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EP3101242A1 - Unterdruckerzeugung im kurbelgehäuse zur partikelzahlreduzierung - Google Patents

Unterdruckerzeugung im kurbelgehäuse zur partikelzahlreduzierung Download PDF

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Publication number
EP3101242A1
EP3101242A1 EP16001016.1A EP16001016A EP3101242A1 EP 3101242 A1 EP3101242 A1 EP 3101242A1 EP 16001016 A EP16001016 A EP 16001016A EP 3101242 A1 EP3101242 A1 EP 3101242A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crankcase
pressure
line
check valve
combustion chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP16001016.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3101242B1 (de
Inventor
Franz Werner Prümm
Ralf Steinert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Truck and Bus SE
Original Assignee
MAN Truck and Bus SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by MAN Truck and Bus SE filed Critical MAN Truck and Bus SE
Publication of EP3101242A1 publication Critical patent/EP3101242A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3101242B1 publication Critical patent/EP3101242B1/de
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/06—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding lubricant vapours
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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 for an internal combustion engine, in particular a gas engine or another internal combustion engine, which is operable with Otto engine combustion process.
  • the device is used in particular for generating negative pressure in a crankcase, expedient for reducing the particle number emissions, and / or for venting the crankcase.
  • the invention further relates to a corresponding operating method.
  • An object of the invention is to provide a way to reduce the number of particles emitted.
  • the invention provides a device expedient for an internal combustion engine and in particular for generating negative pressure in a crankcase and / or for venting the crankcase.
  • the device comprises a combustion chamber, a crankcase and at least one associated with the crankcase oil separator.
  • the device further comprises at least one pressure adjusting device for adjusting a negative pressure in the crankcase in order to preferably reduce the pressure difference between the crankcase and the combustion chamber.
  • the reduced pressure difference between the combustion chamber and the crankcase causes a reduced oil entry into the combustion chamber and / or a reduced reverse blow-by and thus in particular a reduced exhaust gas particle number emission, z. B. in the operating phases idle, light load and / or thrust of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine expediently comprises a motor vehicle engine.
  • crankcase is connected via a line device (eg venting device, line, line system, etc.) to a connection point with a charge air supply line for supplying charge air into the combustion chamber.
  • a line device eg venting device, line, line system, etc.
  • the connection point is preferably arranged on the charge air supply line between a throttle element and the combustion chamber.
  • the conduit means may comprise an oil separator and / or a pressure adjuster.
  • the pressure adjusting device may be integrated in the oil separator or arranged outside of the oil separator.
  • the oil separator of the conduit device is preferably connected to the crankcase via a venting element (eg venting line, venting stub, etc.) and / or an oil return device (eg oil return line, oil return stub, etc.).
  • the oil return device is useful for the return of oil in the crankcase.
  • the venting element is useful for venting the crankcase.
  • the oil return device may, for. B. have a check valve.
  • the conduit means may in particular comprise a control means, which is preferably designed to limit the setting of the negative pressure in the crankcase to the operating state idling, light load and / or thrust of the internal combustion engine.
  • the control means may also serve to prevent backflow of air into the crankcase and / or restrict the working area of the conduit means to the junction.
  • the control means is preferably a shut-off valve.
  • the control means may be electrically controllable, for. B. from an engine control unit for controlling the internal combustion engine or limit switch, it may also z. B. be pneumatically actuated with an appropriate limit control or it can be designed as a self-switching vacuum valve.
  • the control means is preferably arranged between the connection point to the charge air supply line and the pressure adjustment device.
  • the conduit means may comprise a check valve.
  • the check valve is preferably arranged between the connection point to the charge air supply line and the pressure adjustment device.
  • the line device is preferably connected in the charge air flow direction behind a throttle element with the charge air supply.
  • the connection point can be formed behind a throttle element of the charge air supply line.
  • the throttle element may, for. B. be a throttle.
  • the device may have an exhaust gas turbocharger.
  • a vent line may branch off from the line device and for the vent line to be connected to an inlet connection in front of a compressor of a turbocharger.
  • the vent line itself may have a check valve.
  • the device may have a line device (eg venting device, line, line system, etc.).
  • a line device eg venting device, line, line system, etc.
  • the line device is used in particular for connection to an inlet connection in front of a compressor of a turbocharger.
  • the conduit device comprises an oil separator and / or a pressure adjusting device.
  • the pressure adjusting device may be integrated into the housing of the oil separator or be arranged outside the housing of the oil separator.
  • the oil separator of the piping device is preferably connected to the crankcase via a venting element (eg vent line, bleed port, etc.) and an oil return device (eg oil return line, oil return port, etc.).
  • the oil return device is useful for returning oil into the crankcase.
  • the venting element is useful for venting the crankcase.
  • the oil return device may, for. B. have a check valve.
  • the conduit device may expediently have a check valve between the pressure adjustment device and the introduction port.
  • pressure setting is preferably to be interpreted broadly in the context of the invention and can be useful z. B. include a pressure control or pressure control.
  • the feature "line” is preferably to be interpreted broadly in the context of the invention and can be useful z.
  • B. flexible or rigid pipes, pipes, hoses, connecting pieces, interfaces, etc. include.
  • the conduit means is preferably a venting device.
  • the conduit device is preferably a ventilation device.
  • the invention is not limited to a device as described herein, but also includes a motor vehicle, preferably a utility vehicle, in particular a bus or a truck, with a device as disclosed herein.
  • a motor vehicle preferably a utility vehicle, in particular a bus or a truck, with a device as disclosed herein.
  • the invention relates to an operating method, in particular for a device as disclosed herein and / or embodied with a device as disclosed herein.
  • the device thus comprises a combustion chamber, a crankcase and at least one associated with the crankcase oil separator.
  • a negative pressure in the crankcase is adjusted by means of at least one pressure adjusting device in order to expediently reduce the pressure difference between the crankcase and the combustion chamber.
  • the operating method is used in particular for generating negative pressure in a crankcase and / or for venting a crankcase.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device V for an internal combustion engine.
  • the device V comprises a crankcase 1, a line device (venting device) X and an exhaust-gas turbocharger 7.
  • the exhaust gas turbocharger 7 comprises, as usual, a turbine 8 and a compressor 9. Arranged in front of it is an air filter 10.
  • the reference numeral 20 denotes exhaust gas to the exhaust system.
  • the reference numeral 21 indicates charge air to the intercooler, not shown.
  • the device V or the internal combustion engine comprises the crankcase 1, one or more combustion chambers 4, one or more pistons 3, a crank mechanism 12, one or more cylinder heads 2, with one or more exhaust valves 5 and one or more intake valves 6.
  • the reference numeral 13 indicates an oil level in the crankcase 1.
  • the line device X connects the crankcase 1 at a connection point A in the charge air flow direction 22.1 behind a throttle flap 11 of a charge air supply line 22 with the charge air supply line 22.
  • the charge air feed line 22 serves to supply charge air into the combustion chamber 4, in particular to the intake valve 6 or a charge air manifold.
  • the reference numeral 22.1 indicates the charge air from the intercooler, not shown, or the flow direction of the charge air in the charge air supply line 22nd
  • the line device X comprises an oil separator 16.1 and a pressure adjusting device 17.1 for the crankcase pressure (eg a pressure regulator).
  • the oil separator 16.1 is connected via a crankcase ventilation port 14.1 on the one hand and via an oil return line 14.3 and 14.4 with the crankcase 1.
  • a check valve 18.2 is arranged in the oil return line 14.3, 14.4 .
  • the oil separator 16.1 is connected via a line 14.2 with the pressure adjusting device 17.1.
  • the line device X furthermore comprises a check valve 18.1 and / or a controllable shut-off valve 19 between the pressure setting device 17.1 and the connection point A.
  • the reference number 14.5 shows the line between the check valve 18.1 and the shut-off valve 19, while the reference number 14.6 indicates the line between the shut-off valve 19 and the junction A shows.
  • the shut-off valve 19 is arranged between the connection point A and the check valve 18.1.
  • a preferably T-shaped pipe or hose line 15 is provided with a check valve 18.3 provided with a vent line 14.14, which is for connection to an inlet port E in front of the compressor 9 of the turbocharger 7, in particular between the compressor 9 and the air filter 10.
  • the line 14.14 leads in particular in turbocharged engines to the inlet port E in front of the compressor 9 of the turbocharger 7.
  • the line 14.14 is open when the pressure after the throttle valve 11 exceeds the pressure in front of the compressor 9.
  • the check valve 18.1 is closed or the shut-off valve 19 is closed.
  • the line from the Druckeinstell issued 17.1 via the junction A in the charge air supply line 22 is open when the pressure in front of the compressor 9 exceeds the pressure after the throttle valve 11, which is particularly the case when idling, light load or thrust of the internal combustion engine or the motor vehicle in general.
  • the check valve 18.3 is closed. Due to the low pressure after the throttle valve 11, a high negative pressure in the crankcase 1 can be generated.
  • the pressure in the crankcase 1 is regulated via the pressure setting device 17.1 for regulating the negative pressure of the crankcase 1 to a predetermined desired value. If the pressure after the throttle valve 11 exceeds the setpoint value, the pressure downstream of the throttle valve 11 is minimized in the crankcase 1. If the pressure after the throttle valve 11 exceeds the pressure in front of the compressor 9, the now open line 14.14 causes a pressure in the region of the pressure in the crankcase 1 to be established in front of the compressor 9.
  • the switching between the lines before compressor 9 (line 14.14) and after throttle valve 11 (line device X) is preferably done via a valve control means of independently opening and closing valves, useful check valves. It should be mentioned that with suction engines the line 14.14 and / or the valve control can be omitted.
  • FIG. 2 shows a device V according to another embodiment of the invention.
  • the device V initially comprises a crankcase 1 and a conduit device X, which can be designed substantially as in the previous embodiment.
  • the line device X the FIG. 2 differs in particular characterized by the line device X the FIG. 1 in that no line 14.14 branches off from it.
  • the line 14.7 In place of the preferably T-shaped pipe or hose 15 is the line 14.7, which is executed without branching, that an oil separator 16.2 and a pressure adjusting 17.2 are not connected to the inlet port E before compressor 9.
  • the line 14.7 connects the pressure adjusting 17.2 with a check valve 18.1.
  • the device V of FIG. 2 includes a piping device (venting device) Y.
  • the piping device Y connects the crankcase 1 with the introduction port E in front of the compressor 9 of the turbocharger 7.
  • the line device Y comprises an oil separator 16.3 and a pressure adjusting device 17.3.
  • the pressure adjusting 17.3 is connected via a line or connection piece 14.9 with the oil separator 16.3.
  • the oil separator 16.3 is connected via a line element 14.8 and a check valve 18.4 having oil return line 14.10, 14.11 with the crankcase 1.
  • the line device Y has a check valve 18.3 between the pressure setting device 17.3 and the introduction port E.
  • a vent line 14.12 connects the pressure setting 17.3 with the check valve 18.3, while a vent line 14.13 connects the check valve 18.3 with the inlet port E.
  • FIG. 2 embodiment shown has the advantage of short lines and thus a fast response and two adjustable or regulated operating pressures in the crankcase 1.
  • the Druckeinstell sharken serve to set a negative pressure of 0.1 - 500 mbar, preferably of more than 100 or 150 mbar, in the crankcase 1 in order to reduce the pressure difference between the crankcase 1 and the combustion chamber 4, resulting in a reduced reverse -Blow-By and thus leads to a reduced number of emitted particles.
  • the reduction in the number of emitted particles results, in particular, from the fact that the so-called reverse blow-by is reduced because of the reduced pressure difference between combustion chamber 4 and crankcase 1 and, in turn, the oil introduction from crankcase 1 into combustion chamber 4 is reduced.
  • crankcase 1 The generation of negative pressure of 0.1-500 mbar, preferably of more than 100 or 150 mbar, in the crankcase 1 is limited in particular to the critical operating states idle, light load and thrust, which can be achieved by the controllable shut-off valve 19.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (V) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zur Unterdruckerzeugung in einem Kurbelgehäuse (1) und/oder zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses (1), mit einem Kurbelgehäuse (1), zumindest einem Brennraum (4), zumindest einem mit dem Kurbelgehäuse (1) in Verbindung stehenden Ölabscheider (16.1) und zumindest einer Druckeinstelleinrichtung (17.1), die ausgeführt ist, um im Betrieb einen Unterdruck im Kurbelgehäuse (1) einzustellen, so dass zweckmäßig die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (1) und dem Brennraum (4) reduziert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere einen Gasmotor oder einen anderen Verbrennungsmotor, der mit ottomotorischem Brennverfahren betreibbar ist. Die Vorrichtung dient insbesondere zur Unterdruckerzeugung in einem Kurbelgehäuse, zweckmäßig zur Reduzierung der Partikelanzahlemissionen, und/oder zur Entlüftung des Kurbelgehäuses. Die Erfindung betrifft ferner ein entsprechendes Betriebsverfahren.
  • Üblich ist bei Dieselmotoren von Kraftfahrzeugen eine Entlüftung des Kurbelgehäuses in eine Anschlussstelle zwischen einen Luftfilter und einen Verdichter eines Abgasturboladers. Sogenannte Blow-by-Luft wird dabei in einen Ölabscheider geführt. Im Kurbelgehäuse werden üblicherweise Unterdrücke in der Größenordnung von ca. 30 mbar erzeugt. Bis EURO-V-Gesetzgebung, für Nutzfahrzeuge, war nur die Partikelmasse begrenzt. Ab EURO-VI-Gesetzgebung, für Nutzfahrzeuge, muss nun darüber hinaus ein Grenzwert für die Partikelanzahl eingehalten werden. Wegen des ottomotorischen Brennverfahrens von Gasmotoren wird insbesondere bei den Betriebszuständen Schub und Leerlauf eine Drosselklappe bis auf einen geringen Spalt geschlossen. Im Ansaugkrümmer nach Drosselklappe entsteht ein Unterdruck gegenüber der Umgebung. Während des Ansaugtaktes stellt sich dadurch im Brennraum des Motors ein Unterdruck ein, weshalb sich im Brennraum auch ein Unterdruck gegenüber dem Kurbelgehäuse des Motors einstellt. In dessen Folge wird Gas aus dem Kurbelgehäuse in den Brennraum gesaugt ("Reverse Blow-by"). Durch die Gasbewegung wird Motoröl, aus dem Bereich Laufbuchse/Kolben in den Brennraum gefördert. Durch die geringe Intensivität der Verbrennung im Leerlauf, bzw. der nicht vorhandenen Verbrennung im Schub, sammelt sich Öl im Brennraum an. Erfolgt nach einer längeren Schub- bzw. Leerlaufphase eine Lastzunahme, wird das angesammelte Öl durch die erhöhte Flammenintensivität innerhalb eines kurzen Zeitraumes verbrannt. Es entsteht eine hohe Partikelemission durch bei der Verbrennung entstehende Ölrückstände (Ölasche). Verstärkt wird dieser Effekt dadurch, dass die im Brennraum befindliche Ölmenge bei der Kraftstoffzudosierung nicht berücksichtigt wird. Im Brennraum herrscht Sauerstoffmangel, was die Partikelemission befördert. Die Ölasche besteht hauptsächlich aus sehr kleinen Partikeln, weshalb die Emission der Partikelanzahl stärker betroffen ist, als die Emission der Partikelmasse.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Möglichkeit zu schaffen, die Anzahl von emittierten Partikeln zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe kann mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst werden. Vorteilhafte Weiterbildungen können den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung entnommen werden.
  • Die Erfindung schafft eine Vorrichtung zweckmäßig für eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere zur Unterdruckerzeugung in einem Kurbelgehäuse und/oder zur Entlüftung des Kurbelgehäuses. Die Vorrichtung umfasst einen Brennraum, ein Kurbelgehäuse und zumindest einen mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung stehenden Ölabscheider. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus zumindest eine Druckeinstelleinrichtung zum Einstellen eines Unterdrucks im Kurbelgehäuse, um vorzugsweise die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Brennraum zu reduzieren. Die verringerte Druckdifferenz zwischen dem Brennraum und dem Kurbelgehäuse bewirkt einen reduzierten Öleintrag in den Brennraum und/oder ein reduziertes Reverse-Blow-By und somit insbesondere eine reduzierte Abgas-Partikelanzahlemission, z. B. in den Betriebsphasen Leerlauf, Schwachlast und/oder Schub der Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst zweckmäßig einen Kraftfahrzeug-Motor.
  • Es ist möglich, dass das Kurbelgehäuse über eine Leitungseinrichtung (z. B. Entlüftungseinrichtung, Leitung, Leitungssystem, etc.) an einer Anschlussstelle mit einer Ladeluftzuführleitung zum Zuführen von Ladeluft in den Brennraum verbunden ist. Die Anschlussstelle ist vorzugsweise an der Ladeluftzuführleitung zwischen einem Drosselelement und dem Brennraum angeordnet.
  • Die Leitungseinrichtung kann einen Ölabscheider und/oder eine Druckeinstelleinrichtung umfassen. Die Druckeinstelleinrichtung kann in den Ölabscheider integriert sein oder außerhalb des Ölabscheiders angeordnet sein.
  • Der Ölabscheider der Leitungseinrichtung ist vorzugsweise über ein Entlüftungselement (z. B. Entlüftungsleitung, Entlüftungsstutzen, etc.) und/oder eine Ölrückführeinrichtung (z. B. Ölrückführleitung, Ölrückführstutzen, etc.) mit dem Kurbelgehäuse verbunden. Die Ölrückführeinrichtung dient zweckmäßig zur Rückführung von Öl in Kurbelgehäuse. Das Entlüftungselement dient zweckmäßig zur Entlüftung des Kurbelgehäuses. Die Ölrückführeinrichtung kann z. B. ein Rückschlagventil aufweisen.
  • Die Leitungseinrichtung kann insbesondere ein Steuermittel umfassen, das vorzugsweise ausgeführt ist, das Einstellen des Unterdrucks im Kurbelgehäuse auf den Betriebszustand Leerlauf, Schwachlast und/oder Schub der Verbrennungskraftmaschine-zu beschränken. Das Steuermittel kann ebenfalls dazu dienen, ein Rückströmen von Luft in das Kurbelgehäuse zu verhindern und/oder den Arbeitsbereich der Leitungseinrichtung zur Anschlussstelle einzuschränken.
  • Das Steuermittel ist vorzugsweise ein Absperrventil. Das Steuermittel kann elektrisch ansteuerbar sein, z. B. von einem Motorsteuergerät zum Steuern der Verbrennungskraftmaschine oder Grenzwertschalter, es kann ferner z. B. pneumatisch betätigbar sein mit einer zweckmäßigen Grenzwertsteuerung oder es kann als selbstschaltendes Unterdruckventil ausgeführt sein.
  • Das Steuermittel ist vorzugsweise zwischen der Anschlussstelle zur Ladeluftzuführleitung und der Druckeinstelleinrichtung angeordnet.
  • Die Leitungseinrichtung kann ein Rückschlagventil aufweisen. Das Rückschlagventil ist vorzugsweise zwischen der Anschlussstelle zur Ladeluftzuführleitung und der Druckeinstelleinrichtung angeordnet.
  • Die Leitungseinrichtung ist vorzugsweise in Ladeluftströmungsrichtung hinter einem Drosselelement mit der Ladeluftzuführleitung verbunden. Mit anderen Worten kann die Anschlussstelle hinter einem Drosselelement der Ladeluftzuführleitung ausgebildet sein. Alternativ oder ergänzend kann die Leitungseinrichtung zwischen dem Brennraum und einem Drosselelement der Ladeluftzuführleitung in die Ladeluftzuführleitung münden. Das Drosselelement kann z. B. eine Drosselklappe sein.
  • Die Vorrichtung kann einen Abgasturbolader aufweisen.
  • In diesem Fall ist es möglich, dass von der Leitungseinrichtung eine Entlüftungsleitung abzweigt und die Entlüftungsleitung zur Verbindung mit einem Einleitungsanschluss vor einem Verdichter eines Turboladers dient. Alternativ oder ergänzend kann die Entlüftungsleitung selbst ein Rückschlagventil aufweisen.
  • Die Vorrichtung kann alternativ oder ergänzend zu der Leitungseinrichtung eine Leitungsvorrichtung (z. B. Entlüftungsvorrichtung, Leitung, Leitungssystem, etc.) aufweisen.
  • Die Leitungsvorrichtung dient insbesondere zur Verbindung mit einem Einleitungsanschluss vor einem Verdichter eines Turboladers.
  • Es ist möglich, dass die Leitungsvorrichtung einen Ölabscheider und/oder eine Druckeinstelleinrichtung umfasst. Die Druckeinstelleinrichtung kann in das Gehäuse des Ölabscheiders integriert sein oder außerhalb des Gehäuses des Ölabscheiders angeordnet sein.
  • Der Ölabscheider der Leitungsvorrichtung ist vorzugsweise über ein Entlüftungselement (z. B. Entlüftungsleitung, Entlüftungsstutzen, etc.) und eine Ölrückführeinrichtung (z. B. Ölrückführleitung, Ölrückführstutzen, etc.) mit dem Kurbelgehäuse verbunden. Die Ölrückführeinrichtung dient zweckmäßig zur Rückführung von Öl ins Kurbelgehäuse. Das Entlüftungselement dient zweckmäßig zur Entlüftung des Kurbelgehäuses. Die Ölrückführeinrichtung kann z. B. ein Rückschlagventil aufweisen.
  • Die Leitungsvorrichtung kann zweckmäßig zwischen der Druckeinstelleinrichtung und dem Einleitungsanschluss ein Rückschlagventil aufweisen.
  • Das Merkmal "Druckeinstellung" ist vorzugsweise im Rahmen der Erfindung breit auszulegen und kann zweckmäßig z. B. eine Drucksteuerung oder eine Druckregelung umfassen.
  • Das Merkmal "Leitung" ist vorzugsweise im Rahmen der Erfindung breit auszulegen und kann zweckmäßig z. B. flexible oder steife Leitungen, Rohre, Schläuche, Anschlussstutzen, Schnittstellen, etc. umfassen.
  • Die Leitungseinrichtung ist vorzugsweise eine Entlüftungseinrichtung.
  • Die Leitungsvorrichtung ist vorzugsweise eine Entlüftungsvorrichtung.
  • Bei der Ausführungsform mit zwei Druckeinstelleinrichtungen sind vorzugsweise zwei einstellbare (regel- oder steuerbare) Betriebsdrücke im Kurbelgehäuse möglich.
  • Die Erfindung ist nicht auf eine Vorrichtung wie hierin beschrieben beschränkt, sondern umfasst auch ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen Omnibus oder einen Lastkraftwagen, mit einer Vorrichtung wie hierin offenbart.
  • Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Betriebsverfahren insbesondere für eine Vorrichtung wie hierin offenbart und/oder ausgeführt mit einer Vorrichtung wie hierin offenbart. Die Vorrichtung umfasst somit einen Brennraum, ein Kurbelgehäuse und zumindest einen mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung stehenden Ölabscheider.
  • Bei dem Betriebsverfahren wird mittels zumindest einer Druckeinstelleinrichtung ein Unterdruck in dem Kurbelgehäuse eingestellt, um zweckmäßig die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Brennraum zu reduzieren.
  • Das Betriebsverfahren dient insbesondere zur Unterdruckerzeugung in einem Kurbelgehäuse und/oder zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses.
  • Weitere Verfahrensschritte ergeben sich aus der Beschreibung der Vorrichtung, auf die verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Die hierin zur Vorrichtung gemachte Offenbarung gilt sinngemäß auch für das Betriebsverfahren und ist insoweit ebenfalls zweckmäßig beanspruchbar.
  • Die zuvor beschriebenen Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind miteinander kombinierbar. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart oder ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Figuren.
    • Figur 1
    zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, und
    Figur 2
    zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Die unter Bezugnahme auf die Figuren beschriebenen Ausführungsformen stimmen teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsform bzw. Figur verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung V für eine Verbrennungskraftmaschine.
  • Die Vorrichtung V umfasst ein Kurbelgehäuse 1, eine Leitungseinrichtung (Entlüftungseinrichtung) X und einen Abgasturbolader 7.
  • Der Abgasturbolader 7 umfasst wie üblich eine Turbine 8 und einen Verdichter 9. Davor angeordnet befindet sich ein Luftfilter 10. Das Bezugszeichen 20 kennzeichnet Abgas zur Abgasanlage. Das Bezugszeichen 21 kennzeichnet Ladeluft zum nicht dargestellten Ladeluftkühler.
  • Die Vorrichtung V bzw. die Verbrennungskraftmaschine umfasst das Kurbelgehäuse 1, einen oder mehrere Brennräume 4, einen oder mehrere Kolben 3, einen Kurbeltrieb 12, einen oder mehrere Zylinderköpfe 2, mit einem oder mehreren Auslassventilen 5 und einem oder mehreren Einlassventilen 6. Das Bezugszeichen 13 kennzeichnet ein Ölniveau im Kurbelgehäuse 1.
  • Die Leitungseinrichtung X verbindet das Kurbelgehäuse 1 an einer Anschlussstelle A in Ladeluftströmungsrichtung 22.1 hinter einer Drosselklappe 11 einer Ladeluftzuführleitung 22 mit der Ladeluftzuführleitung 22. Die Ladeluftzuführleitung 22 dient zum Zuführen von Ladeluft in den Brennraum 4, insbesondere an das Einlassventil 6 bzw. einen Ladeluftkrümmer. Das Bezugszeichen 22.1 kennzeichnet die Ladeluft von dem nicht dargestellten Ladeluftkühler bzw. die Strömungsrichtung der Ladeluft in der Ladeluftzuführleitung 22.
  • Die Leitungseinrichtung X umfasst einen Ölabscheider 16.1 und eine Druckeinstelleinrichtung 17.1 für den Kurbelgehäusedruck (z. B. einen Druckregler). Der Ölabscheider 16.1 ist über einen Kurbelgehäuseentlüftungsanschluss 14.1 einerseits und über eine Ölrückführleitung 14.3 und 14.4 mit dem Kurbelgehäuse 1 verbunden. In der Ölrückführleitung 14.3, 14.4 ist ein Rückschlagventil 18.2 angeordnet. Der Ölabscheider 16.1 ist über eine Leitung 14.2 mit der Druckeinstelleinrichtung 17.1 verbunden.
  • Die Leitungseinrichtung X umfasst darüber hinaus zwischen der Druckeinstelleinrichtung 17.1 und der Anschlussstelle A ein Rückschlagventil 18.1 und/oder ein steuerbares Absperrventil 19. Das Bezugszeichen 14.5 zeigt die Leitung zwischen dem Rückschlagventil 18.1 und dem Absperrventil 19, während das Bezugszeichen 14.6 die Leitung zwischen dem Absperrventil 19 und der Anschlussstelle A zeigt. Das Absperrventil 19 ist zwischen der Anschlussstelle A und dem Rückschlagventil 18.1 angeordnet.
  • Zwischen der Druckeinstelleinrichtung 17.1 und dem Rückschlagventil 18.1 geht von einer vorzugsweise T-förmigen Rohr- oder Schlauchleitung 15 eine mit einem Rückschlagventil 18.3 versehene Entlüftungsleitung 14.14 ab, die zur Verbindung mit einem Einleitungsanschluss E vor dem Verdichter 9 des Turboladers 7 dient, insbesondere zwischen dem Verdichter 9 und dem Luftfilter 10.
  • Die Leitung 14.14 führt insbesondere bei turboaufgeladenen Motoren zu dem Einleitungsanschluss E vor dem Verdichter 9 des Turboladers 7. Die Leitung 14.14 ist geöffnet, wenn der Druck nach der Drosselklappe 11 den Druck vor dem Verdichter 9 übersteigt. In diesem Fall ist das Rückschlagventil 18.1 geschlossen bzw. wird das Absperrventil 19 geschlossen. Die Leitung von der Druckeinstelleinrichtung 17.1 über die Anschlussstelle A in die Ladeluftzuführleitung 22 ist geöffnet, wenn der Druck vor dem Verdichter 9 den Druck nach der Drosselklappe 11 übersteigt, was insbesondere im Leerlauf, Schwachlast oder Schub der Verbrennungskraftmaschine oder allgemein des Kraftfahrzeug der Fall ist. Das Rückschlagventil 18.3 ist geschlossen. Durch den geringen Druck nach der Drosselklappe 11 kann ein hoher Unterdruck im Kurbelgehäuse 1 erzeugt werden. Dabei wird der Druck im Kurbelgehäuse 1 über die Druckeinstelleinrichtung 17.1 zur Regelung des Unterdrucks des Kurbelgehäuses 1 auf einen vorgegebenen Soll-Wert geregelt. Übersteigt der Druck nach der Drosselklappe 11 den Soll-Wert, stellt sich im Kurbelgehäuse 1 minimal der Druck nach der Drosselklappe 11 ein. Übersteigt der Druck nach der Drosselklappe 11 den Druck vor dem Verdichter 9, bewirkt die nunmehr geöffnete Leitung 14.14, dass sich im Kurbelgehäuse 1 ein Druck im Bereich des Druckes vor dem Verdichter 9 einstellt. Die Umschaltung zwischen den Leitungen vor Verdichter 9 (Leitung 14.14) und nach Drosselklappe 11 (Leitungseinrichtung X) geschieht vorzugsweise über eine Ventilsteuerung mittels selbstständig öffnenden und schließenden Ventilen, zweckmäßig Rückschlagventilen. Zu erwähnen ist, dass bei Saugmotoren die Leitung 14.14 und/oder die Ventilsteuerung entfallen kann.
  • Figur 2 zeigt eine Vorrichtung V gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
  • Die Vorrichtung V umfasst zunächst ein Kurbelgehäuse 1 und eine Leitungseinrichtung X, die im Wesentlichen wie im vorigen Ausführungsbeispiel ausgeführt sein können. Die Leitungseinrichtung X der Figur 2 unterscheidet sich insbesondere dadurch von der Leitungseinrichtung X der Figur 1, dass von ihr keine Leitung 14.14 abzweigt. An Stelle der vorzugsweise T-förmigen Rohr- oder Schlauchleitung 15 befindet sich die Leitung 14.7, die so abzweigungsfrei ausgeführt ist, dass ein Ölabscheider 16.2 und eine Druckeinstelleinrichtung 17.2 nicht mit dem Einleitungsanschluss E vor Verdichter 9 verbunden sind. Die Leitung 14.7 verbindet die Druckeinstelleinrichtung 17.2 mit einem Rückschlagventil 18.1.
  • Die Vorrichtung V der Figur 2 umfasst allerdings eine Leitungsvorrichtung (Entlüftungsvorrichtung) Y. Die Leitungsvorrichtung Y verbindet das Kurbelgehäuse 1 mit dem Einleitungsanschluss E vor dem Verdichter 9 des Turboladers 7.
  • Die Leitungsvorrichtung Y umfasst einen Ölabscheider 16.3 und eine Druckeinstelleinrichtung 17.3. Die Druckeinstelleinrichtung 17.3 ist über eine Leitung oder Anschlussstutzen 14.9 mit dem Ölabscheider 16.3 verbunden. Der Ölabscheider 16.3 ist über ein Leitungselement 14.8 und eine ein Rückschlagventil 18.4 aufweisende Ölrückführleitung 14.10, 14.11 mit dem Kurbelgehäuse 1 verbunden.
  • Die Leitungsvorrichtung Y weist zwischen der Druckeinstelleinrichtung 17.3 und dem Einleitungsanschluss E ein Rückschlagventil 18.3 auf. Eine Entlüftungsleitung 14.12 verbindet die Druckeinstelleinrichtung 17.3 mit dem Rückschlagventil 18.3, während eine Entlüftungsleitung 14.13 das Rückschlagventil 18.3 mit dem Einleitungsanschluss E verbindet.
  • Die in Figur 2 gezeigte Ausführungsform weist den Vorteil kurzer Leitungen und damit ein schnelles Ansprechen sowie zwei einstellbare bzw. geregelte Betriebsdrücke im Kurbelgehäuse 1 auf.
  • Unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen der Figuren 1 und 2 dienen die Druckeinstelleinrichtungen dazu, einen Unterdruck von 0,1 - 500 mbar, vorzugsweise von über 100 oder 150 mbar, im Kurbelgehäuse 1 einzustellen, um die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse 1 und dem Brennraum 4 zu reduzieren, was in der Folge zu einem verringerten Reverse-Blow-By und somit zu einer verringerten Anzahl an emittierten Partikeln führt.
  • Die Reduzierung der Anzahl emittierter Partikel resultiert insbesondere daraus, dass wegen der verringerten Druckdifferenz zwischen Brennraum 4 und Kurbelgehäuse 1 das sogenannte Reverse Blow-by verringert wird und dadurch wiederum der Öleintrag aus dem Kurbelgehäuses 1 in den Brennraum 4 reduziert wird.
  • Die Unterdruckerzeugung von 0,1 - 500 mbar, vorzugsweise von über 100 oder 150 mbar, im Kurbelgehäuse 1 wird insbesondere auf die kritischen Betriebszustände Leerlauf, Schwachlast und Schub beschränkt, was durch das steuerbare Absperrventil 19 erzielbar ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.
  • Darüber hinaus beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Merkmalen und Ansprüchen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kurbelgehäuse
    2
    Zylinderkopf
    3
    Kolben
    4
    Brennraum
    5
    Auslassventil
    6
    Einlassventil
    7
    Abgasturbolader
    8
    Turbine
    9
    Verdichter
    10
    Luftfilter
    11
    Drosselelement (Drosselklappe)
    12
    Kurbeltrieb
    13
    Ölniveau
    14.1
    Kurbelgehäuseentlüftungsanschluss bzw. -Leitung
    14.2
    Leitung von Ölabscheider zur Druckeinstelleinrichtung (Druckregler)
    14.3
    Ölrückführleitung vor Rückschlagventil
    14.4
    Ölrückführleitung zum Ölsumpf
    14.5
    Entlüftungsleitung vom Rückschlagventil zum gesteuerten Absperrventil
    14.6
    Entlüftungsleitung vom gesteuerten Absperrventil zum Ladeluftkrümmer nach Drosselelement bzw. in Ladeluftzuführleitung nach Drosselelement
    14.7
    Entlüftungsleitung von Druckeinstelleinrichtung zum Rückschlagventil nach Drosselelement, insbesondere ohne Abzweigung
    14.8
    Kurbelgehäuseentlüftungsanschluss bzw. -Leitung
    14.9
    Entlüftungsleitung von Ölabscheider zur Druckeinstelleinrichtung (Druckregler)
    14.10
    Ölrückführleitung vor Rückschlagventil
    14.11
    Ölrückführleitung zum Ölsumpf
    14.12
    Entlüftungsleitung von Druckeinstelleinrichtung zum Rückschlagventil
    14.13
    Entlüftungsleitung vom Rückschlagventil zum Einleitungsanschluss vor Verdichter
    14.14
    Entlüftungsleitung zum Einleitungsanschluss vor Verdichter
    15
    Rohr- oder Schlauchleitung mit Abzweigung, z. B. T-förmig
    16
    Ölabscheider
    16.1
    Ölabscheider für Kurbelgehäuseentlüftung vor Verdichter und/oder nach Drosselelement (11)
    16.2
    Ölabscheider für Kurbelgehäuseentlüftung nach Drosselelement (11)
    16.3
    Ölabscheider für Kurbelgehäuseentlüftung vor Verdichter
    17.
    Druckeinstelleinrichtung (Druckregler) für Kurbelgehäusedruck
    17.1
    Druckeinstelleinrichtung (Druckregler) für Kurbelgehäusedruck bei Kurbelgehäusentlüftung vor Verdichter und/oder nach Drosselelement (11)
    17.2
    Druckeinstelleinrichtung (Druckregler) für Kurbelgehäusedruck bei Kurbelgehäuseentlüftung nach Drosselelement (11)
    17.3
    Druckeinstelleinrichtung (Druckregler) für Kurbelgehäusedruck bei Kurbelgehäuseentlüftung vor Verdichter
    18.1
    Rückschlagventil in Entlüftungsleitung nach Drosselelement (11)
    18.2
    Rückschlagventil in Ölrückführleitung
    18.3
    Rückschlagventil in Entlüftungsleitung vor Verdichter
    18.4
    Rückschlagventil in Ölrückführleitung
    19
    Steuerbares/gesteuerte Absperrventil in Entlüftungseinrichtung X
    20
    Abgas zur Abgasanlage
    21
    Ladeluft zum Ladeluftkühler
    22
    Ladeluftzuführleitung zum Zuführen von Ladeluft in Brennraum
    22.1
    Ladeluftströmungsrichtung
    X
    Leitungs-/Entlüftungseinrichtung (Entlüftungssystem) zur Entlüftung vor Verdichter und/oder nach Drosselelement
    Y
    Leitungs-/Entlüftungsvorrichtung (Entlüftungssystem) zur Entlüftung vor Verdichter
    A
    Anschlussstelle (Ladeluftzuführleitung und Entlüftungseinrichtung X)
    E
    Einleitungsanschluss (der Entlüftungsvorrichtung Y vor Verdichter)
    V
    Vorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Claims (17)

  1. Vorrichtung (V) für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere zur Unterdruckerzeugung in einem Kurbelgehäuse (1) und/oder zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses (1), mit:
    einem Kurbelgehäuse (1),
    zumindest einem Brennraum (4),
    zumindest einem mit dem Kurbelgehäuse (1) in Verbindung stehenden Ölabscheider (16), und
    zumindest einer Druckeinstelleinrichtung (17), die ausgeführt ist, um im Betrieb einen Unterdruck im Kurbelgehäuse (1) einzustellen, so dass zweckmäßig die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (1) und dem Brennraum (4) reduziert wird.
  2. Vorrichtung (V) nach Anspruch 1, wobei das Kurbelgehäuse (1) über eine Leitungseinrichtung (X) an einer Anschlussstelle (A) mit einer Ladeluftzuführleitung (22) zum Zuführen von Ladeluft in den Brennraum (4) verbunden ist.
  3. Vorrichtung (V) nach Anspruch 2, wobei die Leitungseinrichtung (X) einen Ölabscheider (16.1, 16.2) und eine Druckeinstelleinrichtung (17.1, 17.2) umfasst.
  4. Vorrichtung (V) nach Anspruch 3, wobei der Ölabscheider (16.1, 16.2) über ein Entlüftungselement (14.1) und eine Ölrückführeinrichtung (14.3, 14.4) mit dem Kurbelgehäuse (1) verbunden ist und vorzugsweise die Ölrückführeinrichtung (14.3, 14.4) ein Rückschlagventil (18.2) aufweist.
  5. Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die Leitungseinrichtung (X) ein Steuermittel (19) umfasst und das Steuermittel (19) für zumindest eines von folgenden dient: ein Rückströmen von Luft in das Kurbelgehäuse (1) zu verhindern , den Arbeitsbereich der Leitungseinrichtung (X) zur Anschlussstelle (A) einzuschränken, und/oder das Einstellen des Unterdrucks im Kurbelgehäuse (1) auf den Betriebszustand Leerlauf, Schwachlast und/oder Schub der Verbrennungskraftmaschine zu beschränken.
  6. Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Leitungseinrichtung (X) ein Rückschlagventil (18.1) zwischen der Druckeinstelleinrichtung (17.1, 17.2) und der Anschlussstelle (A) umfasst, insbesondere zwischen der Druckeinstelleinrichtung (17.1, 17.2) und dem Steuermittel (19).
  7. Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Leitungseinrichtung (X) in Ladeluftströmungsrichtung (22.1) hinter einem Drosselelement (11) der Ladeluftzuführleitung (22) mit der Ladeluftzuführleitung (22) verbunden ist.
  8. Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei von der Leitungseinrichtung (X) eine Entlüftungsleitung (14.14) abzweigt und die Entlüftungsleitung (14.14) zur Verbindung mit einem Einleitungsanschluss (E) in Strömungsrichtung vor-einem Verdichter (9) eines Turboladers (7) dient.
  9. Vorrichtung (V) nach Anspruch 8, wobei die Entlüftungsleitung (14.14) zwischen dem Rückschlagventil (18.1) und der Druckeinstelleinrichtung (17.1, 17.2) abzweigt und vorzugsweise selbst ein Rückschlagventil (18.3) aufweist.
  10. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kurbelgehäuse (1) über eine Leitungsvorrichtung (Y) mit einem Einleitungsanschluss (E) in Strömungsrichtung vor einem Verdichter (9) eines Turboladers (7) verbunden ist.
  11. Vorrichtung (V) nach Anspruch 10, wobei die Leitungsvorrichtung (Y) einen Ölabscheider (16.3) und eine Druckeinstelleinrichtung (17.3) umfasst.
  12. Vorrichtung (V) nach Anspruch 11, wobei der Ölabscheider (16.3) über ein Entlüftungselement (14.8) und eine Ölrückführeinrichtung (14.10, 14.11) mit dem Kurbelgehäuse (1) verbunden ist und vorzugsweise die Ölrückführeinrichtung (14.10, 14.11) ein Rückschlagventil (18.4) umfasst.
  13. Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei die Leitungsvorrichtung (Y) zwischen der Druckeinstelleinrichtung (17.3) und dem Einleitungsanschluss (E) ein Rückschlagventil (18.3) aufweist.
  14. Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine Druckeinstelleinrichtung (17.1, 17.2, 17.3) dazu dient, einen Unterdruck von 0,1 bis 500 mbar, vorzugsweise von über 100, 150, 200, 250, 300 oder sogar von über 500 mbar im Kurbelgehäuse (1), einzustellen, um die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (1) und dem Brennraum (4) zu reduzieren, was in der Folge zweckmäßig zu einem verringerten Reverse-Blow-By und somit zu einer verringerten Anzahl an emittierten Partikeln führt.
  15. Verbrennungskraftmaschine, vorzugweise ein Gasmotor oder ein anderer Verbrennungsmotor mit ottomotorischem Brennverfahren, mit einer Vorrichtung (V) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
  16. Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine nach Anspruch 15.
  17. Betriebsverfahren für eine Vorrichtung (V) mit zumindest einem Brennraum (4), einem Kurbelgehäuse (1) und zumindest einem mit dem Kurbelgehäuse (1) in Verbindung stehenden Ölabscheider (16), vorzugsweise für eine und/oder ausgeführt mit einer Vorrichtung (V) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei mittels zumindest einer Druckeinstelleinrichtung (17) ein Unterdruck in dem Kurbelgehäuse (1) eingestellt wird, um zweckmäßig die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (1) und dem Brennraum (4) zu reduzieren.
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