DE102019120459A1

DE102019120459A1 - Geschlossene kurbelgehäuseentlüftungsluftkammer mit kanälen

Info

Publication number: DE102019120459A1
Application number: DE102019120459.3A
Authority: DE
Inventors: Matthew Dunn; Paul Shoemaker; Darren Sipila
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2019-07-29
Publication date: 2020-02-06
Also published as: CN110778376A; US20200040782A1; US10823019B2

Abstract

Diese Offenbarung stellt eine geschlossene Kurbelgehäuseentlüftungsluftkammer mit Kanälen bereit. Es sind Verfahren und Systeme für eine Luftkammer mit Kanälen eines geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystems für einen Motor bereitgestellt. In einem Beispiel kann die Luftkammer mit Kanälen eine Vielzahl von Kanälen, die an eine mittlere Kammer gekoppelt sind, und einen Ölabscheider und ein Ventil beinhalten, die hinter der mittleren Kammer angeordnet sind. Die Luftkammer mit Kanälen kann Gase von einem Motorkurbelgehäuse ablassen und die abgelassenen Gase dem Motoransaugsystem zuführen.

Description

GEBIET
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen ein System zum Bereitstellen von Lüftung für ein Motorkurbelgehäuse.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Während eines Arbeitstakts eines Kolbens eines Motorzylinders kann ein Teil des Gases, das im Zylinder verbrannt wird, in einem Prozess, der als Vorbeiströmen bekannt ist, einen Ring überwinden, der eine Dichtung um den Kolbensockel bildet. Die entwichenen Gase können sich im Kurbelgehäuse sammeln, was zu einem Druckaufbau führt, der zu einer Verschlechterung des Öls führen kann, das im Kurbelgehäuse gelagert wird, um die Kolbenbewegung zu schmieren. Um die Unversehrtheit des Öls zu erhalten und den Druck im Kurbelgehäuse zu verringern, kann der Motor ein Kurbelgehäuselüftungssystem beinhalten, um Gase aus dem Kurbelgehäuse und in einen Motoransaugkrümmer zu abzulassen.
In einigen Beispielen können geschlossene Kurbelgehäuselüftungs-(positive crankcase ventilation - PCV-)systeme Unterschiede von Druck im stationären Zustand verwenden, um Frischluft in das Kurbelgehäuse zu pumpen oder Frischluft, die mit Vorbeiströmgasen gemischt ist, aus dem Kurbelgehäuse zu ziehen. Die PCV-Systeme können ein Ventil beinhalten, das zwischen einer geöffneten und geschlossenen Stellung auf Grundlage eines Druckgefälles zwischen dem Ansaugkrümmer und dem Kurbelgehäuse betätigt wird. Der geringere Druck am Ansaugkrümmer in Bezug auf das Kurbelgehäuse kann die Umwälzung von Verbrennungsgasen im Kurbelgehäuse antreiben, um die Gase zum Ansaugkrümmer zurückzuführen.
Die umgewälzten Gase können sich mit den Öldämpfen im Kurbelgehäuse mischen und mitgeführtes Öl zum Ansaugkrümmer transportieren. Um die Aufnahme von Öl an den Motorzylindern zu verhindern, kann eine Trennvorrichtung, wie etwa ein Filter, vor dem PCV-Ventil angeordnet sein, die Öl vor dem Erreichen des Ansaugkrümmers von den Gasen trennt. Ein beispielhafter Ansatz zum Lösen dieses Problems der Öltrennung während der Verringerung des Drucks im Kurbelgehäuse wird durch Newman et al. in U.S. 9,556,767 gezeigt. Darin wird ein Motor mit PCV-Durchlässen beschrieben, die in eine Nockenabdeckung des Motors integriert sind. Ein Ölabscheider ist vor einem PCV-Ventil zwischen einem Gasdurchlass und dem Ventil angeordnet. Der Gasdurchlass ist eine Krümmerkammer, die abgelassene Gase vom Kurbelgehäuse sammelt und das Gas durch den Ölabscheider und das PCV-Ventil leitet, um es zu einem Ansaugkrümmer des Motors zurückzuführen.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei derartigen Systemen erkannt. Als ein Beispiel können Drucksignale in jedem Motorraum abhängig von einem Aufbau des Motors, einer Reihenfolge der Zylinderzündung sowie Motorbetriebsbedingungen variieren. Zum Beispiel können in einem I4-Motor ein erster und vierter Kolben zueinander phasengleich sind und zu einem zweiten und dritten Kolben phasenverschoben sein. Der sich ergebende Gasstrom von den Zylinderschächten zu einem Ölabscheider hinter den Zylinderschächten kann aufgrund der unterschiedlichen Drucksignaturen zwischen den Schächten sehr verwirbelt sein. Als ein Ergebnis des verwirbelten Strömungsfeldes kann ein Wirkungsgrad des Ölabscheiders verringert sein.
KURZDARSTELLUNG
In einem Beispiel können die vorstehend beschriebenen Probleme durch ein Verfahren für eine Luftkammer mit Kanälen für ein geschlossenes Kurbelgehäuselüftungs-(PCV-)system gelöst werden, das eine mittlere Kammer, eine obere Kammer, die einen Ölabscheider und ein PCV-Ventil beinhaltet und an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser in eine senkrechte Richtung nach oben erstreckt, einen ersten Kanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser in eine Richtung nach außen erstreckt, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung verläuft, und einen zweiten Kanal umfasst, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser nach außen und weg erstreckt. Auf diese Art dämpfen die Kanäle der Luftkammer mit Kanälen das Strömungsfeld vor dem Ölabscheider, was eine wirksamere Entfernung des Öls aus den abgelassenen Gasen ermöglicht.
Als ein Beispiel kann die Luftkammer mit Kanälen die Zylinderschächte des Motors fluidisch mit einer mittleren Kammer der Luftkammer mit Kanälen koppeln. Vorbeiströmgase, die in jeden der Zylinderschächte strömen, können über die Kanäle, die sich in einer mittleren Kammer der Luftkammer mit Kanälen treffen, in die Luftkammer mit Kanälen abgelassen werden. Die Kanäle können mit individualisierten Geometrien konfiguriert sein, um Strömungsgeschwindigkeiten durch jeden der Kanäle einzustellen, so dass eine Drucksignatur der mittleren Kammer gleichförmig gehalten wird, was dem Zustrom von Gasen ermöglicht, sich zu setzen, bevor sie durch den Ölabscheider und das PCV-Ventil gelangen und zum Motoreinlass befördert werden. Folglich wird die Trennung von Öl von den abgelassenen Gasen erreicht, wobei eine Unversehrtheit des Öls im Kurbelgehäuse länger erhalten bleibt.
Es versteht sich, dass die vorangehende Kurzdarstellung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl an Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführte Nachteile beheben.
Figurenliste

1 zeigt ein Beispiel eines Motorsystems, das mit einem geschlossenen Kurbelgehäuselüftungs-(PCV-)system angepasst ist.
2 zeigt ein Beispiel eines Motors mit einem PCV-System, das an einen Zylinder des Motors gekoppelt ist.
3 zeigt eine Ausführungsform einer Luftkammer mit Kanälen für ein PCV-System.
4 zeigt die Luftkammer mit Kanälen, die an Zylinderschächte und ein Kurbelgehäuse eines Motors gekoppelt ist.
5 zeigt eine Seitenansicht eines Motors, der mit der Luftkammer mit Kanälen für das PCV-System angepasst ist.
6 zeigt eine schematische Darstellung eines 3-Zylinder-Reihenmotors, der mit einer ersten Ausführungsform einer Luftkammer mit Kanälen für ein PCV-System des 3-Zylinder-Reihenmotors angepasst ist.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines 3-Zylinder-Reihenmotors, der mit einer zweiten Ausführungsform einer Luftkammer mit Kanälen für ein PCV-System des 3-Zylinder-Reihenmotors angepasst ist.
8 zeigt ein Beispiel eines Ablaufs für ein PCV-System mit einer Luftkammer mit Kanälen, das Vorbeiströmgase durch Komponenten des PCV-Systems leitet.
9 zeigt einen Querschnitt des Motors aus 4, der Strömungswege von Vorbeiströmgasen von den Zylindern zur Luftkammer mit Kanälen veranschaulicht.

Die 3-7 und 9 sind ungefähr maßstabsgetreu gezeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft Systeme und Verfahren für ein PCV-System. In einem Motorsystem kann ein Kurbelgehäuse Druck aufgrund von Vorbeiströmen von Verbrennungsgasen aufbauen. Es kann ein PCV-System im Motor installiert sein, das an ein Abgassystem gekoppelt ist, um Vorbeiströmgase zu einem Motoransaugsystem zurückzuführen. Ein Beispiel eines Motorsystems, das mit dem PCV-System angepasst wurde, ist in einer schematischen Darstellung in 1 gezeigt. Ein Beispiel eines Motors, das eine einzelne Verbrennungskammer des Motors und eine Anordnung des PCV-Systems in Bezug auf die Verbrennungskammer darstellt, ist in 2 veranschaulicht. Das PCV-System kann eine Luftkammer mit Kanälen beinhalten, die an die Zylinderschächte des Motors gekoppelt sind. Vorbeiströmgase können sich in der Luftkammer mit Kanälen von den Zylinderschächten sammeln, bevor es durch einen Ölabscheider gelangt, der vor einem PCV-Ventil angeordnet ist, wobei das PCV-Ventil den Gasstrom vom Kurbelgehäuse zum Motoransaugsystem steuert. Ein Beispiel einer Luftkammer mit Kanälen für einen Vierzylinder-Reihenmotor ist in 3 veranschaulicht. Die Kanäle des Luftkammerkrümmers können an die Zylinderschächte fluidisch gekoppelt sein und Gase vom Kurbelgehäuse zum Luftkammerkrümmer leiten. Ein Beispiel, wie der Luftkammerkrümmer und die Kanäle in Bezug auf die Zylinder eines Vierzylinder-Reihenmotors durch das Kurbelgehäuse positioniert sind, wird in 4 dargestellt und in einer Seitenansicht in 5 gezeigt. Beispielhafte Ausführungsformen der Luftkammer mit Kanälen für das PCV-System, das für einen Dreizylinder-Reihenmotor angepasst ist, sind in schematischen Darstellungen in den 6 und 7 veranschaulicht und zeigen Abwandlungen, wie die Luftkammer mit Kanälen an den Motor gekoppelt sein können. Ein Beispiel eines Ablaufs für die Luftkammer mit Kanälen ist in 8 bereitgestellt und beschreibt eine Reihe von Ereignissen, die während geschlossener Entlüftung von Vorbeiströmgasen vom Kurbelgehäuse zum Motoreinlass auftreten. Ein Querschnitt des Vierzylinder-Reihenmotors ist in 9 dargestellt und verfolgt einen Strömungsweg von Vorbeiströmgasen, die in jedem Zylinder erzeugt werden und vom Zylinder in das Kurbelgehäuse und in eine Öffnung eines Kanals der Luftkammer mit Kanälen strömt, wobei die Öffnung des Kanals an das Kurbelgehäuse gekoppelt ist.
Die 3-7 und 9 zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der verschiedenen Komponenten. Falls derartige Elemente so gezeigt sind, dass sie einander direkt berühren oder direkt miteinander gekoppelt sind, können sie in mindestens einem Beispiel als sich direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die aneinander angrenzend oder zueinander benachbart gezeigt sind, in mindestens einem Beispiel aneinander angrenzend bzw. zueinander benachbart sein. Als ein Beispiel können Komponenten, die in sich Flächen teilender Berührung liegen, als in sich Flächen teilender Berührung bezeichnet werden. Als ein anderes Beispiel können Elemente, die voneinander getrennt positioniert sind, wobei sich nur ein Raum dazwischen befindet und keine anderen Komponenten, in mindestens einem Beispiel derart bezeichnet werden. Als noch ein anderes Beispiel können Elemente, die über-/untereinander, an entgegengesetzten Seiten voneinander oder links/rechts voneinander gezeigt sind, in Bezug aufeinander derart bezeichnet werden. Ferner kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elements in mindestens einem Beispiel als eine „Oberseite“ der Komponente bezeichnet werden und ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elements als eine „Unterseite“ der Komponente bezeichnet werden. Im hier verwendeten Sinne können sich Oberseite/Unterseite, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und dazu verwendet werden, die Positionierung von Elementen der Figuren in Bezug aufeinander zu beschreiben. Demnach sind Elemente, die über anderen Elementen gezeigt sind, in einem Beispiel vertikal über den anderen Elementen positioniert. Als noch ein anderes Beispiel können Formen der Elemente, die innerhalb der Figuren dargestellt sind, als diese Formen aufweisend bezeichnet werden (wie z. B. als rund, gerade, planar, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen). Ferner können Elemente, die so gezeigt sind, dass sie einander schneiden, in mindestens einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder einander schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel derart bezeichnet werden.
Nun wird auf 1 Bezug genommen, in der ein Beispiel für einen Zylinder 14 einer Brennkraftmaschine 10 veranschaulicht ist, der in einem Fahrzeug 5 enthalten sein kann. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingaben von einem Fahrzeugführer 130 über eine Eingabevorrichtung 132 gesteuert werden. In diesem Beispiel beinhaltet die Eingabevorrichtung 132 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Erzeugen eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Der Zylinder (hier auch „Brennkammer“) 14 des Motors 10 kann Brennkammerwände 136 aufweisen, in denen ein Kolben 138 positioniert ist. Der Kolben 138 kann an eine Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, sodass eine Hin- und Herbewegung des Kolbens in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle übersetzt wird. Die Kurbelwelle 140 kann über ein Getriebe 54 an mindestens ein Antriebsrad 55 des Personenkraftwagens gekoppelt sein, wie nachstehend näher beschrieben. Ferner kann ein Anlassermotor (nicht gezeigt) über ein Schwungrad an die Kurbelwelle 140 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen handelt es sich bei dem Fahrzeug 5 um ein herkömmliches Fahrzeug nur mit einem Motor. In dem gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 den Motor 10 und eine elektrische Maschine 52. Bei der elektrischen Maschine 52 kann es sich um einen Elektromotor oder einen Motorgenerator handeln. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 52 sind über das Getriebe 54 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. In dem abgebildeten Beispiel sind eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 52 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 56 zwischen der elektrischen Maschine 52 und dem Getriebe 54 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor der jeweiligen Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um so die Kurbelwelle 140 mit bzw. von der elektrischen Maschine 52 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 52 mit bzw. von dem Getriebe 54 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder zu trennen. Bei dem Getriebe 54 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann verschiedenartig konfiguriert sein, darunter als Parallel-, Serien- oder Serien-Parallel-Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 52 nimmt elektrische Leistung aus einer Traktionsbatterie 58 auf, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 52 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Der Zylinder 14 des Motors 10 kann über eine Reihe von Ansaugluftkanälen 142, 144 und 146 Ansaugluft aufnehmen. Der Ansaugluftkanal 146 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 mit anderen Zylindern des Motors 10 kommunizieren. In einigen Beispielen können einer oder mehrere der Ansaugkanäle eine Aufladevorrichtung, wie etwa einen Turbolader oder einen Kompressor, beinhalten. Beispielsweise zeigt 1 den Motor 10 mit einem Turbolader ausgelegt, der einen zwischen den Ansaugkanälen 142 und 144 angeordneten Verdichter 174 und eine entlang einem Abgaskanal 148 angeordnete Abgasturbine 176 beinhaltet. Der Verdichter 174 kann mindestens teilweise über eine Welle 180 durch die Abgasturbine 176 mit Leistung versorgt werden, wenn die Aufladevorrichtung als Turbolader konfiguriert ist. In anderen Beispielen, wie etwa, wenn der Motor 10 mit einem Kompressor bereitgestellt ist, kann der Verdichter 174 durch mechanische Eingaben von einem Elektromotor oder dem Motor angetrieben werden und die Abgasturbine 176 kann optional weggelassen werden.
Eine Drossel 162, einschließlich einer Drosselklappe 164, kann in den Motoransaugkanälen bereitgestellt sein, um die Strömungsrate und/oder den Druck der Ansaugluft, die den Motorzylindern bereitgestellt wird, zu variieren. Zum Beispiel kann die Drossel 162 hinter dem Verdichter 174 positioniert sein, wie in 1 gezeigt, oder sie kann alternativ vor dem Verdichter 174 bereitgestellt sein.
Der Abgaskanal 148 kann zusätzlich zu dem Zylinder 14 Abgase aus anderen Zylindern des Motors 10 aufnehmen. Der Darstellung nach ist ein Abgassensor 128 stromaufwärts einer Emissionsbegrenzungsvorrichtung 178 an den Abgaskanal 148 gekoppelt. Der Abgassensor 128 kann aus verschiedenen geeigneten Sensoren zum Bereitstellen einer Angabe des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (Air/Fuel Ratio - AFR) des Abgases ausgewählt sein, wie beispielsweise einer linearen Lambdasonde oder UEGO-Sonde (Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), einer binären Lambdasonde oder EGO-Sonde (wie abgebildet), einer HEGO-Sonde (beheizten EGO-Sonde), einem NOx-, HC- oder CO-Sensor. Bei der Emissionssteuervorrichtung 178 kann es sich um einen Dreiwegekatalysator, eine NOx-Falle, verschiedene andere Emissionssteuervorrichtungen oder Kombinationen daraus handeln.
Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Einlassventile und ein oder mehrere Auslassventile beinhalten. Beispielsweise beinhaltet der Zylinder 14 der Darstellung nach mindestens ein Einlasstellerventil 150 und mindestens ein Auslasstellerventil 156, die in einer oberen Region des Zylinders 14 angeordnet sind. In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10, einschließlich des Zylinders 14, mindestens zwei Einlasstellerventile und mindestens zwei Auslasstellerventile aufweisen, die in einer oberen Region des Zylinders angeordnet sind. Das Einlassventil 150 kann durch die Steuerung 12 über einen Aktor 152 gesteuert werden. Gleichermaßen kann das Auslassventil 156 über einen Aktor 154 durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Positionen des Einlassventils 150 und des Auslassventils 156 können durch jeweilige Ventilpositionssensoren (nicht gezeigt) bestimmt werden.
Während einiger Bedingungen kann die Steuerung 12 die den Aktoren 152 und 154 bereitgestellten Signale variieren, um das Öffnen und Schließen des Einlass- bzw. Auslassventils zu steuern. Bei den Ventilaktoren kann es sich um Ventilaktoren mit elektrischer Ventilbetätigung, um Ventilaktoren mit Nockenbetätigung oder eine Kombination daraus handeln. Die Zeitsteuerung des Einlass- und Auslassventils kann gleichzeitig gesteuert werden, oder es kann eine beliebige von einer Möglichkeit zur variablen Einlassnockenzeitsteuerung, zur variablen Auslassnockenzeitsteuerung, zur dualen unabhängigen variablen Nockenzeitsteuerung oder zur festen Nockenzeitsteuerung verwendet werden. Jedes Nockenbetätigungssystem kann einen oder mehrere Nocken beinhalten und eines oder mehrere aus Systemen zur Nockenprofilverstellung (Cam Profile Switching - CPS), variablen Nockenzeitsteuerung (Variable Cam Timing - VCT), variablen Ventilzeitsteuerung (Variable Valve Timing - WT) und/oder zum variablen Ventilhub (Variable Valve Lift - VVL), die durch die Steuerung 12 betrieben werden können, zum Variieren des Ventilbetriebs verwenden. Zum Beispiel kann der Zylinder 14 alternativ ein über elektrische Ventilbetätigung gesteuertes Einlassventil und ein über Nockenbetätigung einschließlich CPS und/oder VCT gesteuertes Auslassventil aufweisen. In anderen Beispielen können das Einlass- und Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktor (oder ein gemeinsames Betätigungssystem) oder einen Aktor (oder ein Betätigungssystem) zur variablen Ventilzeitsteuerung gesteuert werden.
Der Zylinder 14 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, wobei es sich um ein Verhältnis vom Volumen des Kolbens 138 am unteren Totpunkt (bottom dead center - BDC) zu dem am oberen Totpunkt (top dead center - TDC) handelt. In einem Beispiel liegt das Verdichtungsverhältnis in dem Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, in denen andere Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es zum Beispiel kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann zudem erhöht sein, wenn Direkteinspritzung verwendet wird, da sich diese auf das Motorklopfen auswirkt.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 192 zum Einleiten der Verbrennung beinhalten. Ein Zündsystem 190 kann der Brennkammer 14 als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA (Spark Advance) von der Steuerung 12 bei ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 192 einen Zündfunken bereitstellen. Ein Zeitpunkt des Signals SA kann auf Motorbetriebsbedingungen und dem Fahrerdrehmomentbedarf beruhend eingestellt werden. Beispielsweise kann der Zündfunken zu einem Zeitpunkt für maximales Bremsmoment (Maximum Brake Torque - MBT) bereitgestellt werden, um die Leistung und den Wirkungsgrad des Motors zu maximieren. Die Steuerung 12 kann Motorbetriebsbedingungen, einschließlich Motordrehzahl, Motorlast und Abgas-AFR, in eine Lookup-Tabelle eingeben und den entsprechenden MBT-Zeitpunkt für die eingegebenen Motorbetriebsbedingungen ausgeben. In anderen Beispielen kann der Motor die Ladung durch Verdichtung zünden, wie in einem Dieselmotor.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 mit einer oder mehreren Kraftstoffeinspritzvorrichtungen konfiguriert sein, um diesem Kraftstoff bereitzustellen. Als ein nicht einschränkendes Beispiel ist gezeigt, dass der Zylinder 14 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 beinhaltet. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 kann dazu ausgelegt sein, aus einem Kraftstoffsystem 8 aufgenommenen Kraftstoff zuzuführen. Das Kraftstoffsystem 8 kann eine(n) oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und Kraftstoffverteiler beinhalten. Es ist gezeigt, dass die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 direkt an den Zylinder 14 gekoppelt ist, um Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW-1, das von der Steuerung 12 über den elektronischen Treiber 168 empfangen wird, direkt in diesen einzuspritzen. Auf diese Art und Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ (direct injection) bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 14 bereit. Wenngleich die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 in 1 auf einer Seite des Zylinders 14 positioniert gezeigt ist, kann die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 alternativ dazu oberhalb des Kolbens angeordnet sein, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 192. Eine derartige Position kann die Mischung und Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine niedrigere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ kann die Einspritzvorrichtung oberhalb und nahe dem Einlassventil angeordnet sein, um die Mischung zu verbessern. Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 aus einem Kraftstofftank des Kraftstoffsystems 8 über eine Hochdruckkraftstoffpumpe und einen Kraftstoffverteiler zugeführt werden. Ferner kann der Kraftstofftank einen Druckwandler aufweisen, welcher der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 ist in einer Konfiguration, die sogenannte Kraftstoffeinspritzung mit einer Düse pro Einlassanschluss (nachfolgend als „PFI“ (port fuel injection) bezeichnet) in den Einlassanschluss stromaufwärts des Zylinders 14 bereitstellt, in dem Ansaugkanal 146 statt in dem Zylinder 14 angeordnet gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170 kann von dem Kraftstoffsystem 8 empfangenen Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines Signals FPW-2, das von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 171 empfangen wird, einspritzen. Es ist zu beachten, dass ein einzelner Treiber 168 oder 171 für beide Kraftstoffeinspritzsysteme verwendet werden kann oder, wie abgebildet, mehrere Treiber, zum Beispiel der Treiber 168 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 166 und der Treiber 171 für die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 170, verwendet werden können.
In einem alternativen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff direkt in den Zylinder 14 konfiguriert sein. In noch einem anderen Beispiel kann jede der Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 als Einlassanschlusskraftstoffeinspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff stromaufwärts des Einlassventils 150 konfiguriert sein. In noch anderen Beispielen kann der Zylinder 14 nur eine einzelne Kraftstoffeinspritzvorrichtung beinhalten, die dazu konfiguriert ist, unterschiedliche Kraftstoffe in variierenden relativen Mengen als Kraftstoffgemisch von den Kraftstoffsystemen zu empfangen, und die ferner dazu konfiguriert ist, dieses Kraftstoffgemisch entweder als Direktkraftstoffeinspritzvorrichtung direkt in den Zylinder oder als Einlassanschlusskraftstoffeinspritzvorrichtung stromaufwärts der Einlassventile einzuspritzen.
Kraftstoff kann während eines einzigen Zyklus des Zylinders durch beide Einspritzvorrichtungen an den Zylinder abgegeben werden. Zum Beispiel kann jede Einspritzvorrichtung einen Teil einer Kraftstoffgesamteinspritzung abgeben, die in dem Zylinder 14 verbrannt wird. Ferner können die Verteilung und/oder die relative Menge des Kraftstoffs, der von einer jeweiligen Einspritzvorrichtung abgegeben wird, mit Betriebsbedingungen, wie etwa Motorlast, Klopfen und Abgastemperatur, wie hier nachstehend beschrieben, variieren. Der in den Einlassanschluss eingespritzte Kraftstoff kann während eines Ereignisses mit offenem Einlassventil, eines Ereignisses mit geschlossenem Einlassventil (z. B. im Wesentlichen vor dem Ansaugtakt) sowie während eines Betriebs bei sowohl offenem als auch geschlossenem Einlassventil abgegeben werden. Gleichermaßen kann direkt eingespritzter Kraftstoff zum Beispiel während eines Ansaugtakts sowie teilweise während eines vorhergehenden Ausstoßtakts, während des Ansaugtakts und teilweise während des Verdichtungstakts abgegeben werden. Demnach kann selbst bei einem einzelnen Verbrennungsereignis eingespritzter Kraftstoff zu unterschiedlichen Zeitpunkten aus der Einlassanschluss- und Direkteinspritzvorrichtung eingespritzt werden. Des Weiteren können für ein einziges Verbrennungsereignis mehrere Einspritzungen des abgegebenen Kraftstoffs pro Zyklus durchgeführt werden. Die mehreren Einspritzungen können während des Verdichtungstakts, Ansaugtakts oder einer beliebigen geeigneten Kombination daraus durchgeführt werden.
Die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 können unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Dazu gehören Unterschiede in Bezug auf die Größe, zum Beispiel kann eine Einspritzvorrichtung eine größere Einspritzöffnung als die andere aufweisen. Zu anderen Unterschieden gehören unter anderem unterschiedliche Spritzwinkel, unterschiedliche Betriebstemperaturen, unterschiedliche Zielausrichtungen, unterschiedliche Einspritzzeitpunkte, unterschiedliche Spritzeigenschaften, unterschiedliche Positionen usw. Darüber hinaus können in Abhängigkeit von dem Verteilungsverhältnis des eingespritzten Kraftstoffs zwischen den Einspritzvorrichtungen 170 und 166 unterschiedliche Wirkungen erzielt werden.
Die Kraftstofftanks in dem Kraftstoffsystem 8 können Kraftstoffe unterschiedlicher Kraftstoffarten enthalten, wie etwa Kraftstoffe mit unterschiedlichen Kraftstoffqualitäten und unterschiedlichen Kraftstoffzusammensetzungen. Zu den Unterschieden können unterschiedliche Alkoholgehalte, unterschiedliche Wassergehalte, unterschiedliche Oktanzahlen, unterschiedliche Verdampfungswärmen, unterschiedliche Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus usw. gehören. Ein Beispiel für Kraftstoffe mit unterschiedlichen Verdampfungswärmen könnte Benzin als erste Kraftstoffart mit einer niedrigeren Verdampfungswärme und Ethanol als zweite Kraftstoffart mit einer größeren Verdampfungswärme beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor Benzin als erste Kraftstoffart und ein alkoholhaltiges Kraftstoffgemisch, wie etwa E85 (das ungefähr zu 85 % aus Ethanol und zu 15 % aus Benzin besteht) oder M85 (das ungefähr zu 85 % aus Methanol und zu 15 % aus Benzin besteht), als zweite Kraftstoffart verwenden. Zu weiteren möglichen Stoffen gehören Wasser, Methanol, ein Gemisch aus Alkohol und Wasser, ein Gemisch aus Wasser und Methanol, ein Gemisch aus Alkoholen usw.
Die Steuerung 12 ist in 1 als Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 106, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 108, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme (z. B. ausführbare Anweisungen) und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als nichtflüchtiger Festwertspeicherchip 110 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 112, Keep-Alive-Speicher 114 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann verschiedene Signale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich zuvor erörterter Signale und zusätzlich einschließlich einer Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (mass air flow - MAF) von einem Luftmassensensor 122; einer Motorkühlmitteltemperatur (engine coolant temperature - ECT) von einem Temperatursensor 116, der an eine Kühlhülse 118 gekoppelt ist; einer Abgastemperatur von einem Temperatursensor 158, der an den Abgaskanal 148 gekoppelt ist; eines Zündungsimpulsgebersignals (profile ignition pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselposition (throttle position - TP) von einem Drosselpositionssensor; des Signals EGO von dem Abgassensor 128, das durch die Steuerung 12 dazu verwendet werden kann, das AFR des Abgases zu bestimmen; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (absolute manifold pressure - MAP) von einem MAP-Sensor 124. Ein Motordrehzahlsignal, RPM, kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von dem MAP-Sensor 124 kann dazu verwendet werden, eine Angabe von Vakuum oder Druck in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Die Steuerung 12 kann eine Motortemperatur auf Grundlage der Motorkühlmitteltemperatur ableiten und eine Temperatur des Katalysators 178 auf Grundlage des von dem Temperatursensor 158 empfangenen Signals ableiten.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die auf einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann die Steuerung 12 beim Empfangen eines Signals vom Abgassensor 128 Einstellungen für einen Zündzeitpunkt befehlen, z. B. vorziehen oder verzögern, um Abwandlungen des AFR auf Grundlage von Schätzungen des Sauerstoffgehalts im Abgas zu berücksichtigen. Der Zündfunken kann verzögert werden, wenn das AFR magerer wird, und kann alternativ vorgezogen werden, wenn das AFR fetter wird.
Wie vorstehend beschrieben, zeigt 1 lediglich einen Zylinder eines Mehrzylindermotors. Demnach kann jeder Zylinder gleichermaßen einen eigenen Satz Einlass-/Auslassventile, Kraftstoffeinspritzvorrichtung(en), eine eigene Zündkerze usw. beinhalten. Es versteht sich, dass der Motor 10 eine beliebige geeignete Anzahl an Zylindern, einschließlich 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 oder mehr Zylindern, beinhalten kann. Ferner kann jeder dieser Zylinder einige oder alle der verschiedenen Komponenten beinhalten, die in 1 unter Bezugnahme auf den Zylinder 14 beschrieben und dargestellt sind.
Eine weitere beispielhafte Konfiguration eines Mehrzylindermotorsystems 200 ist in 2 dargestellt und kann in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs beinhaltet sein. Das Motorsystem 200 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem 202, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch Eingabe durch einen Fahrzeugführer über eine Eingabevorrichtung, wie etwa die Eingabevorrichtung 132 aus 1, gesteuert sein. Es ist das Steuersystem 202 gezeigt, das Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 208 (von denen unterschiedliche Beispiele für 1 und in dieser Schrift beschrieben sind) empfängt und Steuersignale an eine Vielzahl von Aktoren 210, wie etwa die unterschiedlichen Aktoren, die in 1 gezeigt sind, sendet. Als ein Beispiel können die Sensoren 208 einen Motorkühlmittel-(ECT-)sensor 238, einen Abgassensor 252, einen Drucksensor 268, eine Luftdruck-(barometric pressure - BP-)sensor 270, einen Verdichtereinlassdruck-(compressor inlet pressure - CIP-)sensor 272, einen MAP-Sensor 274 und eine Kurbelgehäusedrucksensor 276 beinhalten. Als weiteres Beispiel können die Aktoren 210 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 166 und 170 aus 1, und die Drossel 236 beinhalten. Weitere Aktoren, wie etwa eine Reihe von zusätzlichen Ventilen und Drosseln, können an unterschiedliche Stellen im Motorsystem 200 gekoppelt sein. Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage der Anweisung oder des darin programmierten Codes eines oder mehrerer Programme entsprechend auslösen.
Der Motor 200 kann einen unteren Abschnitt des Motorblocks beinhalten, der bei 212 allgemein angezeigt ist und ein Kurbelgehäuse 214 beinhalten kann, das eine Kurbelwelle 216 umschließt. Das Kurbelgehäuse 214 enthält Gas und kann einen Ölsumpf 218 beinhalten, der ansonsten als eine Ölwanne bezeichnet wird, die ein Motorschmiermittel (z. B. Öl) enthält, das unter der Kurbelwelle 216 positioniert ist. Ein Öleinfüllstutzen 220 kann im Kurbelgehäuse 214 angeordnet sein, so dass Öl dem Ölsumpf 218 zugeführt werden kann. Der Öleinfüllstutzen 220 kann einen Öldeckel 222 beinhalten, um den Öleinfüllstutzen 220 abzudichten, wenn der Motor in Betrieb ist. Eine Messstabhülse 224 kann ebenfalls im Kurbelgehäuse 214 angeordnet sein und einen Messstab 226 zum Messen eines Ölpegels im Ölsumpf 218 beinhalten. Des Weiteren kann das Kurbelgehäuse 214 eine Vielzahl anderer Öffnungen zum Warten von Komponenten im Kurbelgehäuse 214 beinhalten. Diese Öffnungen im Kurbelgehäuse 214 können während des Motorbetriebs geschlossen gehalten werden, sodass ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem (nachfolgend beschrieben) während des Motorbetriebs betrieben sein kann.
Der obere Abschnitt des Motorblocks 212 kann eine Verbrennungskammer (z. B. Zylinder) 228 beinhalten, die auch der Zylinder 14 aus 1 sein kann. Die Verbrennungskammer 228 kann Verbrennungskammerwände 230 mit dem darin positionierten Kolben 232 beinhalten. Der Kolben 232 kann an die Kurbelwelle 216 gekoppelt sein, so dass eine Wechselbewegung des Kolbens in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Verbrennungskammer 228 kann Kraftstoff von Kraftstoffeinspritzvorrichtungen (nicht gezeigt) und Ansaugluft vom Ansaugkrümmer 234 empfangen, der hinter der Drossel 236 positioniert ist. Der Motorblock 212 kann ebenfalls eine Eingabe vom Motorkühlmitteltemperatur-(ECT-)sensor 238 in die Steuerung 12 beinhalten.
Eine Drossel 236 kann im Motoreinlass angeordnet sein, um den in den Ansaugkrümmer 234 eintretenden Luftstrom zu steuern, und vor ihr kann sich ein Verdichter 240 befinden, gefolgt von einem Ladeluftkühler 242. Der Verdichter 240 kann die Ansaugluft zum Motor 200 verdichten, wodurch der Ansaugluftdruck und die Ansaugluftdichte erhöht werden, wodurch erhöhte Motorbedingungen (z. B. Krümmerluftdruck > Luftdruck) zum Beispiel während erhöhter Motorlasten bereitgestellt werden. Ein Luftfilter 244 kann vor dem Verdichter 240 angeordnet sein und in den Ansaugkanal 246 eintretende Frischluft filtern.
Ausgestoßene Verbrennungsgase treten über einen Abgasdurchgang 248, der hinter einer Turbine 250 angeordnet ist, aus der Verbrennungskammer 228 aus. Ein Abgassensor 252 kann entlang des Abgasdurchgangs 248 vor der Turbine 250 angeordnet sein. Die Turbine 250 kann mit einem Abgasabblaseventil (nicht gezeigt) ausgestattet sein, welche diese umgeht, und die Turbine 250 kann durch den Abgasstrom angetrieben sein. Außerdem kann die Turbine 250 mechanisch an den Verdichter 240 über eine gemeinsame Welle (nicht gezeigt) gekoppelt sein, so dass die Drehung der Turbine 250 den Verdichter 240 antreiben kann. Der Sensor 252 kann ein geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Anzeige eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor oder Breitbandlambdasonde), eine Zweizustands-Lambdasonde oder EGO, eine HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Der Abgassensor 252 kann mit der Steuerung 12 verbunden sein.
Im Beispiel aus 2 ist ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem (PCV) 254 an den Motorfrischlufteinlass 256 gekoppelt, so dass Gase im Kurbelgehäuse 214 auf gesteuerte Art abgelassen werden können. Während normalem Motorbetrieb können Gase in der Verbrennungskammer 228 am Kolben vorbei entweichen. Diese Vorbeiströmgase können unverbrannten Kraftstoff, Verbrennungsprodukte und Luft beinhalten. Vorbeiströmgase können Öl verdünnen und verunreinigen, Korrosion bei Motorkomponenten verursachen und zur Bodensatzansammlung beitragen, wodurch die Schutz- und Schmiereigenschaften des Öls verringert werden. Bei höheren Motordrehzahlen können Vorbeiströmgase den Kurbelgehäusedruck derartig erhöhen, dass Ölleckstellen an versiegelten Motorflächen auftreten können. Das PCV-System 254 kann dabei helfen, Vorbeiströmgase vom Motorkurbelgehäuse auf gesteuerte Art abzulassen und zu entfernen, um die negativen Auswirkungen von Vorbeiströmgasen abzuschwächen, kann die Gase mit einem Motoreinlassstrom kombinieren, so dass die Gase im Motor verbrannt werden können. Durch das Umleiten der Vorbeiströmgase zum Motoreinlass unterstützt das PCV-System 254 beim Verringern von Motoremissionen durch das Ausschließen des Ablassens von Vorbeiströmgasen in die Umgebung.
Das PCV-System 254 beinhaltet ein PCV-Ventil 258, das in einem Kurbelgehäuseentlüftungs-(-ablass-)rohr 260 angeordnet ist, das fluidisch an das Motorkurbelgehäuse 214 gekoppelt ist. Als ein Beispiel kann das PCV-Ventil 258 an eine Ventilabdeckung im Motor gekoppelt sein, was dem PCV-System ermöglichen kann, Vorbeiströmgase aus dem Motor zu ziehen, während das Mitreißen von Öl vom Kurbelgehäuse verringert wird. Das PCV-Ventil 258 kann ebenfalls fluidisch an den Motoransaugkrümmer 234 gekoppelt sein. Die Gasströmungsrate des PCV-Ventils kann durch Motorbedingungen variieren, wie etwa Motordrehzahl und -last, und das PCV-Ventil 258 kann für eine bestimmte Motoranwendung kalibriert sein, bei der die Gasströmungsrate des PCV-Ventils eingestellt werden kann, wenn sich Betriebsbedingungen ändern. Als weiteres Beispiel kann das PCV-Ventil 258, wenn der Motor ausgeschaltet ist, geschlossen werden und es können keine Gase hindurchströmen. Wenn die Motordrehzahl im Leerlauf oder gering ist, oder wenn während dem Abbremsen das Vakuum im Ansaugkrümmer relativ hoch ist, kann sich das PCV-Ventil 258 leicht öffnen, was eingeschränkte Gasströmungsraten des PCV-Ventils ermöglicht. Bei Motordrehzahlen oder -lasten die größer als der Leerlauf sind, kann das Vakuum des Ansaugkrümmers absinken und die Öffnung des PCV-Ventils 258 kann sich erhöhen, um höhere Gasströmungsraten des PCV-Ventils zu ermöglichen. Das PCV-Ventil 258 kann ein herkömmliches PCV-Ventil oder ein Gegentakt-PCV-Ventil beinhalten.
Das PCV-Ventil 258 ist im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260 hinter einem Ölabscheider 262 positioniert. Der Ölabscheider 262 entfernt mitgerissenes Öl von Gasen, die vom Kurbelgehäuse 214 abgelassen wurden und durch das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260 strömen, bevor die Gase dem Motoreinlass zugeführt werden. Ein erstes Ende 264 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 260 ist fluidisch an das Kurbelgehäuse 214 gekoppelt und stellt einen Strömungsweg zum Entweichen für im Kurbelgehäuse 214 angesammelte Gase bereit. Kurbelgehäusegase können vom ersten Ende 264 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 260 durch den Ölabscheider 262 und das PCV-Ventil 258 zu einem zweiten Ende 266 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 260 (ebenfalls ein PCV-Auslass) strömen. Das zweite Ende 266 kann fluidisch an den Frischlufteinlass 256 hinter dem Luftfilter 244 und vor dem Verdichter 240 gekoppelt sein. In anderen Beispielen kann das zweite Ende 266 des Kurbelgehäuseentlüftungsrohrs 260 an den Ansaugdurchlass 246 vor dem Luftfilter 244 gekoppelt sein. Gase aus dem Kurbelgehäuse 214 können so über das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260 zum Motoreinlass geleitet werden.
In anderen Beispielen kann das PCV-System 254 mehrere Kurbelgehäuseentlüftungsrohre oder Kanäle beinhalten, die unterschiedliche Bereiche des Kurbelgehäuses 214 fluidisch an den Ölabscheider 262 koppeln. Beispiele von PCV-Systemen mit mehreren Kanälen sind in den 3-7 gezeigt, die eine Luftkammer mit Kanälen beinhalten, wobei die Kanäle an konkrete Zylinderschächte gekoppelt sind, um Vorbeiströmgase von Motorzylindern abzulassen. Einzelheiten der Luftkammer mit Kanälen werden nachfolgend weiter erörtert.
In einigen Ausführungsformen kann das Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260 den darin gekoppelten Drucksensor 268 beinhalten. Der Drucksensor 268 kann ein Absolutdrucksensor oder ein Messsensor sein. Einer oder mehrere zusätzliche Druck- und Strömungssensoren können an das PCV-System 254 an anderen Stellen gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Luftdrucksensor (barometric pressure sensor - BP-Sensor) 270 an den Ansaugdurchlass 246, vor einen Luftfilter 244 gekoppelt sein, um eine Schätzung des Luftdrucks (barometric pressure - BP) bereitzustellen. In einem Beispiel, bei dem der Drucksensor 268 als ein Messsensor konfiguriert ist, kann der BP-Sensor 270 in Verbindung mit dem Drucksensor 268 verwendet werden. In einigen Ausführungsformen kann der Verdichtereinlassdruck-(CIP-)sensor 272 in einem Einlassdurchgang 246 hinter dem Luftfilter 244 und vor dem Verdichter 240 gekoppelt sein, um eine Schätzung des Verdichtereinlassdrucks (CIP) bereitzustellen.
Das PCV-System 254 lässt Luft aus dem Kurbelgehäuse 214 und in den Ansaugkrümmer 234 ab, um eine durchgehende Entleerung von Gasen vom Kurbelgehäuse 214 zum Ansaugkrümmer 234 bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann das PCV-Ventil 258 seine Strömungsbegrenzung als Reaktion auf den Druckabfall an diesem (oder die Strömungsrate durch diesen) variieren. In noch anderen Beispielen kann das PCV-Ventil 258 ein elektronisch gesteuertes Ventil sein, das durch die Steuerung 12 gesteuert ist. Es versteht sich, dass sich PCV-Strom, wie in dieser Schrift verwendet, auf den Strom von Vorbeiströmgasen durch das Kurbelgehäuseablassrohr 260 vom Kurbelgehäuse 214 zum Ansaugkrümmer 234 bezieht. Als ein Beispiel kann der PCV-Strom aus der Einspritzrate von Kraftstoff (z. B. gasförmiger Kraftstoff), dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis am Motoreinlass und dem Abgassauerstoffgehalt über den Abgassensor 252 unter Verwendung bekannter Verfahren bestimmt werden.
In einigen Beispielen kann das PCV-System 254 mit einem Rückschlagventil zum Verhindern des PCV-Rückstroms ausgestattet sein. Es ist anzumerken, dass, während das dargestellte Beispiel das PCV-Ventil 258 als ein passives Ventil zeigt, dies nicht als einschränkend auszulegen ist und in alternativen Ausführungsformen das PCV-Ventil 258 ein elektronisch gesteuertes Ventil (z. B. ein durch ein Antriebsstrangsteuermodul (powertrain control module - PCM) gesteuertes Ventil) sein kann, wobei eine Steuerung 12 des Steuersystems 202 einem Signal befehlen kann, eine Stellung des Ventils von einer geöffneten Stellung (oder einer Stellung mit hoher Strömung) in eine geschlossene Stellung (oder eine Stellung mit geringer Strömung) oder umgekehrt oder eine beliebige Stellung dazwischen zu ändern.
Die Gase im Kurbelgehäuse 214 können unverbrannten Kraftstoff, unverbrannte Luft und vollständig oder teilweise verbrannte Gase beinhalten. Wie vorstehend beschrieben, kann Schmiermittelnebel ebenfalls vorhanden sein. Somit können unterschiedliche Ölabscheider im PCV-System 254 integriert sein, um das Austreten des Ölnebels aus dem Kurbelgehäuse 214 durch das PCV-System 254 zu verringern. Obwohl in 2 ein Ölabscheider (Ölabscheider 262) gezeigt ist, können andere Beispiele des Motors 200 mehrere Ö beinhalten, die im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260 angeordnet sind. Obwohl außerdem in 2 ein einzelnes Kurbelgehäuseablassrohr 260 dargestellt ist, das an einen Kurbelgehäuseraum gekoppelt ist, der die Verbrennungskammer 228 umgibt, können Motorsysteme mit mehreren Verbrennungskammern mehrere Kurbelgehäuseablassrohre beinhalten, von denen jedes über das Kurbelgehäuse, das die einzelnen Verbrennungskammern umgibt, an einen oder mehrere Zylinderschächte gekoppelt ist. In einigen Beispielen können sich die Kurbelgehäuseablassrohre zu einer einzelnen Leitung oder Kammer vor dem Ölabscheider (und PCV-Ventil) vereinigen, um Gasen aus jedem Zylinderschacht zu ermöglichen, sich zu einer einzigen Masse zu kombinieren, bevor sie durch den Ölabscheider gelangen.
Unter bestimmten Bedingungen kann das PCV-System 254 durch eine Reihe von Sensoren im PCV-System 254 überwacht werden. In einigen Ausführungsformen kann die Vielzahl von Absolutsensoren, z. B. der Luftdrucksensor (BP) 270, der Verdichtereinlassdrucksensor (CIP) 272, der Ansaugkrümmerdruck-(MAP-)sensor 274, Kurbelgehäusedrucksensor 276 und/oder der Drucksensor 268 im Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260, zusammen verwendet werden, um den PCV-Systemdruck zu überwachen. Zum Beispiel können in einigen Ansätzen der BP-Sensor 270, der CIP-Sensor 272 und der Drucksensor 268 im PCV-Kurbelgehäuseentlüftungsrohr 260 alle verwendet werden, um den PCV-Systemdruck zu überwachen.
Durch das Anpassen eines Motors mit einem PCV-System, z. B. das PCV-System 254 aus 2, kann der Druckaufbau in einem Kurbelgehäuse verringert werden und die Motorölleistung kann erhalten und ausgedehnt werden. Ein Wirkungsgrad des PCV-Systems beim Beseitigen von mitgerissenem Ölnebel von Gasen, die aus dem Kurbelgehäuse abgelassen wurden, bevor die Gase dem Motoreinlass zugeführt wurden, kann jedoch von einer Konfiguration des PCV-Systems in Bezug auf eine Geometrie des Motors abhängen. Wie vorstehend beschrieben kann das PCV-System mehr als ein Kurbelgehäuseentlüftungsrohr oder mehr als einen Kanal beinhalten, die sich in einer einzelnen Kammer oder Leitung an einem Punkt vor dem Ölabscheider vereinigen, um die Gase zu kombinieren, die aus den Verbrennungskammern in die umgebenden Zylinderschächte und durch das Kurbelgehäuse nach unten entleert wurden, wobei das Kurbelgehäuse unter den Zylinderschächten positioniert ist und fluidisch an dasselbe gekoppelt ist. Das Vereinigen von Gasen, die durch das Kurbelgehäuse abgelassen wurden, kann einen hohen Verwirbelungsgrad im Vereinigungsbereich vor einem Ölabscheider aufgrund von Unterschieden der Phasenlage, und somit der Drucksignaturen, bei den Verbrennungskammern des Motors hervorrufen. Trotz der Anwesenheit des Ölabscheiders im PCV-System können Verwirbelungen der Gase einem Teil des Öls, das von den Gasen mitgerissen wurde, durch den Ölabscheider in einen Ansaugkrümmer des Motors zu gelangen, wodurch eine Wahrscheinlichkeit einer Motorfehlzündung erhöht wird.
Verwirbelungen im PCV-Strom können durch das Konfigurieren des PCV-Systems mit einer Luftkammer mit Kanälen gedämpft werden. Die Luftkammer mit Kanälen kann Kanäle beinhalten, die an Zielbereiche eines Kurbelgehäuses gekoppelt sind, und kann direkt in das Kurbelgehäuse gegossen sein. Somit kann die Luftkammer mit Kanälen aus einem ähnlichen Material wie das Kurbelgehäuse gebildet sein. Ein Innenraum des Kurbelgehäuses, Gehäuseteile wie etwa eine Kurbelwelle, Verbindungsbolzen, Lager etc., können durch Komponenten, wie etwa Schwungräder in Kammern unterteilt sein, wobei jede Kammer fluidisch an einen Zylinderschacht eines Zylinders gekoppelt ist. Der Zylinderschacht kann eine Kammer in einem oberen Bereich des Kurbelgehäuses direkt unter dem Zylinder sein. Jeder Zylinderschacht im oberen Bereich des Kurbelgehäuses kann direkt und/oder fluidisch an innere Kammern des Kurbelgehäuses gekoppelt sein, wobei jede Kammer direkt unter jedem Zylinderschacht mit freiem Gasaustausch zwischen dem Zylinderschacht und der Kammer darunter positioniert ist. Somit strömen Gase, die in einem der Zylinder erzeugt werden, an einem Kolben vorbei nach unten in den Zylinderschacht und in die Kammer des Kurbelgehäuses, die an den Zylinderschacht gekoppelt ist, wie in 9 gezeigt und nachfolgend ausführlicher erörtert.
Die Kopplung von einem der Kanäle an eine der inneren Kammern des Kurbelgehäuses durch das Kurbelgehäuse kann Vorbeiströmgase von einem konkreten Zylinder ablassen. Der Kanal kann in das Kurbelgehäuse gegossen sein, wobei einige Bereiche von einer Außenfläche des Kurbelgehäuses herausragen und einige Bereiche in eine Wand des Kurbelgehäuses integriert sind, um einen Weg für die Vorbeiströmgase bereitzustellen, die vom Zylinder stammen, um vom Zylinder in den Zylinderschacht und die zugeordnete Kurbelgehäusekammer und durch den Kanal zu strömen. Die Punkte, an denen die Kanäle mit dem Kurbelgehäuse verbunden sind, wobei jeder Kanal fluidisch über das Kurbelgehäuse in Bezug auf eine Höhe des Kurbelgehäuses an mindestens einen Zylinderschacht gekoppelt ist, können eine Strömungsrate von Gasen in die Kanäle bestimmen.
Zum Beispiel kann eine Gasströmungsgeschwindigkeit im Zylinderschacht in einem oberen Bereich des Kurbelgehäuses nahe einem unteren Abschnitt einer Verbrennungskammer am höchsten sein, z. B. neben einem unteren Ende eines Kolbens, wenn der Kolben am BDC ist. Die Gasströmungsgeschwindigkeit kann mit zunehmender Tiefe in einer nach unten verlaufenden Richtung entlang dem Kurbelgehäuse abnehmen. Die Strömung von Gasen in die Kanäle der Luftkammer mit Kanälen kann durch das Einstellen einer Positionierung der Bereiche geregelt werden, an welche die Kanäle mit den Zylinderschächten entlang der Höhe des Kurbelgehäuses gekoppelt sind. Durch das Koppeln von einem der Kanäle an einen Punkt entlang eines der Zylinderschächte am oberen Abschnitt des Kurbelgehäuses kann abgelassenes Gas, das in den Kanal strömt, eine höhere Geschwindigkeit als ein Kanal aufweisen, der an einen Punkt nahe dem Boden des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
Zusätzlich zum Positionieren der Kopplungspunkte der Kanäle entlang dem Kurbelgehäuse in Bezug auf jeden Zylinderschacht kann die Geschwindigkeit von Gasen in jedem Kanal durch die Abmessungen der Kanäle geregelt werden. Als ein Beispiel kann ein engerer Kanal die Strömungsgeschwindigkeit sowie reibungsbedingte Verwirbelungen in Bezug auf einen weiteren Kanal erhöhen. Als weiteres Beispiel kann ein längerer Kanal die Geschwindigkeit der Gase am Vereinigungsbereich der Luftkammer mit Kanälen im Vergleich zu einem kürzeren Kanal verringern. In einigen Beispielen kann eine gewünschte PCV-Strömungsgeschwindigkeit durch das Einstellen einer Kombination von einer Position, an welcher der Kanal an das Kurbelgehäuse gekoppelt ist, einer Länge des Kanals und einem Durchmesser des Kanals erreicht werden.
Durch das Steuern einer Strömungsgeschwindigkeit von Vorbeiströmgasen durch jeden der Kanäle können sich die Gase in einem Vereinigungsbereich der Luftkammer mit Kanälen in einem gedämpften, ruhigeren Zustand kombinieren, was es dem Ölabscheider ermöglicht, Öl effektiver aus den abgelassenen Gasen zu entfernen. Die Geometrie der Luftkammer mit Kanälen kann abhängig von einer Geometrie des Motors variieren. Ein Beispiel einer Luftkammer mit Kanälen 300, das als das PCV-Entlüftungssystem 254 aus 2 verwendet werden kann, das angepasst ist, an ein Kurbelgehäuse eines Motors gekoppelt zu sein, der mit vier Reihenzylindern konfiguriert ist, ist in den 3-5 gezeigt.
Die Luftkammer mit Kanälen 300 ist 3 allein gezeigt, um Einzelheiten einer Geometrie und Abmessungen der Luftkammer mit Kanälen 300 zu zeigen. Die Kopplung der Luftkammer mit Kanälen 300 an einen Vierzylinder-Reihenmotor ist in den 4 und 5 dargestellt, die eine Positionierung der Luftkammer mit Kanälen 300 in 4 aus einer perspektivischen Ansicht und in 5 aus einer Querschnittsprofilansicht zeigt. Ein Motorblock, der dazu konfiguriert ist, Verbrennungskammern des Motors zu umgeben, und eine Außenwand des Kurbelgehäuses, das innere Elemente des Kurbelgehäuses umschließt und unter den Verbrennungskammern positioniert ist, werden in den 4-5 zur Vereinfachung ausgelassen, werden aber in den Beschreibungen der 3-5 beinhaltet werden, um Ausrichtungsreferenzen von Motorkomponenten und Gasströmen bereitzustellen.
Die Luftkammer mit Kanälen 300, die in 3 dargestellt ist, kann als ein Kreuz geformt sein, wobei sich Anhänge von einer Zentralvereinigungskammer 302 (in dieser Schrift auch als die Mittelkammer bezeichnet) weg erstrecken, wobei der Bereich, der von der Zentralvereinigungskammer 302 umgeben ist, durch eine gestrichelte Ellipse angezeigt ist. Die Anhänge können eine obere Kammer 304 und eine Vielzahl von Kanälen beinhalten, die einen ersten Kanal 306, einen zweiten Kanal 318 und einen dritten Kanal 326 beinhalten. Ein Satz Referenzachsen 301 wird bereitgestellt, der eine Y-Achse, eine Z-Achse und eine X-Achse anzeigt. Die Zentralvereinigungskammer 302 kann ein Hohlraum sein, der fluidisch an jeden der Anhänge gekoppelt ist, die sich von der Zentralvereinigungskammer 302 erstrecken. Die Zentralvereinigungskammer kann ein erstes Teilstück 302a und ein zweites Teilstück 302b beinhalten, wobei sich das erste Teilstück 302a entlang der Y-Achse über dem zweiten Teilstück 302b befindet. Der Innenraum der Zentralvereinigungskammer 302 kann durch das erste und zweite Teilstück 302a, 302b durchgehend sein. Das erste Teilstück 302a kann eine gerade, z. B. parallel zur Y-Achse, vordere und hintere Fläche aufweisen, während sich das zweite Teilstück 302b in einem Winkel oder einer Krümmung nach außen, weg vom Kurbelgehäuse, erstrecken kann, wie in einem Querschnitt 500 aus 5 gezeigt. Das erste Teilstück 302a und das zweite Teilstück 302b können durch eine Schweißnaht nahtlos gekoppelt oder befestigt sein.
Öffnungen 303, die Durchgangsbohrungen sind, können in der Zentralvereinigungskammer 302 angeordnet sein, um einen Vorsprung von Schraublöchern von einem Kurbelgehäuse aufzunehmen, während eine Ausrichtung der Luftkammer mit Kanälen 300 entlang dem Kurbelgehäuse aufrechterhalten wird. Eine obere Kammer 304 ist über, im Hinblick auf die Y-Achse, die als eine senkrechte Achse bezeichnet werden kann, der Zentralvereinigungskammer 302 angeordnet, die an eine obere Kante 334 des ersten Teilstücks 302a der Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt ist, und kann einen PCV-Auslass aufnehmen, der an ein Motoransaugsystem, ein PCV-Ventil und einen Ölabscheider gekoppelt ist, wie etwa das PCV-Ventil 258 und der Ölabscheider 262 aus 2, wobei der Ölabscheider vor dem PCV-Ventil und das PCV-Ventil vor dem PCV-Auslass angeordnet ist. Die obere Kammer 304 kann ebenfalls eine Leitung umschließen, welche fluidisch die Zentralvereinigungskammer 302 an den Ölabscheider und den Ölabscheider an das PCV-Ventil koppelt.
Ein erster Kanal 306 kann sich entlang der Z-Achse von einer linken (z. B. ersten) Seite 307 des ersten Teilstücks 302a der Zentralvereinigungskammer 302 und über eine Breite erstrecken, die entlang der Z-Achse eines ersten Zylinderschachts (nicht gezeigt in 3) definiert ist, um über das Kurbelgehäuse an den ersten Zylinderschacht gekoppelt zu sein. Im Vergleich zur oberen Kammer 304 kann der erste Kanal langgestreckt und relativ eng in Bezug auf Höhe und Breite im Vergleich zu einer Länge 309 des ersten Kanals 306 sein, wobei die Länge 309 des ersten Kanals 306 entlang der Z-Achse gemessen ist, eine Höhe 308 entlang der Y-Achse gemessen ist und eine Breite 310 entlang der X-Achse gemessen ist. Die Höhe 308 und Breite 310 können entlang der Länge 309 des ersten Kanals 306 gleichförmig sein. Die Höhe 308 kann größer als die Breite 310 sein, so dass ein Vorsprung nach außen des ersten Kanals 306 entlang der X-Achse und weg vom ersten Zylinderschacht verringert ist, während ein gewünschtes Innenvolumen des ersten Kanals 306 aufrechterhalten wird.
Der erste Kanal 306 kann nach außen, z. B. in eine Richtung weg vom Zylinder und Zylinderschacht, wie durch die Pfeile 321 angezeigt, gekrümmte Teilstücke 312 beinhalten, um Kolbenbefeuchter aufzunehmen, die um den ersten Zylinderschacht angeordnet sind. Die nach außen gekrümmten Teilstücke 312 können durch nicht hervorragende gerade Teilstücke 323 getrennt sein, die parallel zur Z-Achse verlaufen. Somit kann der erste Kanal 306 aus einem abwechselnden Muster von nach außen gekrümmten Teilstücken 312 und geraden Teilstücken 323 aufgebaut sein und kann mehrere gekrümmte Teilstücke 312 und mehrere gerade Teilstücke 323 entlang der Länge 309 des ersten Kanals 306 umfassen. Wie in einem Querschnitt 500 in 5 gezeigt, können die nach außen gekrümmten Teilstücke 312 über eine Außenfläche des ersten Teilstücks 302a der Zentralvereinigungskammer 302 hinaus hervorragen.
Ein erstes Ende 314 des ersten Kanals 306 ist direkt an die Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt und ein zweites Ende 316 des ersten Kanals 306 kann eine Öffnung 305 beinhalten. Die Öffnung 305 am zweiten Ende 316 kann entlang einer unteren Kante 315 des ersten Kanals 306 angeordnet sein, so dass die Öffnung 305 am zweiten Ende 316 rechtwinklig zur einer Öffnung am ersten Ende 314 ist, das an die Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt ist. Die Öffnung 305 am zweiten Ende 316 kann an eine Öffnung oder einen Anschluss in einer oberen Fläche des Kurbelgehäuses gekoppelt sein. Die Öffnung 305 kann dem ersten Kanal 306 ermöglichen, über das Kurbelgehäuse fluidisch an den ersten Zylinderschacht gekoppelt zu sein, so dass Fluide (z. B. Gase) vom ersten Zylinder über den ersten Kanal 306 und in die Zentralvereinigungskammer 302 gelangen können.
Ein zweiter Kanal 318 kann auf einer rechten (z. B. zweiten) Seite 311 des ersten Abschnitts 302a der Zentralvereinigungskammer 302 gegenüber dem ersten Kanal 306 positioniert sein und sich ebenfalls weg von der Zentralvereinigungskammer 302 entlang der Z-Achse und über eine Breite eines vierten Zylinderschachts (nicht gezeigt in 3) erstrecken, wobei die Breite entgegengesetzt der Z-Achse definiert ist. Eine Ausrichtung des zweiten Kanals 318 entlang der Y-Achse in Bezug auf die Zentralvereinigungskammer 302 kann versetzt und höher, entlang der Y-Achse, als eine Ausrichtung des ersten Kanals 306 sein. Zum Beispiel ist der zweite Kanal 318 direkt an die Zentralvereinigungskammer 302 an einer Position entlang der Y-Achse gekoppelt, die höher und versetzt zu der Position ist, an welcher der erste Kanal 306 an die Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt ist. Der zweite Kanal 318 kann eine Höhe und Breite entlang der Y-Achse und X-Achse aufweisen, die ähnlich zur Höhe 308 und Breite 310 des ersten Kanals 306 ist. Eine Länge 313 des zweiten Kanals 318 kann jedoch kürzer als die Länge 309 des ersten Kanals 306 sein. Ein Längenunterschied zwischen dem ersten Kanal 306 und dem zweiten Kanal 318 kann in einer Positionierung der Zentralvereinigungskammer 302 der Luftkammer mit Kanälen 300 begründet sein, die in Richtung des vierten Zylinderschachts geneigt ist.
Zum Beispiel kann die Zentralvereinigungskammer 302, wie in 4 gezeigt, derartig angeordnet sein, dass sich die erste Seite 307 des ersten Teilstücks 302a der Zentralvereinigungskammer 302 näher am zweiten Ende 316 des ersten Kanals 306 befindet als sich die zweite Seite 311 des ersten Teilstücks 302a der Zentralvereinigungskammer 302 zum zweiten Ende 324 des zweiten Kanals 318 befindet. Somit kann die Zentralvereinigungskammer 302 vor einem zweiten Zylinder 406 und einem dritten Zylinder 408 positioniert sein, so dass sich ein größerer Abschnitt einer Breite, die entlang der Z-Achse definiert ist, der Zentralvereinigungskammer 302 mit dem zweiten Zylinder 406 statt dem dritten Zylinder 408 überschneidet.
Unter erneuter Bezugnahme auf 3 kann der zweite Kanal 318 ebenfalls nach außen, z. B. in eine Richtung weg vom vierten Zylinder und vierten Zylinderschacht, wie durch die Pfeile 325 angezeigt, vorspringende Teilstücke 320 beinhalten, die sich mit mindestens einem nichtvorspringenden geraden Teilstück 327 entlang der Länge 313 des zweiten Kanals 318 abwechseln, um Kolbenbefeuchter aufzunehmen, die den vierten Zylinderschacht umgeben. Ähnlich zum ersten Kanal 306 ist ein erstes Ende 322 des zweiten Kanals 318 direkt an die Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt und ein zweites Ende 324 des zweiten Kanals 318 kann eine Öffnung 319 beinhalten, die sich rechtwinklig zu einer Öffnung im ersten Ende 322 befindet, wobei das erste Ende 322 an die zweite Seite 311 des ersten Teilstücks 302a der Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt ist. Die Öffnung 319 kann in einer unteren Kante 317 des zweiten Kanals 318 angeordnet sein, um sich an einen Anschluss in der oberen Fläche des Kurbelgehäuses zu koppeln. Die Öffnung 319 am zweiten Ende 324 kann dem zweiten Kanal 318 ermöglichen, über das Kurbelgehäuse fluidisch an den vierten Zylinderschacht gekoppelt zu sein, und kann höher, entlang der Y-Achse, als die Öffnung 305 am zweiten Ende 316 des ersten Kanals 306 liegen.
Ein dritter Kanal 326 kann sich nach unten, im Hinblick auf die Y-Achse, von einer unteren Kante 332 der Zentralvereinigungskammer 302 gegenüber der oberen Kammer 304 und entlang einer Höhe des Kurbelgehäuses erstrecken, wobei die Höhe entlang der Y-Achse definiert ist. Zum Beispiel erstreckt sich der dritte Kanal 326, wie in den 4 und 5 gezeigt, von einer Oberseite des Kurbelgehäuses zu einer Unterseite des Kurbelgehäuses entlang einer Gesamthöhe des Kurbelgehäuses. Eine Länge 336 des dritten Kanals 326, entlang der Y-Achse gemessen, kann ähnlich der Länge des zweiten Kanals 318 sein. Der dritte Kanal 326 kann eine Breite aufweisen, die entlang der Z-Achse definiert ist, die breiter als ein erstes Ende 328 ist und sich verjüngt, um an einem zweiten Ende 330 enger zu werden, wobei das erste Ende 328 über dem zweiten Ende 330, in Bezug auf die Y-Achse positioniert ist. Eine Tiefe des dritten Kanals 326, entlang der X-Achse gemessen, kann kleiner als die Breite des dritten Kanals 326 und von gleicher Größe wie die Breite 310 des ersten Kanals 306 sein. Wie in 5 gezeigt, kann der dritte Kanal 326 ein ebenes Teilstück 338 beinhalten, das an der Y-Achse und einem nach innen, z. B. in eine Richtung auf die Zylinder und Zylinderschächte zu, gekrümmtes Teilstück 340 ausgerichtet sein, welches das zweite Ende 330 des dritten Kanals 326 an die Unterseite des Kurbelgehäuses über einem Ölsumpf 416 koppelt.
Das erste Ende 328 des dritten Kanals 326 kann fluidisch an die Zentralvereinigungskammer 302 gekoppelt sein und das zweite Ende 330 kann eine Öffnung 329 beinhalten. Die Öffnung 329 am zweiten Ende 330 kann dem dritten Kanal 326 ermöglichen, fluidisch über das Kurbelgehäuse an der Unterseite des Kurbelgehäuses sowohl an den zweiten als auch den dritten Zylinderschacht gekoppelt zu sein. Gase, die sich im Kurbelgehäuse vom zweiten und dritten Zylinderschacht angesammelt haben, können dadurch durch den dritten Kanal 326 entweichen und vom zweiten Ende 330 zum ersten Ende 328 und in die Zentralvereinigungskammer 302 strömen. Gleichermaßen kann Druck im Kurbelgehäuse, der sich aus den Vorbeiströmgasen ergibt, die vom ersten Zylinderschacht strömen, durch das Leiten von Gasen vom ersten Zylinderschacht in den ersten Kanal 306 gemindert werden, das vom zweiten Ende 316 zum ersten Ende 314 und in die Zentralvereinigungskammer 302 strömt. Druck im Kurbelgehäuse durch Vorbeiströmgase des vierten Zylinderschachts kann durch Gasentlüftung durch den zweiten Kanal 318, vom zweiten Ende 324 zum ersten Ende 322 und auch in die Zentralvereinigungskammer 302 verringert werden.
Die Zentralvereinigungskammer 302 kann einen Bereich bereitstellen, in dem sich Gasströme von jedem vom ersten, zweiten und dritten Kanal 306, 318 und 326 vor dem Zuführen zum Motoreinlass über den Strömungsweg durch den Ölabscheider und das PCV-Ventil kombinieren und mischen können. Ein Zeitablauf von Gasströmen von jedem der Kanäle in die Zentralvereinigungskammer 302 der Luftkammer mit Kanälen 300 kann abhängig von der Verbrennungskammerphasenlage variieren und kann sich auf ein Druckprofil der Zentralvereinigungskammer 302 auswirken. Zusätzlich können sich Abmessungen von jedem der Kanäle auf Strömungsgeschwindigkeiten durch die Kanäle auswirken, wobei eine Verwirbelungsmenge in der Zentralvereinigungskammer 302 auf Grundlage von Unterschieden in Strömungsgeschwindigkeiten zwischen den Kanälen bestimmt wird. Das Druckprofil kann beeinflussen, wie wirksam die Zentralvereinigungskammer 302 Verwirbelungen im Gasgemisch verringert, das in der Zentralvereinigungskammer 302 gesammelt ist. Die Auswirkungen einer Geometrie der Luftkammer mit Kanälen wir ausführlicher durch ein Beispiel davon gezeigt, wie die Luftkammer mit Kanälen an einen Motor gekoppelt sein kann, das in den 4-5 und 9 gezeigt ist.
Die Kopplung der Luftkammer mit Kanälen 300 an einen Vierzylinderreihen-(inline four cylinder - I4-)motor 400 ist in den 4, 5 und 9 zur Vereinfachung ohne die Außenwände eines Kurbelgehäuses 403 oder einen Motorblock gezeigt. Elemente aus 4 sowie den 5 und 9, die gleich zu denen aus 3 sind, sind gleichermaßen beziffert und werden nicht erneut eingeführt. Der Motor 400 beinhaltet eine Mittelachse 401, die rechtwinklig zu einer Zylinderachse 402 verläuft (z. B. verläuft die Zylinderachse 402 durch eine Mitte von Zylinder 404, ist aber parallel zu einer ähnlichen Zylinderachse der anderen Zylinder des Motors), wobei die Mittelachse 401 eine Ausrichtung einer Kurbelwelle im Kurbelgehäuse 403 definiert (z. B. ist die Mittelachse 401 eine Mittelachse der Kurbelwelle). Die Luftkammer mit Kanälen 300 kann in Bezug auf den I4-Motor 400 positioniert sein, so dass der dritte Kanal 326 parallel zu einer Zylinderachse 402 des 14-Motors 400 ausgerichtet ist. Der erste Kanal 306 der Luftkammer mit Kanälen 300 erstreckt sich über eine Breite eines ersten Zylinders 404, wobei die Breite parallel zu Mittelachse 401 verläuft. Der dritte Kanal 326 erstreckt sich entlang eines unteren Abschnitts einer Höhe, die entlang der Y-Achse definiert ist, des I4-Motors 400 vor dem zweiten Zylinder 406 und dem dritten Zylinder 408 an einer Seite des Motors. Der zweite Kanal 318 erstreckt sich entlang einer Breite, die ebenfalls entlang der Mittelachse 401 definiert ist, eines vierten Zylinders 410.
Komponenten, die vom Kurbelgehäuse 403 umschlossen sind, z. B. Elemente, die unter den Zylindern in 4 gezeigt sind, wie etwa Schwungräder, können den Kurbelgehäuseinnenraum in getrennte Teilstücke trennen, so dass Vorbeiströmgase von jedem Zylinder durch jeden Zylinderschacht nach unten in einzelne Teilstücke des Kurbelgehäuses 403 geleitet werden können, ohne sich zu vermischen. Auf diese Art bleiben Vorbeiströmgase von jedem Zylinder getrennt von Gasen von benachbarten Innenraumteilstücken des Kurbelgehäuses 403 und werden der Zentralvereinigungskammer 302 der Luftkammer mit Kanälen 300 über den Kanal zugeführt, an den jeder Zylinder gekoppelt ist.
Jeder vom ersten Kanal 306, zweiten Kanal 318 und dritten Kanal 326 kann fluidisch an einen oder mehrere Zylinder des I4-Motors 400 über die Wand des Kurbelgehäuses 403 an entsprechenden zweiten Enden 316, 324, 330 der Kanäle gekoppelt sein. Wie in 4 gezeigt, ist der erste Kanal 306 an den ersten Zylinderschacht 418 gekoppelt, der den ersten Zylinder 404 am zweiten Ende 316 des ersten Kanals 306 umgibt. Die waagerecht ausgerichtete (z. B. rechtwinklig zur Zylinderachse 402) Öffnung 305 am zweiten Ende 316 des ersten Kanals 306 ist direkt an eine Oberseite 420 des Kurbelgehäuses 403 gekoppelt, das fluidisch an den ersten Zylinderschacht 418 gekoppelt ist, der den ersten Zylinder 404 umgibt. Gleichermaßen ist der zweite Kanal 318, wie in 4 gezeigt, an einem zweiten Ende 324 des zweiten Kanals 318 an einen vierten Zylinderschacht 422 gekoppelt, der den vierten Zylinder 410 umgibt. Die Öffnung 319 am zweiten Ende 324 des zweiten Kanals 318 verläuft waagerecht, z. B. rechtwinklig zur Zylinderachse 402, und ist direkt an die Oberseite 420 des Kurbelgehäuses 403 gekoppelt, das fluidisch an den vierten Zylinderschacht 422 gekoppelt ist.
Zusätzlich ist der dritte Kanal 326, wie in 4 gezeigt, an sowohl einen zweiten Zylinderschacht 424 als auch einen dritten Zylinderschacht 426 gekoppelt, die den zweiten Zylinder 406 bzw. den dritten Zylinder 408 umgeben. Der dritte Kanal 326 kann ebenfalls die waagerecht ausgerichtete Öffnung 329 am zweiten Ende 330 aufweisen, das mit einer Unterseite 430 des Kurbelgehäuses 403 über dem Ölsumpf 416 verbunden ist. Die Öffnung 329 des dritten Kanals 326 kann über die Wand des Kurbelgehäuses 403 direkt an Innenraumkammern des Kurbelgehäuses 403 gekoppelt sein, wobei die Innenraumkammern fluidisch an den zweiten Zylinderschacht 424 und den dritten Zylinderschacht 426 gekoppelt sind und dadurch den dritten Kanal 326 fluidisch an den zweiten und dritten Zylinderschacht 424, 426 koppeln.
In 5 ist ein Querschnitt 500 des I4-Motors 400 gezeigt. Der gezeigte Querschnitt 500 verläuft entlang der Linie A-A' in 4 entlang einer Y-X-Ebene und zeigt die Ausrichtung der Luftkammer mit Kanälen 300 in Bezug auf eine Vorderseite des I4-Motors 400. Der dritte Zylinder 408 ist über einem Schwungrad 502 dargestellt, das an eine Kurbelwelle gekoppelt ist, wobei das Schwungrad 502 und die Kurbelwelle beide im Kurbelgehäuse eingeschlossen sind. Die Zentralvereinigungskammer 302 ist unter der oberen Kammer 304 angeordnet und weist eine Tiefe 502 auf, die entlang der X-Achse gemessen ist, die viel kleiner als eine Tiefe 504 der oberen Kammer 304 ist. Die obere Kammer 304 ist über der Oberseite 420 des Kurbelgehäuses 403 positioniert.
Das erste Teilstück 302a der Zentralvereinigungskammer 302, die über dem zweiten Teilstück 302b positioniert ist, kann eine vordere und eine hintere Fläche aufweisen, die parallel zur Zylinderachse 402 verlaufen und eine Höhe 506 aufweisen, die kleiner als eine Höhe 508 des zweiten Teilstücks 504 ist. Das zweite Teilstück 302b kann eine vordere und eine hintere Fläche aufweisen, die sich entlang der X-Achse in einem Winkel zur Zylinderachse 402 weg vom Schwungrad erstrecken, wenn sich das zweite Teilstück 302b nach unten und weg vom ersten Teilstück 302a erstreckt. Das zweite Teilstück 302b kann sich an einem unteren Ende 510 krümmen, wo das zweite Teilstück 302b sich mit einem ersten Ende 328 des dritten Kanals 326 vereinigt.
Der dritte Kanal 326 erstreckt sich um einen Abstand 512 vom unteren Ende 510 des zweiten Teilstücks 302b der Zentralvereinigungskammer 302 zur Unterseite 430 des Kurbelgehäuses 403. Der Abstand 512, den sich der dritte Kanal 326 entlang der Y-Achse erstreckt, beinhaltet das ebene Teilstück 338 mit Flächen, die parallel zur Y-Achse verlaufen, und das gekrümmte Teilstück 340. Das gekrümmte Teilstück 340 ist unter dem ebenen Teilstück 338, zwischen dem ebenen Teilstück 338 und dem zweiten Ende 330 des dritten Kanals 326, positioniert und krümmt sich nach innen, in Richtung des Schwungrads 502, wenn sich das gekrümmte Teilstück 340 vom ebenen Teilstück 338 zum zweiten Ende 330 erstreckt. Eine Tiefe des dritten Kanals 326, die entlang der X-Achse definiert ist, kann sich entlang dem gekrümmten Teilstück 340 verjüngen und am zweiten Ende 330 enger als durch das ebene Teilstück 338 werden. Ein größerer Abschnitt des dritten Kanals 326 wird vom ebenen Teilstück 338 statt vom gekrümmten Abschnitt 340 gebildet.
Der I4-Motor 400 kann eine konkrete Zylinderphasenlage aufweisen, z. B. das Wechseln zwischen BDC und TDC und das entsprechende Einspritzen von Luft und Kraftstoff. Zum Beispiel können der erste Zylinder 404 und der vierte Zylinder 410 phasengleich zueinander betrieben werden aber phasenverschoben zum zweiten Zylinder 406 und dritten Zylinder 408, die wiederum zueinander phasengleich sind. Die Phasenlage der Zylinder führt zu einem versetzten Zeitablauf der Vorbeiströmgaserzeugung und der Zufuhr über den ersten, zweiten und dritten Kanal 306, 318, 326 in die Zentralvereinigungskammer 302 der Luftkammer mit Kanälen 300.
Die Phasenlage des I4-Motors 400 ist in einem Querschnitt 900 veranschaulicht, der entlang der Y-Z-Ebene des 14-Motors 400 verläuft, der in 9 gezeigt ist. Ein erster Kolben 902 ist im ersten Zylinder 404 angeordnet, ein zweiter Kolben 904 ist im zweiten Zylinder 406 angeordnet, ein dritter Kolben 906 ist im dritten Zylinder 408 angeordnet und ein vierter Kolben 908 ist im vierten Zylinder 410 angeordnet, wobei die Zylinder dazu konfiguriert sind, sich in den entsprechenden Zylindern nach oben und unten entlang der Zylinderachse 402 zu bewegen. Wie in 9 dargestellt, sind der erste und vierte Zylinder 404, 410 phasengleich mit dem ersten Kolben 902 und dem zweiten Kolben 904 am TDC. Der zweite und dritte Zylinder 406, 408 sind beide phasenverschoben zum ersten und vierten Zylinder 402, 410 und mit dem zweiten Kolben 904 und dem dritten Kolben 906 am BDC.
Der Strom von Vorbeiströmgasen durch jeden Zylinder ist durch Sätze von Pfeilen gezeigt. Die Luftkammer mit Kanälen, z. B. die Luftkammer mit Kanälen 302 der 3-5, ist nicht in 9 gezeigt. Stattdessen werden Öffnungen an zweiten Enden von Kanälen der Luftkammer mit Kanälen, die an Anschlüsse in der Wand des Kurbelgehäuses 403 gekoppelt sind, durch Ovale angezeigt. Zum Beispiel strömen im ersten Zylinder 404 Vorbeiströmgase gemäß den Pfeilen 910 von unter dem ersten Kolben 902 in Bezug auf die Y-Achse durch den ersten Zylinder 404 nach unten in eine erste Kurbelgehäusekammer 912. Die Öffnung 305 am zweiten Ende des ersten Kanals, z. B. das zweite Ende 316 des ersten Kanals 306 der 3 und 4, der Luftkammer mit Kanälen ist nahe einem oberen Bereich der ersten Kurbelgehäusekammer 912 positioniert. Gase, die durch den ersten Zylinder 404 und in den oberen Bereich des ersten Kurbelgehäusekammer 912 strömen, können in die Öffnung 305 des ersten Kanals der Luftkammer mit Kanälen strömen.
Gleichermaßen können Vorbeiströmgase im vierten Zylinder 410 von unter dem vierten Kolben 908, wie durch die Pfeile 914 angezeigt, nach unten in einen oberen Bereich einer zweiten Kurbelgehäusekammer 916 strömen. Die Öffnung 319 am zweiten Ende des zweiten Kanals, mit Bezug auf das zweite Ende 324 des zweiten Kanals 318 der 3 und 4, der Luftkammer mit Kanälen ist nahe einem oberen Bereich der zweiten Kurbelgehäusekammer 916 positioniert. Gase, die durch den vierten Zylinder 410 und in den oberen Bereich des zweiten Kurbelgehäusekammer 916 strömen, können in die Öffnung 305 des ersten Kanals der Luftkammer mit Kanälen strömen.
Im zweiten und dritten Zylinder 406 und 408 strömen Vorbeiströmgase in den Zylindern von unter dem zweiten und dritten Kolben 904 und 906 nach unten, wie durch die Pfeile 918 und 920 angezeigt, in eine dritte Kurbelgehäusekammer 922 bzw. eine vierte Kurbelgehäusekammer 924. Die Gase bewegen sich durch die dritte und vierte Kurbelgehäusekammer 922 und 924 nach unten und erreichen einen unteren Bereich der Kurbelgehäusekammern. Die Öffnung 329 am zweiten Ende des dritten Kanals, z. B. das zweite Ende 330 des dritten Kanals 326 der 3 und 4, kann breiter sein, entlang der Z-Achse, als die Öffnung 305 des ersten Kanals und die Öffnung 319 des zweiten Kanals. Die größere Breite der Öffnung 329 des dritten Kanals ermöglicht der Öffnung 329, direkt an sowohl die dritte Kurbelgehäusekammer 922 als auch die vierte Kurbelgehäusekammer 924 nahe dem unteren Bereich der Kurbelgehäusekammern gekoppelt zu werden. Vorbeiströmgase, die sowohl im zweiten als auch im dritten Zylinder 406 und 408 erzeugt werden, können in die Öffnung 329 des dritten Kanals in einer niedrigeren Höhe, im Hinblick auf die Y-Achse, als die Öffnung 305 des ersten Kanals oder die Öffnung 319 des zweiten Kanals geleitet werden.
Während dem Motorbetrieb können sich Gase, die vom ersten Zylinder 404 und vierten Zylinder 410 abgelassen wurden, in der Zentralvereinigungskammer 302 der Luftkammer mit Kanälen 302 aus den 3-5 während nach unten gerichteten Kolbenwegen im ersten und vierten Zylinder 404, 410 sammeln. Der Eintritt der Kurbelgehäusegase in die Zentralvereinigungskammer 302 kann Druck in der Zentralvereinigungskammer 302 erzeugen. Der Druck in der Zentralvereinigungskammer 302 kann zu PCV-Strom von der Zentralvereinigungskammer 302 in die obere Kammer 304 führen, der sich auf einem Strömungsweg bewegt, der einen Ölabscheider 412 und ein PCV-Ventil 414 beinhaltet, wobei sich das PCV-Ventil im Strömungsweg hinter dem Ölabscheider 412 befindet. Wenn die Kolben im ersten und vierten Zylinder 404, 410 zum TDC zurückkehren, können nach unten gerichtete Kolbenwege des zweiten und dritten Zylinders 406, 408 auftreten, die Strom von Kurbelgehäusegasen von den Zylinderschächten des zweiten und dritten Zylinders 406, 408 in die Zentralvereinigungskammer 302 über den dritten Kanal 326 induzieren.
Wenn der Druck, der in der Zentralvereinigungskammer 302 aufgrund dem Zustrom von Gasen vom dritten Kanal 326 erzeugt wurde, sich vom Druck unterscheidet, der durch Gasstrom vom ersten und zweiten Kanal 306, 318 erzeugt wird, kann der Strom von kombinierten Gasen von der Zentralvereinigungskammer 302 zum Ölabscheider 412 verwirbelt sein, was einen Wirkungsgrad des Ölabscheiders 412 in Bezug auf die Gase verringert. Durch das Regeln des Stroms von den Kanälen der Luftkammer mit Kanälen 300, kann ein Druckprofil der Zentralvereinigungskammer 302 während dem Motorbetrieb relativ gleichförmig gehalten werden, was den Gasen ermöglicht, sich zu setzen und ruhiger zu werden.
Die Gasströme, die durch jeden der Kanäle der Luftkammer mit Kanälen 300 geleitet werden, kann auf Grundlage einer Geometrie der Luftkammer mit Kanälen 300 und Abmessungen von jedem Kanal gesteuert werden. Als ein Beispiel kann eine Ausrichtung der Kanäle entlang der Höhe, die durch die Y-Achse definiert ist, des Motors variiert werden, um Gasströmungsgeschwindigkeiten durch die Kanäle einzustellen. Zum Beispiel kann der zweite Kanal 318 an einem unteren Ende der vierten Verbrennungskammer 410 ausgerichtet werden, wo die Gasströmungsgeschwindigkeit im Kurbelgehäuse am höchsten ist. Der erste Kanal 306 kann sich von der Zentralvereinigungskammer 302 auf einer niedrigeren Höhe, in Bezug auf die Y-Achse, als der zweite Kanal 318 erstrecken. Mit anderen Worten kann eine senkrechte Stellung des ersten Kanals 306 von einer senkrechten Stellung des zweiten Kanals 318 versetzt sein. Der erste Kanal 306 ist unter einem unteren Ende der ersten Verbrennungskammer 404 ausgerichtet und als ein Ergebnis kann Gasstrom von der ersten Verbrennungskammer 404 in den ersten Kanal 306 langsamer als in den zweiten Kanal 318 sein. Der erste Kanal 306 kann jedoch länger als der zweite Kanal 318 sein, entlang der Z-Achse, was den Höhenunterschied zwischen den Kanälen ausgleichen und dadurch die Strömungsgeschwindigkeiten von Gasen ausgleichen kann, die sich durch die Kanäle bewegen.
Die Luftkammer mit Kanälen 300 kann entlang des Kurbelgehäuses positioniert sein, so dass die Zentralvereinigungskammer 302 und die obere Kammer 304 im Wesentlichen in Bezug auf eine Länge, die entlang der Z-Achse definiert ist, und entlang der Mittelachse der Kurbelwelle des I4-Motors 400 zentriert sind. Somit würde der dritte Kanal, wenn sich die Öffnung am zweiten Ende 330 des dritten Kanals 326 auf ähnlicher Höhe wie der erste Kanal 306 oder der zweite Kanal 318 befände, aufgrund einer Nähe des zweiten Endes 330 zum zweiten und dritten Zylinder 406, 408 sehr kurz sein und die Ausrichtung des dritten Kanals 326 wäre zwischen dem zweiten und dritten Zylinder zentriert. Der Gasstrom durch den dritten Kanal 326 wäre viel schneller als die Strömungsgeschwindigkeiten durch den ersten und zweiten Kanal 306, 318, wodurch höherer Druck in der Zentralvereinigungskammer 302 als der Druck erzeugt wird, der durch die kombinierten Ströme vom ersten und zweiten Kanal erzeugt wird, sowie ein hohes Maß an Verwirbelung in der Zentralvereinigungskammer 302.
Durch das Konfigurieren des dritten Kanals 326, so dass dieser am zweiten Ende 330 an den zweiten und dritten Zylinder 406, 408 an einem unteren Abschnitt des Kurbelgehäuses über dem Ölsumpf 416 gekoppelt wird, kann eine Geschwindigkeit von abgelassenen Gasen von den Zylindern langsamer als die Geschwindigkeiten von Gasen sein, die vom ersten Zylinder 404 und vierten Zylinder 410 durch den ersten Kanal 306 bzw. den zweiten Kanal 318 strömen. Die Geschwindigkeit von abgelassenen Gasen durch das Kurbelgehäuse kann ausreichend durch das Absenken des Kopplungspunkts zwischen den dritten Kanal 326 und den zweiten und dritten Zylinder 406, 408 verringert werden, so dass die Geschwindigkeit von Gasen, die der Zentralvereinigungskammer 302 durch den dritten Kanal 326 zugeführt werden, ähnlich zur Geschwindigkeit von Gasen ist, die durch den ersten und zweiten Kanal 306, 318 zugeführt werden. Durch das Abstimmen der Geschwindigkeiten der Gasströme aller drei Kanäle kann ein Druckprofil der Zentralvereinigungskammer 302 konstant bleiben und Verwirbelungen im Gasstrom können unterdrückt werden.
Als weiteres Beispiel können die Strömungsgeschwindigkeiten durch die Kanäle alternativ oder zusätzlich durch das Einstellen von Durchmessern und Längen der Kanäle gesteuert werden. Während das Erhöhen oder Verringern der Länge des dritten Kanals 326 die Höhe, im Hinblick auf die Zylinderachse 402, einstellen kann, in der Gase aus dem Kurbelgehäuse in den dritten Kanal 326 abgelassen werden, wobei die Höhe die Strömungsgeschwindigkeit beeinflusst, kann das Variieren eines Durchmessers des dritten Kanals 326 ebenfalls den PCV-Strom beeinflussen, der in die Zentralvereinigungskammer 320 gelangt. Das Verringern des Durchmessers des dritten Kanals 326, entweder entlang der X-Achse oder der Z-Achse, kann die Geschwindigkeit des Gasstroms erhöhen, während das Erhöhen des Durchmessers die Strömungsgeschwindigkeit verringern kann.
Ähnliche Einstellungen an Abmessungen des ersten Kanals 306 und des zweiten Kanals 318 können den Geschwindigkeiten von Gasen, die in die Zentralvereinigungskammer 302 strömen, ermöglichen, ankommende Strömungsraten und Drücke zu produzieren, die vergleichbar zum Gaszustrom und Druck sind, der durch die Gasentlüftung über den dritten Kanal 326 erzeugt wird. Wenn zum Beispiel die Zentralvereinigungskammer 302 und die obere Kammer 304 aufgrund den verfügbaren Raums im Zylinderschacht in Richtung, z. B. näher darauf zu, des ersten Zylinders 404 geneigt sind, kann der erste Kanal 306 eine geringere Länge als der zweite Kanal 318 aufweisen, was zu einer höheren Strömungsgeschwindigkeit im ersten Kanal 306 führt. Um die Ströme auszugleichen, so dass die Geschwindigkeiten durch die Kanäle ähnlich sind, kann der Durchmesser des ersten Kanals 306 verbreitert und/oder der Durchmesser des zweiten Kanals 318 kann verkleinert werden. Alternativ kann die Ausrichtung des ersten Kanals 306 entlang der Y-Achse abgesenkt werden, so dass der erste Kanal 306 an einem niedrigeren Punkt als in 4 gezeigt an das Kurbelgehäuse gekoppelt ist.
Es versteht sich, dass, obwohl die Luftkammer mit Kanälen 300, die in den 3-5 gezeigt ist, angepasst sein kann, konkret an einen I4-Motor gekoppelt zu werden, kann eine Luftkammer mit Kanälen eines PCV-Systems dazu konfiguriert sein, an eine Reihe von Motorarten gekoppelt zu werden. Zum Beispiel kann die Luftkammer mit Kanälen modifiziert werden, um in ein Kurbelgehäuse für einen V6-Motor, einen V8-Motor oder einen I3-Motor mit drei Zylindern in Reihe gegossen zu werden. Beispiele einer Luftkammer mit Kanälen für einen I3-Motor sind in den 6 und 7 Kurbelgehäuse beinhaltend aber ohne Motorblöcke gezeigt.
In einer ersten schematischen Darstellung 600 eine I3-Motors 602 kann eine Luftkammer mit Kanälen 604 positioniert sein, so dass eine obere Kammer 606 und eine Zentralvereinigungskammer 608 der Luftkammer mit Kanälen 604 direkt vor einem mittleren ersten Zylinder 610 ausgerichtet sind. Ein Abschnitt der Zentralvereinigungskammer 608, die unter der oberen Kammer 606 angeordnet und an diese gekoppelt ist, kann sich über einer oberen Fläche 612 des Kurbelgehäuses 614 erstrecken. Eine Kurbelwelle 615 kann sich von einer Seite des Kurbelgehäuses 614 erstrecken, die an einer Mittelachse 605 ausgerichtet ist, die parallel zur Z-Achse und rechtwinklig zu einer Zylinderachse 622 des 13-Motors 602 verläuft. Die obere Kammer 606 der Luftkammer mit Kanälen 604 kann vollständig über dem Kurbelgehäuse 614 liegen.
Die Zentralvereinigungskammer 608 der Luftkammer mit Kanälen 604 kann direkt und fluidisch an einen ersten Kanal 616, einen zweiten Kanal 618 und einen dritten Kanal 620 gekoppelt sein, die um die Zentralvereinigungskammer 608 angeordnet sind, so dass die Luftkammer mit Kanälen 604 spiegelsymmetrisch um die Zylinderachse 622 des 13-Motors 602 und der Luftkammer mit Kanälen 604 angeordnet ist. Der erste Kanal 616 und der zweite Kanal 618 können von ähnliche Längen und Durchmesser aufweisen und können sich weg von der Zentralvereinigungskammer 608 entlang der Z-Achse erstrecken, so dass sich der erste Kanal 616 entlang der oberen Fläche 612 des Kurbelgehäuses 614 über einen Abschnitt einer Breite, die entlang der Z-Achse gemessen wurde, eines zweiten Zylinders 624 erstreckt. Gleichermaßen kann sich der zweite Kanal 618 entlang der oberen Fläche 612 des Kurbelgehäuses 614 über einen Abschnitt einer Breite eines dritten Zylinders 626 erstrecken. Öffnungen im ersten und zweiten Kanal 616, 618 an Enden, die von der Zentralvereinigungskammer 608 entfernt sind, können an Anschlüsse in der oberen Fläche 612 des Kurbelgehäuses 614 gekoppelt sein, so dass die Vorbeiströmgase, die im ersten und dritten Zylinder 624, 626 erzeugt werden, aus dem Kurbelgehäuse 614 durch den ersten und zweiten Kanal 616 bzw. 618 abgelassen werden können.
Der dritte Kanal 620 kann rechtwinklig zum ersten und zweiten Kanal 616, 618 und parallel zur Zylinderachse 622 ausgerichtet sein. Der dritte Kanal 620 kann sich von der Zentralvereinigungskammer 608 weg nach unten entlang eines Abschnitts der Höhe, die entlang der Y-Achse definiert ist, des Kurbelgehäuses 614 erstrecken. Eine Öffnung an einem unteren Ende des dritten Kanals 620, entfernt von der Zentralvereinigungskammer 608, kann an einen Anschluss im Kurbelgehäuse gekoppelt sein, um Vorbeiströmgase abzulassen, die im ersten Zylinder 610 erzeugt werden.
Ein einer zweiten schematischen Darstellung 700, die in 7 gezeigt ist, ist der 13-Motor 602 an eine weitere Ausführungsform einer Luftkammer mit Kanälen 702 gekoppelt. Die Luftkammer mit Kanälen 702 ist nicht spiegelsymmetrisch um die Zylinderachse 622 angeordnet. Stattdessen können eine obere Kammer 704 und eine Zentralvereinigungskammer 706 am zweiten Zylinder 624 ausgerichtet sein. Ein erster Kanal 708 kann sich von der Zentralvereinigungskammer nach unten, entlang der Y-Achse, entlang mindestens einem Abschnitt der Höhe des Kurbelgehäuses 614 erstrecken und eine Öffnung am unteren Ende des ersten Kanals 708 entfernt von der Zentralvereinigungskammer 706 beinhalten, die an einen Anschluss im Kurbelgehäuse 614 gekoppelt ist, so dass Vorbeiströmgase vom zweiten Zylinder 624 in den ersten Kanal 708 abgelassen werden können.
Ein zweiter Kanal 710 kann rechtwinklig zum ersten Kanal 708 und der Zylinderachse 622 ausgerichtet sein, die sich von der Zentralvereinigungskammer 706 über einen Abschnitt einer Breite des Kurbelgehäuses 614 entlang der Z-Achse erstreckt. Ein entferntes Ende 712 des zweiten Kanals 710, in Bezug auf die Zentralvereinigungskammer 706, kann vor dem dritten Zylinder 626 positioniert sein, so dass eine Öffnung im entfernten Ende 712 des zweiten Kanals 710 an den dritten Zylinder 626 durch das Kurbelgehäuse 614 gekoppelt sein kann und Vorbeiströmgasen vom dritten Zylinder 626 ermöglichen kann, durch die Zentralvereinigungskammer 706 über den zweiten Kanal 710 geleitet zu werden.
Ein dritter Kanal 714 kann sich nach unten, entlang der Y-Achse, vom zweiten Kanal 710 statt von der Zentralvereinigungskammer 706 erstrecken. Der dritte Kanal 714 kann parallel zum ersten Kanal 708 verlaufen, der unter dem ersten Zylinder 610 entlang der Zylinderachse 622 positioniert ist und an den zweiten Kanal 710 an einem Mittelpunkt des zweiten Kanals 710 zwischen einem Ende des zweiten Kanals gekoppelt sein kann, das mit der Zentralvereinigungskammer 706 und einem entfernten Ende 712 des zweiten Kanals 710 verbunden ist. Ein entferntes Ende 716, in Bezug auf den zweiten Kanal 710, des dritten Kanals 714 kann eine Öffnung beinhalten, die an einen Anschluss im Kurbelgehäuse 614 gekoppelt ist, die dem dritten Kanal 714 ermöglicht, Vorbeiströmgase vom ersten Zylinder 610 abzulassen, wobei sich die Gase im dritten Kanal 714 mit Gasen vom dritten Zylinder 626 im zweiten Kanal 710 vereinigen, bevor sie in die Zentralvereinigungskammer 706 strömen.
Eine Geometrie und Ausrichtung einer Luftkammer mit Kanälen kann abhängig vom verfügbaren Raum um einen Motor variieren. Beide Ausführungsformen der Luftkammer mit Kanälen, die in den 6 und 7 gezeigt sind, sowie andere Abwandlungen in Form und Abmessungen kann auf einen I3-Motor angepasst werden, ohne eine Funktion der Luftkammer mit Kanälen, Vorbeiströmgase von Zylindern des Motors abzulassen, und einen Wirkungsgrad der Öltrennung von den Gasen durch eine Ölabscheidung hinter der Luftkammer mit Kanälen zu beeinflussen. Eine Geometrie der Luftkammer mit Kanälen, z. B. Länge, Durchmesser und Höhe von Kanälen, kann entsprechend einer Entfernung eingestellt werden, die das abgelassene Gas vom Zylinder, in dem die Gase zuerst erzeugt wurden, zur Zentralvereinigungskammer zurücklegt. Abmessungen der Kanäle können von einer Positionierung der Zentralvereinigungskammer abhängen, die wie in den 6 und 7 gezeigt ausgerichtet sein kann oder über einer Breite des dritten Zylinders 626 zentriert sein kann oder angeordnet sein kann, so dass eine Breite der Zentralvereinigungskammer sich teilweise mit Breiten zweier benachbarter Zylinder überschneidet. Die Geometrie kann ebenfalls jegliche Druckdifferenzen ausgleichen, die möglicherweise in der Luftkammer mit Kanälen aufgrund einer Phasenlage der Zylinder erzeugt werden. Die Geometrie der Luftkammer mit Kanälen kann Verwirbelungen im Gasstrom durch die Zentralvereinigungskammer dämpfen, wodurch die wirksame Beseitigung von mitgerissenem Öl ermöglicht wird.
Ein Beispiel eines Ablaufs 800 ist in 8 für ein PCV-System gezeigt, das eine Luftkammer mit Kanälen, wie etwa die Luftkammer mit Kanälen 300 der 3-5, 602 aus 6 und 702 aus 7, während dem Motorbetrieb zeigt, bei dem die Kolbenbewegung durch eine Kurbelwelle angetrieben wird. Die Luftkammer mit Kanälen kann an ein Kurbelgehäuse gekoppelt sein und kann eine Zentralvereinigungskammer beinhalten, die fluidisch mit jedem von einer oberen Kammer, wobei die obere Kammer einen Ölabscheider ein PCV-Ventil und einen PCV-Auslass unterbringt, und einer Vielzahl von Kanälen gekoppelt ist. Die Vielzahl von Kanälen kann einen ersten Satz Kanäle, die fluidisch an einen ersten Satz Zylinder gekoppelt sind, die zueinander phasengleich sind, und einen zweiten Satz Kanäle umfassen, die fluidisch an einen zweiten Satz Zylinder gekoppelt sind, die zueinander phasengleich und zum ersten Satz Zylinder phasenverschoben sind. Jeder des ersten und zweiten Satzes Zylinder kann einen oder mehrere Zylinder beinhalten.
Bei 802 beinhaltet der Ablauf das Ablassen von Vorbeiströmgasen vom ersten Satz Zylinder zu einem Ansaugsystem des Motors. Wenn die Kolben des erstens Satzes Zylinder bei der Zündung vom TDC zum BDC am ersten Satz Zylinder übergeht, können Verbrennungsgase an den Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse entweichen. Das Ablassen der Vorbeiströmgase beinhaltet das Strömen der Gase bei 804 durch die Zylinderschächte, welche die Zylinder umgeben, nach unten in einen Innenraum des Kurbelgehäuses und in den ersten Satz Kanäle. Der Ablauf beinhaltet ebenfalls das Aufnehmen der Vorbeiströmgase vom ersten Satz Kanäle in der Zentralvereinigungskammer bei 806. Der erste Satz Kanäle kann Abmessungen und Ausrichtungen aufweisen, in Bezug auf das Kurbelgehäuse und den ersten Satz Zylinder, die Geschwindigkeiten der ankommenden PCV-Ströme ermöglichen, einen gewünschten Druck in der Zentralvereinigungskammer zu erzeugen. Bei 808 des Ablaufs führt das PCV-System Vorbeiströmgase vom ersten Satz Zylinder von der Zentralvereinigungskammer durch den Ölabscheider in der oberen Kammer, wo mitgerissenes Öl aus den Gasen entfernt wird, und durch eine Öffnung des PCV-Ventils. Die PCV-Ventilöffnung kann eingestellt werden, um den Strom von Vorbeiströmgas durch dieses entsprechend einem Druck der Zentralvereinigungskammer oder auf Grundlage eines gewünschten Stroms von Vorbeiströmgasen zum Ansaugkrümmer zu ermöglichen. Zum Beispiel kann der Druck in der Zentralvereinigungskammer eine Kraft auf das PCV-Ventil ausüben, wenn das Ventil dazu konfiguriert ist, passiv betätigt zu werden, und ein Öffnungsgrad des Ventils kann sich mit der ausgeübten Kraft anpassen. Wenn alternativ das PCV-Ventil durch die Steuerung gesteuert wird, kann die Steuerung die Öffnung des PCV-Ventils auf Grundlage eines gewünschten AFR an den Zylindern oder auf Grundlage eines Kurbelgehäusedrucks variieren, der durch einen Drucksensor erfasst wurde, wie etwa der Kurbelgehäusedrucksensor 276 aus 2. Gase können durch das PCV-Ventil, aus dem PCV-Auslass und in den Ansaugkrümmer strömen.
Bei 810 beinhaltet der Ablauf das Ablassen von Vorbeiströmgasen vom zweiten Satz Zylinder zum Ansaugsystem des Motors. Das Ablassen von Vorbeiströmgasen vom zweiten Satz Zylinder kann gleichzeitig mit der Aufnahme von Gasen von ersten Satz Kanälen an der Zentralvereinigungskammer bei 806 oder mit der Zufuhr von Gasen vom ersten Satz Kanäle an den Ansaugkrümmer bei 808 beginnen, abhängig von der Phasenlagenüberschneidung zwischen dem ersten Satz Zylinder und dem zweiten Satz Zylinder. Wenn die Kolben des ersten Satzes Zylinder vom BDC zum TDC übergehen, kann der zweite Satz Zylinder Arbeitstakte an den Kolben vom TDC zum BDC durchlaufen. Verbrennungsgase im zweiten Satz Zylinder können an den Kolben vorbei in die umgebenden Zylinderschächte und nach unten in das Kurbelgehäuse entweichen. Vorbeiströmgase, die sich im Kurbelgehäuse sammeln, vom zweiten Satz Zylinder können bei 812 durch den zweiten Satz Kanäle strömen.
Bei 814 des Ablaufs nimmt die Zentralvereinigungskammer der Luftkammer mit Kanälen die Vorbeiströmgase des zweiten Satzes Kanäle auf. Der zweite Satz Kanäle kann konfiguriert sein, so dass Geschwindigkeiten von PCV-Strom durch den zweiten Satz Kanäle ähnlich den Geschwindigkeiten von PCV-Strom durch den ersten Satz Kanäle sind. Folglich wird ein ähnlicher Druck in der Zentralvereinigungskammer aufgrund von Gasen vom zweiten Satz Kanäle wie von Gasen vom ersten Satz Kanäle erzeugt und es werden Verwirbelungen in der Zentralvereinigungskammer gedämpft. Die PCV-Ventilöffnung kann entsprechend einem Druck der Zentralvereinigungskammer oder auf Grundlage eines gewünschten Stroms von Vorbeiströmgasen zum Ansaugkrümmer wie vorstehend beschrieben eingestellt werden. Die Vorbeiströmgase vom zweiten Satz Zylinder wird bei 816 durch den Ölabscheider, um Öl zu entfernen, durch das PCV-Ventil und den PCV-Auslass geströmt und dem Ansaugkrümmer zugeführt. Nach 816 kehrt der Ablauf 800 zu 802 zurück.
Auf diese Art kann eine Luftkammer mit Kanälen eines PCV-Systems Geschwindigkeiten von Vorbeiströmgasströmen steuern, die der Zentralvereinigungskammer der Luftkammer mit Kanälen zugeführt werden. Die Zentralvereinigungskammer kann fluidisch an zwei oder mehr Kanäle gekoppelt sein und die Kanäle können fluidisch an mindestens einen Zylinderschacht, der die Verbrennungskammern des Motors umgibt, über ein Kurbelgehäuse gekoppelt sein, das unter den Verbrennungskammern positioniert ist. Vorbeiströmgase, die sich im Kurbelgehäuse sammeln, können aus dem Kurbelgehäuse abgelassen werden. Strömungsgeschwindigkeiten durch jeden der Kanäle können durch das Einstellen von Geometrien der Kanäle gesteuert werden, die Durchmesser und Längen der Kanäle sowie eine Entfernung von den Unterseiten der Verbrennungskammern beinhalten, welche die Kanäle an das Kurbelgehäuse im Hinblick auf eine Höhe des Kurbelgehäuses koppeln. Durch das Steuern von Geschwindigkeiten des PCV-Stroms durch die Kanäle kann eine Drucksignatur der Zentralvereinigungskammer gleichförmiger gehalten werden und es wird ein ruhiger Bereich in der Zentralvereinigungskammer erzeugt, der den Gasen ermöglicht, sich zu setzen, bevor sie durch einen Ölabscheider strömen. Die Vorbeiströmgase können einem Ansaugsystem eines Motors zugeführt werden, nachdem sie durch den Ölabscheider und das PCV-Ventil gelangen, wobei der Ölabscheider und das PCV-Ventil in einer oberen Kammer über der Zentralvereinigungskammer angeordnet und fluidisch an dieselbe gekoppelt sind. Folglich wird die Entfernung von mitgerissenem Öl aus den Gasen verbessert und eine Wahrscheinlichkeit des Mitreißens von Ölnebel in die Verbrennungskammern wird gesenkt.
Die technische Wirkung des Konfigurierens des PCV-Systems mit der Luftkammer mit Kanälen ist, dass ein Wirkungsgrad des Ölabscheiders erhöht und Motorleistung verbessert wird.
In einer Ausführungsform beinhaltet eine Luftkammer mit Kanälen für ein PCV-System eine mittlere Kammer, wobei eine obere Kammer einen Ölabscheider und ein PCV-Ventil beinhaltet und an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser in einer senkrechten Richtung nach oben erstreckt, einen ersten Kanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser in eine Richtung rechtwinklig zur senkrechten Richtung nach außen erstreckt, und einen zweiten Kanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser nach unten und weg erstreckt. In einem ersten Beispiel der Luftkammer mit Kanälen erstreckt sich ein dritter Kanal von der mittleren Kammer in einer Richtung nach außen, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung verläuft, und dem ersten Kanal entgegengesetzt ist. Ein zweites Beispiel der Luftkammer mit Kanälen beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass der dritte Kanal an die mittlere Kammer an einer senkrechten Position entlang der mittleren Kammer gekoppelt ist, die von einer senkrechten Position versetzt ist, an welcher der erste Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist. Ein drittes Beispiel der Luftkammer mit Kanälen beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass jeder des ersten und dritten Kanals Teilstücke beinhaltet, die sich nach außen in eine Richtung krümmen, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung entlang Längen des ersten und dritten Kanals verlaufen. Ein viertes Beispiel der Luftkammer mit Kanälen beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der zweite Kanal an einem ersten Ende am breitesten ist, wobei die Breite rechtwinklig zur senkrechten Richtung definiert ist, das an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich entlang einer Länge des zweiten Kanals verjüngt, wobei die Länge parallel zur senkrechten Richtung verläuft, um an einem zweiten Ende des zweiten Kanals schmaler zu werden, wobei das zweite Ende dem ersten Ende gegenüberliegt. Ein fünftes Beispiel der Luftkammer mit Kanälen beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der zweite Kanal entlang der Länge des zweiten Kanals in eine Richtung gekrümmt ist, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung verläuft.
Als weitere Ausführungsform beinhaltet das System eine Kurbelwelle, die in einem Kurbelgehäuse angeordnet ist, und eine Luftkammer mit Kanälen, wobei die Luftkammer mit Kanälen eine obere Kammer, die einen Ölabscheider beinhaltet, ein PCV-Ventil und einen PCV-Gasauslass umfasst, eine mittlere Kammer, die an eine Unterseite der oberen Kammer in Bezug auf eine senkrecht Richtung gekoppelt ist, die rechtwinklig zur Mittelachse der Kurbelwelle verläuft, ein erster Zylinderkanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist, und einen ersten Schacht eines ersten Zylinders des Motors und einen Kurbelgehäusekanal, der zwischen die mittlere Kammer und eine Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist. In einem ersten Beispiel des Systems ist ein Ölsumpf an die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass sich der erste Zylinderkanal von der mittleren Kammer in eine Richtung nach außen erstreckt, die parallel zur Mittelachse verläuft, und an den ersten Schacht über eine Oberseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist. Ein drittes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass ein zweiter Zylinderkanal an die mittlere Kammer und einen Schacht eines zweiten Zylinders des Motors gekoppelt ist, wobei sich der zweite Zylinderkanal von der mittleren Kammer in eine Richtung nach außen erstreckt, die dem ersten Zylinderkanal entgegengesetzt ist und parallel zur Mittelachse verläuft. Ein viertes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der zweite Zylinderkanal fluidisch an den zweiten Schacht des zweiten Zylinders über einen oberen Abschnitt des Kurbelgehäuses gekoppelt ist. Ein fünftes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass ein dritter Zylinderkanal direkt an den ersten Zylinderkanal an einem mittleren Abschnitt des ersten Zylinderkanals, zwischen dem Punkt, an dem der erste Zylinderkanal fluidisch an den ersten Schacht gekoppelt ist, und dem Punkt gekoppelt ist, an dem der erste Zylinderkanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist. Ein sechstes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis fünften Beispiels und umfasst ferner, dass sich der dritte Zylinderkanal in eine senkrechte Richtung vom ersten Zylinderkanal nach unten erstreckt und fluidisch an einen dritten Schacht eines dritten Zylinders des Motors gekoppelt ist. Ein siebtes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der Kurbelgehäusekanal fluidisch an einen oder mehrere Zylinderschächte des Motors über die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist. Ein achtes Beispiel des Systems beinhaltet gegebenenfalls eines oder mehrere des ersten bis sechsten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der Ölabscheider vor dem PCV-Ventil positioniert ist und das PCV-Ventil vor dem PCV-Gasauslass in die obere Kammer positioniert ist.
Als weitere Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen ersten Satz Zylinder erzeugt wurden, von einer Unterseite eines Kurbelgehäuses, an einer Position unter einer Kurbelwelle, zu einer mittleren Kammer einer Luftkammer mit Kanälen eines PCV-Systems über einen senkrecht ausgerichteten ersten Kanal, das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen zweiten Zylinder erzeugt wurden, von einem zweiten Schacht des zweiten Zylinders zu einer mittleren Kammer über einen waagerecht ausgerichteten zweiten Kanal, das Strömen von Vorbeiströmgasen von der mittleren Kammer zu einer oberen Kammer der Luftkammer mit Kanälen, wobei die mittlere Kammer an eine Unterseite der oberen Kammer gekoppelt ist, und durch einen Ölabscheide, der in der oberen Kammer angeordnet ist, das Einstellen eines Stroms von Gasen von der oberen Kammer zu einem Motoransaugsystem über das Einstellen eines PCV-Ventils in der oberen Kammer, das sich hinter dem Ölabscheider befindet. In einem ersten Beispiel des Verfahrens werden Vorbeiströmgase, die von einem dritten Zylinder erzeugt wurden, von einem dritten Schacht des dritten Zylinders über einen waagerecht ausgerichteten dritten Kanal geströmt, wobei der dritte Kanal an die mittlere Kammer an einer Position gegenüber der gekoppelt ist, an welcher der erste Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist. Ein zweites Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen vierten Zylinder erzeugt wurden, von einem vierten Schacht des vierten Zylinders über einen senkrecht ausgerichteten vierten Kanal, wobei sich der vierte Kanal von einem Mittelpunkt des zweiten Kanals, zwischen dem Punkt, an dem der zweite Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist, und dem Punkt, an dem der zweite Kanal an den zweiten Schacht gekoppelt ist, zum vierten Schacht erstreckt. Ein drittes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner das Aufrechterhalten einer gleichförmigen Drucksignatur der mittleren Kammer, wenn Gase in die mittlere Kammer geströmt werden. Ein viertes Beispiel des Verfahrens beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass Strömen von Vorbeiströmgasen vom ersten Satz Zylinder und zweiten Zylinder das Strömen von Gasen mit einer ersten Geschwindigkeit durch den senkrecht ausgerichteten Kanal, dann einer zweiten Geschwindigkeit durch den waagerecht ausgerichteten Kanal, wobei die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit jeweils von einer Geometrie und Positionierung des senkrecht ausgerichteten Kanals und des waagerecht ausgerichteten Kanal in Bezug auf das Kurbelgehäuse, des ersten Satzes Zylinder und des zweiten Zylinders abhängen.
In einer weiteren Darstellung beinhaltet ein System für einen Motor eine Vielzahl von Zylindern, ein Kurbelgehäuse, das eine Kurbelwelle beinhaltet, wobei das Kurbelgehäuse fluidisch an Zylinderschächte gekoppelt ist, wobei jeder Zylinderschacht fluidisch an eine Unterseite von einer der Vielzahl von Zylinder gekoppelt ist, wobei das Kurbelgehäuse senkrecht unter der Vielzahl von Zylindern positioniert ist, ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungs-(PCV-)system, das eine Luftkammer mit Kanälen beinhaltet, wobei die Luftkammer mit Kanälen eine obere Kammer, die ein PCV-Ventil und einen Ölabscheider beinhaltet, wobei das PCV-Ventil hinter dem Ölabscheider angeordnet ist, eine mittlere Kammer, die an eine Unterseite der oberen Kammer gekoppelt ist, in Bezug auf eine senkrechte Richtung, die rechtwinklig zu einer Mittelachse der Kurbelwelle verläuft, einen ersten Kanal, der direkt an die mittlere Kammer und einen ersten Zylinderschacht eines ersten Zylinders der Vielzahl von Zylindern gekoppelt ist, wobei sich der erste Kanal waagerecht in eine Richtung parallel zur Mittelachse zwischen der mittleren Kammer und dem ersten Zylinderschacht erstreckt, und einen zweiten Kanal umfasst, der direkt an die mittlere Kammer und eine Unterseite des Kurbelgehäuses an einer Position gekoppelt ist, die senkrecht unter der Kurbelwelle verläuft, wobei sich der zweite Kanal senkrecht in die senkrecht Richtung zwischen die Unterseite des Kurbelgehäuses und die mittlere Kammer erstreckt. Ein erstes Beispiel des Systems beinhaltet einen dritten Kanal, der direkt an die mittlere Kammer und einen zweiten Zylinderschacht gekoppelt ist und sich waagerecht von der mittleren Kammer entgegengesetzt zum ersten Kanal zum zweiten Zylinderschacht erstreckt. Ein zweites Beispiel des Systems beinhaltet optional das erste Beispiel und beinhaltet ferner, dass ein dritter Kanal, der direkt an die mittlere Kammer und einen zweiten Zylinderschacht gekoppelt ist, sich waagerecht von der mittleren Kammer entgegengesetzt zum ersten Kanal zum zweiten Zylinderschacht erstreckt. Ein drittes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten und zweiten Beispiels und beinhaltet ferner, dass eine senkrechte Position des ersten Kanals in Bezug auf eine Richtung senkrecht zur Mittelachse von einer senkrechten Position des dritten Kanals versetzt ist. Ein viertes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis dritten Beispiels und beinhaltet ferner, dass ein vierter Kanal direkt an den ersten Zylinderkanal an einem mittleren Abschnitt des ersten Zylinderkanals, zwischen dem Punkt, an dem der erste Zylinderkanal an den ersten Schacht gekoppelt ist, und dem Punkt gekoppelt ist, an dem der erste Zylinderkanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist, und dass er an einen dritten Zylinderschacht gekoppelt ist. Ein fünftes Beispiel des Systems beinhaltet optional eines oder mehrere des ersten bis vierten Beispiels und beinhaltet ferner, dass der zweite Kanal fluidisch an einen oder mehrere Zylinderschächte über die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
Es ist anzumerken, dass die hier beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hier offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nichtflüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem einschließlich der Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und sonstiger Motorhardware ausgeführt werden. Die hier beschriebenen konkreten Abläufe können eine oder mehrere aus einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen, darstellen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird vielmehr zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen können je nach konkret eingesetzter Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen grafisch Code darstellen, der in einen nichtflüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem zu programmieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die hier offenbarten Konfigurationen und Abfolgen beispielhafter Natur sind und diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Abwandlungen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technik auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und sonstige hier offenbarte Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften.
Die folgenden Patentansprüche heben bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hervor, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sollten so verstanden werden, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente beinhalten und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Luftkammer mit Kanälen für ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungs-(PCV-)system bereitgestellt, die Folgendes aufweist: eine mittlere Kammer, wobei eine obere Kammer einen Ölabscheider und ein PCV-Ventil beinhaltet und an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser in einer senkrechten Richtung nach oben erstreckt, einen ersten Kanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser in eine Richtung rechtwinklig zur senkrechten Richtung nach außen erstreckt, und einen zweiten Kanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich von dieser nach unten und weg erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich ein dritter Kanal von der mittleren Kammer in einer Richtung nach außen, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung verläuft, und dem ersten Kanal entgegengesetzt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der dritte Kanal an die mittlere Kammer an einer senkrechten Position entlang der mittleren Kammer gekoppelt, die von einer senkrechten Position versetzt ist, an welcher der erste Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet jeder des ersten und dritten Kanals Teilstücke, die sich nach außen in eine Richtung krümmen, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung entlang Längen des ersten und dritten Kanals verlaufen.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Kanal an einem ersten Ende am breitesten, wobei die Breite rechtwinklig zur senkrechten Richtung definiert ist, das an die mittlere Kammer gekoppelt ist und sich entlang einer Länge des zweiten Kanals verjüngt, wobei die Länge parallel zur senkrechten Richtung verläuft, um an einem zweiten Ende des zweiten Kanals schmaler zu werden, wobei das zweite Ende dem ersten Ende gegenüberliegt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Kanal entlang der Länge des zweiten Kanals in eine Richtung gekrümmt, die rechtwinklig zur senkrechten Richtung verläuft.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System für einen Motor bereitgestellt, das Folgendes aufweist: eine Kurbelwelle, die in einem Kurbelgehäuse angeordnet ist; und eine Luftkammer mit Kanälen, wobei die Luftkammer mit Kanälen eine obere Kammer, die einen Ölabscheider beinhaltet, ein PCV-Ventil und einen PCV-Gasauslass umfasst, eine mittlere Kammer, die an eine Unterseite der oberen Kammer in Bezug auf eine senkrecht Richtung gekoppelt ist, die rechtwinklig zur Mittelachse der Kurbelwelle verläuft, ein erster Zylinderkanal, der an die mittlere Kammer gekoppelt ist, und einen ersten Schacht eines ersten Zylinders des Motors und einen Kurbelgehäusekanal, der zwischen die mittlere Kammer und eine Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen Ölsumpf gekennzeichnet, der an die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der erste Zylinderkanal von der mittleren Kammer in eine Richtung nach außen, die parallel zur Mittelachse verläuft, und an den ersten Schacht über eine Oberseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch einen zweiten Zylinderkanal gekennzeichnet, der an die mittlere Kammer und einen Schacht eines zweiten Zylinders des Motors gekoppelt ist, wobei sich der zweite Zylinderkanal von der mittleren Kammer in eine Richtung nach außen erstreckt, die dem ersten Zylinderkanal entgegengesetzt ist und parallel zur Mittelachse verläuft.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Zylinderkanal fluidisch an den zweiten Schacht des zweiten Zylinders über einen oberen Abschnitt des Kurbelgehäuses gekoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein dritter Zylinderkanal direkt an den ersten Zylinderkanal an einem mittleren Abschnitt des ersten Zylinderkanals, zwischen dem Punkt, an dem der erste Zylinderkanal fluidisch an den ersten Schacht gekoppelt ist, und dem Punkt gekoppelt, an dem der erste Zylinderkanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform erstreckt sich der dritte Zylinderkanal in eine senkrechte Richtung vom ersten Zylinderkanal nach unten und ist fluidisch an einen dritten Schacht eines dritten Zylinders des Motors gekoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Kurbelgehäusekanal fluidisch an einen oder mehrere Zylinderschächte des Motors über die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Ölabscheider vor dem PCV-Ventil positioniert und das PCV-Ventil ist vor dem PCV-Gasauslass in die obere Kammer positioniert.
Gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet ein Verfahren das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen ersten Satz Zylinder erzeugt wurden, von einer Unterseite eines Kurbelgehäuses, an einer Position unter einer Kurbelwelle, zu einer mittleren Kammer einer Luftkammer mit Kanälen eines PCV-Systems über einen senkrecht ausgerichteten ersten Kanal, das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen zweiten Zylinder erzeugt wurden, von einem zweiten Schacht des zweiten Zylinders zu einer mittleren Kammer über einen waagerecht ausgerichteten zweiten Kanal, das Strömen von Vorbeiströmgasen von der mittleren Kammer zu einer oberen Kammer der Luftkammer mit Kanälen, wobei die mittlere Kammer an eine Unterseite der oberen Kammer gekoppelt ist, und durch einen Ölabscheider in der oberen Kammer, wobei ein Strom von Gasen von der oberen Kammer zu einem Motoransaugsystem über das Einstellen eines PCV-Ventils, das in der oberen Kammer angeordnet ist, hinter dem Ölabscheider eingestellt wird.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Strömen von Vorbeiströmgasen, die von einem dritten Zylinder erzeugt wurden, von einem dritten Schacht des dritten Zylinders über einen waagerecht ausgerichteten dritten Kanal gekennzeichnet, wobei der dritte Kanal an die mittlere Kammer an einer Position gegenüber der gekoppelt ist, an welcher der erste Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen vierten Zylinder erzeugt wurden, von einem vierten Schacht des vierten Zylinders über einen senkrecht ausgerichteten vierten Kanal gekennzeichnet, wobei sich der vierte Kanal von einem Mittelpunkt des zweiten Kanals, zwischen dem Punkt, an dem der zweite Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist, und dem Punkt, an dem der zweite Kanal an den zweiten Schacht gekoppelt ist, zum vierten Schacht erstreckt.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch das Aufrechterhalten einer gleichförmigen Drucksignatur der mittleren Kammer gekennzeichnet, wenn Gase in die mittlere Kammer geströmt werden.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner dadurch gekennzeichnet, dass das Strömen von Vorbeiströmgasen vom ersten Satz Zylinder und zweiten Zylinder das Strömen von Gasen mit einer ersten Geschwindigkeit durch den senkrecht ausgerichteten Kanal, dann einer zweiten Geschwindigkeit durch den waagerecht ausgerichteten Kanal beinhaltet, wobei die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit jeweils von einer Geometrie und Positionierung des senkrecht ausgerichteten Kanals und des waagerecht ausgerichteten Kanal in Bezug auf das Kurbelgehäuse, des ersten Satzes Zylinder und des zweiten Zylinders abhängen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9556767 [0004]

Claims

System für einen Motor, umfassend: eine Kurbelwelle, die in einem Kurbelgehäuse angeordnet ist; und eine Luftkammer mit Kanälen, die Luftkammer mit Kanälen umfassend: eine obere Kammer, die einen Ölabscheider, ein PCV-Ventil und einen PCV-Gasauslass beinhaltet; eine mittlere Kammer, die an eine Unterseite der oberen Kammer in Bezug auf eine senkrechte Richtung gekoppelt ist, die rechtwinklig zu einer Mittelachse der Kurbelwelle verläuft; einen ersten Zylinderkanal, der an die mittlere Kammer und einen ersten Schacht eines ersten Zylinders des Motors gekoppelt ist; und einen Kurbelgehäusekanal, der zwischen die mittlere Kammer und eine Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Ölsumpf, der an die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei sich der erste Zylinderkanal von der mittleren Kammer in eine Richtung nach außen erstreckt, die parallel zur Mittelachse verläuft, und an den ersten Schacht über eine Oberseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
System nach Anspruch 3, ferner umfassend einen zweiten Zylinderkanal, der an die mittlere Kammer und einen Schacht eines zweiten Zylinders des Motors gekoppelt ist, wobei sich der zweite Zylinderkanal von der mittleren Kammer in eine Richtung nach außen erstreckt, die dem ersten Zylinderkanal entgegengesetzt ist und parallel zur Mittelachse verläuft.
System nach Anspruch 4, wobei der zweite Zylinderkanal fluidisch an den zweiten Schacht des zweiten Zylinders über einen oberen Abschnitt des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei ein dritter Zylinderkanal direkt an den ersten Zylinderkanal an einem mittleren Abschnitt des ersten Zylinderkanals, zwischen dem Punkt, an dem der erste Zylinderkanal fluidisch an den ersten Schacht gekoppelt ist, und dem Punkt gekoppelt ist, an dem der erste Zylinderkanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist.
System nach Anspruch 6, wobei sich der dritte Zylinderkanal in eine senkrechte Richtung vom ersten Zylinderkanal nach unten erstreckt und fluidisch an einen dritten Schacht eines dritten Zylinders des Motors gekoppelt ist.
System nach Anspruch 6, wobei der Kurbelgehäusekanal fluidisch an einen oder mehrere Zylinderschächte des Motors über die Unterseite des Kurbelgehäuses gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, wobei der Ölabscheider vor dem PCV-Ventil positioniert ist und das PCV-Ventil vor dem PCV-Gasauslass in die obere Kammer positioniert ist.
Verfahren, umfassend: das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen ersten Satz Zylinder erzeugt wurden, von einer Unterseite eines Kurbelgehäuses, an einer Position unter einer Kurbelwelle, zu einer mittleren Kammer einer Luftkammer mit Kanälen eines PCV-Systems über einen senkrecht ausgerichteten ersten Kanal; das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen zweiten Zylinder erzeugt wurden, von einem zweiten Schacht des zweiten Zylinders zu einer mittleren Kammer über einen waagerecht ausgerichteten zweiten Kanal; das Strömen von Vorbeiströmgasen von der mittleren Kammer zu einer oberen Kammer der Luftkammer mit Kanälen, wobei die mittlere Kammer an eine Unterseite der oberen Kammer gekoppelt ist, und durch einen Ölabscheider, der in der oberen Kammer angeordnet ist; das Einstellen eines Stroms von Gasen von der oberen Kammer zu einem Motoransaugsystem über das Einstellen eines PCV-Ventils in der oberen Kammer, das sich hinter dem Ölabscheider befindet.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Strömen von Vorbeiströmgasen, die von einem dritten Zylinder erzeugt wurden, von einem dritten Schacht des dritten Zylinders über einen waagerecht ausgerichteten dritten Kanal, wobei der dritte Kanal an die mittlere Kammer an einer Position gegenüber der gekoppelt ist, an welcher der erste Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Strömen von Vorbeiströmgasen, die durch einen vierten Zylinder erzeugt wurden, von einem vierten Schacht des vierten Zylinders über einen senkrecht ausgerichteten vierten Kanal, wobei sich der vierte Kanal von einem Mittelpunkt des zweiten Kanals, zwischen dem Punkt, an dem der zweite Kanal an die mittlere Kammer gekoppelt ist, und dem Punkt, an dem der zweite Kanal an den zweiten Schacht gekoppelt ist, zum vierten Schacht erstreckt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner umfassend das Aufrechterhalten einer gleichförmigen Drucksignatur der mittleren Kammer, wenn Gase in die mittlere Kammer geströmt werden.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Strömen von Vorbeiströmgasen vom ersten Satz Zylinder und zweiten Zylinder das Strömen von Gasen mit einer ersten Geschwindigkeit durch den senkrecht ausgerichteten Kanal, dann einer zweiten Geschwindigkeit durch den waagerecht ausgerichteten Kanal beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Strömen von Vorbeiströmgasen ferner beinhaltet, dass die erste Geschwindigkeit und die zweite Geschwindigkeit jeweils von einer Geometrie und Positionierung des senkrecht ausgerichteten Kanals und des waagerecht ausgerichteten Kanals in Bezug auf das Kurbelgehäuse, des ersten Satzes von Zylindern und dem zweiten Zylinder abhängen.