DE102019101141A1 - Ventilation device for a crankcase - Google Patents

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Abstract

Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit einem von einer elektrischen Maschine über eine Welle antreibbaren, in einem Gehäuse angeordneten Zentrifugal-Ölabscheider, der einen, mit einem Hohlraum eines Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine über eine erste Leitung Gemisch führend verbundenen Gemischeinlass für ein Luft-Ölgemisch und einen, mit einer zweiten Leitung mit einer Sauganlage der Brennkraftmaschine Luft führend verbundenen Luftauslass für Reinluft sowie einen, mit einer dritten Leitung mit einem Ölsammelbehälter Öl führend verbundenen Ölauslass für Öl aufweist, wobei in der ersten Leitung ein von der Welle antreibbares Verdichterrad angeordnet ist.Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Entlüftungsvorrichtung kann das Druckniveau im Kurbelgehäuse aktiv gesenkt werden.Venting device for a crankcase of an internal combustion engine with a centrifugal oil separator which can be driven by an electrical machine via a shaft and is arranged in a housing and which has a mixture inlet for an air-oil mixture and a mixture connected to a cavity of a crankcase of the internal combustion engine via a first line , with a second line connected to an intake system of the internal combustion engine air leading air outlet for clean air and an oil outlet connected to a third line leading to an oil sump oil leading oil, wherein in the first line a compressor wheel driven by the shaft is arranged According to the inventive design of the ventilation device, the pressure level in the crankcase can be actively reduced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a ventilation device for a crankcase of an internal combustion engine with the features from the preamble of patent claim 1.

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 100 44 615 A1 hingewiesen. Aus dieser ist eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt, mit einem Zentrifugal-Ölabscheider der einen Gemischeinlass für ein Öl-Luft-Gemisch und einen Luftauslass für Reinluft sowie einen Ölauslass für Öl aufweist. Um die Entlüftungsvorrichtung dieser Art hinsichtlich ihres Wirkungsgrades zu verbessern, wird der Zentrifugal-Ölabscheider als Tellerseparator ausgebildet.The technical environment is, for example, the German Offenlegungsschrift DE 100 44 615 A1 pointed out. From this a ventilation device for a crankcase of an internal combustion engine is known, with a centrifugal oil separator which has a mixture inlet for an oil-air mixture and an air outlet for clean air and an oil outlet for oil. In order to improve the efficiency of the ventilation device of this type, the centrifugal oil separator is designed as a plate separator.

Zum technischen Umfeld wird weiter auf die Deutsche Offenlegungsschrift DE 103 50 562 A1 hingewiesen. Aus dieser Offenlegungsschrift ist eine Vorrichtung zur Aufbereitung von Schmieröl bekannt. Die Vorrichtung ist zum Abtrennen von Verunreinigungen aus dem Schmieröl einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Weiter umfasst die Vorrichtung eine Ölzentrifuge und einen Ölabscheider einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung, wobei der Ölabscheider als Tellerseparator ausgebildet ist. Der Tellerseparator und die Ölzentrifuge werden gemeinsam von einer vom Schmieröl der Brennkraftmaschine beaufschlagten Antriebsturbine angetrieben. Dadurch wird eine kompakt bauende und optimal arbeitende Vorrichtung geschaffen.The technical environment continues to the German Offenlegungsschrift DE 103 50 562 A1 pointed out. From this laid-open specification, a device for treating lubricating oil is known. The device is provided for separating contaminants from the lubricating oil of an internal combustion engine. Furthermore, the device comprises an oil centrifuge and an oil separator of a crankcase ventilation device, the oil separator being designed as a plate separator. The plate separator and the oil centrifuge are driven together by a drive turbine charged with lubricating oil from the internal combustion engine. This creates a compact and optimally working device.

Weitere Ölabscheidungsvorrichtungen sind beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 038 257 A1 und der Deutschen Offenlegungsschrift DE 101 63 934 A1 und der Deutschen Patentschrift DE 103 09 964 B4 bekannt.Further oil separation devices are, for example, from the German Offenlegungsschrift DE 10 2005 038 257 A1 and the German Offenlegungsschrift DE 101 63 934 A1 and the German patent DE 103 09 964 B4 known.

Es gibt jedoch Betriebsbereiche bei Brennkraftmaschinen, insbesondere die Niedriglastbereiche, bei denen die bekannten Entlüftungsvorrichtungen für Kurbelgehäuse nicht hinreichend arbeiten. Bei hohen Zylinderkurbelgehäusedrücken und niedrigem Druck vor dem Verdichter im Ansaugsystem wird zusätzlich Schmiermittel von der Abgasturboladerschmierung in den Verdichter gedrückt. Dies verursacht gemeinsam mit dem Ruß, bzw. Kondensat eine Versottung der nachfolgenden Bauteile.However, there are operating areas in internal combustion engines, in particular the low-load areas, in which the known ventilation devices for crankcases do not work adequately. At high cylinder crankcase pressures and low pressure upstream of the compressor in the intake system, additional lubricant is pressed into the compressor by the exhaust gas turbocharger lubrication system. Together with the soot or condensate, this causes the subsequent components to soot.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, oben genannten Nachteil im Niederlastbereich zu vermeiden.The object of the present invention is to avoid the above-mentioned disadvantage in the low-load range.

Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the feature in the characterizing part of patent claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.

Um dem o. g. Nachteil entgegen zu wirken, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, ein von einer Welle antreibbares Verdichterrad zwischen dem Kurbelgehäuse und der Entlüftungsvorrichtung vorzusehen, um den Zylinderkurbelgehäusedruck zu reduzieren, bzw. unter den Verdichteransaugdruck zu bringen. Durch eine Integration des Verdichterrades (Pumpe) im Bereich des aktiven Ölabscheiders (Zentrifugalabscheider) kann der Antrieb beide Funktionen übernehmen. Die Ansaugpumpe kann dann je nach Bedarf über eine Zuschaltvorrichtung z. B. eine Magnetkupplung oder eine Fliehkraftkupplung zugeschaltet werden. Durch die Integration der Ansaugpumpe ergibt sich ein erheblicher Kosten- und Packagevorteil gegenüber zwei separaten Bauteilen.To the above To counteract the disadvantage, it is proposed according to the invention to provide a compressor wheel which can be driven by a shaft between the crankcase and the ventilation device in order to reduce the cylinder crankcase pressure or to bring it under the compressor suction pressure. The drive can take over both functions by integrating the compressor wheel (pump) in the area of the active oil separator (centrifugal separator). The suction pump can then, depending on requirements, via a connection device, for. B. a magnetic clutch or a centrifugal clutch. The integration of the suction pump results in a considerable cost and package advantage compared to two separate components.

Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine besonders kompakt bauende Ausführungsform.The embodiment according to claim 2 is a particularly compact embodiment.

Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 ist das Verdichterrad (Absaugpumpe) entsprechend dem Lastbereich der Brennkraftmaschine jederzeit an- oder abschaltbar.With the configuration according to claim 3, the compressor wheel (suction pump) can be switched on or off at any time according to the load range of the internal combustion engine.

Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 4 und 5 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele.The configurations according to patent claims 4 and 5 are two particularly preferred exemplary embodiments.

Die effizienteste Entlüftungsvorrichtung wird mit einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 erzielt, wenn der Zentrifugalölabscheider als Tellerseparator ausgebildet ist.The most efficient ventilation device is achieved with a configuration according to claim 6 if the centrifugal oil separator is designed as a plate separator.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand von zwei Figuren näher erläutert.

  • 1 zeigt einen schematischen Gesamtaufbau einer Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse.
  • 2 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse.
The invention is explained in more detail below with reference to two figures.
  • 1 shows a schematic overall structure of a ventilation device for a crankcase.
  • 2nd shows a section through a ventilation device according to the invention for a crankcase.

1 zeigt schematisch einen Gesamtaufbau einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse. Von einer Brennkraftmaschine ist ein Kurbelgehäuse 1 dargestellt, mit vier nicht bezifferten, durch Kreise symbolisch dargestellten Zylindern. Eine Verbrennungsluft wird durch eine zweite Leitung 8 angesaugt und im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Verdichter 16 eines Abgasturboladers 15 verdichtet. Anschließend strömt die Verbrennungsluft weiter durch die zweite Leitung 8 und durch einen Ladeluftkühler 18. Von dort aus wird die Verbrennungsluft in eine Sauganlage 9 der Brennkraftmaschine gefördert. Der Verbrennungsluft wird in den Zylindern der Brennkraftmaschine mit einem Brennstoff verbrannt und tritt über einen Abgaskrümmer 22 aus der Brennkraftmaschine wieder aus und strömt durch eine Abgasleitung 24 und treibt eine Turbine 17 des Abgasturboladers 15 an. 1 shows schematically an overall structure of a ventilation device according to the invention for a crankcase. From an internal combustion engine is a crankcase 1 shown, with four not numbered cylinders, symbolically represented by circles. Combustion air is passed through a second line 8th sucked in and in the present embodiment by a compressor 16 of an exhaust gas turbocharger 15 condensed. The combustion air then continues to flow through the second line 8th and through an intercooler 18th . From there, the combustion air is fed into a suction system 9 promoted the internal combustion engine. The combustion air is burned with a fuel in the cylinders of the internal combustion engine and passes through an exhaust manifold 22 out of the internal combustion engine and flows through an exhaust pipe 24th and drives a turbine 17th of the exhaust gas turbocharger 15 on.

Bevor das Abgas durch die Turbine 17 strömt zweigt eine Abgasrückführleitung (AGR-Leitung) 26 von der Abgasleitung 24 ab. Dort durchströmt das Abgas zuerst ein AGR-Ventil 21 und weiter durch ein Bypassventil 25. Das Bypassventil 25 teilt den Abgasstrom auf, wobei ein Teil des Abgases durch einen AGR-Kühler 19 strömt und der andere Teil des Abgases durch einen AGR-Kühler Bypass 20. Anschließend wird das rückgeführte Abgas in die zweite Leitung 8 eingespeist und dem Verbrennungsvorgang rückgeführt.Before the exhaust through the turbine 17th flows an exhaust gas recirculation line (EGR line) 26 from the exhaust pipe 24th from. There, the exhaust gas first flows through an EGR valve 21 and further through a bypass valve 25th . The bypass valve 25th divides the exhaust gas flow, with part of the exhaust gas through an EGR cooler 19th flows and the other part of the exhaust gas through an EGR cooler bypass 20 . The recirculated exhaust gas is then fed into the second line 8th fed in and returned to the combustion process.

Weiter ist ein Zentrifugalölabscheider 5 vorgesehen, der als Entlüftungsvorrichtung für das Kurbelgehäuse 1 der Brennkraftmaschine dient. Hierfür ist ein Hohlraum des Kurbelgehäuses 1 der Brennkraftmaschine über eine erste Leitung 6 Gemisch führend mit dem Zentrifugal-Ölabscheider 5 verbunden. Weiter ist auch die Sauganlage 9 über eine vierte Leitung 23 mit dem Zentrifugal-Ölabscheider 5 verbunden. Der Zentrifugal-Ölabscheider 5 ist über eine fünfte Leitung 27 Luft führend mit der zweiten Leitung 8 verbunden. Über die fünfte Leitung 27 werden von Öl gereinigte Gase wieder der Verbrennung in der Brennkraftmaschine zugeführt. Strömungsrichtungen von Gasen sind jeweils durch Pfeile dargestellt.There is also a centrifugal oil separator 5 provided that as a ventilation device for the crankcase 1 serves the internal combustion engine. For this is a cavity in the crankcase 1 the internal combustion engine via a first line 6 Mixture leader with the centrifugal oil separator 5 connected. Next is the suction system 9 via a fourth line 23 with the centrifugal oil separator 5 connected. The centrifugal oil separator 5 is on a fifth line 27 Air leading with the second line 8th connected. Via the fifth line 27 gases cleaned of oil are returned to the combustion in the internal combustion engine. Flow directions of gases are shown by arrows.

2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung für das Kurbelgehäuse 1 der Brennkraftmaschine. Die Entlüftungsvorrichtung weist einen von einer elektrischen Maschine 2 über eine Welle 3 antreibbaren, in einem Gehäuse 4 angeordneten Zentrifugalölabscheider 5 auf, der einen, mit dem Hohlraum des Kurbelgehäuses 1 der Brennkraftmaschine über die erste Leitung 6 Gemisch führend verbundenen Gemischeinlass 7 für ein Luft-Öl-Gemisch und mit einem, mit der zweiten Leitung 8 mit der Sauganlage 9 der Brennkraftmaschine Luft führend verbundenen Luftauslass 10 für Reinluft sowie einen, mit der dritten Leitung 11 mit einem Ölsammelbehälter Öl führend verbundenen Ölauslass 12 für Öl aufweist. 2nd shows a section through the ventilation device according to the invention for the crankcase 1 the internal combustion engine. The venting device has one of an electrical machine 2nd over a wave 3rd drivable, in one housing 4th arranged centrifugal oil separator 5 on one, with the cavity of the crankcase 1 the internal combustion engine via the first line 6 Mixture leading connected mixture inlet 7 for an air-oil mixture and with one, with the second line 8th with the suction system 9 the internal combustion engine air leading connected air outlet 10th for clean air as well as one with the third line 11 Oil outlet connected to an oil collecting tank 12th for oil.

Erfindungsgemäß ist in der ersten Leitung 6 ein von der Welle 3 antreibbares Verdichterrad 13 angeordnet, im vorliegenden Ausführungsbeispiel in 2 ist das Verdichterrad 13 direkt in dem Gehäuse 4 angeordnet. Für dieses Ausführungsbeispiel bildet ein Teil der vierten Leitung 23 einen Teil des Gehäuses 4. Die Welle 3 ist mit zwei nicht bezifferten Wälzlagern drehbar gelagert. Darüber hinaus ist das Verdichterrad 13 über eine Kupplung 14 antreibbar, wobei die Kupplung 14 bevorzugt eine Magnetkupplung oder eine Fliehkraftkupplung ist. Auch das Verdichterrad 13 ist mit zwei nicht bezifferten Wälzlagern drehbar gelagert.According to the first line 6 one from the wave 3rd drivable compressor wheel 13 arranged, in the present embodiment in 2nd is the compressor wheel 13 directly in the housing 4th arranged. For this exemplary embodiment forms part of the fourth line 23 part of the housing 4th . The wave 3rd is rotatably supported with two non-numbered roller bearings. In addition, the compressor wheel 13 via a clutch 14 drivable, the clutch 14 is preferably a magnetic clutch or a centrifugal clutch. Even the compressor wheel 13 is rotatably supported with two non-numbered roller bearings.

Weiter ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel der Zentrifugalölabscheider 5 als ein Tellerseparator ausgebildet. Die Strömungsrichtung des Öl-Luft-Gemisches aus dem Hohlraum des Kurbelgehäuses 1 ist im Bereich des Gemischeinlass 7 mit einem Pfeil dargestellt. Eine Richtung des austretenden Öls aus der Entlüftungsvorrichtung aus dem Ölauslass 12 ist ebenfalls mit einem Pfeil dargestellt. Eine Strömungsrichtung der gereinigten Gase, bzw. der Luft, ist im Luftauslass 10 ebenfalls durch einen Pfeil dargestellt.The centrifugal oil separator is furthermore in the present exemplary embodiment 5 designed as a plate separator. The flow direction of the oil-air mixture from the cavity of the crankcase 1 is in the area of the mixture inlet 7 represented with an arrow. A direction of oil leaking from the breather from the oil outlet 12th is also shown with an arrow. A direction of flow of the cleaned gases or air is in the air outlet 10th also represented by an arrow.

Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung sowohl für Brennkraftmaschinen mit oder ohne Abgasturboaufladung zum Einsatz kommen.Of course, the ventilation device according to the invention can be used both for internal combustion engines with or without exhaust gas turbocharging.

Durch die Integration der Absaugpumpe, des Verdichterrades 13, in die erste Leitung 6, bzw. in das Gehäuse 4 ergibt sich ein erheblicher Kosten- und Packagevorteil gegenüber zwei separaten Bauteilen.By integrating the suction pump, the compressor wheel 13 , in the first line 6 , or in the housing 4th this results in a considerable cost and package advantage compared to two separate components.

BezugszeichenlisteReference list

11
KurbelgehäuseCrankcase
22nd
elektrische Maschineelectrical machine
33rd
Wellewave
44th
Gehäusecasing
5.5.
Zentrifugal-ÖlabscheiderCentrifugal oil separator
6.6.
erste Leitungfirst line
7.7.
GemischeinlassMixture inlet
8.8th.
zweite Leitungsecond line
9.9.
SauganlageSuction system
10.10th
LuftauslassAir outlet
11.11.
dritte Leitungthird line
12.12th
ÖlauslassOil outlet
13.13.
VerdichterradCompressor wheel
14.14.
Kupplungcoupling
15.15.
AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
16.16.
Verdichtercompressor
17.17th
Turbineturbine
18.18th
LadeluftkühlerIntercooler
19.19th
AGR-KühlerEGR cooler
20.20.
AGR-Kühler BypassEGR cooler bypass
21.21.
AGR-VentilAGR valve
22.22.
AbgaskrümmerExhaust manifold
23. 23.
vierte Leitungfourth line
24.24th
AbgasleitungExhaust pipe
25.25th
Bypass-VentilBypass valve
26.26.
AGR-Leitung (Abgasrückrührleitung)EGR line (exhaust gas recirculation line)
27.27
fünfte Leitungfifth line

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 10350562 A1 [0003]DE 10350562 A1 [0003]
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  • DE 10309964 B4 [0004]DE 10309964 B4 [0004]

Claims (6)

Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse (1) einer Brennkraftmaschine mit einem von einer elektrischen Maschine (2) über eine Welle (3) antreibbaren, in einem Gehäuse (4) angeordneten Zentrifugal-Ölabscheider (5), der einen, mit einem Hohlraum des Kurbelgehäuses (1) der Brennkraftmaschine über eine erste Leitung (6) Luft-Ölnebel-Gemisch führend verbundenen Gemischeinlass (7) und einen, mit einer zweiten Leitung (8) mit einer Sauganlage (9) der Brennkraftmaschine Luft führend verbundenen Luftauslass (10) für Reinluft sowie einen, mit einer dritten Leitung (11) mit einem Ölsammelbehälter Öl führend verbundenen Ölauslass (12) für Öl aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Leitung (6) ein von der Welle (3) antreibbares Verdichterrad (13) angeordnet ist.Venting device for a crankcase (1) of an internal combustion engine with a centrifugal oil separator (5) which can be driven by an electrical machine (2) via a shaft (3) and which is arranged in a housing (4), one with a cavity of the crankcase (1 ) of the internal combustion engine via a first line (6) air-oil mist mixture leading connected mixture inlet (7) and with a second line (8) with a suction system (9) of the internal combustion engine air-connected air outlet (10) for clean air and one , with a third line (11) with an oil collecting container oil leading oil outlet (12) for oil, characterized in that in the first line (6) a driven by the shaft (3) compressor wheel (13) is arranged. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterrad (13) in dem Gehäuse (4) angeordnet ist.Venting device after Claim 1 , characterized in that the compressor wheel (13) is arranged in the housing (4). Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterrad (13) über eine Kupplung (14) antreibbar ist.Venting device after Claim 1 or 2nd , characterized in that the compressor wheel (13) can be driven via a clutch (14). Entlüftungsvorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (14) eine Magnetkupplung ist.Venting device after Claim 3 , characterized in that the coupling (14) is a magnetic coupling. Entlüftungsvorrichtung nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (14) eine Fliehkraftkupplung ist.Venting device after Claim 3 , characterized in that the clutch (14) is a centrifugal clutch. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zentrifugal-Ölabscheider (5) als Tellerseparator ausgebildet ist.Venting device according to one of the Claims 1 to 5 , characterized in that the centrifugal oil separator (5) is designed as a plate separator.
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