DE20021653U1

DE20021653U1 - Ventilation system for the cylinder crankcase of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE20021653U1
Application number: DE20021653U
Authority: DE
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2000-12-20
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-05-02
Anticipated expiration: 2010-12-21

Description

Entlüftungssystem für das Zylinderkurbelgehäuse einer BrennkraftmaschineVentilation system for the cylinder crankcase of an internal combustion engine

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für das Zylinderkurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine mit den im Oberbegriff der Schutzansprüche genannten Merkmalen. The invention relates to a ventilation system for the cylinder crankcase of an internal combustion engine with the features mentioned in the preamble of the claims.

Bei Verbrennungsmotoren treten in unvermeidlicher Weise Durchblasverluste aus dem Brennraum an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse hinein auf. Es handelt sich dabei um die sogenannten Blow-by-Gase. Diese Gase müssen, um unzulässigen Überdruck im Kurbelgehäuse auszuschließen, aus dem Kurbelgehäuse abgeführt werden. Damit die Umwelt mit den schadstoffhaltigen Blow-by-Gasen nicht belastet wird, werden diese dem Motor über die Ansaugseite wieder zur Verbrennung zugeführt.In combustion engines, blow-by losses inevitably occur from the combustion chamber past the piston rings into the crankcase. These are the so-called blow-by gases. These gases must be removed from the crankcase to prevent unacceptable overpressure in the crankcase. To prevent the environment from being polluted by the blow-by gases, they are fed back into the engine for combustion via the intake side.

Die Blow-by-Gase werden im Innenraum des Motors besonders in Folge der sehr schnellen Bewegungen der Triebwerkteile intensiv mit dem Schmieröl vermengt. Dieses Schmieröl geht einerseits mit den abzuführenden Blow-by-Gasen dem Schmierkreislauf des Motors verloren und führt zu hohem Ölverbrauch. Andererseits stellt das über die Entlüftung auf die Saugseite des Motors gelangende Schmieröl eine Gefährdungsquelle für die ordnungsgemäße Funktion des Motors dar, da es Koks-Ablagerungen auf den Ventilen, verschmierte Kerzen und Zündaussetzer verursacht. Gelangt das im Verbleich zu Kraftstoff verhältnismäßig schlecht verbrennbare Öl bis in den Katalysator, können bei zu großem Ölanfall Überhitzungserscheinungen auftreten, die bis zur Zerstörung des Katalysators führen können. Bei Dieselmotoren kann bei starkem Anfall von Öl mit den Blow-by-Gasen (Ölreißen) sogar das gefürchtete Durchgehen auftreten. Es ist dann nicht mehr möglich, den Dieselmotor durch Absperren der Kraftstoffzufuhr abzustellen. Blow-by-Gase enthalten als Folge der Verwendung von Kohlenwasserstoffen als Kraftstoff einen erheblichen Anteil von bei der Verbrennung gebildetem Wasserdampf. Bei sehr niedrigen Temperaturen und Kaltstart besteht damit die Gefahr, dass das Entlüftungssystem durch Einfrieren nicht sicher funktionsfähig bleibt.The blow-by gases are mixed intensively with the lubricating oil in the interior of the engine, particularly as a result of the very rapid movements of the engine parts. On the one hand, this lubricating oil is lost from the engine's lubricating circuit with the blow-by gases that have to be discharged, and leads to high oil consumption. On the other hand, the lubricating oil that reaches the intake side of the engine via the ventilation represents a source of danger for the proper functioning of the engine, as it causes coke deposits on the valves, smeared spark plugs and misfiring. If the oil, which is relatively difficult to burn when mixed with fuel, reaches the catalytic converter, overheating can occur if too much oil accumulates, which can even lead to the destruction of the catalytic converter. In diesel engines, if there is a large accumulation of oil with the blow-by gases (oil tearing), the dreaded runaway can even occur. It is then no longer possible to switch off the diesel engine by shutting off the fuel supply. As a result of the use of hydrocarbons as fuel, blow-by gases contain a significant amount of water vapor formed during combustion. At very low temperatures and during cold starts, there is a risk that the ventilation system will not function reliably due to freezing.

Vorbekannt ist durch die Schrift DE 196 08 503 A 1 eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine. Die rotierenden Kurbelwangen einer im Kurbelgehäuse befindlichen Kurbelwelle weisen hierbei einen im wesentlichen zur Rotationsachse hin gerichteten Kurbelwangenkanal auf, wobei über diesen Kanal die Blow-by-GaseA crankcase ventilation system for an internal combustion engine is already known from document DE 196 08 503 A 1. The rotating crank webs of a crankshaft located in the crankcase have a crank web channel that is essentially directed towards the axis of rotation, and the blow-by gases are

abgeführt werden. Sie münden schließlich über ein entsprechendes System von Kanälen und Bohrungen wieder in der Sauganlage der Brennkraftmaschine. Unter Einwirkung der Zentrifugalkraft wird dabei das in den Blow-by-Gasen enthaltene Schmieröl aus dem Kanal heraus in den Innenraum des Kurbelgehäuses geschleudert.They then flow back into the intake system of the internal combustion engine via a corresponding system of channels and holes. Under the influence of centrifugal force, the lubricating oil contained in the blow-by gases is thrown out of the channel into the interior of the crankcase.

Die im Kurbelgehäuse befindlichen Blow-by-Gase treten von außen in den Kurbelwangenkanal ein. Das wirkt sich wegen der Fliehkräfte nachteilig auf die Wirksamkeit der Kurbelgehäuseentlüftung aus.The blow-by gases in the crankcase enter the crank web channel from the outside. This has a detrimental effect on the effectiveness of the crankcase ventilation due to the centrifugal forces.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Entlüftungssystem zu schaffen, mit dem es möglich ist, Blow-by-Gas aus dem Bereich der Kurbelwellendrehachse möglichst trocken und nahezu ölfrei dem Saugsystem der Brennkraftmaschine zuzuführen. Gelöst wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil der Schutzansprüche genannten Merkmale.The object of the invention is to create a ventilation system with which it is possible to supply blow-by gas from the area of the crankshaft rotation axis to the intake system of the internal combustion engine in a way that is as dry as possible and almost oil-free. The object is achieved by the features mentioned in the characterizing part of the protection claims.

Erfindungsgemäß erfolgt die Entlüftung durch einen im vorzugsweise schwungradseitigen Wellenzapfen der Kurbelwelle angeordneten Längskanal, der sowohl innerhalb einer Kurbelwange als auch des, mit einem Schwungrad verbundenen Flansches der Kurbelwelle verläuft. Über radiale Bohrungen im Flansch der Kurbelwelle sowie Freiräume, die in einem das Zylinderkurbelgehäuse abdeckenden Dichtflansch angeordnet sind, und über eine Öffnung an der Rückseite des Zylinderkurbelgehäuses besteht mit eine Verbindung zum Motorsaugrohr. Vorteilhaft können sich Freiraume an der Rückseite des Zylinderkurbelgehäuses mindestens bis zur Hälfte um den Zylinder erstrecken.According to the invention, ventilation takes place through a longitudinal channel arranged in the crankshaft journal, preferably on the flywheel side, which runs both within a crank web and the crankshaft flange connected to a flywheel. A connection to the engine intake manifold is provided via radial holes in the crankshaft flange and free spaces arranged in a sealing flange covering the cylinder crankcase, and via an opening on the rear of the cylinder crankcase. Free spaces on the rear of the cylinder crankcase can advantageously extend at least halfway around the cylinder.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dass nahezu ölfreies, trockenes Blow-by-Gas aus dem Zylinderkurbelgehäuse abgeführt wird, das aus dem Bereich der Kurbelwellenachse zwischen den Kurbelwangen aufgenommen wurde. Nachgeschaltete Abscheideeinrichtungen für Öl können entfallen. Bei der erfindungsgemäßen Entlüftung besteht auch kaum die Gefahr, dass die Blow-by-Leitungen wegen abgeschiedenem Wassers bei sehr niedrigen Temperaturen einfrieren.The advantage of the invention is that almost oil-free, dry blow-by gas is removed from the cylinder crankcase, which was taken up from the area of the crankshaft axis between the crank webs. Downstream separating devices for oil can be omitted. With the ventilation according to the invention, there is also hardly any risk of the blow-by lines freezing at very low temperatures due to separated water.

In der nachfolgenden Beschreibung werden die Vorteile der Ausgestaltung nach den Unteransprüchen im Zusammenhang erläutertIn the following description, the advantages of the embodiment according to the subclaims are explained in context

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. In der Zeichnung ist die Teilansicht eines Zylinderkurbelgehäuses 1 einer Brennkraftmaschine im Bereich der in Wellenzapfen 2; 2' gelagerten Kurbelwelle 3 dargestellt. Vorzugsweise im Wellenzapfen 2 der Kurbelwelle 3, an dem sich der Flansch 4 zur Aufnahme des Schwungrades 5 anschließt, ist in der Kurbelwellendrehachse A ein Längskanal 6 eingearbeitet, der sich von der Kurbelwange 7 bis zum Flansch 4 der Kurbelwelle 3 erstreckt und durch einen Verschlussstopfen 8 gegen Schwungrad 5 und die nicht dargestellte Kupplung dichtend verschlossen wird. Der Längskanal 6 steht über radial verlaufende Bohrungen 9; 9¹ sowie über Freiräume 10; 11 in einem das Zylinderkurbelgehäuse 1 abdeckenden Dichtflansch 12 und an der Rückseite des Zylinderkurbelgehäuses 1 über eine Öffnung 13 im Zylinderkurbelgehäuse 1 oder wahlweise im Dichtflansch 12 mit dem nicht dargestellten Motorsaugrohr in Verbindung.The invention is described in more detail using an exemplary embodiment. The drawing shows a partial view of a cylinder crankcase 1 of an internal combustion engine in the area of the crankshaft 3 mounted in the shaft journal 2; 2'. Preferably in the shaft journal 2 of the crankshaft 3, to which the flange 4 for receiving the flywheel 5 is connected, a longitudinal channel 6 is incorporated in the crankshaft rotation axis A, which extends from the crank web 7 to the flange 4 of the crankshaft 3 and is sealed by a sealing plug 8 against the flywheel 5 and the clutch (not shown). The longitudinal channel 6 is connected to the engine intake manifold (not shown) via radially extending bores 9; 9 ¹ and via free spaces 10; 11 in a sealing flange 12 covering the cylinder crankcase 1 and on the rear of the cylinder crankcase 1 via an opening 13 in the cylinder crankcase 1 or optionally in the sealing flange 12.

Ein Pleuellager 14 nimmt den Kurbelzapfen 15 der Kurbelwelle 3 auf. Das aus dem Pleuellager 14 austretende Öl wird unter der Wirkung der Fliehkraft bei rotierender Kurbelwelle 3 radial nach außen an die Wand des Zylinderkurbelgehäuses 1 abgeschleudert. Im Zentrum der rotierenden Kurbelwelle 3 befindet sich zwischen den Kurbelwangen 7; T ein trockener ölfreier Bereich, aus dem das Blow-by-Gas in Pfeilrichtung B über den Längskanal 6 durch den Wellenzapfen 2 der Kurbelwelle 3 in einen Endraum 16 innerhalb des Flansches 4 der Kurbelwelle 3 und von da aus über die radial verlaufenden Bohrungen 9; 9' in den Freiraum 10 im Dichtflansch 12 strömt. Der Endraum 16 wird erforderlichenfalls vorgesehen, wenn sich die Bohrungen 9; 9¹ bei zu kleinem Durchmesser des Längskanals 6 möglicherweise überschneiden.A connecting rod bearing 14 accommodates the crank pin 15 of the crankshaft 3. The oil escaping from the connecting rod bearing 14 is thrown radially outwards onto the wall of the cylinder crankcase 1 under the effect of centrifugal force when the crankshaft 3 rotates. In the center of the rotating crankshaft 3, between the crank webs 7; T , there is a dry, oil-free area from which the blow-by gas flows in the direction of arrow B via the longitudinal channel 6 through the shaft journal 2 of the crankshaft 3 into an end space 16 within the flange 4 of the crankshaft 3 and from there via the radially running bores 9; 9' into the free space 10 in the sealing flange 12. The end space 16 is provided if necessary if the bores 9; 9 ¹ may overlap if the diameter of the longitudinal channel 6 is too small.

Durch Dichtungen 17; 18 wird der Freiraum 10 gegenüber dem Zylinderkurbelgehäuse 1 bzw. nach außen in Richtung Schwungrad 5 abgedichtet. Im unteren Bereich des Dichtflansches 12 sind Drosselbohrungen 19 vorgesehen, die einen geringen Rücklauf abgeschiedener kleiner Öl- oder Wassermengen aus dem Freiraum 10 zur Ölwanne ermöglichen. Auf Grund der geringen Platzverhältnisse zwischen Schwungrad 5 und hinterer Fläche des Zylinderkurbelgehäuses 1 wird zur Abführung der Blow-by-Gase der Freiraum 11 zwischen dem dem Schwungrad 5 am nächsten liegenden Zylinder und dem Schwungradkranz 5¹ genutzt.The free space 10 is sealed against the cylinder crankcase 1 and outwards towards the flywheel 5 by seals 17; 18. In the lower area of the sealing flange 12, throttle holes 19 are provided which allow a small return flow of separated small amounts of oil or water from the free space 10 to the oil pan. Due to the limited space between the flywheel 5 and the rear surface of the cylinder crankcase 1, the free space 11 between the cylinder closest to the flywheel 5 and the flywheel ring 5 ¹ is used to discharge the blow-by gases.

Das Blow-by-Gas gelangt aus dem Freiraum 10 über den Freiraum 11 an der Rückseite des Zylinderkurbelgehäuses 1 und die Öffnung 13 im Zylinderkurbelgehäuse 1 oder wahlweise im Dichtflansch 12 außerhalb des Schwungradkranzes 5' in Pfeilrichtung S zu einem nicht dargestellten Motorsaugrohr oder zu einer ergänzend dazwischen geschalteten, nicht dargestellten Abscheidekammer. Eine weitere konstruktive Ausführung bezüglich des Freiraumes 11 an der Rückseite des Zylinderkurbelgehäuses 1 kann darin bestehen, dass zwecks Vergrößerung desselben dieser mindestens bis zur Hälfte um den Zylinder herum ausgeführt ist. Weiterhin ist die Anordnung quer verlaufender Rippen im Freiraum 11 möglich, die als Prallflächen wirken und den Weg für das Blow-by-Gas zur internen Abscheidung geringer, noch mitgetragener Ölmenge vergrößern.The blow-by gas passes from the free space 10 via the free space 11 on the rear side of the cylinder crankcase 1 and the opening 13 in the cylinder crankcase 1 or optionally in the sealing flange 12 outside the flywheel ring 5' in the direction of the arrow S to an engine intake manifold (not shown) or to an additional separating chamber (not shown) connected in between. A further design for the free space 11 on the rear side of the cylinder crankcase 1 can consist in the fact that, in order to enlarge it, it is made at least halfway around the cylinder. It is also possible to arrange transverse ribs in the free space 11, which act as impact surfaces and increase the path for the blow-by gas for the internal separation of small, still-carried amounts of oil.

Bei der Gestaltung des vorgeschlagenen Entlüftungssystems, beispielsweise für einen Motor-Nebenantrieb, ist die Anordnung desselben auch an der dem Schwungrad abgewendeten, vorderen Motorseite möglich.When designing the proposed ventilation system, for example for an engine auxiliary drive, it is also possible to arrange it on the front side of the engine facing away from the flywheel.

Claims

1. Ventilation system for the cylinder crankcase of an internal combustion engine, which essentially consists of a centrifugal device, by means of which blow-by gases are discharged from the interior of the cylinder crankcase via a crankshaft mounted therein, separating the oil contained therein, and are fed back into the combustion chamber, characterized in that a longitudinal channel ( 6 ) is arranged in the preferably flywheel-side shaft journal ( 2 ) of the crankshaft ( 3 ), which runs both within a crank web ( 7 ) and the flange ( 4 ) of the crankshaft ( 3 ) connected to a flywheel ( 5 ) and via radial bores ( 9 ; 9 ') in the flange ( 4 ) of the crankshaft ( 3 ) as well as via free spaces ( 10 ; 11 ) in a sealing flange ( 12 ) covering the cylinder crankcase ( 1 ) and on the rear side of the cylinder crankcase ( 1 ) via an opening ( 13 ) is connected to the engine intake manifold.

2. Ventilation system according to claim 1, characterized in that the opening ( 13 ) for the flow to the engine intake manifold is located in the cylinder crankcase ( 1 ) or optionally also in the sealing flange ( 12 ).

3. Ventilation system according to claim 1, characterized in that throttle bores ( 19 ) leading to the free space ( 10 ) are provided in the lower region of the sealing flange ( 12 ).

4. Ventilation system according to claim 1, characterized in that the longitudinal channel ( 6 ) is sealed by a closure plug ( 8 ).

5. Ventilation system according to claim 1, characterized in that the longitudinal channel ( 6 ) in the region of the flange ( 4 ) of the crankshaft ( 3 ) is designed as an end space ( 16 ) with an enlarged diameter.

6. Ventilation system according to claim 1, characterized in that the free space ( 11 ) on the rear side of the cylinder crankcase ( 1 ) is designed to extend at least halfway around the cylinder.