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EP1065350B1 - Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungseinrichtung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungseinrichtung Download PDF

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Publication number
EP1065350B1
EP1065350B1 EP00110793A EP00110793A EP1065350B1 EP 1065350 B1 EP1065350 B1 EP 1065350B1 EP 00110793 A EP00110793 A EP 00110793A EP 00110793 A EP00110793 A EP 00110793A EP 1065350 B1 EP1065350 B1 EP 1065350B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
line
breather device
throttle
turbocharger
combustion engine
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.)
Expired - Lifetime
Application number
EP00110793A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1065350A2 (de
EP1065350A3 (de
Inventor
Jürgen KLING
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.)
Dr Ing HCF Porsche AG
Original Assignee
Dr Ing HCF Porsche AG
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 Dr Ing HCF Porsche AG filed Critical Dr Ing HCF Porsche AG
Publication of EP1065350A2 publication Critical patent/EP1065350A2/de
Publication of EP1065350A3 publication Critical patent/EP1065350A3/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1065350B1 publication Critical patent/EP1065350B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F01M13/022—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure using engine inlet suction

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine with a venting device according to the preamble of patent claim 1.
  • crankcase ventilation for an internal combustion engine DE 197 09 910 A1
  • this crankcase breather is provided with a part-load breather and a full-load vent, and it has chokes.
  • DE 22 09 909 C2 a device for preventing lubricant losses in an exhaust gas turbocharger in which a vent line is provided between a lubricant space and a suction line.
  • the object of the invention is to make a venting device for an internal combustion engine with turbocharger simple, but highly effective.
  • the advantages achieved by the invention are to be seen in the fact that the combination of the crankcase breather and the turbocharger vent creates an excellently acting venting device of a turbocharged internal combustion engine which makes use of easily realizable throttles. Thanks to these chokes, the two modes, ie suction - negative pressure - and supercharger operation - pressure - taken into account in an advantageous manner, the smaller diameter of the second throttle ensures that the intended idle speed is maintained.
  • the chokes together with the distributor unit form a unit which can be produced in a simple manner.
  • the oil separator which cooperates with the venting device, can be assigned both to an oil reservoir of dry sump lubrication and to an internal combustion engine housing, eg cylinder head.
  • An internal combustion engine 1 comprises a crankcase 2 with integrated cylinders 3 and cylinder heads 4, 5.
  • the gas movements in a combustion chamber 6 of the internal combustion engine 1 are controlled by intake valves 7 and exhaust valves 8.
  • the intake valves 7 operate at an outlet 9 of a suction pipe 10; the exhaust valves 8 at an input 11 of an outlet conduit 12.
  • a fuel-air mixture igniting spark plug is referred to.
  • the intake pipe 10 has a first pipe section 14 and a second pipe section 15.
  • the first line section 14 supplies atmospheric fresh air to a compressor 16 of a turbocharger 17 which is provided with a lubricant of said turbocharger receiving oil reservoir 18.
  • the oil tank 18 is connected by a line 19 to a suction pump, not shown. From the compressor 16 pre-compressed air is conveyed into the second line section 15.
  • a throttle valve 20 is arranged, with a defined distance to the inlet valve 7 and exit 9.
  • the internal combustion engine 1 is provided with a venting device 21, which comprises a crankcase ventilation 22 for blowby gases and a turbocharger vent 23. Both have a constructive not closer executed oil separator 24 together, which is part of an oil container 25 of a dry sump lubrication in the embodiment.
  • a venting device 21 which comprises a crankcase ventilation 22 for blowby gases and a turbocharger vent 23. Both have a constructive not closer executed oil separator 24 together, which is part of an oil container 25 of a dry sump lubrication in the embodiment.
  • the oil separator into the internal combustion engine 1 and indeed into a valve cover 26 of the cylinder heads 4, 5.
  • the crankcase ventilation 22 for blowby gases and the turbocharger vent 23 are connected to a distribution unit 27, which is associated with the oil separator 24.
  • the distributor unit 27 comprises a first throttle 28 and a second throttle 29, whose smallest diameters DI and DII are of different sizes, namely DI> DII.
  • the diameter DI of the first throttle 28 is between 2.8 and 3.2 mm; the diameter DII of the second throttle 29 is 1.3 to 1.7 mm.
  • first throttle 28 with the interposition of the oil separator 24 by means of a first line 30, which is led away above an oil level 31 from the oil reservoir 25, to the first line section 14 of the intake passage 10, whereas the second throttle 29 by means of a second line 32nd is connected to the second line section 15 of the intake pipe 10.
  • the second line 32 in which a check valve 33 is connected, is connected between the throttle valve 20 and output 9 to the second line section 15 of the intake line 10.
  • a third line 34 of the crankcase ventilation 21 is laid between the cylinder head 4 and oil reservoir 25.
  • the line 34 discharges above the oil level 31 into the oil tank 25.
  • a fourth line 35 of the turbocharger vent 23 connects the oil tank 18 to the distributor unit 27; a fifth conduit 36 is required when the turbocharger vent is operative for two turbochargers as set forth in the exemplary embodiment.
  • the distributor unit 27, together with the throttles 28, 29, can be a prefabricated structural unit which can be fastened to the oil container 25.
  • the second line 32 is active, i. Venting medium enters via the third line 34 in the oil separator 24, from where it - largely exempt from the oil - passes through the first throttle 28 and the second throttle 29 in the second line 32.
  • the check valve 33 is opened, so that this medium is returned to the second line section 15 of the suction line 10.
  • corresponding medium passes via the fourth line 35 and the fifth line 36 and the second throttle 29 in the second line 32nd
  • the check valve 33 is locked due to the pressure prevailing in the intake line 7 overpressure conditions.
  • the venting media of the crankcase ventilation 22 and of the turbocharger vent 23 reach the oil separator 24 in the regenerated state via the first line 30 into the first line section 14 of the intake line 7.

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

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Es ist eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine bekannt, DE 197 09 910 A1, bei der Entlüftungsmedium aus einem Kurbelgehäuse und einem Zylinderkopf Ölabscheidern zugeführt und von Öl befreit an eine Ansaugleitung weitergeführt wird. Außerdem ist diese Kurbelgehäuseentlüftung mit einer Teillastentlüftung sowie einer Vollastentlüftung versehen, und sie weist Drosseln auf.
  • Darüber hinaus ist eine Vorrichtung zur Vermeidung von Schmiermittelverlusten bei einem Abgasturbolader bekannt, DE 22 09 909 C2, bei dem zwischen einem Schmiermittelraum und einer Ansaugleitung eine Entlüftungsleitung vorgesehen ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Entlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit Turbofadung einfach, jedoch hochwirksam zu gestalten.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, daß die Kombination der Kurbelgehäuseentlüftung und der Turboladerentlüftung eine vorzüglich wirkende Entlüftungseinrichtung einer mit Turboaufladung ausgestatteten Brennkraftmaschine schafft, die leicht realisierbare Drosseln nutzt. Dank dieser Drosseln wird den beiden Betriebsarten, d.h. Saugbetrieb - Unterdruck - und Laderbetrieb - Überdruck - auf vorteilhafte Weise Rechnung getragen, wobei der kleinere Durchmesser der zweiten Drossel sicherstellt, daß die vorgesehene Leerlaufdrehzahl eingehalten wird. Die Drosseln bilden zusammen mit der Verteilereinheit eine auf einfache Weise herstellbare Baueinheit. Der Ölabscheider, der mit der Entlüftungseinrichtung zusammenarbeitet, kann sowohl einem Ölbehälter einer Trockensumpfschmierung, wie auch einem Brennkraftmaschinengehäuse, z.B. Zylinderkopf zugeordnet sein.
  • In der Zeichnung, die eine einzige schematische Figur einer Brennkraftmaschine mit Entlüftungseinrichtung umfaßt, wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben ist.
  • Eine Brennkraftmaschine 1 umfaßt ein Kurbelgehäuse 2 mit integrierten Zylindern 3 und Zylinderköpfe 4, 5. Die Gasbewegungen in einem Brennraum 6 der Brennkraftmaschine 1 werden durch Einlaßventile 7 und Auslaßventile 8 gesteuert. Die Einlaßventile 7 arbeiten an einem Ausgang 9 einer Ansaugleitung 10; die Auslaßventile 8 an einem Eingang 11 einer Auslaßleitung 12. Mit 13 ist eine im Brennraum 6 ein Kraftstoff-Luftgemisch entflammende Zündkerze bezeichnet. Die Ansaugleitung 10 weist einen ersten Leitungsabschnitt 14 und einen zweiten Leitungsabschnitt 15 auf. Der erste Leitungsabschnitt 14 führt atmosphärische Frischluft zu einem Verdichter 16 eines Turboladers 17, der mit einem Schmiermittel des besagten Turboladers aufnehmenden Ölbehälter 18 versehen ist. Der Ölbehälter 18 ist mit einer Leitung 19 an eine nicht dargestellte Saugpumpe angeschlossen. Vom Verdichter 16 wird vorverdichtete Luft in den zweiten Leitungsabschnitt 15 gefördert. In dem zweiten Leitungsabschnitt 15 ist eine Drosselklappe 20 angeordnet, und zwar mit definiertem Abstand zum Einlaßventil 7 bzw. Ausgang 9.
  • Darüber hinaus ist die Brennkraftmaschine 1 mit einer Entlüftungseinrichtung 21 versehen, die eine Kurbelgehäuseentlüftung 22 für Blowby-Gase und eine Turboladerentlüftung 23 umfaßt. Beide wirken mit einem konstruktiv nicht näher ausgeführten Ölabscheider 24 zusammen, der im Ausführungsbeispiel Bestandteil eines Ölbehälters 25 einer Trockensumpfschmierung ist. Es ist aber auch denkbar, den Ölabscheider in die Brennkraftmaschine 1 und zwar in einen Ventildeckel 26 der Zylinderköpfe 4, 5 zu integrieren.
  • Die Kurbelgehäusentlüftung 22 für Blowby-Gase und die Turboladerentlüftung 23 sind an eine Verteilereinheit 27 angeschlossen, die dem Ölabscheider 24 zugeordnet ist. Die Verteilereinheit 27 umfaßt eine erste Drossel 28 und eine zweite Drossel 29, deren kleinster Durchmesser DI und DII unterschiedlich groß sind und zwar DI > DII. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser DI der ersten Drossel 28 zwischen 2,8 und 3,2 mm; der Durchmesser DII der zweiten Drossel 29 1,3 bis 1,7 mm.
  • Darüber hinaus ist die erste Drossel 28 unter Zwischenschaltung des Ölabscheiders 24 mittels einer ersten Leitung 30, die oberhalb eines Ölspiegels 31 vom Ölbehälter 25 weggeführt ist, an den ersten Leitungsabschnitt 14 der Ansaugleitung 10 angeschlossen, wogegen die zweite Drossel 29 unter Vermittlung einer zweiten Leitung 32 mit dem zweiten Leitungsabschnitt 15 der Ansaugleitung 10 verbunden ist. Die zweite Leitung 32, in die ein Rückschlagventil 33 geschaltet ist, ist zwischen Drosselklappe 20 und Ausgang 9 an den zweiten Leitungsabschnitt 15 der Ansaugleitung 10 angeschlossen.
  • Eine dritte Leitung 34 der Kurbelgehäuseentlüftung 21 ist zwischen Zylinderkopf 4 und Ölbehälter 25 verlegt. Die Leitung 34 mündet oberhalb des Ölspiegels 31 in den Ölbehälter 25. Schließlich verbindet eine vierte Leitung 35 der Turboladerentlüftung 23 den Ölbehälter 18 mit der Verteilereinheit 27; eine fünfte Leitung 36 ist dann erforderlich, wenn die Turboladerentlüftung, wie im Ausführungsbeispiel ausgeführt, für zwei Turbolader wirksam ist.
  • Die Verteilereinheit 27 kann zusammen-mit den Drosseln 28, 29 eine vorgefertigte Baueinheit sein, die am Ölbehälter 25 befestigbar ist.
  • Beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 im Teillastbereich bzw. Saugbetrieb ist die zweite Leitung 32 aktiv, d.h. Entlüftungsmedium tritt über die dritte Leitung 34 in den Ölabscheider 24 ein, von wo es - vom Öl weitgehend befreit - über die erste Drossel 28 und die zweite Drossel 29 in die zweite Leitung 32 gelangt. Das Rückschlagventil 33 ist geöffnet, so daß dieses Medium in den zweiten Leitungsabschnitt 15 der Ansaugleitung 10 zurückgeführt wird. Gleichzeitig gelangt entsprechendes Medium über die vierte Leitung 35 sowie die fünfte Leitung 36 und die zweite Drossel 29 in die zweite Leitung 32.
  • Sobald der Laderbetrieb der Brennkraftmaschine 1 z.B. unter Vollast einsetzt, ist aufgrund der in der Ansaugleitung 7 herrschenden Überdruckverhältnisse das Rückschlagventil 33 gesperrt. Die Entlüftungsmedien der Kurbelgehäuseentlüftung 22 und der Turboladerentlüftung 23 gelangen nach dem Ölabscheider 24 in regeneriertem Zustand über die erste Leitung 30 in den ersten Leitungsabschnitt 14 der Ansaugleitung 7.

Claims (9)

  1. Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungseinrichtung, die zur Kurbelgehäuseentlüftung dient, mit einem Ölabscheider zusammenwirkt sowie an eine Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen und darüber hinaus mit Drosseln versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungseinrichtung (21) sowohl die Kurbelgehäuseentlüftung (22) wie auch eine Turboladerentlüftung (23) wenigstens eines Turboladers (17) umfaßt und die KurbefgehäuseenHüftung (22) und die Turboladerentlüftung (23) an eine dem Ölabscheider (24) zugeordnete Verteilereinheit (27) angeschlossen sind, die eine erste Drossel (28) und eine zweite Drossel (29) aufweist, wobei die erste Drossel (28) vorzugsweise unter Zwischenschaltung des Ölabscheiders (24) mit einer mit der Ansaugleitung (10) verbundenen ersten Leitung (30) und die zweite Drossel (29) mit einer zweiten Leitung (32) an die Ansaugleitung (10) angeschlossen ist, dergestalt, daß die Entlüftungseinrichtung (21) im Saugbetrieb über die zweite Leitung (32) und im Laderbetrieb über die erste Leitung (30) wirksam ist.
  2. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in die zweite Leitung (32) ein Rückschlagventil (33) geschaltet ist.
  3. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Turboladerentlüftung (23) von einem Ölbehälter (18) des Turboladers (17) aus erfolgt und zwischen Ölbehälter (18) und Verteilereinheit (27) eine Leitung (vierte Leitung 35) vorgesehen ist.
  4. Entlüftungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verteilereinheit (27) mit den Drosseln (28, 29) eine vorgefertigte Baueinheit bilden.
  5. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinsten Durchmesser (DI und DII) der ersten und der zweiten Drossel (28, 29) unterschiedlich groß sind, dergestalt, daß der Durchmesser (DI) der ersten Drossel (28) größer ist als der Durchmesser (DII) der zweiten Drossel (29).
  6. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser (DI) der ersten Drossel (28) 2,6 bis 3,4 mm und der Durchmesser (DII) der zweiten Drossel (29) 1,3 bis 1,7 mm beträgt.
  7. Entlüftungseinrichtung mit einer Turboladereinrichtung die zwei Turbolader aufweist nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Turboladerentlüftung (23) beider Turbolader an die Entlüftungseinrichtung (21) angeschlossen ist.
  8. Entlüftungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (24) Bestandteil eines Ölbehälters (25) einer Trockensumpfschmierung der Brennkraftmaschine (1) ist.
  9. Entlüftungseinrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (24) Bestandteil eines Brennkraftmaschinengehäuses, z.B. Zylinderkopfs (5) ist.
EP00110793A 1999-06-29 2000-05-20 Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungseinrichtung Expired - Lifetime EP1065350B1 (de)

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DE19929876 1999-06-29

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Publication Number Publication Date
EP1065350A2 EP1065350A2 (de) 2001-01-03
EP1065350A3 EP1065350A3 (de) 2002-02-20
EP1065350B1 true EP1065350B1 (de) 2006-02-08

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US (1) US6394078B1 (de)
EP (1) EP1065350B1 (de)
JP (1) JP2001020715A (de)
DE (2) DE19929876A1 (de)
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