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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Eine solche Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, ist bereits der
WO 2014/060831 A2 und der
WO 2013/021456 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet und umfasst eine Entlüftungseinrichtung, mittels welcher ein Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine zu entlüften ist. Hierzu umfasst die Entlüftungseinrichtung wenigstens eine Strahlpumpe, mittels welcher zum Entlüften des Kurbelgehäuses Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse absaugbar sind. Die Strahlpumpe wird üblicherweise auch als Treibmittelpumpe, Jetpumpe, Treibstrahlpumpe oder Ejektor beziehungsweise Ejektorpumpe bezeichnet und nutzt einen einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine durchströmenden Luftstrom, um die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse anzusaugen beziehungsweise abzusaugen. Der den Ansaugtrakt durchströmende Luftstrom, das heißt den Ansaugtrakt durchströmende Luft ist somit ein Treibmedium, wobei die Blow-By-Gase ein Saugmedium sind. Das Saugmedium wird mittels des Treibmediums angesaugt, sodass die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse abgeführt werden können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Teileanzahl und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Teileanzahl und der Bauraumbedarf der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass ein Tank zum Speichern von insbesondere flüssigem Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine fluidisch mit der Strahlpumpe gekoppelt ist, mittels welcher zum Entlüften des Tanks flüchtige Kraftstoffbestandteile aus dem Tank absaugbar sind. Dies bedeutet, dass der Strahlpumpe erfindungsgemäß eine Doppelfunktion zukommt. Zum einen wird die Strahlpumpe zum Entlüften des Kurbelgehäuses genutzt, indem Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse mittels der Strahlpumpe abgesaugt werden können. Darüber hinaus wird die Strahlpumpe zum Entlüften des Tanks genutzt, indem flüchtige Kraftstoffbestandteile aus dem Tank mittels der Strahlpumpe abgesaugt werden können.
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Wird die Verbrennungskraftmaschine, welche beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist, beispielsweise über eine gewisse Zeitdauer nicht betrieben, wobei in dem Tank Kraftstoff, insbesondere flüssiger Kraftstoff, aufgenommen ist, so gast der Kraftstoff aus, so dass sich während der Zeitdauer flüchtige Bestandteile des Kraftstoffs im Tank sammeln, woraus ein Druckanstieg in dem Tank resultiert. Um zu vermeiden, dass ein im Tank herrschender Druck einen vorgebbaren Schwellenwert überschreitet, sind die flüchtigen Kraftstoffbestandteile aus dem Tank abzuführen. Hierzu wird erfindungsgemäß die Strahlpumpe verwendet, mittels welcher die flüssigen Kraftstoffbestandteile gezielt und definiert aus dem Tank abgesaugt werden können. Als Saugmedium zum Ansaugen beziehungsweise Absaugen der Blow-By-Gase sowie der flüchtigen Kraftstoffbestandteile nutzt die Strahlpumpe Luft beziehungsweise einen Luftstrom, die beziehungsweise der durch einen Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine strömt.
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Mittels der Strahlpumpe wird mit Hilfe der Luft ein Unterdruck erzeugt, mittels welchem die Blow-By-Gase beziehungsweise die flüchtigen Kraftstoffbestandteile angesaugt werden. Dieser Unterdruck hängt dabei von einem Druck der Luft und nicht etwa von einer Luftmasse durch die Verbrennungskraftmaschine ab, wobei mittels der Strahlpumpe ein besonders großer Unterdruck zum Ansaugen beziehungsweise Absaugen der Blow-By-Gase und der flüchtigen Kraftstoffbestandteile erzeugt werden kann. Ist im Ansaugtrakt beispielsweise wenigstens ein Verdichter zum Verdichten der Luft angeordnet, so ist der Druck der Luft ein Ladedruck, mittels welchem ein besonders großer Unterdruck zum Ansaugen der Blow-By-Gase beziehungsweise der flüchtigen Kraftstoffbestandteile realisiert werden kann. Hierdurch kann das Kurbelgehäuse beziehungsweise der Tank in besonders kurzer Zeit entlüftet werden. Ferner ist es durch den hohen Unterdruck möglich, eine besonders vorteilhafte Abscheidung von Öl aus den Blow-By-Gasen zu realisieren. Dadurch ist es möglich, Ölemissionen der Verbrennungskraftmaschine besonders gering zu halten.
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Hintergrund der Erfindung ist das Bestreben, Emissionen, insbesondere Abgasemissionen, von Fahrzeugen mit Verbrennungskraftmaschinen stetig zu senken. Diese Emissionen beziehungsweise Abgasemissionen werden unter anderem von einem Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine beeinflusst, wobei der Ölverbrauch von der Effektivität, Öl aus den Blow-By-Gasen abzuscheiden, beeinflusst wird. Öl, welches beispielsweise zum Kühlen und/oder Schmieren der Verbrennungskraftmaschine genutzt und nicht aus den Blow-By-Gasen abgeschieden wird, wird in der Verbrennungskraftmaschine verbrannt, was zu entsprechenden Öl- und somit Abgasemissionen führt. Je besser Öl aus den Blow-By-Gasen abgeschieden werden kann, desto geringer ist der Ölverbrauch der Verbrennungskraftmaschine, was mit geringen Emissionen einhergeht. Darüber hinaus hat es sich gezeigt, dass Öl, welches nicht aus den Blow-By-Gasen abgeschieden wird, einen negativen Einfluss auf die Alterung von Katalysatoren hat sowie eine Bauteilversottung bewirkt.
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Herkömmliche Entlüftungseinrichtungen zum Entlüften von Kurbelgehäusen von Verbrennungskraftmaschine sind auf einen maximalen Blow-By-Durchsatz der Verbrennungskraftmaschine bei gleichzeitig möglichst niedrigem Druckverlust ausgelegt, wobei durch Downsizing der Verbrennungskraftmaschinen der Aufladegrad insbesondere bei niedrigen Drehzahlen zunimmt. In diesen Betriebspunkten steht bei einer konventionellen Entlüftungseinrichtung lediglich der niedrige Druckverlust des Luftfilters zur Verfügung, um das Kurbelgehäuse zu entlüften. Außerdem hat es sich gezeigt, dass eine Verbesserung des Ölabscheidegrads in der Regel einen höheren zulässigen Druckverlust des Ölabscheiders erfordert. Durch die Forderung, dass im Kurbelgehäuse möglichst immer ein Unterdruck herrschen soll, kann der Ölabscheider für eine effiziente Ölabscheidung üblicherweise nicht optimal eingestellt werden, da es hier zu einem Zielkonflikt kommt. Durch den Einsatz einer Strahlpumpe jedoch kann ein besonders hoher Unterdruck erzeugt werden, sodass die Blow-By-Gase besonders effektiv und effizient aus dem Kurbelgehäuse abgesaugt werden können. In der Folge lässt sich eine besonders effektive und effiziente Abscheidung von Öl aus den Blow-By-Gasen realisieren, sodass die Emissionen der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden können.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1a, b jeweils eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform, mit einer Entlüftungseinrichtung mit einer Strahlpumpe, mittels welcher zum Entlüften eines Kurbelgehäuses der Verbrennungskraftmaschine Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse absaugbar sind;
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2 eine schematische Darstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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3a–c jeweils eine schematische Darstellung der Verbrennungskraftmaschine gemäß einer dritten Ausführungsform, bei welcher eine Tankentlüftungseinrichtung zum Entlüften eines Tanks zum Speichern von flüssigem Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine vorgesehen ist; und
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4a–c jeweils eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für einen Kraftwagen, mit einer Entlüftungseinrichtung, welche wenigstens eine Strahlpumpe umfasst, mittels welcher zum Entlüften eines Kurbelgehäuses der Verbrennungskraftmaschine Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse absaugbar sind, wobei ein Tank zum Speichern von Kraftstoff für die Verbrennungskraftmaschine fluidisch mit der Strahlpumpe gekoppelt ist, mittels welcher zum Entlüften des Tanks flüchtige Kraftstoffbestandteile aus dem Tank absaugbar sind.
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1 bis 3c dienen zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1a und 1b zeigen in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform, welche vorliegend als Hubkolben-Verbrennungsmaschine ausgebildet ist und zum Antreiben eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens, dient. Beispielsweise ist die Verbrennungskraftmaschine 10 als Ottomotor oder Dieselmotor ausgebildet. Aus 1a und 1b ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 ein Kurbelgehäuse 12 aufweist, durch welches wenigstens ein in 1b besonders schematisch dargestellter Brennraum 13, beispielsweise in Form eines Zylinders, gebildet ist. Während ihres Betriebs saugt die Verbrennungskraftmaschine Luft aus der Umgebung an, wobei die Luft einen im Ganzen mit 14 bezeichneten Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 durchströmt. Im Ansaugtrakt 14 ist ein Luftfilter 16 zum Filtern der Luft angeordnet. Darüber hinaus umfasst die Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens einen Abgasturbolader, welcher eine in einem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 angeordnete und in den Fig. nicht erkennbare Turbine aufweist.
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Der Abgastrakt ist von Abgas durchströmbar, wobei die Turbine mittels des Abgases antreibbar ist. Der Abgasturbolader umfasst darüber hinaus einen im Ansaugtrakt 14 angeordneten Verdichter 18, welcher von der Turbine antreibbar ist. Der Verdichter 18 dient zum Verdichten der den Ansaugtrakt 14 durchströmenden und dem Brennraum 13 zuzuführenden Luft, sodass die Luft – bezogen auf ihre Strömungsrichtung durch den Ansaugtrakt 14 – stromab des Verdichters 18 einen ersten Druck aufweist, welcher höher als ein zweiter Druck ist, den die Luft stromauf des Verdichters 18 aufweist. Der erste Druck wird auch als Ladedruck bezeichnet, wobei die verdichtete Luft als Ladeluft bezeichnet wird. Ferner ist im Ansaugtrakt 14 ein Ladeluftkühler 20 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird. Der in Strömungsrichtung der Luft stromab des Verdichters 18 angeordnete Teil des Ansaugtrakts 14 kann beispielsweise je nach Motorkonstruktion und Brennverfahren variieren.
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Darüber hinaus ist im Ansaugtrakt 14 eine Drosselklappe 22 angeordnet, welche jedoch optional vorgesehen ist. In 1a ist die Drosselklappe 22 stromab des Ladeluftkühlers 20 angeordnet. In 1b jedoch ist die Drosselklappe 22 stromauf des Ladeluftkühlers 20 angeordnet. Ferner ist im Ansaugtrakt 14 ein sogenanntes Saugrohr 24 angeordnet, mittels welchem die Luft zum Brennraum 13 geführt wird. Weist die Verbrennungskraftmaschine 10 beispielsweise eine Mehrzahl von durch das Kurbelgehäuse 12 gebildeten Brennräumen, insbesondere in Form von Zylindern, auf, so fungiert das Saugrohr 24 als Ladeluftverteiler, mittels welchem die verdichtete und daher auch als Ladeluft bezeichnete Luft auf die mehreren Brennräume aufgeteilt wird. Gemäß 1 ist dabei der Ladeluftkühler 20 stromab der Drosselklappe 22 und in dem Saugrohr 24 angeordnet.
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Während eines gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine laufen im Brennraum 13 Verbrennungsvorgänge ab, im Rahmen derer Kraftstoff-Luft-Gemische verbrannt werden. Durch das Verbrennen des jeweiligen Kraftstoff-Luft-Gemisches entsteht Abgas. Im beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum 13 ist ein Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Während des gefeuerten Betriebs kann zumindest ein Teil des im Brennraum 13 aufgenommenen Abgases am Kolben vorbei und in das Kurbelgehäuse 12 strömen. Dieser am Kolben vorbeiströmende Teil des Abgases wird als Blow-By-Gas bezeichnet, sodass sich im Kurbelgehäuse 12 während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 Blow-By-Gase sammeln. Um einen durch die Blow-By-Gase bewirkten, übermäßigen Druckanstieg im Kurbelgehäuse 12 zu vermeiden, ist eine besonders gut aus 1 erkennbare und im Ganzen mit 26 bezeichnete Entlüftungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher das Kurbelgehäuse 12 entlüftet wird. Im Rahmen einer solchen Entlüftung des Kurbelgehäuses 12 wird zumindest ein Teil der Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse 12 abgeführt.
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In 1b ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 ferner einen Zylinderkopf 28 aufweist, welcher mit dem Kurbelgehäuse 12 verbunden ist. Ferner weist die Verbrennungskraftmaschine 10 eine Zylinderkopfhaube 30 auf, welche mit dem Zylinderkopf 28 verbunden ist. Die Entlüftungseinrichtung 26 umfasst einen Ölabscheider 32 mit wenigstens einer Abscheideplatte 33, mittels welcher in den Blow-By-Gasen, welche aus dem Kurbelgehäuse 12 abgeführt werden, enthaltenes Öl aus den Blow-By-Gasen abgeschieden werden kann. In 1b sind sogenannte Volllast-Leitungen 34 erkennbar, welche von den Blow-By-Gasen durchströmbar sind, insbesondere in einem Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10. Dieser Volllastbetrieb wird auch als Ladebetrieb oder Ladeluftzustand bezeichnet.
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Um nun eine besonders effiziente und effektive Entlüftung sowie eine besonders effektive und effiziente Abscheidung von Öl aus den Blow-By-Gasen zu realisieren, umfasst die Entlüftungseinrichtung 26 eine Strahlpumpe 40, mittels welcher zum Entlüften des Kurbelgehäuses 12 die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse 12 abgesaugt werden.
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Aus 1a und 1b ist erkennbar, dass die Strahlpumpe 40 einen ersten Einlass 42, einen zweiten Einlass 44 und einen Auslass 46 aufweist. Über ihren ersten Einlass 42 ist die Strahlpumpe 40 an einer Zuführstelle Z fluidisch mit dem Ansaugtrakt 14 verbunden. Über ihren zweiten Einlass 44 ist die Strahlpumpe 40 fluidisch mit dem Kurbelgehäuse 12 verbunden. Über ihren Auslass 46 ist die Strahlpumpe 40 an einer Einführstelle E fluidisch mit dem Ansaugtrakt 14 verbunden. Aus 1a und 1b ist erkennbar, dass die Zuführstelle Z stromab des Verdichters 18 angeordnet ist.
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Ferner ist die Zuführstelle Z stromauf des Ladeluftkühlers 20 angeordnet. Alternativ dazu ist es denkbar, dass die Zuführstelle Z stromab des Ladeluftkühlers 20 angeordnet ist. Die Einführstelle E ist stromauf des Verdichters 18 angeordnet. Über den ersten Einlass 42 wird der Strahlpumpe 40 die mittels des Verdichters 18 verdichtete Luft als Treibmedium zugeführt, wobei die Blow-By-Gase ein Saugmedium sind, welches über den zweiten Einlass 44 mittels des Treibmediums angesaugt wird. Über den Auslass 46 strömen die Ladeluft und die mittels der Ladeluft angesaugten Blow-By-Gase zur Einführstelle E, an welcher die Ladeluft und die Blow-By-Gase in den Ansaugtrakt 14 eingeführt werden. Insgesamt ist erkennbar, dass die Strahlpumpe 40 parallel zum Verdichter 18 angeordnet ist und die Ladeluft als Treibstrahl stromab des Verdichters 18 aus dem Ansaugtrakt 14 entnimmt.
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Am zweiten Einlass 44 der Strahlpumpe 40 entsteht, insbesondere in Abhängigkeit von der Ausgestaltung der Strahlpumpe 40 und von dem Druck der Ladeluft, ein Unterdruck, welcher dazu verwendet wird, die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse 12 über den Ölabscheider 32 abzusaugen. In 1a ist erkennbar, dass ein Druckregelventil 48 in Strömungsrichtung der Blow-By-Gase stromauf der Strahlpumpe 40 und insbesondere stromab des Ölabscheiders 32 angeordnet ist, wobei das Druckregelventil 48 jedoch optional vorgesehen ist. Vorliegend werden die Blow-By-Gase über das Druckregelventil 48 mittels der Strahlpumpe 40 aus dem Kurbelgehäuse 12 abgesaugt. Durch die Verwendung des Ladedrucks zum Entlüften des Kurbelgehäuses 12 kann ein besonders hoher Ölabscheidegrad mittels des Ölabscheiders 32 realisiert werden, da ein besonders hohes Druckniveau für die Ölabscheidung zur Verfügung steht.
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Ein im Kurbelgehäuse 12 herrschender Druck, welcher auch als Kurbelgehäusedruck bezeichnet wird, hängt insbesondere vom Ladedruck und nicht etwa von einer durch die Verbrennungskraftmaschine 10 strömenden Luftmasse ab, wodurch auch dann ein besonders hoher Unterdruck im Kurbelgehäuse 12 erzeugt werden kann, wenn die Verbrennungskraftmaschine 10 über ihre Abtriebswelle, insbesondere Kurbelwelle, ein hohes Drehmoment bereitstellt. Mit anderen Worten ist der mittels der Strahlpumpe 40 erzeugbare Unterdruck zum Entlüften des Kurbelgehäuses 12 an den Ladedruck und somit an das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine 10 und eine anfallende Menge der Blow-By-Gase gekoppelt. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 ist es möglich, die Strahlpumpe zumindest im Wesentlichen optimal abzustimmen und dadurch eine besonders hohe Abscheideleistung des Ölabscheiders 32 zu realisieren.
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2 zeigt die Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich insbesondere dadurch von der ersten Ausführungsform, dass ein Teillastzweig 50 vorgesehen ist. Der Teillastzweig 50 ist an einer ersten Stelle 52 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 14 verbunden, wobei die erste Stelle 52 stromab der Drosselklappe 22 angeordnet ist. An einer zweiten Stelle 54 ist der Teillastzweig 50 mit einer vom Ölabscheider 32 zur Strahlpumpe 40 führenden Leitung fluidisch verbunden, wobei an dieser Leitung das optional vorgesehene Druckregelventil 48 angeordnet ist. Vorliegend ist die zweite Stelle 54 stromab des Ölabscheiders 32 und stromauf der Strahlpumpe 40, insbesondere stromab des Druckregelventils 48 und stromauf der Strahlpumpe 40 angeordnet. In der Leitung ist ferner ein Rückschlagventil 56 angeordnet, welches vorliegend stromauf der Strahlpumpe 40 und stromab des Ölabscheiders 32, insbesondere stromab des Druckregelventils 48, angeordnet ist.
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Aus 2 ist erkennbar, dass der Teillastzweig 50 an der ersten Stelle 52 in den Ansaugtrakt 14 mündet. Der Teillastzweig 50 ist ein Pfad, welcher den Unterdruck nutzt, der bei Teillast beispielsweise im Saugrohr 24 stromab der Drosselklappe 22 herrscht, um die Blow-By-Gase in einem Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 aus dem Kurbelgehäuse 12 abzusaugen. Im Teillastzweig 50 ist dabei ein weiteres Rückschlagventil 58 angeordnet. Ferner ist ein Belüftungszweig 60 vorgesehen, über welchen das Kurbelgehäuse 12 mit Luft aus dem Ansaugtrakt 14 belüftet werden kann. Mit anderen Worten kann Luft aus dem Ansaugtrakt 14 mittels des Belüftungszweigs 60 abgezweigt und in das Kurbelgehäuse 12 geführt werden. Hierzu ist der Belüftungszweig 60 an einer dritten Stelle 62 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 14 und an einer vierten Stelle 64 fluidisch mit dem Kurbelgehäuse 12 verbunden. Dabei ist die dritte Stelle 62 stromab des Luftfilters 16 und stromauf des Verdichters 18 angeordnet. Ferner ist im Belüftungszweig 60 ein Rückschlagventil 66 angeordnet.
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Bei der Entlüftung des Kurbelgehäuses 12 im Teillastbetrieb über den Teillastzweig 50 ist das Rückschlagventil 58 geschlossen. Durch den nun im Kurbelgehäuse 12 herrschenden Unterdruck wird über den Belüftungszweig 60, welcher beispielsweise durch eine Belüftungsleitung 68 gebildet ist, über das Rückschlagventil 66 Luft in Form von Frischluft aus dem Ansaugtrakt 14 in das Kurbelgehäuse 12 gesaugt. Im aufgeladenen Zustand, das heißt im Volllastbetrieb, ergibt sich bei der Verbrennungskraftmaschine 10 die im Zusammenhang mit der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 1a und 1b geschilderte Funktion. Hierbei sperrt das Rückschlagventil 58 gegen den Ladedruck und nimmt den Teillastzweig 50, welcher auch als Teillastpfad bezeichnet wird, außer Betrieb. Das Rückschlagventil 66 ist ebenfalls geschlossen, wenn stromab des Luftfilters und stromauf des Verdichters 18 ein geringerer Druck herrscht als im Kurbelgehäuse 12. In der Folge ergibt sich die gleiche Strömung der Blow-By-Gase wie in 1a und 1b. Bei der zweiten Ausführungsform lässt sich somit ein Unterdruck im Teillastbetrieb darstellen, wobei eine Belüftung des Kurbelgehäuses im Teillastbetrieb realisierbar ist.
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3a–c zeigen eine dritte Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10. Bei der dritten Ausführungsform wird das Potential beziehungsweise die Funktion einer Strahlpumpe nicht nur zur Optimierung der Entlüftung des Kurbelgehäuses 12, sondern auch zur Regenerierung beziehungsweise Entlüftung eines Tanks 70, insbesondere im Volllastbetrieb, genutzt. Mit anderen Worten ist bei der dritten Ausführungsform sowohl die geschilderte Entlüftung des Kurbelgehäuses 12 als auch separat dazu eine Entlüftung beziehungsweise Regenerierung des Tanks 70 vorgesehen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß der dritten Ausführungsform umfasst eine im Ganzen mit 72 bezeichnete Entlüftungseinrichtung, mittels welcher der Tank 70 entlüftet wird. Der Tank 70 dient zum Speichern von Kraftstoff, insbesondere in Form von flüssigem Kraftstoff, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine 10 betrieben werden kann. Bei dem Kraftstoff handelt es sich beispielsweise um Diesel oder Benzin handeln. Der im Tank 70 aufgenommene Kraftstoff kann ausgasen, sodass sich im Tank 70 flüchtige Bestandteile des Kraftstoffs, das heißt flüchtige Kraftstoffbestandteile, sammeln können. Um einen durch die flüchtigen Kraftstoffbestandteile bewirkten, übermäßigen Druckanstieg im Tank 70 zu vermeiden, wird die Tankentlüftungseinrichtung 72 genutzt, um die flüchtigen Bestandteile aus dem Tank 70 abzuführen, was als Regenerierung des Tanks 70 bezeichnet wird. Hierzu umfasst die Tankentlüftungseinrichtung 72 eine Entlüftungsleitung 74, in welcher ein Tankentlüftungsventil 76 der Tankentlüftungseinrichtung 72 angeordnet ist. Aus einer Zusammenschau von 1 bis 3c ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 bei der dritten Ausführungsform im Vergleich zur zweiten Ausführungsform um die Tankentlüftungseinrichtung 72 erweitert ist. Die Funktion hinsichtlich der Entlüftung des Kurbelgehäuses 12 entspricht der zweiten Ausführungsform, sodass im Folgenden lediglich die Funktion der Tankentlüftungseinrichtung 72 beschrieben wird.
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In der Entlüftungsleitung 74 ist ferner ein Drucksensor 78 angeordnet, welcher jedoch lediglich zu Diagnosezwecken verwendet wird. Darüber hinaus ist in der Entlüftungsleitung 74 ein Rückschlagventil 80 angeordnet. Ferner ist ein Rückschlagventil 81 vorgesehen. Die Entlüftungsleitung 74 ist einenends fluidisch mit dem Tank 70 und andernends mit einer weiteren Strahlpumpe 82 der Tankentlüftungseinrichtung 72 verbunden. Wie die Strahlpumpe 40 ist auch die Strahlpumpe 82 über ihren einen Einlass 84 fluidisch mit dem Ansaugtrakt 14 verbunden. An einem weiteren Einlass 86 der Strahlpumpe 82 ist die Entlüftungsleitung 74 angeschlossen. Die Strahlpumpe 82 weist ferner einen Auslass 88 auf, über welchen die Strahlpumpe 82 mit dem Ansaugtrakt 14 verbunden ist. Somit nutzt auch die Strahlpumpe 82 die Ladeluft als Treibmedium, um die flüchtigen Kraftstoffbestandteile als Saugmedium aus dem Tank 70 abzusaugen. Die Ladeluft und die mittels der Ladeluft angesaugten und flüchtigen Kraftstoffbestandteile werden über den Auslass 88 dem Ansaugtrakt 14 zugeführt beziehungsweise in den Ansaugtrakt 14 eingeführt.
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Optional ist es denkbar, dass die Entlüftungsleitung 74 über eine optional vorgesehene Verbindungsleitunng 83 direkt mit dem Ansaugtrakt 14 fluidisch gekoppelt ist. Dann könnte beispielsweise in mit 85 bezeichneter Teil der Entlüftungsleitung 74 entfallen, wobei dann das Rückschlagventil 81 in der Verbindungsleitung 83 angeordnet ist.
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Die Tankentlüftungseinrichtung 72 umfasst darüber hinaus eine Zweigleitung 90, welche einenends mit der Entlüftungsleitung 74 und andernends mit dem Ansaugtrakt 14 fluidisch verbunden ist. In der Zweigleitung 90 ist dabei ein Rückschlagventil 92 angeordnet.
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Im Teillastbetrieb werden die flüchtigen Kraftstoffbestandteile, welche Kraftstoffgase sind, aus dem Tank 70 über das Tankentlüftungsventil 76, welches geöffnet ist, und über das Rückschlagventil 92 stromab der Drosselklappe 22 in den Ansaugtrakt 14 geführt, da dort ein Unterdruck herrscht. Das Rückschlagventil 80 ist dabei geschlossen.
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Im Ladedruckfall, das heißt im Volllastbetrieb, wird mittels der Strahlpumpe 82 an ihrem Einlass 86 ein Unterdruck erzeugt, sodass das Rückschlagventil 80 geöffnet und das Rückschlagventil 92 geschlossen wird. Dann strömen die mittels des Unterdrucks angesaugten flüchtigen Kraftstoffbestandteile durch die Entlüftungsleitung 74 und über die Strahlpumpe 82 in den Ansaugtrakt 14.
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3b zeigt die dritte Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine 10 im Teillastbetrieb. Aus 3b ist erkennbar, dass im Teillastbetrieb das Kurbelgehäuse 12 über den Teillastzweig 50 entlüftet und über den Belüftungszweig 60 belüftet wird. Ferner wird der Tank 70 im Teillastbetrieb über die Zweigleitung 90 entlüftet. 3c zeigt die Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß der dritten Ausführungsform im Volllastbetrieb, in welchem das Kurbelgehäuse 12 über die Strahlpumpe 40 und nicht etwa über den Teillastzweig 50 entlüftet wird. Ferner wird der Tank 70 über die Strahlpumpe 82 und nicht etwa über die Zweigleitung 90 entlüftet. Besonders gut ist aus 3b erkennbar, dass das Kurbelgehäuse 12 im Teillastbetrieb über die Strahlpumpe 40 belüftet wird. Dies wird im Folgenden noch genauer erläutert.
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Bei der dritten Ausführungsform weist der Ölabscheider 32 die Abscheideplatte 33 auf, welche im Volllastbetrieb zum Abscheiden von Öl aus den Blow-By-Gasen genutzt wird. Darüber hinaus umfasst der Ölabscheider 32 eine weitere Abscheideplatte 35, welche sowohl im Volllastbetrieb als auch im Teillastbetrieb zum Abscheiden von Öl aus den Blow-By-Gasen genutzt wird. Mit anderen Worten wird die Abscheideplatte 33 bezogen auf den Teillastbetrieb und den Volllastbetrieb lediglich im Volllastbetrieb zum Abscheiden von Öl genutzt, wobei die Abscheideplatte 33 bei der dritten Ausführungsform im Teillastbetrieb nicht zum abscheiden von Öl zum Einsatz kommt.
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4a–c zeigen nun die Verbrennungskraftmaschine 10, wobei es zur Realisierung eines besonders geringen Bauraumbedarfs und einer geringen Teileanzahl der Verbrennungskraftmaschine 10 vorgesehen ist, dass der Tank 70 fluidisch mit der Strahlpumpe 40 gekoppelt ist, mittels welcher zum Entlüften des Tanks 70 die flüchtigen Kraftstoffbestandteile aus dem Tank 70 absaugbar sind. Aus 4a–c ist erkennbar, dass die fluidische Kopplung des Tanks 70 mit der Strahlpumpe 40 über die Entlüftungsleitung 74, den Teillastzweig 50 und den Ölabscheider 32 erfolgt. Mit anderen Worten ist die Entlüftungsleitung 74 einerseits fluidisch mit dem Tank 70 und andererseits fluidisch mit dem Teillastzweig 50 verbunden. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 gemäß 4a–c kommen ferner Rückschlagventile 94 und 96 zum Einsatz, welche auch bei der dritten Ausführungsform zum Einsatz kommen können, wie aus 3b und 3c erkennbar ist.
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4b zeigt den Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine 10, bei welcher die Entlüftung des Tanks 70 in die Entlüftung des Kurbelgehäuses 12 integriert ist. Im Teillastbetrieb herrscht im Ansaugtrakt 14 stromab der Drosselklappe 22 ein Unterdruck, wodurch das Rückschlagventil 58 geöffnet wird, sodass bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 76 Regeneriergas, das heißt flüchtige Kraftstoffbestandteile aus dem Tank 70 über das Rückschlagventil 58 an der ersten Stelle 52 in den Ansaugtrakt 14 strömen können. Gleichzeitig wird über den Teillastzweig 50 des Ölabscheiders 32 Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse 12 abgesaugt. Hierzu sind die Rückschlagventile 94 und 96 im Ölabscheider 32 geschlossen, und die Blow-By-Gase strömen durch die Abscheideplatte 35 in Richtung des Rückschlagventils 58. Durch den im Kurbelgehäuse 12 entstehenden Unterdruck wird über das Rückschlagventil 66, welches vorliegend im Ölabscheider 32 angeordnet ist, das optional vorgesehene Druckregelventil 48 und die Strahlpumpe 40 Luft aus dem Ansaugtrakt 14 in das Kurbelgehäuse 12 gesaugt, sodass eine integrierte Belüftung des Kurbelgehäuses 12 ohne zusätzliche Bauteile sichergestellt ist.
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Anhand von 4c ist die Funktionsweise im aufgeladenen Betrieb, das heißt im Volllastbetrieb, veranschaulicht. Durch den Ladedruck entsteht am zweiten Einlass 44 der Strahlpumpe 40 ein Unterdruck, durch welchen das Rückschlagventil 66 geschlossen wird. Die Rückschlagventile 94 und 96 sind geöffnet, sodass die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse 12 durch die beiden Abscheideplatten 33 und 35 strömen, wobei das Rückschlagventil 58 geschlossen ist. Da an einem aus 4a erkennbaren Anschlusspunkt 98 zwischen dem Rückschlagventil 94 und der Abscheideplatte 35 ein Unterdruck ansteht, wird bei geöffnetem Tankentlüftungsventil 76 Regeneriergas, das heißt flüchtige Kraftstoffbestandteile aus dem Tank 70 angesaugt. Dabei ist der Teillastzweig 50 über den Anschlusspunkt 98 mit der Strahlpumpe 40 fluidisch gekoppelt. Das angesaugte Regeneriergas strömt zusammen mit den Blow-By-Gasen über das Rückschlagventil 94 aus dem Ölabscheider 32 in Richtung des Ansaugtrakts 14. Die Strahlpumpe 40 übernimmt somit sowohl die Regenerierung beziehungsweise Entlüftung des Tanks 70 als auch die Entlüftung des Kurbelgehäuses 12.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Kurbelgehäuse
- 13
- Brennraum
- 14
- Ansaugtrakt
- 16
- Luftfilter
- 18
- Verdichter
- 20
- Ladeluftkühler
- 22
- Drosselklappe
- 24
- Saugrohr
- 26
- Entlüftungseinrichtung
- 28
- Zylinderkopf
- 30
- Zylinderkopfhaube
- 32
- Ölabscheider
- 33
- Abscheideplatte
- 34
- Volllast-Leitung
- 35
- Abscheideplatte
- 40
- Strahlpumpe
- 42
- erster Einlass
- 44
- zweiter Einlass
- 46
- Auslass
- 48
- Druckregelventil
- 50
- Teillastzweig
- 52
- erste Stelle
- 54
- zweite Stelle
- 56
- Rückschlagventil
- 58
- Rückschlagventil
- 60
- Belüftungszweig
- 62
- dritte Stelle
- 64
- vierte Stelle
- 66
- Rückschlagventil
- 68
- Belüftungsleitung
- 70
- Tank
- 72
- Tankentlüftungseinrichtung
- 74
- Entlüftungsleitung
- 76
- Tankentlüftungsventil
- 78
- Drucksensor
- 80
- Rückschlagventil
- 81
- Rückschlagventil
- 82
- Strahlpumpe
- 83
- Verbindungsleitung
- 84
- Einlass
- 85
- Teil
- 86
- Einlass
- 88
- Auslass
- 90
- Zweigleitung
- 92
- Rückschlagventil
- 94
- Rückschlagventil
- 96
- Rückschlagventil
- 98
- Anschlusspunkt
- E
- Einführstelle
- Z
- Zuführstelle
-
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.
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/060831 A2 [0002]
- WO 2013/021456 A1 [0002]
