DE69100016T2 - CLEANING AND RECIRCULATION DEVICE FOR THE BLOW GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND COMBUSTION ENGINE EQUIPPED WITH THIS DEVICE. - Google Patents
CLEANING AND RECIRCULATION DEVICE FOR THE BLOW GASES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND COMBUSTION ENGINE EQUIPPED WITH THIS DEVICE.Info
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich im wesentlichen auf eine Vorrichtung zur Rückgewinnung und Rückführung der aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine kommenden unverbrannten Verbrennungsgase.The present invention relates essentially to a device for recovering and recirculating the unburned combustion gases coming from the crankcase of an internal combustion engine.
Sie richtet sich ebenfalls auf einen mit dieser Vorrichtung ausgerüsteten Verbrennungsmotor für ein Fahrzeug irgendwelcher Bauart.It also applies to an internal combustion engine equipped with this device for a vehicle of any type.
Während dem Betrieb einer Brennkraftmaschine geschehen Entweichungen von unverbrannten Verbrennungsgasen im Bereich der Kolbenringe dieses Motors, welche sich im Kurbelgehäuse ansammeln. Diese Gase werden sodann durch Rückführung in das Einlasssystem des Motors rückgewonnen. Vor der Rückführung werden sie zuerst durch die Bewegung der Kolben, der Kolbenstangen und der Kurbelwelle und sodann durch die Bewegung der Nockenwelle(n) in einem mit dem Motoroel in Berührung stehenden Medium umgewälzt, was zur Wirkung hat, die unverbrannten Verbrennungsgase mit Oel zu beladen. Um die Verschmutzungsnormen einzuhalten, ist es notwendig, eine Trennung zwischen den Verbrennungsgasen und dem Oel vor der Rückführung der Gase in das Einlasssystem des Motors zu gewährleisten.During the operation of an internal combustion engine, unburned combustion gases escape from the piston rings of this engine and accumulate in the crankcase. These gases are then recovered by being returned to the engine intake system. Before being returned, they are first circulated by the movement of the pistons, piston rods and crankshaft and then by the movement of the camshaft(s) in a medium in contact with the engine oil, which has the effect of loading the unburned combustion gases with oil. In order to comply with pollution standards, it is necessary to ensure a separation between the combustion gases and the oil before the gases are returned to the engine intake system.
Man hat bereits Vorrichtungen zur Rückgewinnung und zur Rückführung der aus dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors kommenden unverbrannten Verbrennungsgase vorgeschlagen, der eine Absitzkammer für die Abscheidung des Oels und der rückzugewinnenen Gase am oberen Teil des Motors aufweisenden Gattung. In dieser Kammer münden einerseits ein innerer Kanal zum Anschluss an das Kurbelgehäuse des Motors und andererseits ein Kanal zum Wiederaufsaugen der Gase durch das Einlasssystem des Motors ein.Devices have already been proposed for recovering and recycling the unburned combustion gases coming from the crankcase of an internal combustion engine, of the type comprising a settling chamber for separating the oil and the gases to be recovered in the upper part of the engine. This chamber contains, on the one hand, an internal duct for connection to the engine crankcase and, on the other hand, a duct for reabsorbing the gases through the engine intake system.
Das Absetzen wird jedoch über ein in der Absitzkammer angeordnetes Blech meistens verwickelter Gestalt durchgeführt. Ein derartiger .2.Zusammenbau ist verwickelt und ist ausserdem ein Erzeuger von durch die Schwingungen des Bleches in der Kammer während des Betriebs des Motors erzeugten Geräuche. Eine derartige Vorrichtung ist in US-A-4 723 529 beschrieben.However, the settling is carried out by means of a sheet of metal, usually of a complicated shape, placed in the settling chamber. Such an assembly is complicated and is also a generator of noises caused by the vibrations of the sheet in the chamber during operation of the engine. Such a device is described in US-A-4 723 529.
Demzufolge hat die vorliegende Erfindung zum Zweck, insbesondere diesen Nachteilen abzuhelfen, indem sie eine die Vermeidung der Anordnung eines Bleches verwickelter Gestalt in der Absitzkammer gestattende, vervollkommene Rückgewinnungs-und Rückführungsvorrichtung vorschlägt, die also weniger aufwendig und technisch einfacher ist. Mit einer derartigen Vorrichtung ist es ebenfalls möglich, jede beim Betrieb des Motors geräuscherzeugende Schwingung zu vermeiden.The present invention therefore aims in particular to remedy these drawbacks by proposing a more perfected recovery and recycling device which avoids the arrangement of a sheet of complicated shape in the settling chamber and is therefore less complex and technically simpler. With such a device it is also possible to avoid any vibration which generates noise during operation of the engine.
Zu diesem Zweck hat die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung zur Rückgewinnung und Rückführung der aus dem Gehäuse einer Brennkraftmaschine kommenden unverbrannten Gase zum Gegenstand, der wenigstens eine mit dem Einlasskreislauf und mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung stehenden Kammer am oberen Teil des Motors aufweisenden Gattung zur Rückführung jeweils der besagten unverbrannten Gase zum Einlass hin und des von diesen Gasen abgezogenen Oels zum besagten Kurbelgehäuse hin, in welcher Wandungen in dem Formgusswerkstoff des Zylinderkopfdeckels des Motors gebildet sind, um beim Zusammenbau die besagte Kammer zu bilden.To this end, the present invention relates to a device for recovering and recirculating the unburned gases coming from the casing of an internal combustion engine, comprising at least one chamber in the upper part of the engine, communicating with the intake circuit and with the crankcase, for returning respectively the said unburned gases to the intake and the oil extracted from these gases to the crankcase, in which walls are formed in the cast material of the cylinder head cover of the engine so as to form the said chamber during assembly.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formgusswerkstoff des Zylinderkopfes eine in der Trennungsebene des Zylinderkopfes und des Zylinderkopfdeckels gelegene Wandung aufweist, welche Wandung die Bodenwandung der vorgenannten Kammer bildet. Ausserdem ist die besagte Wandung durch Oeffnungen zum Durchlass der unverbrannten Verbrennungsgase und zum Abführen des Oeles durchbrochen.The invention is characterized in that the cast material of the cylinder head has a wall located in the plane of separation between the cylinder head and the cylinder head cover, which wall forms the bottom wall of the aforementioned chamber. In addition, the said wall is perforated by openings for the passage of the unburned combustion gases and for the removal of the oil.
Gemäss noch einem anderen Vorteil der Erfindung bildet der Formgusswerkstoff des Zylinderkopfdeckels einen Kanal etwa U-förmigen Querschnitts, dessen Schenkelenden sich an der vorgenannten Bodenwandung abstützen und der sich gemäss einer geschlossenen Schleife etwa in der Trennungsebene des Zylinderkopfes und des Zylinderkopfdeckels erstreckt.According to yet another advantage of the invention, the molded material of the cylinder head cover forms a channel with an approximately U-shaped cross-section, the ends of the legs of which are supported on the aforementioned bottom wall and which extends in a closed loop approximately in the plane of separation of the cylinder head and the cylinder head cover.
Man wird hier andeuten, dass der vorgenannte Kanal an dem Zylinderkopfdeckel angegossene Ablenkflächen aufweist.It will be noted here that the aforementioned channel has deflection surfaces cast onto the cylinder head cover.
Gemäss noch einem anderen Vorteil der Erfindung ist wenigstens ein Sieb in dem vorgenannten Kanal zwischengefügt, um die unverbrannten Verbrennungsgase vor ihrer Rückführung zu filtrieren.According to yet another advantage of the invention, at least one sieve is interposed in the aforementioned channel in order to filter the unburned combustion gases before they are returned.
Aber weitere Vorteile der Erfindung werden besser in der ausführlichen Beschreibung, die folgt und sich auf die nur beispielsweise angegebenen beigefügten Zeichnungen bezieht, erscheinen und in welchen :But further advantages of the invention will appear better in the detailed description which follows and refers to the accompanying drawings given purely by way of example and in which:
Die Figur 1 eine Ansicht im Querschnitt entlang einer etwa senkrechten Ebene durch einen mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung ausgerüsteten Motor ist.Figure 1 is a cross-sectional view along an approximately vertical plane through an engine equipped with a device according to the invention.
Die Figur 2 eine Ansicht im Teilschnitt des Motors entlang einer durch die Achsen der Ventilspindel von zwei Ventilen eines Zylinders dieses Motors führenden Schnittebene ist.Figure 2 is a partial sectional view of the engine along a cutting plane passing through the axes of the valve spindles of two valves of a cylinder of this engine.
Die Figur 3 eine Teilansicht des Zylinderkopfdeckels im Schnitt entlang der Linie III-III der Figur 2 ist.Figure 3 is a partial view of the cylinder head cover in section along the line III-III of Figure 2.
Die Figur 4 eine Ansicht im Teilschnitt des oberen Teiles des Motors entlang der Linie IV-IV der Figur 2 ist.Figure 4 is a partial sectional view of the upper part of the engine along the line IV-IV of Figure 2.
Die Figur 5 eine Ansicht des Motors im Schnitt entlang der Linie V-V der Figur 4 ist.Figure 5 is a sectional view of the engine along the line V-V of Figure 4.
Die Figur 6 eine der Figur 5 ähnliche und eine Lösung des Übergangs des aus dem Kurbelgehäuse kommenden Gase veranschaulichende Ansicht des Motors im Schnitt ist.Figure 6 is a sectional view of the engine similar to Figure 5 and illustrating a solution for the transition of the gases coming from the crankcase.
In der Figur 1 sieht man einen Verbrennungsmotor 1 mit, an seinem unteren Teil, einem Kurbelgehäuse 2 in welches ein innerer Kanal 3 zum Anschluss des Kurbelgehäuses 2 an eine Kammer 4 zur Rückgewinnung und Absitzung der aus dem Kurbelgehäuse 2 kommenden unverbrannten Verbrennungsgase einmündet. Diese Kammer 4 ist am oberen Teil des Motors 1 gelegen und bei 5 sieht man den Zylinderkopf des Motors auf welchen ein Zylinderkopfdeckel 6 aufgesetzt ist. Diese Kammer 4, die zusammen mit dem Kanal 3 einen Teil der erfindungsgemäss Rückgewinnungs-und Rückführungsvorrichtung bildet, wird jetzt unter Bezugnahme auf die Figuren 2 bis 6 genauer beschrieben werden.In Figure 1 you can see an internal combustion engine 1 with, at its lower part, a crankcase 2 into which an inner channel 3 for connecting the crankcase 2 to a chamber 4 for Recovery and discharge of the unburned combustion gases coming from the crankcase 2. This chamber 4 is located on the upper part of the engine 1 and at 5 one can see the cylinder head of the engine on which a cylinder head cover 6 is placed. This chamber 4, which together with the channel 3 forms part of the recovery and recycling device according to the invention, will now be described in more detail with reference to Figures 2 to 6.
Der Zylinderkopfdeckel 6 weist eine obere Wandung 16 auf, von welcher zwei etwa parallele Wandungen bzw. Trennwände 36 vorspringen.The cylinder head cover 6 has an upper wall 16, from which two approximately parallel walls or partitions 36 protrude.
Somit, wie man es insbesondere in Figur 2 sieht, weisen die Trennwände 36 und die obere Wand 16 des Zylinderkopfdeckels 6 im Querschnitt etwa die Gestalt eines U's, das den oberen Teil der Kammer 4 bildet, auf.Thus, as can be seen in particular in Figure 2, the partition walls 36 and the upper wall 16 of the cylinder head cover 6 have in cross section approximately the shape of a U, which forms the upper part of the chamber 4.
Auf Figur 2 sieht man, dass der Zylinderkopf 5 in seinem mittleren Teil eine in der Trennebene 10 des Zylinderkopfes 5 und des Zylinderkopfdeckels 6 liegende Wandung 15 aufweist. Die mit 36a bezeichneten Enden der Trennwände 36 stützen sich an der oberen Fläche der Wandung 15 ab, die somit die Bodenwand der Kammer 4 bildet.In Figure 2 it can be seen that the cylinder head 5 has in its middle part a wall 15 lying in the parting plane 10 of the cylinder head 5 and the cylinder head cover 6. The ends of the parting walls 36, designated 36a, are supported on the upper surface of the wall 15, which thus forms the bottom wall of the chamber 4.
Man versteht bereits, dass die Kammer 4 einfach durch die Zusammenfügung der Wände 15, 16 und 36, die miteinander während dem Aufsetzen des Zylinderkopfdeckels 6 auf den Zylinderkopf 5 zusammenwirken, gebildet wird.It is already understood that the chamber 4 is simply formed by the assembly of the walls 15, 16 and 36, which interact with each other during the fitting of the cylinder head cover 6 onto the cylinder head 5.
Gemäss dem veranschaulichten Beispiel hat die Kammer 4 die Gestalt einer geschlossenen und länglichen Schleife, die sich etwa parallel zur Trennebene 10 des Zylinderkopfes 5 und des Zylinderkopfdeckels 6 erstreckt. Diese längliche Schleife, welche die Kammer 4 bildet, weist zwei langgestreckte, etwa geradlinige und parallel zur Längsachse des Motors 1 verlaufende Teile 4a und zwei krumme Teile 4b, die zwei zu zwei die Enden der langgestreckten Teile 4a verbinden, auf.According to the example illustrated, the chamber 4 has the shape of a closed and elongated loop, which extends approximately parallel to the plane of separation 10 of the cylinder head 5 and the cylinder head cover 6. This elongated loop, which forms the chamber 4, has two elongated, approximately straight parts 4a, which run parallel to the longitudinal axis of the engine 1, and two curved parts 4b, which, two by two, form the ends of the elongated parts 4a.
Die Dichtheit zwischen den Trennwänden 36 und der Wand 15 wird durch zwei bei 7 angedeutete Dichtungen, die in zwei in den Enden 36a der Trennwände 36 gebildeten Aufnahmen 26 angeordnet sind, gewährleistet.The tightness between the partition walls 36 and the wall 15 is ensured by two seals indicated at 7, which are arranged in two receptacles 26 formed in the ends 36a of the partition walls 36.
Auf den Figuren 2 und 3 sieht man gut, dass im Bereich der langgestreckten Teile 4a der Kammer 4, die Bodenwand 15 der Kammer 4 mit Oeffnungen 13 zur Abfuhr des von den Gasen abgeschiedenen Oeles durchbrochen ist. Diese Abfuhröffnungen 30 verbinden das innere der Kammer 4 mit einem Hohlraum C des Zylinderkopfes 5 und münden, wie man es auf Figur 2 sieht, oberhalb der Ventilspindel T aus, die in den vorgenannten Hohlraum des Zylinderkopfes 5 hineinragen. Die Anzahl und der Durchmesser dieser Abfuhröffnungen 13 werden in Abhängigkeit der Merkmale des Umlaufes der Gase in der Kammer 4 bestimmt.In figures 2 and 3 it can be clearly seen that in the area of the elongated parts 4a of the chamber 4, the bottom wall 15 of the chamber 4 is perforated with openings 13 for the removal of the oil separated from the gases. These removal openings 30 connect the interior of the chamber 4 with a cavity C of the cylinder head 5 and, as can be seen in figure 2, open above the valve spindle T, which protrudes into the aforementioned cavity of the cylinder head 5. The number and diameter of these removal openings 13 are determined depending on the characteristics of the circulation of the gases in the chamber 4.
Zurückkommend nun auf die Figur 3 bemerkt man, dass im Bereich der langgestreckten Teile 4a, die Trennwände 36 der Kammer 4 an dem Zylinderkopfdeckel 6 angegossene und in die Kammer 4 senkrecht zur Bodenwandung 15 und zur Längsrichtung der Teile 4a angegossene Ablenkflächen 14 aufweisen, welche in den Teilen 4a gebildet sind. Die Ablenkflächen 14 gestatten es, die Gase, die in der Kammer 4 umlaufen, zu beruhigen und demzufolge die Trennung der Gase und des sich in diesen in Suspension befindenden Oeles zu verbessern.Returning now to Figure 3, it is noted that in the area of the elongated parts 4a, the partition walls 36 of the chamber 4 have deflection surfaces 14 cast onto the cylinder head cover 6 and cast into the chamber 4 perpendicular to the bottom wall 15 and to the longitudinal direction of the parts 4a, which are formed in the parts 4a. The deflection surfaces 14 make it possible to calm the gases circulating in the chamber 4 and consequently to improve the separation of the gases and the oil suspended in them.
Auf der Figur 3 sieht man ebenfalls, dass ein Sieb 18 zwischen einem der langgestreckten Teile 4a der Kammer 4 in zu den Ablenkflächen 14 etwa parallelen Weise zwischengefügt ist. Gemäss dem veranschaulichten Beispiel ist das Sieb 18 mit dem Werkstoff der Trennwände 36 des Zylinderkopfdeckels 6 einstückig hergestellt. Man versteht, dass dieses Sieb es gestattet, die sich in den unverbrannten Verbrennungsgasen in Suspension befindenden Verunreinigungen bevor die Gase rückgeführt werden zu filtrieren. Man wird hier bemerken, dass ein oder mehrere ähnliche Siebe in die Kammer 4 zwischengefügt werden können.Figure 3 also shows that a screen 18 is interposed between one of the elongated parts 4a of the chamber 4, in a manner approximately parallel to the deflection surfaces 14. According to the example illustrated, the screen 18 is made in one piece with the material of the partitions 36 of the cylinder head cover 6. It will be understood that this screen makes it possible to filter the impurities suspended in the unburned combustion gases before the gases are recycled. It will be noted here that one or more similar screens can be interposed in the chamber 4.
Auf den Figuren 1 und 6 sieht man, dass im Bereich des krummen Teiles 4b der Kammer 4, der dem Anschlusskanal 3 am nahesten ist, die Wand 15 des Zylinderkopfes 6 eine Oeffnung 25 zum Durchlass der über den Anschlusskanal 3 aus dem Kurbelgehäuse 2 kommenden unverbrannten Verbrennungsgase aufweist. Gemäss der auf diesen Figuren sichtbaren Ubergangslösung ist der Anschlusskanal 3 mit der Kammer 4 durch eine zwischen Kammer 11 verbunden. Diese Zwischenkammer 11 weist eine senkrechte Trennwand 12, die zwei miteinander in Verbindung stehenden Volumen begrenzt, auf.In figures 1 and 6 it can be seen that in the area of the curved part 4b of the chamber 4, which is closest to the connecting channel 3, the wall 15 of the cylinder head 6 has an opening 25 for the passage of the unburned combustion gases coming from the crankcase 2 via the connecting channel 3. According to the transitional solution visible in these figures, the connecting channel 3 is connected to the chamber 4 by an intermediate chamber 11. This intermediate chamber 11 has a vertical partition 12 which delimits two interconnected volumes.
Im Bereich des krummen Teiles 4b, der am anderen Ende der Kammer 4 gelegen ist, durchsetzt ein Rohr 19 eine der Trennwände 36 und mündet in die Kammer 4 ein. Dieses Rohr 19 wird mit der Trennwand 36 zum Beispiel durch Zwangseinstecken derart zusammengefügt, um von dem Zylinderkopfdeckel 6 etwa entlang der Längsachse des Motors 1 vorzuspringen. Dieses Rohr 19 gestattet den Anschluss der Kammer 4 an den (nicht dargestellten) Kreislauf zum Einlass der Verbrennungsgase in den Motor 1.In the area of the curved part 4b, which is located at the other end of the chamber 4, a pipe 19 passes through one of the partitions 36 and opens into the chamber 4. This pipe 19 is joined to the partition 36, for example by forced insertion, in such a way as to protrude from the cylinder head cover 6 approximately along the longitudinal axis of the engine 1. This pipe 19 allows the connection of the chamber 4 to the circuit (not shown) for the intake of the combustion gases into the engine 1.
Die Vorrichtung zur Rückführung und Rückgewinnung der unverbrannten Verbrennungsgase, die soeben beschrieben worden ist, arbeitet in folgender Weise.The device for recirculating and recovering the unburned combustion gases, which has just been described, operates in the following manner.
Der durch den Anschlusskanal 3, die Kammern 4 und 11 sowie das Rohr 19 gebildete Rückgewinnungskreislauf wird unter der Wirkung der Ansaugung des Einlasskreislaufes unter Unterdruck gehalten. Ein derartiger Unterdruck veranlasst das Inumlaufensetzen der sich in dem Kurbelgehäuse 2 angesammelten unverbrannten Verbrennungsgase, wie es durch die auf der Figur 1 sichtbaren Pfeile veranschaulicht wird. Die Gase durchströmen zuerst den Anschlusskanal 3 bis zu der Kammer 11 und, wie man es auf der Figur 6 sieht, dringen in die Kammer 4 durch die in der Wand 15 gebildete Oeffnung 25 ein. Die sich im Umlauf befindenden Gase übergreifen dann in die beiden langgestreckten Teile 4a und werden durch die Ablenkflächen 14 beruhigt. Das sich in den somit beruhigten Gasen in Suspension befindende Oel kommt sich auf die Wände 15, 16 und 63 sowie auf den Ablenkflächen 14 absetzen, wass den Absitz der von dem Kurbelgehäuse 2 kommenden Gase ermöglicht, bevor sie in den Einlasskreislauf zurückgeführt werden. Das somit von dem Gas abgeschiedene Oel sammelt sich unter der Wirkung der Schwerkraft im Bereich der Bodenwandung 15 an und fliesst dann in den Hohlraum C des Zylinderkopfes 5 durch die Abfuhröffnungen 13 ein. Sodann werden die abgesetzten Gase durch das Sieb 18 filtriert und fliessen, wie durch die auf der Figur 5 sichtbaren Pfeile veranschaulicht, zum Kreislauf für den Einlass der Gase in den Motor 1 über das Anschlussrohr 19 hin.The recovery circuit formed by the connecting channel 3, the chambers 4 and 11 and the pipe 19 is kept under a vacuum under the effect of the suction of the intake circuit. Such a vacuum causes the unburned combustion gases accumulated in the crankcase 2 to circulate, as shown by the arrows visible in Figure 1. The gases first flow through the connecting channel 3 to the chamber 11 and, as can be seen in Figure 6, enter the chamber 4 through the opening 25 formed in the wall 15. The circulating gases then extend into the two elongated parts 4a and are calmed by the deflecting surfaces 14. The oil suspended in the thus calmed gases comes to settle on the walls 15, 16 and 63 and on the deflecting surfaces 14, which allows the gases coming from the crankcase 2 to settle before they are returned to the intake circuit. The oil thus separated from the gas collects under the effect of gravity in the area of the bottom wall 15 and then flows into the cavity C of the cylinder head 5 through the discharge openings 13. The settled gases are then filtered through the sieve 18 and flow, as shown by the arrows visible in Figure 5, towards the circuit for the intake of the gases into the engine 1 via the connection pipe 19.
Es geziemt sich hier zu bemerken, dass der Kreislauf zur Rückgewinnung und Rückführung der aus dem Kurbelgehäuse kommenden unverbrannten Verbrennungsgase eine oder mehrere Kammern irgendwelche Gestalt, gemäss der Bauart des Motors an welchen man diesen Kreislauf anzuwenden wünscht, aufweisen, wobei die bzw. diese Kammer(n) durch an den Zylinderkopf und den Zylinderkopfdeckel angegossene zusätzliche Wände und/oder Hohlräume gebildet wird bzw. werden.It is worth noting here that the circuit for the recovery and recirculation of the unburned combustion gases coming from the crankcase comprises one or more chambers of any shape depending on the type of engine to which it is desired to apply this circuit, the chamber(s) being formed by additional walls and/or cavities cast onto the cylinder head and the cylinder head cover.
Gleichfalls können die Anzahl und die Gestalt der in der durch den Zusammenbau des Zylinderkopfes und des Zylinderkopfdeckels gebildeten Kammer vorgesehenen Ablenkflächen und Siebe irgendwelche sein und werden in Abhängigkeit des Motors, mit welchem man zu tun hat, bestimmt.Likewise, the number and shape of the deflectors and screens provided in the chamber formed by the assembly of the cylinder head and the cylinder head cover can be any and are determined depending on the engine in question.
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