DE102019001025A1 - Internal combustion engine with an open crankcase ventilation - Google Patents

Internal combustion engine with an open crankcase ventilation Download PDF

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Abstract

Beschrieben wird eine Brennkraftmaschine mit einer offenen Kurbelgehäuseentlüftung, wenigstens einem Kurbelgehäuse, wenigstens einer Kurbelgehäuseentlüftung, wenigstens einem Auffangbehälter und wenigstens einer Ölrückführungsvorrichtung.An internal combustion engine is described with an open crankcase ventilation, at least one crankcase, at least one crankcase ventilation, at least one collecting container and at least one oil return device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer offenen Kurbelgehäuseentlüftung.The invention relates to an internal combustion engine with an open crankcase ventilation.

Ölabscheider von Brennkraftmaschinen haben die Aufgabe, das im Kurbelgehäuse befindliche Öl-Gas-Gemisch zu reinigen, indem sie die Öltröpfchen aus diesem Gemisch abscheiden und in den Ölsumpf der Ölwanne zurückführen, während die Gase in den Ansaugbereich leiten. Der Ölabscheider ist zu diesem Zweck an seinem Eingang mit dem Kurbelgehäuse und an seinem Ausgang mit dem Ansaugbereich verbunden. Ein Ölabscheider der vorstehend angesprochenen Art ist beispielsweise aus der DE 4239108 A1 bekannt, zur Rückführung des abgeschiedenen Öls sind dort Rückführleitungen vorgesehen, die unterhalb des Ölspiegels in den Ölsumpf der Ölwanne münden. Die DE 4017074 A1 offenbart ein Druckregelventil für die Kurbelgehäuseentlüftung an einer Brennkraftmaschine, wobei dieses Druckregelventil in Kombination mit einer Einfüllöffnung für Motoröl und einem Ölpeilstab angeordnet ist. Diese Kombination zeichnet sich dadurch aus, dass sie platzsparend ist und sämtliche Komponenten, die die Ölversorgung und -Überwachung einer Brennkraftmaschine betreffen, zentral verbindet. Diese Kombination zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass lediglich ein einziger Anschluss an dem Motorblock erforderlich ist, durch welchen das einzufüllende Öl bzw. das aus dem Druckregelventil zurücklaufende Öl der Ölwanne zugeführt wird und außerdem den Ölpeilstab aufnimmt.The task of oil separators in internal combustion engines is to clean the oil-gas mixture in the crankcase by separating the oil droplets from this mixture and returning them to the oil sump in the oil pan, while the gases are directed into the intake area. For this purpose, the oil separator is connected at its inlet to the crankcase and at its outlet to the intake area. An oil separator of the type discussed above is, for example, from DE 4239108 A1 known, for returning the separated oil there are provided return lines which open below the oil level in the oil sump of the oil pan. The DE 4017074 A1 discloses a pressure control valve for crankcase ventilation on an internal combustion engine, this pressure control valve being arranged in combination with a filler opening for engine oil and an oil dipstick. This combination is characterized by the fact that it saves space and centrally connects all components that relate to the oil supply and monitoring of an internal combustion engine. This combination is further characterized in that only a single connection is required on the engine block, through which the oil to be filled in or the oil flowing back from the pressure regulating valve is fed to the oil pan and also receives the oil dipstick.

Weiter ist aus der WO 98/49432A1 bekannt, Öltröpfchen eines Öltröpfchen-Gas-Gemisches unter der Zentrifugalwirkung eines in einem Gehäuse rotierenden Zahnrades abzuscheiden, wobei ein mit der Rotationsachse des Zahnrades fluchtendes Rohr die gereinigten Gase aus dem Gehäuse abführt.Next is from the WO 98 / 49432A1 known to separate oil droplets of an oil droplet-gas mixture under the centrifugal effect of a gear wheel rotating in a housing, a tube which is aligned with the axis of rotation of the gear wheel discharges the cleaned gases from the housing.

Aus der JP 2000-38915 A ist ein an einem Zylinderkopfdeckel angeordneter Ölabscheider bekannt, der ein Gehäuse aufweist, auf dessen waagerechter Bodenfläche drei L-förmige Winkel angeordnet sind, wobei die Rückseiten der senkrechten L-Balken mit Ablauföffnungen in der Bodenfläche fluchten. An der Decke des Gehäuses ist ein Rohr in das Gehäuse eingeschoben, durch das die von Öltröpfchen befreiten Gase über ein Ventil entweichen.From the JP 2000-38915 A an oil separator arranged on a cylinder head cover is known which has a housing on the horizontal bottom surface of which three L-shaped angles are arranged, the rear sides of the vertical L-beams being aligned with drain openings in the bottom surface. At the top of the housing, a pipe is pushed into the housing, through which the gases from which oil droplets have been removed can escape via a valve.

Die DE 2103061 zeigt eine Vorrichtung zum Rückführen von Gasen aus dem Motorgehäuse eines Brennkraftmotors in dessen Gaseinführsystem.The DE 2103061 shows a device for recirculating gases from the motor housing of an internal combustion engine into its gas introduction system.

Aus der DE 423791 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses, insbesondere bei Motorrädern, bekannt, bei der die Beschmutzung der Maschine oder der Kleidung des Fahrers sowie Ölverluste ausgeschlossen werden sollen. Bei aufgeladenen Motoren, deren ölhaltiges Gas vor der Turbine zugeführt wird, besteht bei hochaufgeladenen Motoren die Gefahr, dass durch die hohem Temperaturen in der Turbine Verlackungen auftreten, die für den Turbolader schädlich sein können. Aus diesem Grund wird bei dieser Motorenart die Möglichkeit genutzt, eine offene Kurbelgehäuseentlüftung zu verwenden. Nachteilig ist hier, dass dieser Auffangbehälter gewartet werden muss. Hierbei werden die Kurbelgehäusegase ins Freie abgeleitet. Wie oben beschrieben, sind diese Gase trotz Vorabscheidung immer noch ölhaltig und so kann auch Öl ins Freie gelangen, was ebenfalls nachteilig ist.From the DE 423791 an internal combustion engine with a device for venting the crankcase, especially in motorcycles, is known, in which the soiling of the machine or the driver's clothing and oil losses are to be excluded. In the case of supercharged engines, the oil-containing gas of which is supplied upstream of the turbine, there is a risk in supercharged engines that the high temperatures in the turbine will result in lacquer build-up which can be harmful to the turbocharger. For this reason, the option of using an open crankcase ventilation is used with this type of engine. The disadvantage here is that this collecting container has to be serviced. The crankcase gases are diverted to the outside. As described above, these gases are still oily in spite of the pre-separation and so oil can also get into the open, which is also disadvantageous.

DE 19914166 zeigt einen rotatorisch arbeitenden Ölabscheider zur Reinigung des im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, insbesondere selbstzündenden Brennkraftmaschine, enthaltenen Gases. DE 19914166 shows a rotary oil separator for cleaning the gas contained in the crankcase of an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine.

Kurbelgehäuseentlüftungsgas oder auch Blow-by-Gas, nachfolgend Kurbelgehäusegas genannt, ist Gas, welches im Motorbetrieb an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse gelangt. Aus diesem Kurbelgehäusegas muss das aufgenommene Öl entfernt werden und das gereinigte Kurbelgehäusegas wird dann insbesondere der Verbrennungsluft zugeführt. Die Ölabscheidung aus den Kurbelgehäusegasen erfolgt heute überwiegend mit Hilfe von Abscheidern, die aus einem Gewirk von Fasern bestehen, oder mit Hilfe von Strahlumlenkungen an Prallplatten oder einer Kombination beider Verfahren. Für zukünftige Motoren sind die mit den bisherigen Abscheidern erzielbaren Abscheidegrade nicht wirksam genug. Daher werden Feinstfilter, eventuell auch als Wechselfiltersysteme, zum Einsatz kommen. Diese besitzen jedoch den Nachteil, dass sie prinzipbedingt mit einem hohen Differenzdruck arbeiten und somit zu Dichtheitsproblemen am Motor führen.Crankcase ventilation gas or blow-by gas, hereinafter referred to as crankcase gas, is gas that passes the piston rings into the crankcase during engine operation. The absorbed oil must be removed from this crankcase gas and the cleaned crankcase gas is then fed in particular to the combustion air. The oil separation from the crankcase gases takes place today mainly with the help of separators, which consist of a knitted fabric of fibers, or with the help of jet deflectors on baffle plates or a combination of both processes. The degrees of separation that can be achieved with previous separators are not effective enough for future engines. Therefore, ultra-fine filters, possibly also as replaceable filter systems, will be used. However, these have the disadvantage that, due to their principle, they work with a high differential pressure and thus lead to leakage problems on the engine.

Die Erfindung hat die Aufgabe eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet.The invention has the task of creating an internal combustion engine which avoids the disadvantages mentioned above.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit einer offenen Kurbelgehäuseentlüftung, umfassend wenigstens ein Kurbelgehäuse, wenigstens eine Kurbelgehäuseentlüftung, wenigstens einen Auffangbehälter und wenigstens eine Ölrückführungsvorrichtung.The invention achieves the object set by an internal combustion engine with an open crankcase ventilation, comprising at least one crankcase, at least one crankcase ventilation, at least one collecting container and at least one oil return device.

Zur Verbesserung der Ölrückführung ist es außerdem vorteilhaft, wenn die Kurbelgehäuseentlüftung im Wesentlichen im Bereich des Zylinderkopfes angeordnet ist.To improve the oil return, it is also advantageous if the crankcase ventilation is arranged essentially in the area of the cylinder head.

In einer bevorzugten Ausführungsform können der Auffangbehälter und die Kurbelgehäuseentlüftung mittels wenigstens eines Entlüftungsrohres verbunden sein.In a preferred embodiment, the collecting container and the Be connected to the crankcase ventilation by means of at least one ventilation pipe.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den Unteransprüchen.Further advantageous refinements can be found in the subclaims.

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. A preferred embodiment of an arrangement according to the invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing.

Die einzige Figur zeigt eine Brennkraftmaschine mit einer offenen Kurbelgehäuseentlüftung .The single figure shows an internal combustion engine with an open crankcase ventilation.

Eine Brennkraftmaschine erzeugt durch an den Kolbenringen vorbeiströmende Gase Drücke innerhalb des Kurbelgehäuses und in den damit verbundenen Bauteilen.An internal combustion engine uses gases flowing past the piston rings to generate pressures inside the crankcase and in the components connected to it.

Diese Gase werden in der Regel durch eine Kurbelgehäuseentlüftung, versehen mit Ventilen, Abscheidematten, Abscheidekörpern o. ä., dem Motor zur Verbrennung wieder zugeführt, so dass keine ölhaltigen Gase nach außen kommen und sich kein Öl absetzen kann.These gases are usually fed back to the engine for combustion through a crankcase ventilation system equipped with valves, separating mats, separating bodies, etc., so that no oily gases can escape and no oil can settle.

Bei Turbomotoren, bei denen das ölhaltige Gas vor der Turbine zugeführt wird, besteht insbesondere bei hochaufgeladenen Motoren die Gefahr, dass durch die hohem Temperaturen in der Turbine Verlackungen auftreten, die für den Turbolader schädlich sind.In the case of turbo engines, in which the oil-containing gas is supplied upstream of the turbine, there is a risk, particularly in the case of highly charged engines, that the high temperatures in the turbine will result in lacquer deposits which are harmful to the turbocharger.

Aus diesem Grund wird bei dieser Motorenart die Möglichkeit genutzt, eine offene Kurbelgehäuseentlüftung zu verwenden. Hierbei werden die Kurbelgehäusegase ins Freie abgeleitet. Wie oben beschrieben, sind diese Gase trotz Vorabscheidung immer noch ölhaltig und so kann auch Öl ins Freie gelangen. In der vorliegenden Erfindung schafft ein Auffangbehälter, der mit dem Entlüftungsrohr verbunden ist, Abhilfe.For this reason, the option of using an open crankcase ventilation is used with this type of engine. The crankcase gases are diverted to the outside. As described above, these gases are still oily in spite of the pre-separation and so oil can also escape into the open. In the present invention, a collection container connected to the vent pipe provides a remedy.

Der Erfindung liegt zugrunde, eine Ölrückführungsvorrichtung zu schaffen, die einen Auffangbehälter 4 so mit dem Entlüftungsrohr 3 verbindet, dass ein großer Entlüftungsquerschnitt oben am Auffangbehälter 4 entsteht, wobei der Auffangbehälter 4 mit einer Ölrückführungsvorrichtung 7 in der Weise mit dem Kurbelgehäuse 1 verbunden ist, dass zwischen Auffangbehälter 4 und Kurbelgehäuse 1 in der Ölrückführungsvorrichtung 7 ein Rückschlagventil 6, z. B. in Form eines Feder-/Kugelventils, angeordnet ist. The invention is based on creating an oil return device that has a collecting container 4th so with the vent pipe 3 that a large ventilation cross-section at the top of the collecting container connects 4th arises, with the collecting container 4th with an oil return device 7th in the way with the crankcase 1 that is connected between collecting container 4th and crankcase 1 in the oil return device 7th a check valve 6 , e.g. B. in the form of a spring / ball valve is arranged.

Der große Entlüftungsquerschnitt oben am Auffangbehälter entsteht durch einen Deckel 5, eine sogenannte Abschirmkappe, die über den Rand des Auffangbehälters 4 übersteht.The large ventilation cross-section at the top of the collecting container is created by a lid 5 , a so-called shielding cap, which is over the edge of the collecting container 4th survives.

Dieser Überstand ist so ausgebildet, dass er dicht gegen eintretenden Staub und Flüssigkeit ist. Es befindet sich zwischen Auffangbehälter 4 und Deckel 5, bedingt durch die Spielpassung ein Dichtungslabyrinth.This protrusion is designed so that it is tight against ingress of dust and liquid. It is located between the collecting container 4th and lid 5 , due to the clearance fit a sealing labyrinth.

Dies erfolgt durch eine Labyrinthabdichtung mit oder ohne weitere Maßnahmen, wie z. B. der Verwendung eines Dicht- bzw. Wirrfaserflieses, was nicht explizit in der Figur dargestellt wird.This is done by a labyrinth seal with or without further measures, such as. B. the use of a sealing or random fiber fleece, which is not explicitly shown in the figure.

Der Auffangbehälter 4 hat eine Verbindung zum Zylinderkurbelgehäuse 1. Diese Verbindung ist mit einem Rückschlagventil 6 versehen.The collecting container 4th has a connection to the cylinder crankcase 1 . This connection is with a check valve 6 Mistake.

Die Höhe des Auffangbehälters 4 ist so gewählt, dass durch die Flüssigkeitshöhe bzw. -säule im Zusammenspiel mit der Federkraft das Rückschlagventil 6 sich in bestimmten Lastsituationen des Motors bzw. der Brennkraftmaschine 8 öffnet, z. B. im Motorstillstand, so dass das im Auffangbehälter 4 angesammelte Entlüftungs-Öl wieder dem Motor 8 zugeführt wird.The height of the container 4th is selected in such a way that the check valve is triggered by the liquid height or column in interaction with the spring force 6 in certain load situations of the engine or the internal combustion engine 8th opens, e.g. B. with the engine stopped, so that in the collecting container 4th any accumulated venting oil returns to the engine 8th is fed.

Somit ist die offene Kurbelgehäuseentlüftung 2 wartungsfrei, ohne Öl bzw. Ölnebel, in die Umgebung zu entlassen.Thus the crankcase ventilation is open 2 maintenance-free, without releasing oil or oil mist into the environment.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
KurbelgehäuseCrankcase
22
KurbelgehäuseentlüftungCrankcase ventilation
33
EntlüftungsrohrVent pipe
44th
AuffangbehälterCollecting container
55
Deckel/AbschirmkappeLid / shielding cap
66
Rückschlagventilcheck valve
77th
ÖlrückführungsvorrichtungOil return device
88th
Motor/BrennkraftmaschineEngine / internal combustion engine
99
ZylinderkopfCylinder head

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

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  • DE 423791 [0006]DE 423791 [0006]
  • DE 19914166 [0007]DE 19914166 [0007]

Claims (10)

Brennkraftmaschine, insbesondere aufgeladene, mit einer offenen Kurbelgehäuseentlüftung, umfassend wenigstens ein Kurbelgehäuse (1), wenigstens eine Kurbelgehäuseentlüftung (2), wenigstens einen Auffangbehälter (4) und wenigstens eine Ölrückführungsvorrichtung.Internal combustion engine, in particular supercharged, with an open crankcase ventilation, comprising at least one crankcase (1), at least one crankcase ventilation (2), at least one collecting container (4) and at least one oil return device. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelgehäuseentlüftung (2) im Wesentlichen im Bereich des Zylinderkopfes (9) angeordnet ist.Internal combustion engine after Claim 1 , characterized in that the crankcase ventilation (2) is arranged essentially in the area of the cylinder head (9). Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4) und die Kurbelgehäuseentlüftung (2) mittels wenigstens eines Entlüftungsrohres (3) verbunden ist.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the collecting container (4) and the crankcase ventilation (2) are connected by means of at least one ventilation pipe (3). Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4) so mit dem Entlüftungsrohr (3) verbunden ist, dass am Auffangbehälter (4) ein Entlüftungsquerschnitt entsteht, der im Wesentlichen dem zwei- bis fünffachen Durchmesser des Entlüftungsrohres (3) entspricht.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the collecting container (4) is connected to the ventilation pipe (3) in such a way that a ventilation cross-section is created on the collecting container (4) which is essentially two to five times the diameter of the ventilation pipe ( 3) corresponds. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4) so mit dem Entlüftungsrohr (3) verbunden ist, dass am Auffangbehälter (4) ein Entlüftungsquerschnitt entsteht, der im Wesentlichen dem drei- bis vierfachen Durchmesser des Entlüftungsrohres (3) entspricht.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the collecting container (4) is connected to the ventilation pipe (3) in such a way that a ventilation cross-section is formed on the collecting container (4) which is essentially three to four times the diameter of the ventilation pipe ( 3) corresponds. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4) einen Deckel (5) aufweist, der über den Rand des Auffangbehälters (4) übersteht.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the collecting container (4) has a cover (5) which protrudes over the edge of the collecting container (4). Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand des Deckels (5) auf dem Auffangbehälter (4) so ausgebildet ist, dass er dicht ausgebildet ist bezüglich eintretendem Staub und Flüssigkeit.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the protrusion of the cover (5) on the collecting container (4) is designed in such a way that it is tight with respect to dust and liquid entering. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4), insbesondere am Auffangbehälterboden eine Rücklaufverbindung, z. B. in Form einer Ölrückführungsvorrichtung (7) zum Kurbelgehäuse (1) aufweist.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the collecting container (4), in particular at the collecting container bottom, has a return connection, e.g. B. in the form of an oil return device (7) to the crankcase (1). Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auffangbehälter (4), insbesondere am Auffangbehälterboden einer Ölrückführungsvorrichtung (7) zum Kurbelgehäuse (1) aufweist, wobei in dieser Rücklaufverbindung ein Rückschlagventil (6) angeordnet ist.Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the collecting container (4), in particular at the collecting container bottom, has an oil return device (7) to the crankcase (1), a non-return valve (6) being arranged in this return connection. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass eine Brennkraftmaschine (8) nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche zum Einsatz kommt.Method for operating an internal combustion engine, characterized in that an internal combustion engine (8) according to one or more of the preceding claims is used.
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