CN106246288A - 为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生 - Google Patents

为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生，一种用于内燃机的设备(V)，其尤其用于在曲轴箱(1)中产生负压和/或用于曲轴箱(1)的通风，该设备具有曲轴箱(1)、至少一个燃烧室(4)、与曲轴箱(1)相连接的至少一个油分离器(16)和至少一个调压装置(17)，其实施成在运行中在曲轴箱(1)中建立负压，从而适宜地减小在曲轴箱(1)与燃烧室(4)之间的压差。

Description

为了减少颗粒数量在曲轴箱中的负压产生
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机、尤其燃气发动机或其他内燃发动机(其可利用汽油发动机的燃烧方法运行)的设备。该设备尤其用于在曲轴箱中产生负压，适宜地用于减少颗粒数量排放和/或用于使曲轴箱通风。本发明此外涉及一种相应的运行方法。
背景技术
在机动车的柴油发动机中曲轴箱的通风通常到空气过滤器与废气涡轮增压器的压缩机之间的联接部位中。在此，所谓的窜漏空气被引导到油分离器中。在曲轴箱中通常产生以大约30mbar的数量级的负压。直到欧V法规，对于商用车仅限制了颗粒质量。自欧VI法规开始，对于商用车现在此外须遵循对颗粒数量的极限值。由于燃气发动机的汽油发动机燃烧方法，尤其在运行状态滑移和空转中，除了很小的缝隙使节流阀闭合。在节流阀后面的进气歧管中相对于环境产生负压。由此在吸气行程期间在发动机的燃烧室中出现负压，因此在燃烧室中还相对于发动机的曲轴箱出现负压。因此，气体被从曲轴箱抽吸到燃烧室中(“反向窜漏”)。由于气体运动，发动机油被从衬套/活塞的区域中输送到燃烧室中。由于在空转中燃烧的低强度或在滑移中不存在燃烧，油聚集在燃烧室中。如果在较长的滑移或空转阶段之后负荷增加，由于提高的燃烧强度使聚集的油在短时间段内燃烧。由于在燃烧中所产生的油残渣(油余烬)而产生较高的颗粒排放。该效应由此被加强，即在燃料配量时未考虑位于燃烧室中的油量。在燃烧室中氧气缺乏，这提高了颗粒排放。油余烬主要包括非常小的颗粒，因此颗粒数量的排放比颗粒质量的排放更严重。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少所排放的颗粒的数量的可能性。
该目的可利用独立权利要求的特征来实现。有利的改进方案可由从属权利要求和本发明的优选的实施形式的接下来的说明得悉。
本发明提供了一种适宜地用于内燃机的设备，其尤其用于在曲轴箱中产生负压和/或用于曲轴箱的通风。该设备包括燃烧室、曲轴箱和与曲轴箱相连接的至少一个油分离器。该设备此外包括用于调整曲轴箱中的负压的至少一个调压装置，以便优选地减小在曲轴箱与燃烧室之间的压差。在燃烧室与曲轴箱之间的减小的压差引起减少油进入燃烧室中和/或引起减少的反向窜漏并且因此尤其引起例如在内燃机的以下运行阶段空转、低负荷和/或滑移中减少的废气颗粒数量排放。内燃机适宜地包括机动车发动机。
可能的是，曲轴箱通过管路装置(例如通风装置、管路、管路***等等)在联接部位处与用于将增压空气输送到燃烧室中的增压空气输送管路相连接。联接部位优选地在增压空气输送管路处布置在节流元件与燃烧室之间。
管路装置可包括油分离器和/或调压装置。调压装置可集成到油分离器中或布置在油分离器之外。
管路装置的油分离器优选地通过通风元件(例如通风管路、通风接管等等)和/或油回引装置(例如油回引管路、油回引接管等等)与曲轴箱相连接。油回引装置适宜地用于将油回引到曲轴箱中。通风元件适宜地用于曲轴箱的通风。油回引装置例如可具有止回阀。
管路装置尤其可包括控制器件，其优选地实施成将在曲轴箱中的负压的调整限制到内燃机的以下运行状态空转、低负荷和/或滑移上。
控制器件同样可用于防止空气回流到曲轴箱中和/或限制至联接部位的管路装置的工作区域。
控制器件优选地是截止阀。控制器件可电气操控，例如由用于控制内燃机的发动机控制器或极限值开关，其此外例如可利用适宜的极限值控制气动地操纵或者其可实施为自切换的负压阀。
控制器件优选地布置在至增压空气输送管路的联接部位与调压装置之间。
管路装置可具有止回阀。止回阀优选地布置在至增压空气输送管路的联接部位与调压装置之间。
管路装置优选地在增压空气流动方向上在节流元件之后与增压空气输送管路相连接。换言之，联接部位可构造在增压空气输送管路的节流元件之后。备选地或补充地，管路装置可在燃烧室与增压空气输送管路的节流元件之间通到增压空气输送管路中。节流元件例如可以是节流阀。
该设备可具有废气涡轮增压器。
在该情况中可能的是，从管路装置分支出通风管路并且通风管路用于在涡轮增压器的压缩机之前与引入接口连接。备选地或补充地，通风管路本身可具有止回阀。
相对于管路装置备选或补充地，该设备可具有管路设备(例如通风设备、管路、管路***等等)。
管路设备尤其用于与在在涡轮增压器的压缩机之前的引入接口连接。
可能的是，管路设备包括油分离器和/或调压装置。调压装置可集成到油分离器的壳体中或布置在油分离器的壳体之外。
管路设备的油分离器优选地通过通风元件(例如通风管路、通风接管等等)和油回引装置(例如油回引管路、油回引接管等等)与曲轴箱相连接。油回引装置适宜地用于将油回引到曲轴箱中。通风元件适宜地用于曲轴箱的通风。油回引装置例如可具有止回阀。
管路设备适宜地可在调压装置与引入接口之间具有止回阀。
特征“调压”优选地在本发明的范围中应宽泛地来解释并且适宜地例如可包括压力控制或压力调节。
特征“管路”优选地在本发明的范围中应宽泛地来解释并且适宜地例如可包括柔性的或刚性的管路、管道、软管、联接接管、接口等。
管路装置优选地是通风装置。
管路设备优选地是通风设备。
在带有两个调压装置的实施形式中，优选地在曲轴箱中两个可调的(可调节或可控制的)运行压力是可能的。
本发明不限于如在此所述的设备，而是还包括机动车，优选地商用车，尤其公共汽车或载重汽车，其具有如在此所公开的设备。
本发明此外涉及一种尤其用于如在此所公开的设备的运行方法和/或利用如在此所公开的设备来实施的运行方法。因此，该设备包括燃烧室、曲轴箱和与曲轴箱相连接的至少一个油分离器。
在该运行方法中，借助于至少一个调压装置在曲轴箱中建立负压，以便适宜地减小在曲轴箱与燃烧室之间的压差。
该运行方法尤其用于在曲轴箱中产生负压和/或用于曲轴箱的通风。
另外的方法步骤所参照的该设备的说明中得到，以避免重复。
在此对于该设备所做出的公开适宜地也适用于该运行方法并且就此而言同样适宜地可要求保护。
本发明的上述实施形式和特征可相互组合。本发明的其他有利的改进方案在从属权利要求中公开或者结合附图从本发明的优选的实施形式的接下来的说明中得到。
附图说明
图1示出了根据本发明的一实施形式的设备的示意图以及
图2示出了根据本发明的另一实施形式的设备的示意图。
附图标记清单
1 曲轴箱
2 气缸头
3 活塞
4 燃烧室
5 排出阀
6 进入阀
7 废气涡轮增压器
8 涡轮
9 压缩机
10 空气过滤器
11 节流元件(节流阀)
12 曲轴传动机构
13 油位
14.1 曲轴箱通风接口或管路
14.2 从油分离器至调压装置(压力调节器)的管路
14.3 在止回阀之前的油回引管路
14.4 至油池的油回引管路
14.5 从止回阀至所控制的截止阀的通风管路
14.6 从所控制的截止阀至在节流元件之后的增压空气歧管或到在节流元件之后的增压空气输送管路中的通风管路
14.7 从调压装置至在节流元件之后的止回阀的通风管路，尤其无分支
14.8 曲轴箱通风接口或管路
14.9 从油分离器至调压装置(压力调节器)的通风管路
14.10 在止回阀之前的油回引管路
14.11 至油池的油回引管路
14.12 从调压装置至止回阀的通风管路
14.13 从止回阀至压缩机之前的引入接口的通风管路
14.14 至压缩机之前的引入接口的通风管路
15 具有分支的管道-或软管管路，例如T形
16 油分离器
16.1 用于在压缩机之前和/或在节流元件(11)之后的曲轴箱通风的油分离器
16.2 用于在节流元件(11)之后的曲轴箱通风的油分离器
16.3 用于在压缩机之前的曲轴箱通风的油分离器
17 用于曲轴箱压力的调压装置(压力调节器)
17.1 在压缩机之前和/或在节流元件(11)之后的曲轴箱通风中曲轴箱压力的调压装置(压力调节器)
17.2 在节流元件(11)之后的曲轴箱通风中曲轴箱压力的调压装置(压力调节器)
17.3 在压缩机之前的曲轴箱通风中曲轴箱压力的调压装置(压力调节器)
18.1 在节流元件(11)之后的通风管路中的止回阀
18.2 在油回引管路中的止回阀
18.3 在压缩机之前的通风管路中的止回阀
18.4 在油回引管路中的止回阀
19 在通风装置X中的可控的/所控制的截止阀
20 至废气设施的废气
21 至增压空气冷却器的增压空气
22 用于将增压空气输送到燃烧室中的增压空气输送管路
22.1 增压空气流动方向
X 用于在压缩机之前和/或在节流元件之后通风的管路-/通风装置(通风***)
Y 用于在压缩机之前通风的管路-/通风设备(通风***)
A (增压空气输送管路和通风装置X)联接部位
E (在压缩机之前通风设备Y的)引入接口
V 用于内燃机的设备。
具体实施方式
参考附图所说明的实施形式部分一致，从而类似的或相同的部件设有相同的附图标记，并且关于其阐述也参考其他的实施形式或附图的说明，以避免重复。
图1示出了用于内燃机的设备V的示意图。
设备V包括曲轴箱1、管路装置(通风装置)X和废气涡轮增压器7。
废气涡轮增压器7常常包括涡轮8和压缩机9。在其之前存在空气过滤器10。附图标记20表示至废气设施的废气。附图标记21表示至未示出的增压空气冷却器的增压空气。
设备V或内燃机包括曲轴箱1、一个或多个燃烧室4、一个或多个活塞3、曲轴传动机构12、一个或多个气缸头2(其具有一个或多个排出阀5和一个或多个进入阀6)。附图标记13表示曲轴箱1中的油位。
管路装置X将曲轴箱1在增压空气流动方向22.1上在增压空气输送管路22的节流阀11之后的联接部位A处与增压空气输送管路22连接。增压空气输送管路22用于将增压空气输送到燃烧室4中、尤其到进入阀6或增压空气歧管处。附图标记22.1表示未示出的增压空气冷却器的增压空气或在增压空气输送管路22中增压空气的流动方向。
管路装置X包括油分离器16.1和用于曲轴箱压力的调压装置17.1(例如压力调节器)。油分离器16.1通过曲轴箱通风接口14.1在一侧且通过油回引管路14.3和14.4与曲轴箱1相连接。在油回引管路14.3、14.4中布置有止回阀18.2。油分离器16.1通过管路14.2与调压装置17.1相连接。
管路装置X此外在调压装置17.1与联接部位A之间包括止回阀18.1和/或可控的截止阀19。附图标记14.5示出了在止回阀18.1与截止阀19之间的管路，而附图标记14.6示出了在截止阀19与联接部位A之间的管路。截止阀19布置在联接部位A与止回阀18.1之间。
在调压装置17.1与止回阀18.1之间从优选地T形的管道-或软管管路15离开有设有止回阀18.3的通风管路14.14，其用于与在涡轮增压器7的压缩机9之前、尤其在压缩机9和空气过滤器10之间的引入接口E连接。
管路14.14尤其在涡轮增压发动机中通向在涡轮增压器7的压缩机9之前的引入接口E。如果在节流阀11之后的压力超过在压缩机9之前的压力，管路14.14打开。在该情况中，止回阀18.1关闭或使截止阀19关闭。如果在压缩机9之前的压力超过在节流阀11之后的压力，从调压装置17.1通过联接部位A到增压空气输送管路22中的管路打开，尤其在内燃机的或概括地机动车的空转、低负荷或滑移中是这种情况。止回阀18.3关闭。由于在节流阀11之后的较小的压力可在曲轴箱1中产生较高的负压。在此，曲轴箱1中的压力通过用于调节曲轴箱1的负压的调压装置17.1被调节到规定的理论值上。如果在节流阀11之后的压力超过理论值，在曲轴箱1中最小地出现在节流阀11之后的压力。如果在节流阀11之后的压力超过在压缩机9之前的压力，现在打开的管路14.14引起在曲轴箱1中出现在压缩机9之前的压力范围中的压力。在压缩机9之前的管路(管路14.14)和在节流阀11之后的管路(管路装置X)之间的切换优选地通过借助于独立打开的和关闭的阀、适宜地止回阀的阀控制进行。应提及的是，在自然吸气式发动机中可取消管路14.14和/或阀控制。
图2示出了根据本发明的另一实施形式的设备V。
设备V首先包括曲轴箱1和管路装置X，其大致可如前述实施例那样来实施。图2的管路装置X与图1的管路装置X尤其由此相区别，即从其未分支出管路14.14。在优选地T形的管道-或软管管路15的部位处存在管路14.7，其无分支地实施成使得油分离器16.2和调压装置17.2不与在压缩机9之前的引入接口E相连接。管路14.7将调压装置17.2与止回阀18.1相连接。
然而，图2的设备V包括管路设备(通风设备)Y。管路设备Y将曲轴箱1与在涡轮增压器7的压缩机9之前的引入接口E连接。
管路设备Y包括油分离器16.3和调压装置17.3。调压装置17.3通过管路或联接接管14.9与油分离器16.3相连接。油分离器16.3通过管路元件14.8和具有止回阀18.4的油回引管路14.10、14.11与曲轴箱1相连接。
管路设备Y在调压装置17.3与引入接口E之间具有止回阀18.3。通风管路14.12将调压装置17.3与止回阀18.3连接，而通风管路14.13将止回阀18.3与引入接口E连接。
在图2中示出的实施形式具有管路更短的优点并且因此具有快速响应以及在曲轴箱1中的两个可调的或所调节的运行压力。
参考图1和图2的实施形式，调压装置用于在曲轴箱1中建立0.1-500mbar、优选地高于100或150mbar的负压，以减小在曲轴箱1与燃烧室4之间的压差，这由此导致减少的反向窜漏且因此导致减少的数量的所排放的颗粒。
所排放的颗粒的数量的减少尤其由此造成，即由于在燃烧室4与曲轴箱1之间的减小的压差减少所谓的反向窜漏并且由此又减少油从曲轴箱1进入燃烧室4中。
在曲轴箱1中0.1-500mbar、优选地高于100或150mbar的负压产生尤其被限于关键的运行状态空转、低负荷和滑移，这可通过可控的截止阀19获得。
本发明不限于上述优选的实施形式。而是大量变型和变体是可能的，其同样利用本发明构思并且因此落入保护范围中。此外，独立于所参考的特征和权利要求，本发明还要求保护从属权利要求的内容和特征。

Claims (17)

1. 一种用于内燃机的设备(V)，其尤其用于在曲轴箱(1)中产生负压和/或用于曲轴箱(1)的通风，其具有：
曲轴箱(1)，
至少一个燃烧室(4)，
与所述曲轴箱(1)相连接的至少一个油分离器(16)，和
至少一个调压装置(17)，其实施成在运行中在所述曲轴箱(1)中建立负压，从而适宜地减小在所述曲轴箱(1)与所述燃烧室(4)之间的压差。
2. 根据权利要求1所述的设备(V)，其中，所述曲轴箱(1)通过管路装置(X)在联接部位(A)处与用于将增压空气输送到所述燃烧室(4)中的增压空气输送管路(22)相连接。
3. 根据权利要求2所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)包括油分离器(16.1,16.2)和调压装置(17.1,17.2)。
4. 根据权利要求3所述的设备(V)，其中，所述油分离器(16.1,16.2)通过通风元件(14.1)和油回引装置(14.3,14.4)与所述曲轴箱(1)相连接并且优选地所述油回引装置(14.3,14.4)具有止回阀(18.2)。
5. 根据权利要求2至4中任一项所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)包括控制器件(19)并且所述控制器件(19)用于以下目的中的至少一个：防止空气回流到所述曲轴箱(1)中，限制至所述联接部位(A)的所述管路装置(X)的工作区域，和/或将在所述曲轴箱(1)中的负压的调整限制到所述内燃机的以下运行状态空转、低负荷和/或滑移。
6. 根据权利要求2至5中任一项所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)包括在所述调压装置(17.1,17.2)与所述联接部位(A)之间、尤其在所述调压装置(17.1,17.2)与所述控制器件(19)之间的止回阀(18.1)。
7. 根据权利要求2至6中任一项所述的设备(V)，其中，所述管路装置(X)在增压空气流动方向(22.1)上在所述增压空气输送管路(22)的节流元件(11)之后与所述增压空气输送管路(22)相连接。
8. 根据权利要求2至7中任一项所述的设备(V)，其中，从所述管路装置(X)分支出通风管路(14.14)并且所述通风管路(14.14)用于与在流动方向上在涡轮增压器(7)的压缩机(9)之前的引入接口(E)连接。
9. 根据权利要求8所述的设备(V)，其中，所述通风管路(14.14)在所述止回阀(18.1)与所述调压装置(17.1,17.2)之间分支出并且优选地本身具有止回阀(18.3)。
10. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其中，所述曲轴箱(1)通过管路设备(Y)在流动方向上在涡轮增压器(7)的压缩机(9)之前与引入接口(E)相连接。
11. 根据权利要求10所述的设备(V)，其中，所述管路设备(Y)包括油分离器(16.3)和调压装置(17.3)。
12. 根据权利要求11所述的设备(V)，其中，所述油分离器(16.3)通过通风元件(14.8)和油回引装置(14.10,14.11)与所述曲轴箱(1)相连接并且所述油回引装置(14.10,14.11)优选地包括止回阀(18.4)。
13. 根据权利要求10至12中任一项所述的设备(V)，其中，所述管路设备(Y)在所述调压装置(17.3)与所述引入接口(E)之间具有止回阀(18.3)。
14. 根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)，其中，至少一个所述调压装置(17.1,17.2,17.3)用于在所述曲轴箱(1)中建立0.1至500mbar、优选地高于100,150,200,250,300或者甚至高于500mbar的负压，以减小在所述曲轴箱(1)与所述燃烧室(4)之间的压差，这因此适宜地导致减少的反向窜漏并且因此导致减少的所排放的颗粒数量。
15. 一种内燃机，优选地利用汽油发动机的燃烧方法的燃气发动机或其他内燃发动机，其具有根据上述权利要求中任一项所述的设备(V)。
16. 一种机动车、优选地商用车，其具有根据权利要求15所述的内燃机。
17. 一种用于设备(V)的运行方法，所述设备具有至少一个燃烧室(4)、曲轴箱(1)和与所述曲轴箱(1)相连接的至少一个油分离器(16)，该运行方法优选地用于根据权利要求1至14中任一项所述的设备(V)和/或利用根据权利要求1至14中任一项所述的设备(V)来实施，其中，借助于至少一个调压装置(17)来调整在所述曲轴箱(1)中的负压，以适宜地减小在所述曲轴箱(1)与所述燃烧室(4)之间的压差。
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