EP2297434B1 - Vorrichtung und verfahren zur kurbelgehäuseentlüftung - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur kurbelgehäuseentlüftung Download PDF

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EP2297434B1
EP2297434B1 EP09768885A EP09768885A EP2297434B1 EP 2297434 B1 EP2297434 B1 EP 2297434B1 EP 09768885 A EP09768885 A EP 09768885A EP 09768885 A EP09768885 A EP 09768885A EP 2297434 B1 EP2297434 B1 EP 2297434B1
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EP
European Patent Office
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crankcase
oil
load
gases
venting
Prior art date
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Armin KÖLMEL
Jochen Roos
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F01M2013/0077—Engine parameters used for crankcase breather systems
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    • F01M2013/027—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure with a turbo charger or compressor

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for crankcase ventilation and recycling of the vent gases in the combustion chamber of a supercharged internal combustion engine according to the preambles of claims 1 and 17 respectively.
  • combustion gases between the cylinders and the piston rings can escape into the crankcase.
  • These gases are referred to as blow-by gases and can build up considerable pressures within the crankcase, so that a venting of the crankcase is required
  • the blow-by gases in the crankcase are loaded with engine oil, so they must not be discharged into the environment and usually pass through an oil separator to finally be passed into the intake of the engine. From here, the gases are returned to the combustion chambers of the cylinders.
  • PCV valves positive crankcase ventilation
  • PCV valves positive crankcase ventilation
  • the negative pressure in the intake tract is used to suck gases from the crank chamber.
  • a turbocharger at partial load operation, the exhausted gas is drawn into the intake stroke downstream of the turbocharger and into the intake tract at full load upstream of the turbocharger.
  • Check valves must prevent at full load that the pressure on the so-called. Part-load ventilation services is transmitted to the crankcase.
  • the extraction of the gases takes place either in the region of the bottom of the crankcase above the oil level or in the region of the cylinder head.
  • the collecting chambers are the spaces in which the venting gas is located in front of the extraction system.
  • crankcase ventilation of a V-engine provides for each cylinder row its own turbocharger and its own oil separator.
  • oil separators especially inertial separators, the degree of separation depends in part on the throughput.
  • oil separators in which individual stages (individual cyclones in the case of multiple cyclone separation) can be switched on via switching elements.
  • switching elements usually consist of a spring and a, operated by the spring closure element.
  • the US 2008/0083399 A1 which forms the closest prior art, describes a method and an apparatus for venting a crankcase of an internal combustion engine, which has a plurality of exhaust gas collecting chambers, which are associated with their own oil separator. Both in full load operation and in partial load operation, the venting gases of the collecting chambers are vented via their own, respectively assigned oil separators.
  • the object of the invention is to provide a simpler device for crankcase ventilation and a method for this purpose.
  • the inventive device for Kurbe.lgepuseentlrangeung and return of the vent gases (called blow-by gases) in the combustion chamber of a supercharged internal combustion engine has a plurality of the crankcase and one or more cylinders associated. Collection chambers for vent gases before. These collection chambers may be provided in the crankcase or cylinder head side. At least one turbocharger is arranged in a suction line, wherein several suction lines may also be provided. In addition, each collecting chamber is assigned at least one separate oil separator. A part throttle return line leads from an oil separator downstream to the turbocharger to the intake line into which it flows. Moreover, from each oil separator, there is provided a full-gas return line for vent gas, which opens into the intake pipe upstream of the turbocharger.
  • the device according to the invention provides that in partial load operation less oil separators are in operation, so that the then operating oil separator achieve a higher throughput and ⁇ labscheidegrad than in partial load operation. As a result, additional switching elements are unnecessary.
  • the device according to the invention thus has no switchable oil separator.
  • each row of cylinders has its own collection chamber.
  • these collecting chambers can be sections of the crankcase or be assigned to the cylinder heads and lie in their region.
  • the collecting chambers must be connected to each other by flow. This can preferably take place via the common crankcase, so that additional lines could be omitted.
  • each row of cylinders (also called a cylinder bank) has its own associated turbocharger.
  • an oil separator is assigned to each turbocharger.
  • Full-return lines may be provided which lead from the oil separators to the intake passages of the plurality of turbochargers. These full return lines will then direct the gas to the intake lines upstream of the turbochargers at full load.
  • one, preferably only one, aerator guide is provided which leads to a collection chamber and over which Connection of the collecting chambers ventilated.
  • a ventilation line allows a so-called. Rinsing of the crankcase with fresh air, which inter alia, the chemical aging of the lubricating oil is reduced.
  • the construction cost of ventilation is very low.
  • the ventilation line in the oil separator which does not work in partial load, open, so that from this the ventilation takes place. This also reduces the number of connections or parts provided with connections.
  • the aeration line may be the full return line of the partially non-operating ⁇ labscheiders this line has a double function so to speak, and is flowed through in two directions, in one direction of the venting gas and in the other direction of the fresh air.
  • check valves are arranged in the Vottat Wegschreibteitonne. These prevent suction via these lines in partial load operation.
  • the check valve in the full return line serving as a vent line may be provided with a throttled bypass, which is then vented, although the check valve is actually in the closed position.
  • This embodiment can be realized very inexpensively.
  • a throttle unit with non-return function e.g., PCV valve
  • PCV valves When supplying fresh air, such PCV valves prevent the backflow of the gases.
  • PCV valves are available in heatable and unheated version.
  • the oil separators are inertial separators, in particular cyclone separators, as already mentioned, preferably even non-switchable cyclone separators.
  • the venting takes place according to the preferred embodiment of the cylinder head side, wherein the Sammelkamern can be provided in the cylinder head or in the valve bonnets.
  • the collecting chambers can also be sections of the interior of the crankcase that merge into one another.
  • venting and ventilation i. Flushing, it would be advantageous in this context, when the lines open as far away from each other in the crankcase.
  • the invention further relates, as already explained, a method for venting a crankcase of an internal combustion engine, in particular a reciprocating engine, which has a plurality of collecting chambers for venting gases, which own oil separators are assigned.
  • the method provides that in the partial load mode, the vent gases of a collection chamber is guided to an unassigned oil separator and vented through this, whereas in full load operation, the vent gases of the collecting chambers are vented through their own, each associated oil separator.
  • an engine more specifically a reciprocating engine of an internal combustion engine is shown.
  • the engine is in this embodiment, a V-type engine with a crankcase 10, which has two rows of cylinders 12, 14.
  • Denoted at 16 are the pistons and at 18 the intake and exhaust valves housed in the cylinder heads 20,22.
  • Each row of cylinders is covered with a so-called.
  • Valve cover 24, 26, wherein the valve bonnets 24, 26 can also merge into one another in one piece.
  • Collection chambers 28, 30 are provided for vent gases.
  • vent gases are contaminated with water, oil from the crankcase 10 and other components blow-by gases 32, which can escape between the piston 16 and the cylinders 34, 36 from the corresponding work spaces in the crankcase chamber 38.
  • these blow-by gases 32 rupture oil 40 at the bottom of the crankcase chamber 38.
  • the resulting vent gas 32 is then in the crankcase chamber 38, where it would generate an overpressure.
  • vent gases 32 not only spread in the crankcase chamber 38, but may flow through passages 42, 44 in the cylinders 34, 36 or between the cylinders 34, 36 and the valve bonnets 24, 26 to the cylinder heads 20, 22.
  • a separate collection chamber 28, 30 is provided for the vent gases for each cylinder row 12, 14 between the cylinder heads 22, 24 and the associated valve bonnets 24, 26.
  • the collection chambers 28, 30 could of course also be formed in the area of the cylinder heads 20, 22 and the cylinder head cover, as described, for example, in US Pat DE 35 09 439 C2 is shown.
  • the collection chambers 28, 30 are interconnected via the crankcase 10 or, more specifically, via the merging passages 42, 44 (e.g., on the facing sides of the cylinders 34, 36).
  • the connection point is designated 46.
  • one of the several outflow openings 48 for the venting gas is also provided.
  • the arrow 50 symbolizes at this point, the venting gas, which flows into the passages 42, 44.
  • the engine block shown is of course integrated in an air supply and an exhaust system, which will be described in more detail below.
  • Each cylinder row 12, 14 is associated with its own, divided into several sections intake line 52, 54, in each of which a separate intake silencer 56 and a possibly necessary hot-film air mass meter 58 are integrated.
  • Each intake pipe 52, 54 is also associated with its own turbocharger 60, 62, which is integrated in an exhaust pipe 64, 66 and is driven by the exhaust gas.
  • the turbochargers 60, 62 divide the intake passages 52, 54 into an upstream section 68, 70 and a downstream section 72, 74.
  • a device for crankcase ventilation and return of the venting gases in the respective combustion chamber 84, 86 of the cylinder 34 and 36 is provided.
  • This device includes, among other things, the collection chambers 28, 30 and at least one of each collection chamber 28, 30 associated, own oil cutter 88, 90th
  • the oil separators 88, 90 are cyclone separators, with no switchable cyclones.
  • a full return line 92 leads into the upstream section 68 of the intake line 52 for the cylinder bank 12.
  • a check valve 94 is integrated, which can be bypassed via a throttle 96 by-pass.
  • the bypass with throttle 96 may also be fully integrated into the check valve 94.
  • the oil separator 90 of the other collection chamber 30 has an outgoing from the oil separator 90 gas recirculation line, which is divided several times, namely on the one hand in a Vollast Wegtechnischtechnisch 98, which opens into the upstream portion 70 and in which a check valve 99 is seated, and two partial load return lines 100, 102nd
  • the partial flow return line 100 is provided with a so-called PCV valve 104 and opens into the downstream section 72 of the suction line 52 which is not actually associated with the oil separator 90.
  • the partial flow return line 102 is also provided with a PCV valve 106 and opens into the downstream section 74 of the suction line 54 associated with the oil separator 90.
  • the part throttle return lines 100, 102 preferably end after the throttle valves 76, 78 and also preferably after the intercoolers 80, 82nd
  • crankcase ventilation device In the following, the operation of the crankcase ventilation device and the procedure behind it are described in more detail.
  • the exhaust gases drive the two turbochargers 60, 62, so that in the downstream sections 72, 74, a relatively high pressure prevails.
  • the resulting in the combustion chambers 84, 86 exhaust gases are guided via the exhaust valves 18 to the exhaust pipes 64, 66. Blow-by gases 32, however, reach the crankcase chamber 38, where they also entrain oil 40.
  • the resulting vent gases pass through the outflow openings 48 into the passages 42, 44 and thus into the collection chambers 28, 30 in the region of the cylinder heads 20, 22nd
  • the upstream sections 68, 70 there is a vacuum so that the vent gases flow through the oil separators 88, 90 (see arrows in the plenums 28, 30).
  • the retained oil is then returned to the collection chambers 28, 30 where it flows along the walls of the passages 42, 44 back into the crankcase chamber 38 (see bold arrows 108).
  • the vent gas then flows from the oil separators 88, 90 through the open check valves 94, 99 into the upstream sections 68, 70 back into the exhaust conduits 64, 66.
  • the PCV valves 104, 106 are high in the downstream sections 72, 74 closed.
  • the venting gas of the collection chamber 28 flows through the flow connection (here the passages 42, 44) to the collection chamber 30.
  • the flow connection here the passages 42, 44
  • vent gas then splits downstream of the oil separator 90 and passes through the open PCV valves 104, 106 into the downstream sections 72, 74 of the exhaust conduits 64, 66, respectively.
  • Ventilation also takes place through fresh air, namely ventilation of both the collection chambers 28, 30 and the crankcase space 38.
  • the throttle 46 namely sucked fresh air (symbolized by a broken line parallel to VollastschreibScience Gustav 92) via Vollastschreib Kunststofftechnisch 92 in the oil separator 88 and thus into the plenum 28. From there, the fresh air can all provided with the vent gas spaces and chambers flow through and get to the oil separator 90.
  • the method according to the invention therefore provides that in part-load operation, the venting gases of a collection chamber 28 are led to an unallocated oil separator 90 and vented through it, whereas in full-load operation, the venting gases of the collection chambers 28, 30 are vented via their own respective assigned oil separators 88, 90 ,

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Kurbelgehäuseentlüftung und Rückführung der Entlüftungsgase in den Verbrennungsraum einer aufgeladenen Brennkraftmaschine gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 17.
  • Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere Hubkolbenmaschinen, können Verbrennungsgase zwischen den Zylindern und den Kolbenringen in das Kurbelgehäuse entweichen. Diese Gase werden als blow-by-Gase bezeichnet und können innerhalb des Kurbelgehäuses beträchtliche Drücke aufbauen, so daß eine Entlüftung des Kurbelgehäuses erforderlich ist Die blow-by-Gase im Kurbelraum werden mit Motoröl belastet, weshalb sie nicht in die Umgebung abgegeben werden dürfen und üblicherweise einen Ölabscheider durchlaufen, um schließlich in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geleitet zu werden. Von hier aus werden die Gase wieder in die Brennräume der Zylinder geleitet.
  • Um den Druck im Kurbelgehäuse auf einen möglichst konstanten Wert zu regeln, können Druckregelventile oder auch variable Drosseln mit oder ohne Rückschlagfunktion, z.B. sog. PCV-Ventile (positive crankcase ventilation) vorgesehen sein. Über solche Steuer-Ventite wird der Unterdruck im Ansaugtrakt herangezogen, um Gase aus dem Kurbelraum abzusaugen. Wenn ein Turbolader vorgesehen ist, wird im Teillastbetrieb das abgesaugte Gas stromabwärts des Turboladers in den Ansaugtakt gesaugt, und bei Vollast stromaufwärts des Turboladers in den Ansaugtrakt. Rückschlagventile müssen bei Vollast verhindern, daß der Druck über die sog. Teillastentlüftungsleistungen in das Kurbelgehäuse übertragen wird.
  • Die Absaugung der Gase erfolgt entweder im Bereich des Bodens des Kurbelgehäuses oberhalb des Ölniveaus oder im Bereich des Zylinderkopfes. Bei einer Absaugung im Bereich des Zylinderkopfes unterscheidet man insbesondere zwischen der Anordnung der Sammelkammer im Zylinderkopf selbst oder in einer den Zylinderkopf umgebenden Ventilhaube. Die Sammelkammern sind im übrigen die Räume, in denen sich das Entlüftungsgas vor der Absaugung befindet.
  • Aus der EP 1 310 639 A1 ist eine Kurbelgehäüseentlüftung bei einem V-Motor bekannt. Jeder Zylinderreihe ist ein Turbolader zugeordnet, wobei ein gemeinsames Saugrohr für beide Reihen vorgesehen ist. Darüber hinaus gibt es einen gemeinsamen Ölabscheider für beide Zylinderreihen, wobei die im Zylinderkopfdeckel vorgesehenen Sammelkammern über eine Verbindurigsleitung miteinander gekoppelt sind. Das Gas wird dann im Teillastbetrieb stromabwärts der Drosselkappe in die Sauganlage eingeleitet und im Vollastbetrieb in ein Luftzuführrohr stromaufwärts der Turbolader.
  • Eine andere Variante einer Kurbelgehäuseentlüftung eines V-Motors sieht für jede Zylinderreihe einen eigenen Turbolader und einen eigenen Ölabscheider vor. Bei Ölabscheidern, insbesondere Trägheitsabscheidern, ist der Abscheidegrad zum Teil vom Durchsatz abhängig. Es gibt deshalb Ölabscheider bei denen einzelne Stufen (beim Mehrfach-Zyklonabscheiden einzelne Zyklone) über Schaltelemente zugeschaltet werden können. Solche Schaltelemente bestehen meistens aus einer Feder und einem, durch die Feder betätigten Verschlußelement.
  • Die US 2008/0083399 A1 , die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, die mehrere Sammelkammern für Entlüftungsgase hat, denen eigene Ölabscheider zugeordnet sind. Sowohl im Volllastbetrieb als auch im Teillastbetrieb werden die Entlüftungsgase der Sammelkammern über ihre eigenen, jeweils zugeordneten Ölabscheider entlüftet.
  • Aus der DE 19 918 311 A ist es ferner bekannt, den Blow-by-Gasstrom durch wenigstens ein Regelelement in mehrere Teilvolumenstrome aufzuteilen und jeden Teilstrom einem Ölabscheider zuzuführen. Bei geringen Volumenströmen, zum Beispiel bei Teillast, wird durch eine entsprechende Steuerung nur ein Ölabscheider beaufschlagt, bei großen Volumenströmen, wie zum Beispiel bei Volllast, mehrere Ölabscheider.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfacher ausgebildete Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung sowie eine Verfahren hierzu anzugeben.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Kurbe.lgehäuseentlüftung und Rückführung der Entlüftungsgase (blow-by-Gase genannt) in den Verbrennungsraum einer aufgeladenen Brennkraftmaschine weist mehrere dem Kurbelgehäuse und einzelnen oder mehreren Zylindern zugeordnete. Sammelkammern für Entlüftungsgase vor. Diese Sammelkammern können im Kurbelgehäuse oder zylinderkopfseitig vorgesehen sein. In einer Ansaugleitung, wobei auch mehrere Ansaugleitungen vorgesehen sein können, ist wenigstens ein Turbolader angeordnet Darüber hinaus ist jeder Sammelkammer wenigstens ein eigener Ölabscheider zugeordnet. Eine Teillastrückführleitung führt von einem Ölabscheider nach stromabwärts des Turboladers zur Ansaugleitung, in die sie mündet. Darüber hinaus ist von jedem Ölabscheider eine Vollastrückführleitung für Entlüftungsgas vorgesehen, die stromaufwärts des Turboladers in die Ansaugleitung mündet. Im Vollastbetrieb strömt. Entlüftungsgas jeder Sammelkammer über die zugeordneten, eigenen Ölabscheider in die Ansaugleitung. Zumindest im Teillastbetrieb sind die Sammelkammern aber strömungsmäßig miteinander verbunden, so dass Entlüftungsgas von zumindest zwei Sammelkammern über den Ölabscheider einer Sammelkammer und über die Teillastrückführleitung in die Ansaugleitung geführt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht vor, daß im Teillastbetrieb weniger Ölabscheider im Betrieb sind, so daß die dann arbeitenden Ölabscheider einen höheren Durchsatz und Ölabscheidegrad erzielen als im Teillastbetrieb. Dadurch sind zusätzliche Schaltelemente unnötig. Vorzugsweise hat die erfindungsgemäße Vorrichtung somit keinen schaltbaren Ölabscheider.
  • Gemäß der bevorzugten Ausführungsform sind mehrere Zylinderreihen vorgesehen, und jede Zylinderreihe weist eine eigene Sammelkammer auf. Wie bereits erläutert, können diese Sammelkammern Abschnitte des Kurbelgehäuse sein oder den Zylinderköpfen zugeordnet sein und in deren Bereich liegen.
  • Wie ebenfalls bereits erläutert; müssen die Sammelkammern miteinander strömuhgsverbunden sein. Dies- kann bevorzugt über das gemeinsame Kurbelgehäuse erfolgen, so daß zusätzliche Leitungen entfallen könnten.
  • Vorzugsweise sind auch mehrere Turbolader vorgesehen, die jeweils einzelnen oder einer Gruppe von Zylindern zugeordnet sind Gemäß der bevorzugten Ausführungsform hat jede Zylinderreihe (auch Zylinderbank genannt) einen eigenen, zugeordneten Turbolader.
  • Bevorzugt wird jedem Turbolader ein Ölabscheider zugeordnet.
  • Von dem im Teillastbetrieb durchströmten Ölabscheider führen Teillastrückführleitungen zu den Ansaugleitungen stromabwärts der mehreren Turbolader. Zu betonen ist, daß natürlich auch mehrere Ölabscheider im Teillastbetrieb arbeiten können, jedoch nicht alle Von diesen arbeitenden Ölabscheidern wird das Gas dann wieder zu den Ansaugleitungen hin aufgezweigt, auch zu Ansaugleitungen von nicht aktiven Ölabscheidern.
  • Vollästrückführleitungen können vorgesehen sein, die von den Ölabscheidern zu den Ansaugleitungen der mehreren Turbolader führen. Diese Vollastrückführleitungen werden dann im Vollastbetrieb das Gas zu den Ansaugleitungen stromaufwärts der Turbolader leiten.
  • Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist eine, vorzugsweise nur eine, Belüftufigsleituhg vorgesehen, die zu einer Sammelkammer führt und über die Verbindung der Sammelkammern belüftet. Eine solche Belüftungsleitung ermöglicht ein sog. Spülen des Kurbelgehäuses mit Frischluft, wodurch u.a. die chemische Alterung des Schmieröls reduziert wird. Bei dieser Ausgestaltung ist der bauliche Aufwand für die Belüftung sehr niedrig.
  • Bevorzugt kann die Belüftungsleitung in dem Ölabscheider, der im Teillastbetrieb nicht arbeitet, münden, so daß von diesem aus die Belüftung erfolgt. Auch hierdurch läßt sich die Anzahl der Anschlüsse oder die mit Anschlüssen versehenen Teile reduzieren.
  • Um die Anzahl der Leitungen zu reduzieren, kann die Belüftungsleitung die Vollastrückführleitung des im Teillastbetrieb nicht arbeitenden Ölabscheiders sein Diese Leitung hat sozusagen eine Doppelfunktion und wird in zwei Richtungen durchströmt, in die eine Richtung vom Entlüftungsgas und in die andere Richtung von der Frischluft.
  • Um schaltbare Ventile zu vermeiden und dennoch eine eindeutige Strömungsführung in den verschiedenen Lastbetrieben zu erreichen, sind Rückschlagventile in den Vottastrückfuhrteitungen angeordnet. Diese verhindern ein Ansaugen über diese Leitungen im Teillastbetrieb.
  • Das Rückschlagventil in der als Belüftungsleitung dienenden Vollastrückführleitung kann mit einem gedrosselten Bypass versehen sein, über den dann belüftet wird, obwohl das Rückschlagventil eigentlich in der Schließstellung ist. Diese Ausführungsform läßt sich sehr kostengünstig realisieren.
  • In der zumindest einen bzw. jeder Teillastleitung sollte eine Drosseleinheit mit Rückschlagfunktion (z.B. PCV-Ventil) angeordnet sein. Bei der Frischluftzufuhr verhindern solche PCV-Ventile die Rückströmung der Gase. Solche PCV-Ventile gibt es in beheizbarer und unbeheizbarer Ausführung. Über die PCV-Ventile werden mittels des Unterdrucks im Ansaugtrakt die Entlüftungsgase abgesaugt, und zwar im Teillastbetrieb.
  • Die Ölabscheider sind Trägheitsabscheider, insbesondere Zyklonabscheider, wie bereits erwähnt, bevorzugt sogar nicht schaltbare Zyklonabscheider.
  • Die Entlüftung erfolgt gemäß der bevorzugten Ausführungsform zylinderkopfseitig, wobei die Sammelkamern im Zylinderkopf oder in Ventilhauben vorgesehen sein können.
  • Bei der Ausführungsform mit Entlüftung über das Kurbelgehäuse selbst können die Sammelkammern natürlich auch ineinander übergehende Abschnitte des Innenraums des Kurbelgehäuses sein. Zu einer optimalen Entlüftung und Belüftung, d.h. Spülung, wäre es in diesem Zusammenhang vorteilhaft, wenn die Leitungen möglichst weit entfernt voneinander in das Kurbelgehäuse münden.
  • Die Erfindung betrifft darüber hinaus, wie bereits erläutert, ein Verfahren zum Entlüften eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Hubkolbenmaschine, die mehrere Sammelkammern für Entlüftungsgase hat, denen eigene Ölabscheider zugeordnet sind. Das Verfahren sieht vor, daß im Teilastbetrieb die Entlüftungsgase einer Sammelkammer an einen nicht zugeordneten Ölabscheider geführt und über diesen entlüftet wird, wogegen im Vollastbetrieb die Entlüftungsgase der Sammelkammern über ihre eigenen, jeweils zugeordneten Ölabscheider entlüftet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, die in der einzigen schematischen Figur dargestellt ist.
  • In der Figur ist ein Motor, genauer gesagt ein Hubkolbenmotor einer Brennkraftmaschine dargestellt. Der Motor ist in diesem Ausführungsbeispiel ein V-Motor mit einem Kurbelgehäuse 10, welches zwei Zylinderreihen 12, 14 aufweist. Mit 16 sind die Kolben und mit 18 die Ein- und Auslaßventile bezeichnet, die in den Zylinderköpfen 20, 22 untergebracht sind. Jede Zylinderreihe ist mit einer sog. Ventilhaube 24, 26 abgedeckt, wobei die Ventilhauben 24, 26 auch einstückig ineinander übergehen können.
  • Zwischen den Ventilhauben 24, 26 und den Zylinderköpfen 20, 22 sind jeweils sog. Sammelkammern 28, 30 für Entlüftungsgase vorgesehen.
  • Diese Entlüftungsgase sind mit Wasser, Öl aus dem Kurbelgehäuse 10 und sonstigen Bestandteilen verunreinigte blow-by-Gase 32, welche zwischen den Kolben 16 und den Zylindern 34, 36 aus den entsprechenden Arbeitsräumen in den Kurbelgehäuseraum 38 entweichen können. Im Kurbelgehäuseraum 38 reißen diese blow-by-Gase 32 Öl 40 am Boden des Kurbelgehäuseraums 38 mit. Das entstehende Entlüftungsgas 32 befindet sich dann im Kurbelgehäuseraum 38, wo es einen Überdruck erzeugen würde.
  • Die Entlüftungsgase 32 breiten sich nicht nur im Kurbelgehäuseraum 38 aus, sondern können über Durchgänge 42, 44 in den Zylindern 34, 36 oder zwischen den Zylindern 34, 36 und den Ventilhauben 24, 26 bis zu den Zylinderköpfen 20, 22 strömen.
  • In der dargestellten Ausführungsform ist für jede Zylinderreihe 12, 14 zwischen den Zylinderköpfen 22, 24 und den zugeordneten Ventilhauben 24, 26 eine eigene Sammelkammer 28, 30 für die Entlüftungsgase vorgesehen.
  • Alternativ könnten die Sammelkammern 28, 30 natürlich auch im Bereich der Zylinderköpfe 20, 22 und der Zylinderkopfdeckel ausgeformt sein, wie dies beispielsweise in der DE 35 09 439 C2 gezeigt ist.
  • Die Sammelkammern 28, 30 sind über das Kurbelgehäuse 10 oder, genauer gesagt, über die ineinander übergehenden Durchgänge 42, 44 (z.B. an den aneinander zugewandten Seiten der Zylinder 34, 36) miteinander verbunden. Die Verbindungsstelle wird mit 46 bezeichnet. Im Bereich dieser Verbindungsstelle 46 ist auch eine der mehreren Ausströmöffnungen 48 für das Entlüftungsgas vorgesehen. Der Pfeil 50 symbolisiert an dieser Stelle auch das Entlüftungsgas, welches in die Durchgänge 42, 44 strömt.
  • Der gezeigte Motorblock ist natürlich in eine Luftzufuhr- und eine Abgasanlage integriert, die im folgenden näher beschrieben wird.
  • Jeder Zylinderreihe 12, 14 ist eine eigene, in mehrere Abschnitte unterteilte Ansaugleitung 52, 54 zugeordnet, in der jeweils ein eigener Ansauggeräuschdämpfer 56 sowie ein eventuell notwendiger Heißfilmluftmassenmesser 58 integriert sind. Jeder Ansaugleitung 52, 54 ist darüber hinaus auch ein eigener Turbolader 60, 62 zugeordnet, der in eine Abgasleitung 64, 66 integriert ist und vom Abgas angetrieben wird.
  • Die Turbolader 60, 62 unterteilen die Ansaugleitungen 52, 54 in einen stromaufwärtigen Abschnitt 68, 70 und einen stromabwärtigen Abschnitt 72, 74.
  • In den jeweiligen stromabwärtigen Abschnitt 72, 74 sind jeweils eine Drosselklappe 76, 78 sowie ein Ladeluftkühler 80, 82 integriert.
  • In der Brennkraftmaschine ist eine Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung und Rückführung der Entlüftungsgase in den jeweiligen Verbrennungsraum 84, 86 der Zylinder 34 bzw. 36 vorgesehen.
  • Diese Vorrichtung umfaßt unter anderem die Sammelkammern 28, 30 sowie zumindest einen jeder Sammelkammer 28, 30 zugeordneten, eigenen Ölabschneider 88, 90.
  • Vorzugsweise sind die Ölabscheider 88, 90 Zyklonabscheider, und zwar ohne zuschaltbare Zyklone.
  • Vom Ölabscheider 88 führt eine Vollastrückführleitung 92 in den stromaufwärtigen Abschnitt 68 der Ansaugleitung 52 für die Zylinderreihe 12. In die Vollastrückführleitung 92 ist ein Rückschlagventil 94 integriert, das über einen Bypass mit Drossel 96 überbrückt werden kann. Natürlich kann der Bypass mit Drossel 96 auch in das Rückschlagventil 94 vollständig integriert sein.
  • Der Ölabscheider 90 der anderen Sammelkammer 30 hat eine vom Ölabscheider 90 ausgehende Gasrückführleitung, die sich mehrfach aufteilt, nämlich einerseits in eine Vollastrückführleitung 98, die in den stromaufwärtigen Abschnitt 70 mündet und in der ein Rückschlagventil 99 sitzt, sowie zwei Teillastrückführleitungen 100, 102.
  • Die Teillastrückführleitung 100 ist mit einem sog. PCV-Ventil 104 versehen und mündet in den stromabwärtigen Abschnitt 72 der dem Ölabscheider 90 eigentlich gar nicht zugeordneten Ansaugleitung 52.
  • Die Teillastrückführleitung 102 ist ebenfalls mit einem PCV-Ventil 106 versehen und mündet in den stromabwärtigen Abschnitt 74 der dem Ölabscheider 90 zugeordneten Ansaugleitung 54.
  • Die Teillastrückführleitungen 100, 102 enden dabei bevorzugt nach den Drosselklappen 76, 78 und auch bevorzugt nach den Ladeluftkühlern 80, 82.
  • Im folgenden werden die Funktionsweise der Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung und das dahinerstehende Verfahren näher beschrieben.
  • Im Vollastbetrieb treiben die Abgase die beiden Turbolader 60, 62 an, so daß in den stromabwärtigen Abschnitten 72, 74 ein relativ hoher Druck herrscht. Die in den Verbrennungsräumen 84, 86 entstehenden Abgase werden über die Auslaßventile 18 zu den Abgasleitungen 64, 66 geführt. Blow-by-Gase 32 gelangen jedoch in den Kurbelgehäuseraum 38, wo sie auch Öl 40 mitreißen. Die so entstandenen Entlüftungsgase gelangen über die Ausströmöffnungen 48 in die Durchgänge 42, 44 und damit in die Sammelkammern 28, 30 im Bereich der Zylinderköpfe 20, 22.
  • In den stromaufwärtigen Abschnitten 68, 70 herrscht ein Unterdruck, so daß die Entlüftungsgase durch die Ölabscheider 88, 90 strömen (siehe Pfeile in den Sammelkammern 28, 30). In den Ölabscheidern 88, 90 wird das zurückgehaltene Öl dann in die Sammelkammern 28, 30 zurückgeführt, wo es an den Wänden der Durchgänge 42, 44 entlang wieder zurück in den Kurbelgehäuseraum 38 strömt (siehe dicke Pfeile 108). Das Entlüftungsgas strömt dann von den Ölabscheidern 88, 90 durch die offenen Rückschlagventile 94, 99 in die stromaufwärtigen Abschnitte 68, 70 zurück in die Abgasleitungen 64, 66. Bei Vollast sind die PCV-Ventile 104, 106 aufgrund des hohen Druckes in den stromabwärtigen Abschnitten 72, 74 geschlossen.
  • Bei Teillast ist in den stromabwärtigen Abschnitten 72, 74 ein Unterdruck vorhanden, so daß die PCV-Ventile 104, 106 offen sind, wogegen die Ventile 94, 99 geschlossen sind.
  • Da die Sammelkammer 28 keine eigene, offene Abströmleitung im Teillastbetrieb aufweist, strömt das Entlüftungsgas der Sammelkammer 28 über die Strömungsverbindung (hier die Durchgänge 42, 44) zur Sammelkammer 30. Damit wird eine höhere Entlüftungsgasmenge durch den Ölabscheider 90 gesaugt, der damit effektiver arbeiten kann.
  • Diese Umschaltung zwischen Teil- und Vollast erfolgt für die Entlüftung ohne zusätzliche Ventilvorrichtungen. Das Entlüftungsgas teilt sich dann stromabwärts des Ölabscheiders 90 auf und gelangt über die offenen PCV-Ventile 104, 106 in die stromabwärtigen Abschnitte 72, 74 der Abgasleitungen 64 bzw. 66.
  • Im Teillastbetrieb erfolgt auch noch eine Belüftung durch Frischluft, und zwar eine Belüftung sowohl der Sammelkammern 28, 30 als auch des Kurbelgehäuseraums 38. Über die Drossel 46 gelangt nämlich angesaugte Frischluft (durch eine unterbrochene Linie parallel zur Vollastrückführleitung 92 symbolisiert) über die Vollastrückführleitung 92 in den Ölabscheider 88 und damit in den Sammelraum 28. Von dort aus kann die Frischluft sämtliche mit dem Entlüftungsgas versehene Räume und Kammern durchströmen und zum Ölabscheider 90 gelangen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren sieht also vor, daß im Teillastbetrieb die Entlüftungsgase einer Sammelkammer 28 zu einem nicht zugeordneten Ölabscheider 90 geführt und über diesen entlüftet wird, wogegen im Vollastbetrieb die Entlüftungsgase der Sammelkammern 28, 30 über ihre eigenen, jeweils zugeordneten Ölabscheider 88, 90 entlüftet werden.
  • Im Teillastbetrieb wird ein höherer Abscheidegrad im Ölabscheider 90 und damit eine Wirkungsgradverbesserung erreicht, da Abscheider normalerweise auf maximalen Durchsatz ausgelegt werden. Der Ölabscheider 90 erhält also die doppelte Entlüftungsgasmenge einschließlich Belüftungsgasmenge und arbeitet fast kontinuierlich nur bei maximalem Durchsatz. Es ergibt sich auch eine geringere Verkokung der Einlaßventile. Da keine zusätzlichen Schaltelemente benötigt werden, ergeben sich geringere Kosten und ein geringeres Gewicht.

Claims (17)

  1. Vorrichtung zur Kurbetgehäuseenttüftung und Rückführung des Entlüftungsgase in den Verbrennüngsraum (84, 86) einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, mit
    mehreren dem Kurbelgehäuse (10) und einzelnen oder mehreren Zylindern (34, 36) zugeordneten Sammelkammern (28, 30) für Entlüftungsgase,
    wenigstens einem in einer Ansaugleitung (52, 54) angeordneten Turbolader (60, 62),
    mehreren Ölabscheidern (88, 90), wobei jede Sammelkammer (28, 30) wenigstens einen eigenen Ölabscheider (88, 90) aufweist,
    einer Teillastrückführleitung (100, 102), die von einem Ölabscheider (90) nach stromabwärts des Turboladers (60, 62) zur Ansaugleitung (52, 54) führt,
    wobei von jedem Ölabscheider (88, 90) eine Vollastrückführieitung (92, 98) stromaufwärts des Turboladers (60, 62) in die Ansaugleitung (52, 54) mündet,
    wobei im Vollastbetrieb Entlüftungsgase jeder Sammelkammer (28, 30) über die zugeordneten Ölabscheider (88, 90) in die Ansaugleitung (52, 54) strömen dadurch gekennzeichnet dass
    die Sammelkammern (28, 30) zumindest im Teillastbetrieb strömungsmäßig soverbunden sind dass Entlüftungsags von zumindest zwei Sammelkammern (28, 30) über den Ölabscheider (90) einer Sammelkammer (30 und über die Teillastrückführleitung (100, 102) in die Ansaugleitung (52, 54) strömt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Zylinderreihen (12, 14) vorgesehen sind und jede Zylinderreihe (12, 14) eine eigene Sammelkammer (28, 30) aufweiset.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammern (28, 30) über das gemeinsame Kurbelgehäuse (10) miteinander strömungsverbuhden sind
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Turbolader (60. 62) vorgesehen sind, die jeweils einzelnen oder einer Gruppe von Zylindern (34, 36) zugeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Turbolader (60, 62) ein Ölabscheider (88, 90) zugeordnet ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß von dem im Teillastbetrieb durchströmten Ölabscheider (90) Teillastrückführleitungen (100. 102) zu den Ansaugleitungen (52, 54) stromabwärts der mehreren Turbolader (60, 62) führen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß von den Ölabscheidern (88, 90) Vollastrückführleitungen (92, 98) zu den Ansaugleitungen (52, 54) der zugeordneten Turbolader (60, 62) führen.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Belüftungsleitung vorgesehen ist, die zu einer Sammelkammer (28) führt und über die Verbindung der Sammelkammern (28, 30) entlüftet wird.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungleitung in den Ölabscheidern (88), der im Teillastbetrieb nicht arbeitet, mündet.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Belüftungsleitung die Vollastrückührleitung (92) ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Rückschlagventile (94, 99) in den Vollastrückführleitungen (92, 98) angeordnet sind.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (94) in der als Belüftungsleitung dienenden Vollastrückführleitung (92) mit einem gedrosselten Bypass versehen ist.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der zumindest einen bzw. jeder Teillastrückführleitung (100. 102) eine variable Drossel, insbesondere ein PCV-Veritil (104, 106), vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölabscheider (88. 90) Trägheitsabscheider, insbesondere Zyklonabscheider, sind.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftung zytinderkopfseitig erfolgt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammelkammern (28, 30) in Ventilhauben (24. 26) vorgesehen sind,
  17. Verfahren zum Entlüften eines Kurbelgehäuses (10) einer Brennkraftmaschine, die mehrere Sammelkammern (28, 30) für Entlüftungsgase hat, denen eigene Ölabscheider (88, 90) zugeordnet sind wobei im Vollastbetrieb die Entlüftungsgase der Sammelkammern (28, 30) über ihre eigenen, jeweils zugeordneten Ölabscheider (88, 90) entlüftet werden,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    im Teillastbetrieb die Entlüftungsgase einer Sammelkammer (28) zu einem ihr nicht zugeordneten Ölabscheider (90) geführt und über diesen entlüftet werden.
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