another Wandfilmtropfenkoaleszer.
Entsprechend
Die Frischluftanlage
Die hier gezeigte Brennkraftmaschine
Die Brennkraftmaschine
Im Lagerbereich
Die mit 32 bezeichnete Schmierölleitung kann bspw. Schmieröl der Kurbelwelle
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine
Die Brennkraftmaschine
Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher der Ölabscheider
Beispielsweise kann die Prallwand aus einem für die Verunreinigungen durchlässigen Material bestehen, bspw. aus einem offenporigen Schaumstoff oder aus einem Vliesmaterial. Zweckmäßig sind Prallwand und Lochwand relativ zueinander so angerordnet, dass ein Abstand in der Strömungsrichtung zwischen den Austrittsenden der Durchtrittsöffnungen und der Prallwand vorliegt. Die Durchtrittsöffnungen können an einer der Prallwand zugewandten Seite der Lochwand durch Rohre verlängert sein, um die Ausbildung der einzelnen, strahlförmigen Teilströme zu verbessern. Auch diese Rohre enden vorzugsweise beabstandet zur Prallwand.For example, the baffle may consist of a material which is permeable to the contaminants, for example of an open-cell foam or of a non-woven material. The baffle wall and the perforated wall are expediently arranged relative to one another such that there is a spacing in the flow direction between the outlet ends of the passage openings and the baffle wall. The passage openings may be extended by tubes at a side of the hole wall facing the baffle wall, in order to improve the formation of the individual jet-shaped partial flows. These tubes also preferably end at a distance from the baffle wall.
Besonders vorteilhaft ist außerdem eine Ausführungsform, bei welcher die Fördereinrichtung
Zweckmäßig können die Fördereinrichtung
Auch im Abgasturbolader
Die Rückführleitung
Die Ölabscheideeinrichtung
Bei der hier vorgestellten Brennkraftmaschine
Entsprechend den
Die Strömungsleiteinrichtung
Zweckmäßig ist die Strömungsleiteinrichtung
Die Auswahl eines geeigneten Aufprallwinkels hängt dabei von der Strömungsgeschwindigkeit der Blow-by-Gas-Strömung
In den Beispielen der
Bei der in
Bei der in
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DE102017207866.9A DE102017207866A1 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Turbocharger ventilation device |
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---|---|---|---|
DE102017207866.9A DE102017207866A1 (en) | 2017-05-10 | 2017-05-10 | Turbocharger ventilation device |
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2017
- 2017-05-10 DE DE102017207866.9A patent/DE102017207866A1/en not_active Withdrawn
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