DE102010021970A1

DE102010021970A1 - Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine, Drossel für eine Spülluftleitung der Entlüftungseinrichtung und Verfahren zur Regelung der Spülluftzufuhr

Info

Publication number: DE102010021970A1
Application number: DE102010021970A
Authority: DE
Inventors: Matthias Grund
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-01

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung (1) für ein Gehäuse (10) einer Brennkraftmaschine. Die Entlüftungseinrichtung (1) weist eine Spülluftleitung (2) auf, die ein Saugrohr (3) und/oder einem Luftfilter (5) mit einer Zylinderkopfhaube (4) verbindet. Dabei ist die Spülluftleitung (2) in Strömungsrichtung nach einem Luftfilter (5) und vor einer in dem Saugrohr (3) angeordneten Drossleklappe (6) mit dem Saugrohr (3) verbunden. In der Spülluftleitung (2) ist eine verstellbare Drossel (7) angeordnet.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Regelung der Spülluftzufuhr für ein Gehäuse (10) der Brennkraftmaschine. Bei dem Verfahren wird mittels einer verstellbaren Drossel (7) bei Leerlauf der Brennkraftmaschine und/oder bei einem maxiamlen Unterdruck in dem Saugrohr (3) die Spülluftzufuhr unterbrochen und bei sinkendem Unterdruck und/oder in einem Lastpunkt der Brennkraftmaschine die Spülluftzufuhr erhöht und/oder maximiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine, bei der eine Spülluftleitung ein Saugrohr und/oder einen Luftfilter mit einer Zylinderkopfhaube verbindet, wobei die Spülluftleitung in Strömungsrichtung nach einem Luftfilter und vor einer in dem Saugrohr angeordneten Drosselklappe mit dem Saugrohr verbunden ist.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Drossel für eine Spülluftleitung einer Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Regelung der Spülluftzufuhr für eine Zylinderkopfhaube bei einer Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine.
Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen, insbesondere Hubkolbenmotoren, treten Durchblasgase, sogenannte Blow-by-Gase, aus dem Brennraum über den Bereich zwischen Kolben bzw. Kolbenringen und Zylinder in den Kurbelraum ein.
Durch die motorlastabhängige Menge der Durchblasgase und die translatorische Kolbenbewegung entsteht ein drehzahlabhängiger Überdruck im Raum unterhalb der Kolben, dem Kurbelraum. Da der Kurbelraum über Kanäle für Ölrücklauf, Kurbelgehäuseentlüftung und einen gegebenenfalls vorhandenen Kettenschacht mit dem Zylinderkopf und der Zylinderkopfhaube verbunden ist, liegt der Überdruck auch an diesen Stellen im Motorinneren, also im Gehäuse der Brennkraftmaschine, an.
Die Durchblasgase enthalten neben unverbrannten Kraftstoffanteilen das ganze Spektrum an Emissionen, wie das Abgas, und vermischen sich im Kurbelraum mit Motoröl, das dort unter anderem in Form von Ölnebel vorhanden ist.
In den Anfangsjahren des Motorenbaus wurden Brennkraftmaschinen entlüftet, indem das Gemisch aus Motoröl und Durchblasgasen unbehandelt in die Atmosphäre geleitet wurde. Aufgrund der schädlichen Bestandteile der Durchblasgase und der daraus folgenden gesetzlichen Vorschriften werden seit geraumer Zeit kontrollierte geschlossene Entlüftungseinrichtungen verwendet.
Bei diesen Entlüftungseinrichtungen, auch Positive Crankcase Ventilation (PCV) genannt, werden die Durchblasgase dem Ansaugsystem des Motors zugeführt. So wird sichergestellt, dass nahezu kein Überdruck innerhalb des Gehäuses der Brennkraftmaschine vorhanden ist. Über eine Spülluftleitung wird dem Gehäuse zusätzlich Frischluft, sogenannte Spülluft, zugeführt. Die Spülluft nimmt die in den Durchblasgasen enthaltenen Wasser- und Kraftstoffdämpfe auf und führt sie kontinuierlich aus dem Gehäuse heraus.
Eine Entlüftungseinrichtung der genannten Art ist aus der Druckschrift DE 10 2008 018 771 A1 bekannt. Diese zeigt ein Entlüftungsventil, das die Entnahmemenge von Durchblasgasen aus dem Gehäuse regelt. Da das Entlüftungsventil offen mit dem Saugrohr der Brennkraftmaschine verbunden ist, wirkt der Unterdruck im Saugrohr auch auf das Entlüftungsventil, welches bei hohem Unterdruck im Saugrohr und/oder bei hohem Überdruck in dem Gehäuse öffnet.
Ein ähnliches Entlüftungsventil ist aus der Druckschrift DE 10 2008 030 403 A1 bekannt.
Durch den Querschnitt der Spülluftleitung ist die Menge der Spülluft begrenzt, was eine Beschränkung der Spül- und Entlüftungsraten darstellt. Die durch den Querschnitt der Spülluftleitung bedingte Begrenzung der Menge an Spülluft kann durch eine entsprechend großzügige Dimensionierung der Spülluftleitung aufgehoben werden. Damit aber im Leerlauf der Brennkraftmaschine nicht zu viel Spülluft in das Gehäuse strömt, wird in der Regel in die Spülluftleitung eine Drossel eingebaut.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungseinrichtung und ein Verfahren zur Regelung der Spülluftzufuhr der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass die Spül- und Entlüftungsraten gegenüber dem Stand der Technik besser an Lastpunkte der Brennkraftmaschine angepasst sind.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Entlüftungseinrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also eine Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine vorgesehen, bei der eine Spülluftleitung ein Saugrohr mit einer Zylinderkopfhaube verbindet, wobei die Spülluftleitung in Strömungsrichtung nach einem Luftfilter und vor einer in dem Saugrohr angeordneten Drosselklappe mit dem Saugrohr verbunden ist, und bei der in der Spülluftleitung eine verstellbare Drossel angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, einerseits den Zustrom an Spülluft im Leerlauf des Motors zu unterbinden oder zumindest bis auf die Leckrate der verstellbaren Drossel zu minimieren und andererseits in allen Lastpunkten der Brennkraftmaschine den Zustrom an Spülluft zu maximieren oder an den Spülluftbedarf in den einzelnen Lastpunkten anzupassen.
Die Versteileinrichtung ermöglicht es, dass die Drossel durch von außen wirkende Kräfte verstellt werden kann. Beispielsweise ist es möglich, dass die Verstelleinrichtung elektrisch ansteuerbar ist und so die Drossel im Leerlauf geschlossen wird. Auf die Verstelleinrichtung kann aber auch ein Fluid wirken Günstig ist es, dass eine Versteileinrichtung der Drossel mittels einer Steuerleitung mit dem Saugrohr verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Drossel in Abhängigkeit vom Unterdruck im Saugrohr mechanisch angesteuert werden kann. Da der Unterdruck durch die Verbindung mit dem Saugrohr über die Steuerleitung auf die Verstelleinrichtung der Drossel rein pneumatisch einwirkt, werden keine weiteren Steuerungseinrichtungen, Schalter und/oder Sensoren benötigt.
Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Drossel für eine Spülluftleitung einer Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die eine bewegliche, den Durchlassquerschnitt der Spülluftleitung beeinflussende Verschlusseinrichtung aufweist. Wird auf die Verstelleinrichtung eine Kraft ausgeübt, so wird die Position der Verschlusseinrichtung in dem Querschnitt der Spülluftleitung verändert. In einer einfachen Ausführung der verstellbaren Drossel wird durch die Betätigung der Verstelleinrichtung der Querschnitt der Spülluftleitung durch die Verschlusseinrichtung geschlossen.
Darüber hinaus ist es günstig, dass die Verschlusseinrichtung mit einer Rückstelleinrichtung zusammenwirkt. Hierdurch ist es möglich, dass der Querschnitt der Spülluftleitung bei fehlender Betätigung der Verstelleinrichtung stets voll geöffnet ist. Eine fehlende Betätigung kann vorliegen, wenn die auf die Verstelleinrichtung wirkende Kraft unterhalb eines Sollwerts liegt. Die Rückstelleinrichtung ist in vorteilhafter Weise als eine Feder und/oder ein Elastomer ausgebildet. Die Rückstelleinrichtung wirkt entgegengesetzt zur Verstelleinrichtung auf die Verschlusseinrichtung.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Drossel ist es, dass die Verstelleinrichtung als Zylinder ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, die Drossel auch mittels der Kraftwirkungen eines Fluids, beispielsweise der Druckverhältnisse im Saugrohr, zu verstellen. Die Drossel kann darüber hinaus als Rückschlagventil in der Spülluftleitung dienen.
Erfindungsgemäß ist weiterhin ein Verfahren zur Regelung einer Entlüftungseinrichtung, insbesondere der Spülluftzufuhr, für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine vorgesehen, bei dem im Leerlauf der Brennkraftmaschine bei einer geschlossenen Drosselklappe und/oder einem maximalen Unterdruck in einem Saugrohr mittels einer verstellbaren Drossel die Spülluftzufuhr unterbrochen oder jedenfalls minimiert wird. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass beim Öffnen der Drosselklappe bei sinkendem Unterdruck und/oder in einem Lastpunkt der Brennkraftmaschine die Drossel derart verstellt wird, dass die Spülluftzufuhr erhöht und/oder maximiert wird. Hierdurch wird es möglich, die Spül- und Entlüftungsraten gegenüber dem Stand der Technik besser an Lastpunkte der Brennkraftmaschine anzupassen und die Spülraten werden optimiert.
Abweichend vom Luftdruck der Umgebung beträgt der relative Unterdruck im Saugrohr im Leerlauf –800 mbar und in den Lastpunkten der Brennkraftmaschine –600 bis –100 mbar. Hierbei bedeutet beispielsweise ein relativer Unterdruck von –100 mbar, dass der absolute Druck in dem Saugrohr 100 mbar geringer ist als der absolute Umgebungsdruck. Ist die Brennkraftmaschine im Leerlauf, wird die verstellbare Drossel geschlossen. In den Leistungspunkten der Brennkraftmaschine öffnet sich die Drosselklappe und der Unterdruck im Saugrohr sinkt. Die verstellbare Drossel gibt dann den maximalen Leitungsquerschnitt der Spülluftleitung frei und eine maximale Spülrate stellt sich ein.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine schematische Darstellung einer Entlüftungseinrichtung für ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine,
2 eine schematische Darstellung einer verstellbaren Drossel, die in einer Spülluftleitung der Entlüftungseinrichtung angeordnet ist und eine geschlossene Funktionsstellung eingenommen hat;
3 eine schematische Darstellung der verstellbaren Drossel, die eine geöffnete Funktionsstellung eingenommen hat.
1 zeigt eine Entlüftungseinrichtung 1 für ein Gehäuse 10 einer Brennkraftmaschine. Das Gehäuse 10 umfasst eine Zylinderkopfhaube 4, einen Kurbelraum 12 und den Zylinderkopf 13. Die Entlüftungseinrichtung 1 führt die Durchblasgase aus dem Gehäuse 10 in ein Saugrohr 3 des Ansaugsystems der Brennkraftmaschine. Die Durchblasgase führen Motoröl aus dem Kurbelraum 12 mit sich, das dort unter anderem in Form von Ölnebel vorhanden ist. Dieses Öl wird vor dem Vermischen der Durchblasgase mit der Ladeluft in einem Ölfilter 14 abgeschieden und in den Kurbelraum 12 zurückgeführt. Die Abgabe der Durchblasgase an das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine wird von einem Entlüftungsventil 15 beeinflusst. Mittels der Entlüftungseinrichtung 1 kann sichergestellt werden, dass nahezu kein Überdruck innerhalb des Gehäuses 10 der Brennkraftmaschine vorhanden ist.
Die Entlüftungseinrichtung 1 weist darüber hinaus eine Spülluftleitung 2 auf, die das Saugrohr 3 mit der Zylinderkopfhaube 4 verbindet. Über die Spülluftleitung 2 wird dem Gehäuse 10 zusätzlich Frischluft, sogenannte Spülluft, zugeführt. Die Spülluft nimmt die in den Durchblasgasen enthaltenen Wasser- und Kraftstoffdämpfe auf und führt sie kontinuierlich aus dem Gehäuse 10 heraus. Die Spülluftleitung 2 ist in Strömungsrichtung nach einem Luftfilter 5 und vor einer in dem Saugrohr 3 angeordneten Drosselklappe 6 mit dem Saugrohr 3 verbunden.
Um die Spülluftrate in Abhängigkeit der Lastpunkte der Brennkraftmaschine einstellen zu können, ist in der Spülluftleitung 2 eine verstellbare Drossel 7 angeordnet. Ein Umgehen des Entlüftungsventils 15 wird durch die Anordnung eines Rückschlagventils 11 zwischen der Drossel 7 und dem Saugohr 3 in der Spülluftleitung erreicht. Die Drossel 7 ist mittels einer Steuerleitung 9 mit dem Saugrohr 3 verbunden, wodurch eine Veränderung der Spülluftrate in Abhängigkeit des Unterdrucks in dem Saugrohr 3 möglich ist.
Die 2 und 3 zeigen die in einer Spülluftleitung 2 zwischen dem Saugrohr 3 bzw. dem Luftfilter 5 und der Zylinderkopfhaube 4 angeordnete Drossel 7. Die Drossel 7 umfasst eine Verschlusseinrichtung 17, eine Verstelleinrichtung 8 und eine Rückstelleinrichtung 16. Auf die in dem Durchlassquerschnitt der Spülluftleitung 2 beweglich angeordnete Verschlusseinrichtung 17 wirken die Verstelleinrichtung 8 und eine Rückstelleinrichtung 16. Dabei ist die Verstelleinrichtung 8 als pneumatischer Zylinder ausgebildet. Da die Steuerleitung 9 mit dem Saugrohr 3 verbunden ist, herrschen in beiden Bauteilen stets die gleichen Druckverhältnisse.
2 zeigt dabei eine verstellbare Drossel 7 in einer geschlossenen Funktionsstellung. Diese Funktionsstellung stellt sich ein, wenn im Saugrohr ein gegenüber der Umgebung geringerer relativer Unterdruck im Bereich von beispielsweise –600 mbar bis –100 mbar herrscht. 3 zeigt die Drossel 7 in einer geöffneten Funktionsstellung. Diese Funktionsstellung stellt sich ein, wenn im Saugrohr ein gegenüber der Umgebung höherer relativer Unterdruck im Bereich von beispielsweise –800 mbar und größer herrscht. Die in dieser Ausführungsform angegebenen Schwellenwerte des Drucks im Saugrohr sind exemplarisch und abhängig von dem Saugrohrsystem sowie dem Luftdruck in der Umgebung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008018771 A1 [0009]
DE 102008030403 A1 [0010]

Claims

Entlüftungseinrichtung (1) für ein Gehäuse (10) einer Brennkraftmaschine, bei der eine Spülluftleitung (2) ein Saugrohr (3) mit einer Zylinderkopfhaube (4) verbindet, wobei die Spülluftleitung (2) in Strömungsrichtung nach einem Luftfilter (5) und vor einer in dem Saugrohr (3) angeordneten Drosselklappe (6) mit dem Saugrohr (3) verbunden ist, und bei der in der Spülluftleitung (2) eine verstellbare Drossel (7) angeordnet ist.
Entlüftungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verstelleinrichtung (8) der Drossel (7) mittels einer Steuerleitung (9) mit dem Saugrohr (3) verbunden ist.
Drossel (7) für eine Spülluftleitung (2) einer Entlüftungseinrichtung (1) für ein Gehäuse (10) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (7) eine bewegliche, den Durchlassquerschnitt der Spülluftleitung (2) beeinflussende Verschlusseinrichtung (17) aufweist.
Drossel (7) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusseinrichtung (17) eine Verstelleinrichtung (8) und eine Rückstelleinrichtung (16) zugeordnet sind.
Drossel (7) nach den Ansprüchen 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (8) als pneumatischer Zylinder ausgebildet ist.
Drossel (7) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstelleinrichtung (16) als eine Feder und/oder ein Elastomer ausgebildet ist.
Verfahren zur Regelung der Spülluftzufuhr in ein Gehäuse (10) einer Brennkraftmaschine bei einer Entlüftungseinrichtung (1), dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer verstellbaren Drossel (7) bei Leerlauf der Brennkraftmaschine bei einer geschlossenen Drosselklappe (6) und/oder einem maximalen Unterdruck in einem Saugrohr (3) die Spülluftzufuhr unterbrochen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der verstellbaren Drossel (7) beim Öffnen der Drosselklappe (6) bei sinkendem Unterdruck und/oder in einem Lastpunkt der Brennkraftmaschine die Spülluftzufuhr erhöht und/oder maximiert wird.