EP1164264B1 - Blowby heater - Google Patents

Description

Translated fromGerman

Die Erfindung betrifft Kurbelgehäuse-Entlüftungen und befasst sich insbesondere mit einerBlowby-Heizung. Ferner betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einer solchenBlowby-Heizung.The invention relates to crankcase vents and is particularly concerned with aBlow-heating. Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with suchBlow-heating.

Das Kurbelgehäuse (auch Motorblock) eines Verbrennungsmotors nimmt als wichtigstes denKurbeltrieb mit Kurbelwelle, Pleuelstangen und Kolben auf. Nach unten hin wird das Kurbelgehäusenormalerweise durch eine angeschraubte Ölwanne abgeschlossen. Nach oben erfolgtdie Abdeckung der im Kurbelgehäuse befindlichen Zylinder durch einen oder mehrereZylinderköpfe.The crankcase (also engine block) of an internal combustion engine takes as the most importantCrankshaft with crankshaft, connecting rods and pistons. At the bottom, the crankcaseusually completed by a bolted sump. Upwards takes placethe cover of the cylinder located in the crankcase by one or moreCylinder heads.

Das Kurbelgehäuse füllt sich bis zum Zylinderkopf mit Oldämpfen und Gasen, die an denKolbenringen vorbei aus dem Verbrennungsraum entweichen. Die Pumpbewegung der Kolbensetzt diese Oldämpfe und Gase unter Druck. Zum Schutz der Umwelt wird ein Entweichendieser Gase verhindert.The crankcase fills up to the cylinder head with old vapors and gases, which at thePass the piston rings out of the combustion chamber. The pumping movement of the pistonsputs these old fumes and gases under pressure. To protect the environment is an escapeprevents these gases.

Auch die entweichenden Kraftstoffgase aus dem Kraftstoffbehälter belasten bei stillstehendemMotor die Umwelt. Deshalb ist häufig eine kombinierte Motor- und Kraftstoffbehälter-Entlüftungvorhanden, wobei die Gase und Dämpfe in einem Ausgleichsbehälter gesammeltwerden, die Gase kondensieren und zum Kraftstoffbehälter zurückfließen. Während desStartvorgangs saugt der Motor die Dämpfe aus dem Ausgleichsbehälter, und bei laufendemMotor werden die Gase und Dämpfe direkt zum Luftfilter geleitet.The escaping fuel gases from the fuel tank burden at a standstillEngine the environment. Therefore, often a combined engine and fuel tank ventpresent, with the gases and vapors collected in a surge tankgases condense and flow back to the fuel tank. During theStarting the engine sucks the vapors from the expansion tank, and while runningEngine, the gases and vapors are passed directly to the air filter.

Die Gase und Oldämpfe, mit denen sich das Kurbelgehäuse füllt, werden Blowby-Gase genannt.Die Hauptkomponenten des Blowby-Gases sind unverbrannte Gase, die große MengenKohlenwasserstoffe enthalten.The gases and old fumes that fill the crankcase are called blowby gases.The main components of the blow-by gas are unburned gases, which are large quantitiesContain hydrocarbons.

Eine defekte, verstopfte oder vereiste Entlüftung führt zu einem großen Druck im Kurbelgehäuse,der das Schmieröl aus den Dichtungen (z.B. an der Kurbelwelle, Ölwanne oder ausder Öffnung für den Ölmessstab) drückt. Es entsteht ein großer Ölverlust, der zum Motorschadenund zu einer Umweltbelastung führt.A defective, clogged or iced vent leads to a high pressure in the crankcase,the lubricating oil from the seals (for example, on the crankshaft, oil pan or outthe opening for the dipstick) presses. It creates a large oil loss, the engine damageand leads to an environmental impact.

Aus der US-A-6,062,206 ist eine Blowby-Heizung bekannt, durch welche eine Vereisung derKurbelgehäuseentlüftung vermieden werden kann.From US-A-6,062,206 a blow-by heater is known, by which an icing of theCrankcase ventilation can be avoided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Blowby-Heizung und einen Verbrennungsmotormit einer solchen Blowby-Heizung anzugeben, die die Vereisung der KurbelgehäuseEntlüftungverhindern.The invention is based on the object, a blow-by heater and an internal combustion enginewith such a blowby heater indicate that the icing of the crankcase ventilationprevent.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüchegelöst.This object is achieved by the subject matters of the independent claimssolved.

Die Verwendung von PTC-Heizelementen (PTC = Positive Temperature Coefficient) ist aufgrundder selbstregulierenden Eigenschaften eines Kaltleiters für den Einsatz in einer Blowby-Heizungvorteilhaft.The use of PTC heating elements (PTC = Positive Temperature Coefficient) is due tothe self-regulating properties of a PTC thermistor for use in a blow-by heateradvantageous.

Des Weiteren ist die erfindungsgemäße Blowby-Heizung vorteilhaft, da das wenigstens einePTC-Heizelement mit dem gasführenden Rohr verklebt ist und hierdurch die bei Verwendungvon Löttechniken oder Federklemmungen auftretenden Druckspannungen verhindert werden.Ferner kann durch Verklebung der PTC-Heizelemente der Gesamtaufbau signifikantvereinfacht werden, da zusätzliche Halterungselemente entfallen.Furthermore, the blowby heater according to the invention is advantageous, since the at least onePTC heating element is glued to the gas-carrying pipe and thereby the useBe prevented by soldering or spring clamps compressive stresses.Furthermore, by gluing the PTC heating elements, the overall structure can be significantbe simplified because additional support elements omitted.

Durch Vorfixierung der Stromführungen mittels Kunststoffumspritzung wird zum einen diemechanische Stabilität der Stromzuführungen verbessert und zum anderen die Verbindungstechnikbei der Fertigung in vorteilhafter Weise so gestaltet, dass diese zügiger und somitkostengünstiger erfolgen kann.By pre-fixing the current guides by plastic extrusion is on the one hand theimproved mechanical stability of the power supply and on the other hand, the connection technologyin the production advantageously designed so that this faster and thuscan be made cheaper.

Ein weiterer Vorteil der Klebung der PTC-Heizelemente an das gasführende Rohr bestehtdarin, dass für Letzteres auch ein Aluminium-Druckgussrohr Verwendung finden kann, wasgegenüber herkömmlichen Kupferrohren einen deutlichen Kostenvorteil hervorruft.Another advantage of bonding the PTC heating elements to the gas-carrying pipe isin that for the latter, an aluminum die-cast pipe can be used, whatCompared to conventional copper pipes causes a significant cost advantage.

Dos verwendete Klebematerial ist elektrisch nichtleitend, und ist es insbesondere ein Silikonkleber,so sind hiermit vielfache Vorteile verbunden. Zunächst ist Silikonkleber temperaturbeständigund somit gerade für die Verwendung in einer Blowby-Heizung über einen großenTemperaturbereich hinaus vorteilhaft. Ferner verfügt der Kleber über eine hohe Bruchdehnungvon bis zu 300 %, wodurch auftretende Spannungen kompensiert und Herstellungstoleranzenausgeglichen werden können.Dos used adhesive material is electrically non-conductive, and in particular it is a silicone adhesive,so are associated with multiple benefits. First, silicone adhesive is temperature resistantand thus just for use in a blowby heater over a large oneTemperature range also advantageous. Furthermore, the adhesive has a high elongation at breakof up to 300%, which compensates for occurring stresses and manufacturing tolerancescan be compensated.

Werden wenigstens zwei PTC-Heizelemente, die untereinander elektrisch leitend verbundensind, um das gasführende Rohr herum angeordnet, so wird das Rohr von mehreren Seitengleichzeitig und somit gleichmäßig erwärmt und die Wärmekopplung verbessert. Wird dabeiein Kontakt vernietet, so wird nicht nur die Gesamtstabilität in vorteilhafter Weise gefördert,sondern auch der Herstellungsprozess vereinfacht.Be at least two PTC heating elements connected to each other electrically conductiveare arranged around the gas-carrying pipe around, so the pipe from several sidesheated simultaneously and thus uniformly and improves the heat coupling. Will be thereriveted a contact, not only the overall stability is promoted in an advantageous manner,but also simplifies the manufacturing process.

Ein Vorteil entsteht weiterhin durch Kunststoffrumspritzung der Heizelemente und des Rohres,da hierdurch umfangreiche Freiheiten bei der Formungsgestaltung der Blowby-Heizung,insbesondere des Rohres entstehen. Auch lässt sich die Blowby-Heizung in einer kompaktenBauform entwerfen und fertigen, und es wird das Auftreten mechanischer Spannungen weiterhinverhindert.An advantage continues to be provided by plastic extrusion of the heating elements and the pipe,because of this extensive freedom in the shaping of the blow-by heater,in particular of the pipe arise. Also, the blowby heater can be in a compactDesign and manufacture design, and it will continue the occurrence of mechanical stressesprevented.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen nähererläutert werden, in denen:

Fig. 1a und 1b Seitenansichten einer Blowby-Heizung gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungder vorliegenden Erfindung zeigen;

Fig. 2a das gasführende Rohr mit anmontierten PTC-Heizelementen gemäß der bevorzugtenAusgestaltung der vorliegenden Erfindung in Draufsicht zeigt;

Fig. 2b die Anordnung von Fig. 2a im anmontierten Zustand mit Sockel und Entlüftungsflanschzeigt;

Fig. 3a die Anordnung von Fig. 2a in perspektivischer Sicht zeigt; und

Fig. 3b die Blowby-Heizung gemäß der bevorzugten Ausgestaltung in perspektivischerAnsicht zeigt.

The invention will be explained in more detail below with reference to the attached drawings, in which:

Figures 1a and 1b show side views of a blowby heater according to a preferred embodiment of the present invention;

Fig. 2a shows in plan view the gas-carrying tube with mounted PTC heating elements according to the preferred embodiment of the present invention;

Fig. 2b shows the arrangement of Fig. 2a in the assembled state with base and vent flange;

Fig. 3a shows the arrangement of Fig. 2a in a perspective view; and

Fig. 3b shows the blow-by heater according to the preferred embodiment in perspective view.

Unter Bezugnahme auf diese Figuren wird im Folgenden eine bevorzugte Ausgestaltung derErfindung näher erläutert.With reference to these figures, a preferred embodiment of theInvention explained in more detail.

Die Fig. 1a und 1b zeigen eine erfindungsgemäße Blowby-Heizung in Seitenansicht. Die Anordnungwird mittels des Sockelelements 10 an das Kurbelgehäuse derart montiert, dass dasBlowby-Gas durch das innenseitige Anschlussrohr 20 und durch das außenseitige Anschlusselement30 durch den Entlüftungsflansch 40 hindurchtritt. Auf diesem Wege wird dasBlowby-Gas erfindungsgemäß beheizt, wozu im Inneren der gezeigten Anordnung elektrischbetriebene PTC-Heizelemente vorgesehen sind. Um diesen Heizelementen elektrische Energiezur Verfügung zu stellen, verfügt die Blowby-Heizung ferner über einen elektrischenSteckverbinder 50.FIGS. 1a and 1b show a side view of a blowby heater according to the invention. The orderis mounted by means of thebase member 10 to the crankcase such that theBlowby gas through theinside connection pipe 20 and through theoutside connection element30 passes through thevent flange 40. That's how it will be doneBlowby gas heated according to the invention, including in the interior of the arrangement shown electricallyoperated PTC heating elements are provided. To these heating elements electrical energyTo provide available, the blow-by heater also has anelectricConnector 50.

Den Fig. 2a und 2b kann die im Inneren der Blowby-Heizung befindliche Heizanordnung entnommenwerden. Um das Gasführungsrohr 90 herum sind in der bevorzugten Ausgestaltungvon Fig. 2a drei PTC-Elemente 60 angeordnet. In der bevorzugten Ausgestaltung sind diePTC-Elemente 60 mit dem Gasführungsrohr 90 mittels eines temperaturbeständigen, nichtleitfähigen Silikonklebers verbunden, der eine hohe Bruchdehnung von etwa 300 % aufweist.Zwar ist der Kleber an sich nichtleitend, jedoch wird bei der Fertigung der in Fig. 2a gezeigtenAnordnung das jeweilige PTC-Element unter hohem Druck an das Gasführungsrohr angepresst,so dass sich aufgrund der Oberflächenrauhigkeit eine elektrische Kontaktierungergibt. Hierdurch werden die mechanischen Vorteile des Silikonklebers, beispielsweise dieFähigkeit zum Toleranzausgleich, ausgenutzt, ohne Kompromisse bei der elektrischen Kontaktierungeingehen zu müssen.FIGS. 2a and 2b show the heating arrangement located inside the blowby heaterbecome. Around thegas guide tube 90 are in the preferred embodimentof Fig. 2a, threePTC elements 60 arranged. In the preferred embodiment, thePTC elements 60 with thegas guide tube 90 by means of a temperature-resistant, notconductive silicone adhesive having a high elongation at break of about 300%.Although the adhesive per se is non-conductive, but in the manufacture of the shown in Fig. 2aArrangement pressed the respective PTC element under high pressure to the gas guide tube,so that due to the surface roughness, an electrical contactresults. As a result, the mechanical advantages of silicone adhesive, such asAbility to tolerance compensation, exploited, without compromising on the electrical contactto have to go.

Die jeweiligen Rückseiten der PTC-Elemente 60 sind mit einem Kontaktband 70, 80 elektrischleitend verbunden, welches mit einem von zwei Flachkontaktstiften 110 des elektrischenSteckverbinders 50 in Kontakt steht. Der andere Flachkontaktstift 110 ist mit dem Gasführungsrohr90 über eine Kontaktzuführung 100 verbunden, so dass ein Strom von einemKontaktstift über die PTC-Elemente 60, das Gasführungsrohr 90 und die Kontaktzuführung100 zum anderen Kontaktstift fließen kann.The respective rear sides of thePTC elements 60 are electrically connected to acontact strip 70, 80conductively connected to one of two flat contact pins 110 of theelectricalConnector 50 is in contact. The otherflat contact pin 110 is connected to thegas guide tube90 connected via acontact feeder 100, so that a stream of aContact pin via thePTC elements 60, thegas guide tube 90 and thecontact feeder100 to the other contact pin can flow.

Das Gasführungsrohr 90 ist bevorzugterweise ein Aluminium-Druckgussrohr, kann jedochauch aus einem anderen elektrisch leitfähigen Material hergestellt sein, wie beispielsweiseKupfer. Ferner ist in der bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung die Kontaktzuführung 100mit dem Gasführungsrohr 90 vernietet. Es können jedoch auch andere VerbindungstechnikenVerwendung finden, wie etwa Schrauben, Klemmen, Nieten, Schweißen, Kleben etc.Thegas guide tube 90 is preferably an aluminum die-cast tube, but mayalso be made of another electrically conductive material, such asCopper. Furthermore, in the preferred embodiment of the invention, thecontact feeder 100riveted to thegas guide tube 90. However, other connection techniques may be usedUse such as screws, clamps, rivets, welding, gluing etc.

Wie oben erwähnt, werden in der bevorzugten Ausgestaltung die PTC-Elemente 60 mit demGasführungsrohr 90 mittels des elektrisch nicht leitfähigen Silikonklebers durch starken Andruckverbunden, wodurch die PTC-Elemente 60 mit dem Gasführungsrohr 90 elektrischverbunden werden. In einer anderen Ausgestaltung,die nicht zur Erfindung gehört,wird anstelle des Silikonklebers ein leitfähigerEpoxidharzkleber verwendet, in den Silber- oder andere Metallpartikel eingebrachtworden sind. Zwar verfügt dieser Kleber nicht über die vorteilhaften mechanischen Eigenschaftensowie die Temperaturbeständigkeit des Silikonklebers, jedoch ist bei der Fertigungder Anordnung ein nur geringer Andruck an das Gasführungsrohr 90 notwendig.As mentioned above, in the preferred embodiment, thePTC elements 60 are connected to theGas guide tube 90 by means of the electrically non-conductive silicone adhesive by strong pressureconnected, whereby thePTC elements 60 with thegas guide tube 90 electricallyget connected. In another embodiment,that does not belong to the invention,becomes a conductive instead of the silicone adhesiveEpoxy resin adhesive used in the silver or other metal particles introducedhave been. Although this adhesive does not have the advantageous mechanical propertiesas well as the temperature resistance of the silicone adhesive, however, is in the productionthe arrangement only a slight pressure on thegas guide tube 90 necessary.

Zur Vorfixierung der Flachkontaktstifte 110 ist in der bevorzugten Ausgestaltung der vorliegendenErfindung eine Kunststoffumspritzung 120 vorgesehen, die die mechanische Stabilitätbeim Zusammenbau und ggf. auch danach sicherstellt. Ferner wird die in den Fig. 2a und2b gezeigte Anordnung, insbesondere die PTC-Elemente 60 und das Gasführungsrohr 90,nach Montage ebenfalls kunststoffumspritzt, was das Auftreten mechanischer Spannungenverhindert und eine kompakte Bauform erlaubt. Ferner sind hierdurch bei der Formungsgestaltungdes Gasführungsrohres 90 weitgehende Freiheiten geboten.For prefixing the flat contact pins 110 is in the preferred embodiment of the presentInvention, aplastic extrusion 120 is provided, the mechanical stabilityduring assembly and possibly also afterwards. Further, in Figs. 2a and2b, in particular thePTC elements 60 and thegas guide tube 90,after assembly also plastic encapsulated, what the occurrence of mechanical stressesprevents and allows a compact design. Furthermore, this is in the shaping designthegas guide tube 90 extensive freedom offered.

Die Fig. 3a und 3b zeigen die in den vorangegangenen Figuren dargestellten Anordnungenin perspektivischer Ansicht. Wie der Fig. 3a entnommen werden kann, ist in der bevorzugtenAusgestaltung das Kontaktband 80 zwischen den PTC-Elementen 60 schmaler ausgeführtals das Kontaktband 70, wodurch das Gesamtgewicht der Anordnung verringert und fernerdas Kontaktband 70, 80 flexibler und weniger wärmeleitend wird.FIGS. 3a and 3b show the arrangements shown in the preceding figuresin perspective view. As can be seen from Fig. 3a is in the preferredEmbodiment, thecontact band 80 between thePTC elements 60 made narroweras thecontact band 70, thereby reducing the overall weight of the assembly, and furtherthecontact band 70, 80 becomes more flexible and less thermally conductive.

Wie vorstehend erwähnt, sind in der bevorzugten Ausgestaltung der Fig. 2a und 2b dreiPTC-Elemente 60 um das Gasführungsrohr 90 herum angeordnet. Es können stattdessenauch beliebige andere Anzahlen von PTC-Elementen 60 vorgesehen sein, insbesonderezwei oder auch nur ein PTC-Element. Die Auswahl der Anzahl an PTC-Elementen 60 richtetsich nach der benötigten Heizleistung, des Querschnitts sowie der Art der verwendeten PTC-Elemente.As mentioned above, in the preferred embodiment of Figs. 2a and 2b are threePTC elements 60 disposed around thegas guide tube 90 around. It can insteadalso any other numbers ofPTC elements 60 may be provided, in particulartwo or just one PTC element. The selection of the number ofPTC elements 60 is directeddepending on the required heating power, the cross section and the type of PTC elements used.

Claims (8)

1. Blowby heater comprising:

   a gas-conducting pipe (90) and

   at least one heating element (60),

   wherein the heating element is a PTC heating element, which is connected tothe pipe using an electrically non-conducting adhesive material, whereinelectrical contacting is produced due to the surface roughness.
2. Blowby heater according to claim 1, wherein the pipe (90) is manufacturedby the aluminium pressure die-casting method.
3. Blowby heater according to claim 1, wherein the adhesive material is asilicone adhesive.
4. Blowby heater according to one of claims 1 to 3, wherein at least two PTCheating elements (60), which are connected together electrically conductively,are disposed around the pipe (90).
5. Blowby heater according to one of claims 1 to 4, wherein the PTC elements(60) are connected to electrical contacts (110), of which at least one is riveted tothe pipe (90).
6. Blowby heater according to one of claims 1 to 5, wherein the PTC heatingelements (60) and the pipe (90) are encased in injection-moulded plasticsmaterial.
7. Blowby heater according to one of claims 1 to 6, further comprising electricitysupply lines (110), which are pre-fixed by encasing in injection-moulded plasticsmaterial.
8. Internal combustion engine with a blowby heater according to one of claims1 to 7.

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