DE102011010289A1

DE102011010289A1 - Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102011010289A1
Application number: DE102011010289A
Authority: DE
Inventors: Roland VOGL
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-09
Also published as: US20120199104A1; CN102628385B; US9261050B2; CN102628385A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Diese weist einen Ansaugluft-Einlass auf, der dazu ausgebildet ist, von Ansaugluft durchströmt zu werden, sowie einen Kurbelgehäusegas-Einlass, der dazu ausgebildet ist, von Kurbelgehäusegas durchströmt zu werden, und einen Ladungsluft-Auslass, der dazu ausgebildet ist, von Ladungsluft durchströmt zu werden. Dabei ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung dazu ausgebildet, eingelassenes Kurbelgehäusegas mit eingelassener Ansaugluft zu vermischen und als Ladungsluft auszulassen, wobei der Ansaugluft-Einlass, der Kurbelgehäusegas-Einlass und der Ladungsluft-Auslass in eine Aufweitung münden. Der Kurbelgehäusegas-Einlass mündet an einer Kurbelgehäusegas-Einlassmündung in die Aufweitung. Dabei ist der Abstand der Kurbelgehäusegas-Einlassmündung von einer zumindest durch den Ansaugluft-Einlass verlaufenden Strömungsmittelachse in einer Ebene größer als der Abstand der Ansaugstutzenwand von der Strömungsmittelachse.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Diese weist einen Ansaugluft-Einlass auf, der dazu ausgebildet ist, von Ansaugluft durchströmt zu werden, sowie einen Kurbelgehäusegas-Einlass, der dazu ausgebildet ist, von Kurbelgehäusegas durchströmt zu werden, und einen Ladungsluft-Auslass, der dazu ausgebildet ist, von Ladungsluft durchströmt zu werden. Dabei ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung dazu ausgebildet, eingelassenes Kurbelgehäusegas mit eingelassener Ansaugluft zu vermischen und als Ladungsluft auszulassen.
Derartige Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtungen dienen dazu, die in das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs durch Undichtigkeiten zwischen den Zylinderwänden und den Kolben der Brennkraftmaschine hindurch gelangten Gase (Blow-By-Gase) aus dem Kurbelgehäuse abzuziehen, ohne die Gase als Emission in die Umgebung zu leiten. Stattdessen werden diese Gase der Ansaugluft beigemischt und die Mischung dieser Gase mit der Ansaugluft der Brennkraftmaschine zugeführt. Beim Abstellen der Brennkraftmaschine kann Wasser auskondensieren, welches sich in der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung niederschlagen kann und beim erneuten Starten der Brennkraftmaschine mit angesaugt werden kann.
Die Blow-By bzw. Kurbelgehäuse-Gase enthalten Wasser bzw. Feuchtigkeit, das/die zu Eis gefrieren kann, wenn die Brennkraftmaschine bzw. das Kraftfahrzeug in einer Umgebung mit Temperaturen in der Nähe bzw. unterhalb des Gefrierpunkts von Wasser betrieben wird. Eis kann sich in den Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitungen bilden, gegebenenfalls auch in der zur Einspritzeinrichtung oder zum Turbolader der Brennkraftmaschine führenden Ansaugluft- bzw. Ladeluft-Leitung. In dem Kurbelgehäusegas-Einlass gebildetes Eis kann dann die Luftströmung im Kurbelgehäusegas-Einlass behindern, begrenzen oder gar zum Stoppen bringen. Dadurch kann es zu einem Überdruck im Kurbelgehäuse kommen. Wenn Eisteilchen sich ablösen und mit der Ansaugluft mitgerissen werden, können diese zu Verstopfungen in einer Einspritzeinrichtung oder gar zu Beschädigungen in einem Turbolader, etwa an engmaschig angeordneten Lufttransportflügeln des Turboladers, führen.
Ein Ansatz zum Verringern der Eisbildung wird in der Druckschrift JP 8-246837 vorgeschlagen und nachfolgend mit Verweis auf die beigefügten 1A bis 1C beschrieben. In den Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtungen 100 (siehe 1A) und 100' (siehe 1C) ist die Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung 142 bzw. ein zylinderförmiger Kurbelgehäusegas-Einlassansatz 145 senkrecht zu der Ansaugluft-Strömungsrichtung 122 an einer Wand eines Einlassstutzens 124 vorgesehen. Ein zylinderförmiger Ladungsluft-Auslassstutzen 164 ist eine Fortsetzung des Einlassstutzens 124. Als Besonderheit ist in dem Kurbelgehäusegas-Einlassansatz 145 ein Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 144 als Einsatz (siehe 1B) vorgesehen. Der Einlassstutzen 144 ist hergestellt aus einem Material, das eine niedrige Wärmeleitfähigkeit aufweist und von dessen Oberfläche sich Eis leicht ablöst. Dadurch schlägt sich im Kurbelgehäusegas enthaltene Feuchtigkeit eher in flüssiger Form, etwa als Wassertropfen, auf dem Einlassstutzen 144 nieder.
Eine mögliche der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe kann darin gesehen werden, eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung vorzusehen, welche verhindert, dass sich dort, wo Kurbelgehäusegas und Ansaugluft miteinander vermischt werden, Wasser bzw. Eis bildet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche. Diese können in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit der Zeichnung, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Vorgesehen ist demgemäß eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Diese weist einen Ansaugluft-Einlass auf, der dazu ausgebildet ist, von Ansaugluft durchströmt zu werden, sowie einen Kurbelgehäusegas-Einlass, der dazu ausgebildet ist, von Kurbelgehäusegas durchströmt zu werden, und einen Ladungsluft-Auslass, der dazu ausgebildet ist, von Ladungsluft durchströmt zu werden. Dabei ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung dazu ausgebildet, eingelassenes Kurbelgehäusegas mit eingelassener Ansaugluft zu vermischen und als Ladungsluft auszulassen, wobei der Ansaugluft-Einlass, der Kurbelgehäusegas-Einlass und der Ladungsluft-Auslass in eine Aufweitung münden. Der Kurbelgehäusegas-Einlass mündet an einer Kurbelgehäusegas-Einlassmündung in die Aufweitung. Dabei ist der Abstand der Kurbelgehäusegas-Einlassmündung von einer zumindest durch den Ansaugluft-Einlass verlaufenden Strömungsmittelachse in einer Ebene größer als der Abstand der Ansaugstutzenwand von der Strömungsmittelachse.
In den Ansaugluft-Einlass wird Umgebungsluft angesaugt, vorzugsweise durch einen Luftfilter und ggf. durch Messeinrichtungen wie z. B. Temperaturfühler und Massensensoren. Der Kurbelgehäuse-Einlass ist fluidleitend mit einem Kurbelgehäuseinneren verbunden. Kurbelgehäusegas und Ansaugluft verlassen die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung als Ladungsluft, die entweder einem Turbolader oder einer Einspritzeinrichtung zugeführt wird. Die Strömungsmittelachse kann eine Mittelachse eines sich in einer Richtung erstreckenden, zur Leitung von Ansaugluft geeigneten Querschnitts sein. Um diese herum strömt Ansaugluft durch die Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung. Der Ansaugluft-Strom ist in der Aufweitung durch die Ansaugstutzenwand begrenzt. Bei Eintritt der Ansaugluft bildet die Ansaugluft einen Ansaugluftstrahl. Die Ebene, in der der Abstand der Kurbelgehäusegas-Einlassmündung von einer durch den Ansaugluft-Einlass verlaufenden Strömungsmittelachse größer ist als der Abstand der Ansaugstutzenwand von der Strömungsmittelachse kann eine von einer Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung und einer Ansaugluft-Strömungsrichtung aufgespannte Ebene sein. Kurbelgehäusegas tritt durch die Kurbelgehäusegas-Einlassmündung beabstandet von dem Ansaugluftstrahl in die Aufweitung ein.
Durch eine derartige Ausgestaltung wird erreicht, dass das zugeleitete Kurbelgehäusegas mit einer tendenziell hohen Luftfeuchtigkeit sich nicht sofort mit der Ansaugluft vermischt. Kurbelgehäusegas kann sich in der Aufweitung verteilen und wird dann vom Ansaugluftstrom mitgerissen. Weiterhin wird durch diese Anordnung verhindert, dass sich in der Aufweitung eine turbulente Strömung ausbildet, welche zum einen strömungsungünstig ist und zum anderen die Eisbildung fördert. Eine turbulente Strömung fördert die Eisbildung aus zwei Gründen. Erstens kann es an Luftteilchen, welche nicht in einer transversalen Bewegung sind, wie dies in Verwirbelungen in einer turbulenten Strömung der Fall sein kann, zu einer Keimbildung für auskondensierendes Wasser kommen. Eine Keimbildung kann jedoch eher entstehen und wachsen, wenn dieser nicht in einer transversalen Bewegung ist, also beispielsweise in einem turbulenten Strömungswirbel herumwirbelt. Zweitens hat ein Keim einer Wasserbildung auch mehr Zeit zu wachsen, wenn er sich bedingt durch eine turbulente Strömung in Verwirbelungen befindet. Indem die Kurbelgehäusegas-Einlassmündung beabstandet zum Ansaugluftstrahl angeordnet wird, wird der Ansaugluftstrahl zum einen nicht durch die zugeleiteten Kurbelgehäusegas-Strom abgelenkt, zum anderen kann sich das Kurbelgehäusegas um den Ansaugluft-Strom sammeln und von diesem mitgerissen werden. Dadurch erfolgt eine stetige, weniger plötzliche Erwärmung des Kurbelgehäusegases, da das Kurbelgehäusegas sich um den Ansaugluftstrahl verteilen kann und sich eine größere Grenzfläche zwischen einströmendem Kurbelgehäusegas und einströmender Ansaugluft bilden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung mündet ein stromaufwärtiger Anfangsabschnitt des Ladungsluft-Auslasses in einer scheibenförmigen, stromabwärtigen Wand der Aufweitung. Bei einem Abstellen der Brennkraftmaschine auskondensierendes Wasser kann in der Aufweitung der Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung gesammelt werden. Beim erneuten Starten der Brennkraftmaschine werden gesammeltes Wasser und Eis nicht angesaugt, sondern verbleiben in der Aufweitung an der scheibenförmigen Wand gefangen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung sind der Ansaugluft-Einlass und der Ladungsluft-Auslass koaxial zueinander angeordnet. Auf diese Weise kann der Ansaugluftstrahl verlustarm in den Ladungsluft-Auslass geführt werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung ist ein Innendurchmesser des Ladungsluft-Auslasses größer als ein Innendurchmesser des Ansaugluft-Einlasses. Dadurch wird erreicht, dass sich der tendenziell aufweitende und mit Kurbelgehäusegas vermischte Ansaugluftstrahl verlustfrei in den Ladungsluft-Auslass geführt werden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung ist die Außenwand zylinderförmig und koaxial zum Ansaugluft-Einlass. Bei dieser Ausgestaltung kann sich zugeleitetes Kurbelgehäusegas um den Ansaugluftstrahl sammeln und von diesem mitgerissen werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung weist der Ansaugluft-Einlass einen stromabwärtigen Ansaugstutzen-Endabschnitt auf, der in die Aufweitung hinein ragt. Dadurch kommt es im Bereich der Zuleitung von Ansaugluft in die Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung nicht zu einem Strömungsabriss durch eine plötzliche Aufweitung, so dass sich eine stetige, nicht turbulente Strömung ausbilden kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung ragt ein stromabwärtiger Ansaugstutzen-Endabschnitt des Ansaugluft-Einlasses hinein in einen Bereich, der sich vom Kurbelgehäusegas-Einlass und in einer stromabwärts gerichteten, imaginären Verlängerung der Kurbelgehäusegas-Einlasses befindet. Auf diese Weise wird der Kurbelgehäusegas-Strom zumindest teilweise an dem Ansaugstutzen-Endabschnitt gebremst, so dass sein Eintreffen auf den Ansaugluftstrahl diesen weniger stark ablenkt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung umfassen der Ansaugluft-Einlass einen Ansaugluft-Einlassstutzen, der Kurbelgehäusegas-Einlass einen Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen und der Ladungsluft-Auslass einen Ladungsluft-Auslassstutzen. Über den Ansaugluft-Einlassstutzen, den Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen bzw. den Ladungsluft-Auslassstutzen kann beispielsweise als fluidleitende Verbindung ein Schlauch gestülpt werden. Dabei können der Ansaugluft-Einlassstutzen, der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen und der Ladungsluft-Auslassstutzen im Wesentlichen Zylinderförmig ausgestaltet sein, wodurch eine besonders einfache Handhabung und Herstellung erreicht werden kann. Zur Anpassung an die räumlichen Gegebenheiten in einer Umgebung einer Brennkraftmaschine sind auch andere, unrunde Querschnitte denkbar.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist an einem stromaufwärtigen Anfangsabschnitt des Ladungsluft-Auslassstutzens ein Venturielement angesetzt, das sich in bezüglich der Ladungsluft-Strömungsrichtung in stromaufwärtiger Richtung von seinem Ansatz an dem Anfangsabschnitt bezüglich seines Innendurchmessers aufweitend erstreckt und das stetig und abgerundet in den Ladungsluft-Auslassstutzen übergeht. Das Venturielement kann sich von seinem Ansatz aus in stromaufwärtiger Richtung stärker als linear bezüglich der stromaufwärtigen Richtung aufweiten. Dadurch wird der mit Kurbelgehäusegas vermischte Ansaugluft-Strom stetig und verlustarm in den Ladungsluft-Auslass geführt. Durch das Venturielement entsteht außerdem ein stärkerer Sog und mithin eine höhere Strömungsgeschwindigkeit für das in die Entlüftungseinrichtung einströmende Kurbelgehäusegas, was letztlich zu einer effektiveren Entlüftung bzw. Ableitung der Gase aus dem Kurbelgehäuse führt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung umfassen der Ansaugluft-Einlass einen Ansaugluft-Einlassstutzen, der Kurbelgehäusegas-Einlass einen Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen und der Ladungsluft-Auslass einen Ladungsluft-Auslassstutzen. Dabei können der Kurbelgehäusegas-Einlasstutzen, der Ansaugluft-Einlassstutzen und der Ladungsluft-Auslassstutzen so ausgebildet sein, dass ein Schlauch mit seinem Schlauchendabschnitt über einen Anfangsabschnitt der Stutzen geschoben und mittels einer Schelle gasdicht angeschlossen werden kann. Dies ermöglicht einen einfach auszuführenden Anschluss einer Schlauchleitung.
Bei dieser Ausgestaltung können der Ansaugluft-Einlassstutzen, der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen und der Ladungsluft-Auslassstutzen jeweils im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine leichte bzw. eine einfache und kostengünstige Herstellung aller drei Stutzen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform insgesamt kann die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung spiegelsymmetrisch ausgestaltet sein bezüglich einer Ebene, die von der Ansaugluft-Strömungsrichtung und der Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung aufgespannt ist. In dieser Ausführungsform kann die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung dadurch hergestellt werden, dass zunächst zwei zu der Ebene spiegelsymmetrische Teile hergestellt und die beiden Teile anschließend in der Ebene miteinander verbunden werden. Die beiden Teile können beispielsweise durch Verkleben, Verschmelzen oder Verschweißen miteinander verbunden werden. Die spiegelsymmetrische Ausgestaltung ermöglicht insgesamt eine einfache und kostengünstige Herstellung der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung.
Alternativ zu der vorstehend erwähnten Ausgestaltung können der Ladungsluft-Auslassstutzen und die Aufweitung einteilig ausgebildet werden, oder/und der Ansaugluft-Einlassstutzen und die Aufweitung können einteilig ausgebildet werden. Derartige einteilige Baugruppen sind einfach und kostengünstig herstellbar und lassen sich leicht mit den übrigen Teilen der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung verbinden.
Entsprechend der vorstehend erwähnten Ausgestaltung oder unabhängig davon kann auch der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen in seinem stromaufwärtigen Anfangsabschnitt so ausgebildet sein, dass ein Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauch mit seinem Schlauchendabschnitt über den Anfangsabschnitt geschoben und mittels einer Schelle gasdicht an dem Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen angeschlossen werden kann. Dies ermöglicht einen einfach auszuführenden Anschluss einer Kurbelgehäuseentlüftungs-Schlauchleitung.
Gemäß einer Ausführungsform wird eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, in dem eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung gemäß der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen eingebaut bzw. enthalten ist.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung wie in der Druckschrift JP 8-246837 offenbart,
2: eine perspektivische Ansicht einer Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung,
3: einen Querschnitt durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform,
4: einen Querschnitt durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform, und
5: eine Verwendung der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung in einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
Die in 1 gezeigte, beispielhafte Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 100 wurde bereits eingangs erläutert.
In den Figuren sind gleiche oder gleichwirkende Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 ist vorgesehen für eine Brennkraftmaschine 12 (siehe die schematische Darstellung in 5) eines Kraftfahrzeugs und umfasst einen Ansaugluft-Einlass 20, der einen Ansaugluft-Einlassstutzen 24 aufweist und dazu ausgebildet ist, von Ansaugluft in einer Ansaugluft-Strömungsrichtung 22 durchströmt zu werden; einen Kurbelgehäusegas-Einlass 40, der einen Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 44 umfasst und dazu ausgebildet ist, von Kurbelgehäusegas in einer Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung 42 durchströmt zu werden, und einen Ladungsluft-Auslass 60, der einen Ladungsluft-Auslassstutzen 64 umfasst und dazu ausgebildet ist, von Ladungsluft in einer Ladungsluft-Strömungsrichtung 62 durchströmt zu werden. Die Ladungsluft kann einer nicht dargestellten Einspritzeinrichtung oder einem Turbolader 70 zugeführt werden. Insgesamt ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtungen 10 dazu ausgebildet, im Betrieb in einem Kraftfahrzeug eingelassenes Kurbelgehäusegas mit eingelassener Ansaugluft zu vermischen und als Ladungsluft, beispielsweise zu einer Einspritzeinrichtung oder einem Turbolader 70 (siehe 5) auszulassen.
Wie in den 2, 3 und 4 schematisch dargestellt, ist ein Innendurchmesser 65 des Ladungsluft-Auslasses 60 größer als ein Innendurchmesser 25 des Ansaugluft-Einlasses 20. Weiterhin ist eine Kurbelgehäusegas-Einlassmündung 46, an der der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 40 in die Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung 10 mündet, beabstandet von einem Ansaugluft-Einlass 20 und einem daraus austretenden Ansaugluftstrahl 27 angeordnet, siehe 3 und 4.
Bezug nehmend auf 5 ermöglicht die Anordnung von einem Ansaugluft-Einlassstutzen 24, dass ein Ansaugluft-Schlauch 30 mit seinem Schlauchende leicht über einen Anfangsabschnitt 28 (siehe 3 und 4) hinweg- und auf den Einlassstutzen 24 aufgeschoben werden kann und mit einer hinsichtlich ihres Durchmessers auf den Außendurchmesser des Schlauchs 30 angepassten Schelle 34 zur Ansaugluftzuführung angeschlossen werden kann. Zum Abführen der Ladungsluft kann der Ladungsluft-Auslassstutzen 64 über einen Schlauchanfang eines Ladungsluftschlauch (nicht gezeigt) hinweg geschoben und mit einer hinsichtlich ihres Durchmesser auf den Außendurchmesser des Ladungsluft-Auslassstutzen 64 angepassten Schelle an dem Schlauchanfang angeschlossen werden.
Der Ansaugluft-Einlassstutzen 24 und der Ladungsluft-Auslassstutzen 64 bilden zusammen einen Teil der Ansaugluftleitung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Dieser Teil der Ansaugleitung, ebenso wie der Einlassstutzen 24 und der Auslassstutzen 64, weisen eine zylindrische Symmetrie, entsprechend der Symmetrie eines Schlauchs oder Rohres, auf. Ein Teil der Ansaugleitung weist eine Aufweitung 80 auf, die in 3 und 4 besonders gut zu erkennen ist. Die Aufweitung 80 verbindet den Einlassstutzen 24 mit dem Auslassstutzen 64.
Die Aufweitung 80 weist ebenfalls eine zylindrische Symmetrie auf und umfasst an ihrer stromaufwärtigen Seite eine scheibenförmige stromaufwärtige Wand 83 und an ihrer stromabwärtigen Seite eine ebenfalls scheibenförmige stromabwärtige Wand 85, siehe 3 und 4. Ein stromabwärtiger Ansaugstutzen-Endabschnitt 26 des Einlassstutzens 24 ragt durch eine Öffnung der stromaufwärtigen Wand 83 hindurch und in die Aufweitung 80 hinein. Der Abluft-Auslassstutzen 64 mündet in der stromabwärtigen Wand 85 und ist dazu mit seinem Auslassstutzen-Anfangsabschnitt 66 mit bzw. entlang eines Durchmessers einer Öffnung in der Wand 85 mit der Wand 85 verbunden, siehe 3 und 4. Kurbelgehäusegas wird durch den Kurbelgehäusegas-Einlass 40, der einen Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 44 umfasst, in das Innere der Einrichtung 10 eingelassen. Der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 44 ist in seinem Anfangsabschnitt 48 und bezüglich seines Außendurchmessers dazu ausgebildet, dass ein Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauch 50 mit seinem Schlauchendabschnitt 52 über den Abschnitt 48 hinweg und auf den Einlassstutzen 44 aufgeschoben werden kann und dort mittels einer hinsichtlich ihres Durchmessers an den Außendurchmesser des Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauchs 50 angepassten Schelle 54 gasdicht an den Einlassstutzen 44 angeschlossen werden kann, wie in 5 gezeigt.
Der Ansaugluft-Einlassstutzen 24, der Ladungsluft-Auslassstutzen 64 und der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 44 weisen jeweils eine zylindrische Symmetrie auf und lassen sich dadurch besonders leicht und kostengünstig herstellen. Der Ladungsluft-Auslassstutzen 64 weist in seinem stromabwärtigen Ladungsluft-Anschlussabschnitt 68 mindestes zwei sich diametral gegenüberliegende Einschnitte (wie in den 3 und 4 gezeigt) auf. Es können auch vier in der Ebene des Ladungsluft-Auslasses 60, im Drehsinn um jeweils 90 Grad versetzt angeordnete, derartige Einschnitte in dem Ladungsluft-Anschlussabschnitt 68 des Ladungsluft-Auslassstutzens 64 vorgesehen sein. Diese Einschnitte ermöglichen, dass die zwischen den Einschnitten ausgebildeten, sich entlang des Umfangs des Ladungsluft-Anschlussabschnitt 68 ersteckenden Lippen des Auslassstutzens 64 durch eine Schelle (wie die in 5 gezeigte Schelle 72) radial einwärts leicht zusammendrücken lassen und so eine kraftschlüssige Verbindung mit einem in den Auslassstutzen 64 eingeführten Anfangsabschnitt eines Ladungsluftschlauchs oder eines Einlassstutzens 72, etwa eines Turboladers 70 (siehe 5) oder einer Einspritzeinrichtung (nicht gezeigt), herstellen lässt.
Entsprechend seiner zylindersymmetrischen Ausbildung weist der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 44, eine sich in der Strömungsrichtung 42 des einströmenden Kurbelgehäusegases stromabwärts erstreckende, imaginäre Fortsetzung 49 auf, die sich durch bzw. über einen Mittelbereich der Aufweitung 80 hindurch erstreckt. Ein Ansaugsutzten-Endabschnitt 26 des Ansaugluft-Einlassstutzens 24 ragt in diese imaginäre Fortsetzung 49 des Kurbelgehäusegas-Einlassstutzens 44 hinein, wie in 3 gezeigt.
3 deutet einen die Aufweitung durchströmenden Ansaugluftstrahl 27 an. Einströmende Kurbelgehäusegase und einströmende Ansaugluft vermischen sich und werden als Ladungsluft durch den Ladungsluft-Auslassstutzen 64 aus der Einrichtung 10 ausgelassen. Kurbelgehäusegas kann eine hohe Luftfeuchtigkeit aufweisen. Zudem kann Kurbelgehäusegas wärmer sein als Umgebungsluft, die als Ansaugluft in die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 gelangt. Wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen als kalte Luft. Wird warmes und feuchtes Kurbelgehäusegas mit kalter Ansaugluft vermischt, kann der Taupunkt unterschritten werden und es können sich Tröpfchen bilden, die auch zu Eis gefrieren können. In der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 ist ein Bereich, in dem sich zugeleitetes Kurbelgehäusegas und Ansaugluft vermischen stark vergrößert. Dadurch wird eine mögliche Eisbildung weitgehend unterdrückt.
Durch die koaxiale Anordnung von Ansaugluft-Einlass 20 und Ladungsluft-Auslass 60 bildet sich eine stetige, im Wesentlichen laminare Luftströmung aus. Turbulenzen im Ansaugluftstrahl 27 werden weitgehend vermieden, da der Ansaugluftstrahl 27 in der Aufweitung genügend Platz hat, um nach außen auszuweichen, so dass Verwirbelungen energiearm abgebaut werden können.
Turbulenzen verlangsamen die Strömungsgeschwindigkeit. Je schneller der Luftstrom jedoch fließen kann, desto geringer ist auch sein Druck. Durch diese Anordnung wird demnach ein stärkerer Unterdruck erzeugt als bei Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtungen gemäß 1. Insbesondere in Brennkraftmaschinen 12 mit Turbolader 70 ist ein in der Ansaugleitung gebildeter Unterdruck weniger groß als bei Saugmotoren, so dass das Kurbelgehäuse besser entlüftet werden kann, je größer der Unterdruck ist. Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass mit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 eine Verdoppelung des erzeugten Unterdrucks möglich ist. Dies ist ein weiterer vorteilhafter Effekt, der sich durch die beabstandete Anordnung der Kurbelgehäusegas-Einlassmündung 46 zum Ansaugluftstrahl 27 einstellt. Es wird dadurch verhindert, dass der Kurbelgehäusegas-Einlass zufriert. Daneben wird durch die Vermeidung von Turbulenzen die Keimbildung von Wassertropfen bzw. Eiskristallen bei kalten Temperaturen unterdrückt, da die Verweilzeit von eventuellen Keimen im Ansaugluft- bzw. Ladungsluftstrom verringert wird. Dennoch gebildete Wassertropfen haben keine Zeit zum wachsen und bleiben daher so klein, dass sie einen Turbolader 70 nicht beschädigen können. Bilden sich dennoch größere Wassertropfen, so werden sie durch die Gravitationskraft angezogen und bleiben in der Ausweitung 80 hängen, wo sie verdunsten können.
In einer in 4 gezeigten Ausführungsform einer Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 ist zusätzlich ein Venturielement 90 vorgesehen. Das Venturielement 90 ist an dem stromaufwärtigen Anfangsabschnitt 66 des Ladungsluft-Auslassstutzens 64 angesetzt und erstreckt sich in einer bezüglich der Ladungsluft-Strömungsrichtung 62 stromaufwärtigen Richtung. Es erstreckt sich von seinem Ansatz aus, beginnend mit dem Innendurchmesser 65 des Auslassstutzens 64 bzw. des Anfangsabschnitts 66, in der stromaufwärtigen Richtung bezüglich seines Innendurchmessers 65 aufweitend. Das Venturielement 90 ist in dem durch den Einlass 20 geführten Ansaugluftstrom, und koaxial zu dem Ansauglufteinlass 20 bzw. dem Ansaugluft-Einlassstutzen 24 angeordnet.
In der in 4 gezeigten Ausführungsform weitet sich das Venturielement 90 von seinem Ansatz an dem Anfangsabschnitt 66 (bzw. an einem Umkreis einer Öffnung in der stromabwärtigen Wand 85 der Aufweitung 80) aus in der stromaufwärtigen Richtung stärker als linear bezüglich der stromaufwärtigen Richtung auf. Es weist eine zylindrische Symmetrie auf, und es erstreckt sich von seinem Ansatz (an dem Anfangsabschnitt 66 bzw. an dem Umkreis der Öffnung in der stromabwärtigen Wand 85 der Aufweitung 80) aus in die Aufweitung 80 hinein.
Das Venturielement 90 bewirkt, dass sich der Staudruck der Ansaugluft verringert, indem es zum einen eine stetige Beschleunigung von aus der Aufweitung 80 austretenden Ladungsluft ermöglicht und zum anderen einen weicheren Übergang für die Ladungsluft von der Aufweitung in den Ladungsluft-Auslassstutzen 60 schafft. Dadurch, dass das Venturielement 90 aus einem Abschnitt gebildet ist, der über die stromabwärtige Wand 85 hinausragt, können sich ausfallende Wassertropfen im Bereich zwischen der Wand 85 und dem äußeren Bereich des Venturielements 90 gefangen bleiben, so dass sie nicht in den Ladungsluftstrom gelangen. Weiterhin kann mit einem Venturielement 90 ein erhöhter Unterdruck im Kurbelgehäusegas-Einlass 40 erzeugt werden. Dadurch werden sich eventuell in dem Kurbelgehäusegas-Einlass 40 bildende Wassertropfen umgehend abgesaugt, so dass sie sich nicht niederschlagen und gefrieren können.
5 zeigt eine erfindungsgemäße Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 in einem eingebauten Zustand in einer Brennkraftmaschine 12 eines Kraftfahrzeugs. Dabei ist die Einrichtung 10 mit ihrem Einlassstutzen 24 in ein Schlauchende eines Ansaugluftschlauchs 30 eingeschoben und der Schlauch 30 ist mit einer Schelle auf dem Einlassstutzen 24 (in 5 nicht sichtbar) fixiert. Der Auslassstutzen 64 der Einrichtung 10 ist direkt auf einen Einlassstutzen 72 eines Turboladers 70 einer Brennkraftmaschine 12 aufgeschoben und dort mittels einer Schelle 74 fixiert. Statt auf einem Einlassstutzen 72 eines Turboladers könnte der Auslassstutzen 64 auch auf dem Einlassstutzen einer Einspritzeinrichtung oder eines Ladungsluftschlauchs angeschlossen sein. Über einen Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauch 50 werden aus einem Kurbelgehäuse (in 5 nicht markiert) der Brennkraftmaschine 12 abgeleitete Kurbelgehäusegase dem Kurbelgehäusegas-Einlass der Einrichtung 10 zugeführt. Dazu ist ein Schlauchendeabschnitt des Entlüftungsschlauchs 50 mittels einer Schelle 54 an dem Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen 44 der Einrichtung angeschlossen, wie in 5 gezeigt. Wenn die Ansaugluft nun derartig kalt ist, dass das Wasser gefriert, bleibt das daraus gebildete Eis hier hängen und es kann nicht in einen nachgeschalteten Turbolader bzw. eine Einspritzeinrichtung gelangen und zu Schäden führen. Dies bewirkt auch schon eine rechtwinklig zu dem Ladungsluft-Auslass 60 stromabwärtige Wand 85, wie sie auch in 3 gezeigt ist. Eine derartige beschriebene Eisbildung kann unter kalten Wetterbedingungen nach dem Abschalten der Brennkraftmaschine 12 durch die aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Abgase, entstehen. Was allenfalls in die Einspritzanlage bzw. den Turbolader 70 gelangen kann, sind kleine, schneeartige und damit weiche Eispartikel, welche den Turbolader 70 nicht beschädigen können. Der Grund dafür, dass sich allenfalls schneeartige Eispartikel bilden können, wird darin gesehen, dass der Luftstrom in der Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung 10 eine turbulente Strömung unterdrückt und zugeführtes Kurbelgehäusegas in einer den Ansaugluftstrahl 27 bzw. den Ladungsluftstrom umgebende zylindrischen Aufweitung 80 stetig zugemischt wird.
Während wenigstens eine exemplarische Ausführungsform in der oben angegebenen Zusammenfassung und der vorangehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt worden ist, sollte verstanden und festgehalten werden, dass eine große Anzahl von Variationen bzw. Modifikationen dazu existieren. Es sollte auch festgehalten werden, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu gedacht sind, den Umfang (bzw. Schutzumfang), die Anwendbarkeit oder den Aufbau der erfindungsgemäßen Einrichtung in irgendeiner Weise zu begrenzen. Vielmehr geben die Zusammenfassung und die ausführliche Beschreibung dem Fachmann eine hinreichende und leicht verständliche Anweisung zur Implementierung von wenigsten einer exemplarischen Ausführungsform. Dabei sollte verstanden werden, dass vielfältige und verschiedenartige Änderungen dieser Ausführungsform bezüglich der Funktion und der Anordnung der in einer exemplarischen Ausführungsform beschriebenen Elemente ausgeführt werden können, ohne von dem durch die beigefügten Patentansprüche und deren gesetzlichen Äquivalente definierten Umfang (bzw. Schutzumfang) abzuweichen.
Bezugszeichenliste

10: Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung
12: Brennkraftmaschine
20: Ansaugluft-Einlass
21: Ansaugstutzenwand
22: Ansaugluft-Strömungsrichtung
23: Strömungsmittelachse
24: Ansaugluft-Einlassstutzen
25: Innendurchmesser des Ansaugluft-Einlasses
26: Ansaugluftstutzen-Endabschnitt
27: Ansaugluftstrahl
28: Anfangsabschnitt
29: Abstand der Ansaugstutzenwand von einer Strömungsmittelachse
30: Ansaugluft-Schlauch
34: Schelle
40: Kurbelgehäusegas-Einlass
42: Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung
44: Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen
46: Kurbelgehäusegas-Einlassmündung
48: Anfangsabschnitt
49: Bereich
50: Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauch
52: Schlauchendabschnitt
54: Schelle
60: Ladungsluft-Auslass
62: Ladungsluft-Strömungsrichtung
64: Ladungsluft-Auslassstutzen
65: Innendurchmesser des Ladungsluft-Auslasses
66: Auslassstutzen-Anfangsabschnitt
68: Ladungsluft-Anschlussabschnitt
70: Turbolader
72: Einlassstutzen
74: Schelle
80: Aufweitung
83: stromaufwärtige Wand
84: Außenwand
85: stromabwärtige Wand
86: Aufweitungs-Endabschnitt
89: Abstand der Außenwand von einer Strömungsmittelachse
90: Venturielement
100: Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung
100': Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung
120: Ansaugluft-Einlass
122: Ansaugluft-Strömungsrichtung
124: Ansaugluft-Einlassstutzen
140: Kurbelgehäusegas-Einlass
142: Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung
144: Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen
145: Kurbelgehäusegas-Einlassansatz
146: Endabschnitt
147: Flansch
150: Kurbelgehäuse-Entlüftungsschlauch
160: Ladungsluft-Auslass
162: Ladungsluft-Strömungsrichtung
164: Ladungsluft-Auslassstutzen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 8-246837 [0004, 0025]

Claims

Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) für eine Brennkraftmaschine (12) eines Kraftfahrzeugs, mit: einem Ansaugluft-Einlass (20), dazu ausgebildet, von Ansaugluft durchströmt zu werden, einem Kurbelgehäusegas-Einlass (40), dazu ausgebildet, von Kurbelgehäusegas durchströmt zu werden, einem Ladungsluft-Auslass (60), dazu ausgebildet, von Ladungsluft durchströmt zu werden, wobei die Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) dazu ausgebildet ist, eingelassenes Kurbelgehäusegas mit eingelassener Ansaugluft zu vermischen und als Ladungsluft auszulassen, wobei der Ansaugluft-Einlass (20), der Kurbelgehäusegas-Einlass (40) und der Ladungsluft-Auslass (60) in eine Aufweitung (80) münden, wobei der Kurbelgehäusegas-Einlass (40) an einer Kurbelgehäusegas-Einlassmündung (46) in die Aufweitung (80) mündet, und wobei der Abstand (89) der Kurbelgehäusegas-Einlassmündung (46) von einer zumindest durch den Ansaugluft-Einlass (20) verlaufenden Strömungsmittelachse (23) zumindest in einer Ebene (16) größer ist als der Abstand (29) der Ansaugstutzenwand (21) von der Strömungsmittelachse (23).
Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Ansaugluft-Einlass (20) und der Ladungsluft-Auslass (60) koaxial zueinander angeordnet sind.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei ein stromaufwärtiger Anfangsabschnitt (66) des Ladungsluft-Auslasses (60) in einer scheibenförmigen, stromabwärtigen Wand (85) der Aufweitung (80) mündet.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Innendurchmesser (65) des Ladungsluft-Auslasses (60) größer als der Innendurchmesser (25) des Ansaugluft-Einlasses (20) ist.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei die Außenwand (84) zylinderförmig und koaxial zum Ansaugluft-Einlass (20) angeordnet ist.
Kurbelgehäusegas-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Ansaugluft-Einlass (20) einen stromabwärtigen Ansaugstutzen-Endabschnitt (26) aufweist, der in die Aufweitung (80) hinein ragt.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) Anspruch 1, wobei ein stromabwärtige Ansaugstutzen-Endabschnitt (26) des Ansaugluft-Einlassses (20) hineinragt in einen Bereich (49), der sich vom Kurbelgehäusegas-Einlass (40) und in einer stromabwärts gerichteten, imaginären Verlängerung der Kurbelgehäusegas-Einlasses (40) befindet.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei an einem stromaufwärtigen Anfangsabschnitt (66) des Ladungsluft-Auslasses (60) ein Venturielement (90), angesetzt ist, das sich in bezüglich der Ladungsluft-Strömungsrichtung (62) stromaufwärtiger Richtung von seinem Ansatz an dem Anfangsabschnitt (66) bezüglich seines Innendurchmessers aufweitend erstreckt und das stetig und abgerundet in den Ladungsluft-Auslass (60) übergeht.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Ansaugluft-Einlass (20) einen Ansaugluft-Einlassstutzen (24), der Kurbelgehäusegas-Einlass (40) einen Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen (44) und der Ladungsluft-Auslass (60) einen Ladungsluft-Auslassstutzen (64) umfasst.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 9, wobei der Ansaugluft-Einlassstutzen (24), der Kurbelgehäusegas-Einlassstutzen (44) und der Ladungsluft-Auslassstutzen (64) jeweils im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sind.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei diese (10) spiegelsymmetrisch ist bezüglich einer Ebene (16), die von der Ansaugluft-Strömungsrichtung (22) und der Kurbelgehäusegas-Strömungsrichtung (42) aufgespannt ist.
Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, wobei der Ladungsluft-Auslass (60) und die Aufweitung (80) einteilig ausgebildet sind und/oder dass der Ansaugluft-Einlass (20) und die Aufweitung (80) einteilig ausgebildet sind.
Verwendung einer Kurbelgehäuse-Entlüftungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche als Kurbelgehäusegas-Entlüftung an einer Brennkraftmaschine (12).