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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung zum Abführen von Blowbygas aus einem Motorblock einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine solche Brennkraftmaschine mit einer derartigen Entlüftungseinrichtung.
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Eine Brennkraftmaschine weist üblicherweise mehrere Kolben auf, die jeweils in einem zugehörigen Zylinder eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine hubverstellbar angeordnet sind. Die Kolben sind hierbei mit einer Kurbelwelle auf bekannter Weise antriebsverbunden, die üblicherweise in einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Im Betrieb der Brennkraftmaschine entsteht in den Zylindern Abgas, das sich beispielsweise mit Öl zum Schmieren der Kolben vermischen kann. Dabei gelangt dieses Abgasgemisch regelmäßig durch zwischen den Kolben und den zugehörigen Zylindern ausgebildeten Spalten in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Hierbei besteht die Notwendigkeit dieses sogenannte Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse bzw. einem zugehörigen Motorblock der Brennkraftmaschine zu entfernen. Zu diesem Zweck kommen gewöhnlich Entlüftungseinrichtungen zum Einsatz.
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Aus der
DE 10 2009 036 443 A1 ist eine solche Entlüftungseinrichtung für einen sogenannten V-Motor bekannt, die über mehrere Steckaufnahmen mit dem Kurbelgehäuse des V-Motors verbunden ist. Hierdurch kann das Blowbygas an unterschiedlichen Positionen des Motorblocks abgeführt und jeweils einem zugehörigen Ölabschneider zum Abscheiden von Öl aus dem Blowbygas zugeführt werden.
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Die
DE 197 15 233 C1 beschreibt eine solche Entlüftungseinrichtung, die über zwei am Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine angeordnete Einlassöffnungen mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist. Die Entlüftungseinrichtung weist zwei Entlüftungsleitungen mit jeweils darin angeordnetem Ölabscheider auf, die außenseitig entlang der Brennkraftmaschine verlaufen. Hierbei mündet eine der Entlüftungsleitungen in den Ölabscheider der anderen Entlüftungsleitung.
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Die
DE 101 39 137 A1 beschreibt eine Entlüftungseinrichtung mit einer Saugpumpe, die mit einer Hohlwelle innerhalb des Kurbelgehäuses verbunden ist, wobei die Hohlwelle mehrere Öffnungen zum Abführen von Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse aufweist.
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Eine gattungsgemäße Entlüftungseinrichtung ist aus der
DE 10 2012 220 800 A1 bekannt und umfasst eine erste Einlassöffnung und eine von der ersten Einlassöffnung beabstandete zweite Einlassöffnung zum Einlassen von aus dem Motorblock stammendem Blowbygas in die Entlüftungseinrichtung, zumindest einen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Blowbygas, einen ersten Zuführkanal zum Zuführen von Blowbygas zu dem wenigstens einen Ölabscheider, wobei der erste Zuführkanal von der ersten Einlassöffnung bis zu einem solchen Ölabscheider verläuft, einen zweiten Zuführkanal zum Zuführen von Blowbygas zu dem wenigstens einen Ölabscheider, wobei der zweite Zuführkanal von der zweiten Einlassöffnung bis zu einer Verbindungsstelle verläuft, die stromauf des wenigstens einen Ölabscheiders im ersten Zuführkanal angeordnet ist, und einen Abführkanal zum Abführen von entöltem Blowbygas von dem zumindest einen Ölabscheider.
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Bei Entlüftungseinrichtungen zum Abführen von Blowbygas aus dem Motorblock der Brennkraftmaschine besteht der Bedarf, diese einerseits zuverlässig betreiben zu können und andererseits eine kompakte Bauweise zu erreichen, um insbesondere Bauraum und/oder Gewicht einzusparen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Entlüftungseinrichtung zum Abführen von Blowbygas aus einem Motorblock einer Brennkraftmaschine sowie für eine solche Brennkraftmaschine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsformen anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Betrieb und/oder eine kompaktere Bauart auszeichnen.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung basiert auf dem allgemeinen Gedanken, eine Entlüftungseinrichtung zum Abführen von Blowbygas aus einem Motorblock einer Brennkraftmaschine, wobei die Entlüftungseinrichtung wenigstens einen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Blowbygas aufweist, mit zwei Einlassöffnungen zum Abführen von Blowbygas aus dem Motorblock sowie Einlassen des Blowbygas in die Entlüftungseinrichtung zu versehen und diese Einlassöffnungen stromauf des zumindest einen Ölabscheiders fluidisch zu verbinden. Auf diese Weise ist es möglich, durch beide Einlassöffnungen in die Entlüftungseinrichtung gelangendes Blowbygas durch den zumindest einen Ölabscheider der Entlüftungseinrichtung zu entölen. Hierdurch wird eine zuverlässige Funktionsweise und Effizienzsteigerung der Entlüftungseinrichtung erreicht. Insbesondere kann hierdurch die Anzahl der benötigten Ölabscheider reduziert werden. Zudem erlaubt es die erfindungsgemäße Idee, die Entlüftungseinrichtung kompakter auszubilden, wodurch auch ein entsprechendes Gewichtsersparnis erzielt werden kann.
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Dem Erfindungsgedanken entsprechend, weist die Entlüftungseinrichtung die zwei Einlassöffnungen, nämlich eine erste Einlassöffnung und eine zweite Einlassöffnung, zum Einlassen von aus dem Motorblock stammenden Blowbygas in die Entlüftungseinrichtung auf, wobei die Einlassöffnungen voneinander beabstandet angeordnet sind. Die Entlüftungseinrichtung weist ferner zumindest einen solchen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Blowbygas auf. Ein erster Zuführkanal zum Zuführen von Blowbygas zu dem wenigstens einen Ölabscheider verläuft hierbei von der ersten Einlassöffnung bis zu einem solchen Ölabscheider. Ein zweiter Zuführkanal zum Zuführen von Blowbygas zu dem wenigstens einen Ölabscheider verläuft ferner von der zweiten Einlassöffnung bis zu einer Verbindungsstelle, wobei die Verbindungsstelle stromauf des wenigstens einen Ölabscheiders im ersten Zuführkanal angeordnet ist. Das heißt, dass die Verbindungsstelle derart angeordnet ist, dass sowohl durch die erste Einlassöffnung als auch durch die zweite Einlassöffnung in die Entlüftungseinrichtung gelangendes Blowbygas durch den zumindest einen Ölabscheider geführt werden kann, um das Blowbygas zu entölen. Die Entlüftungseinrichtung weist ferner einen Abführkanal zum Abführen von entöltem Blowbygas von dem zumindest einen Ölabscheider auf.
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„Entöltes“ Blowbygas bedeutet in diesem Zusammenhang Blowbygas, das durch zumindest einen solchen Ölabscheider geführt wurde. Das bedeutet jedoch nicht zwangsläufig ein vollständiges Befreien des Blowbygases von Öl. Das heißt, dass das entölte Blowbygas Reste von Öl aufweisen kann.
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Der jeweilige Ölabscheider kann auf beliebige Weise ausgestaltet sein. Vorstellbar ist es beispielsweise, zumindest einen solchen Ölabscheider als Prallölabscheider auszugestalten. Möglich ist es ferner, zumindest einen solchen Ölabscheider mit einem Vlies und dergleichen zu versehen.
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Die Entlüftungseinrichtung weist bevorzugt wenigstens einen Ölabführkanal zum Abführen von durch den wenigstens einen Ölabscheider abgeschiedenem Öl auf. Hierbei kann das abgeschiedene Öl zu einer beliebigen Stelle abgeführt werden. Vorstellbar ist es beispielsweise, das Öl in ein entsprechendes Ölreservoir abzuführen. Dabei ist es insbesondere vorstellbar, dass zumindest ein solcher Ölabführkanal wenigstens abschnittsweise durch einen der anderen Kanäle der Entlüftungseinrichtung gebildet ist.
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Bei einer ersten erfindungsgemäßen Lösung ist im ersten Zuführkanal ein erster Ölabscheider angeordnet, während in einem Ölabscheiderkanal ein zweiter Ölabscheider angeordnet ist. Hierbei zweigt der Ölabscheiderkanal an einer stromauf des ersten Ölabscheiders und stromab der Verbindungsstelle angeordneten ersten Zweigstelle vom ersten Zuführkanal ab und mündet an einer zweiten Zweigstelle in den Abführkanal. Hierdurch ist es insbesondere möglich, das Abgas bei Bedarf durch den ersten Ölabscheider und/oder zweiten Ölabscheider zu führen, um ein entsprechendes Abscheiden von Öl zu erreichen. Insbesondere ist es vorstellbar, das Blowbygas abhängig vom Betrieb der zugehörigen Brennkraftmaschine durch den ersten Ölabscheider und/oder zweiten Ölabscheider bzw. durch den Ölabscheiderkanal zu führen. Vorstellbar ist es beispielsweise, das Blowbygas bei niedrigen bzw. mittleren Lasten der Brennkraftmaschine lediglich durch den ersten Ölabscheider und somit am Ölabscheiderkanal vorbei, zu führen, während das Blowbygas bei höheren Lasten, insbesondere bei Volllast, auch durch den Ölabscheiderkanal geführt wird.
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Die Entlüftungseinrichtung weist vorzugsweise wenigstens einen Entlüftungskanal zum Abführen von entöltem Blowbygas aus der Entlüftungseinrichtung auf. Hierbei kann der jeweilige Entlüftungskanal mit einer Frischluftanlage zum Versorgen der Brennkraftmaschine mit Frischluft und/oder mit einer Abgasanlage zum Abführen von Abgas der Brennkraftmaschine verbunden sein. Das heißt, dass das mittels der Entlüftungseinrichtung aus dem Motorblock der Brennkraftmaschine abgeführte und entölte Blowbygas über den zumindest einen Entlüftungskanal zumindest teilweise der Frischluftanlage und/oder der Abgasanlage zugeführt werden kann.
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Vorstellbar ist es beispielsweise, die Entlüftungseinrichtung mit einem ersten Entlüftungskanal zum Abführen von entöltem Blowbygas zu versehen, der an einer ersten Koppelstelle vom Abführkanal abzweigt. Der erste Entlüftungskanal kann beispielsweise fluidisch mit der Frischluftanlage verbunden sein. Vorstellbar ist es beispielsweise, den ersten Entlüftungskanal stromab eines Verdichters zum Erzeugen von Ladeluft mit der Frischluftanlage zu verbinden. Vorstellbar ist es auch, den ersten Entlüftungskanal fluidisch mit einem Saugrohr der Frischluftanlage zu verbinden.
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Bei bevorzugten Varianten ist die erste Koppelstelle im Abführkanal stromab des ersten Ölabscheiders und stromauf der zweiten Zweigstelle angeordnet. Hierdurch ist es insbesondere möglich, durch den Ölabscheiderkanal geführtes Blowbygas, das an der zweiten Zweigstelle in den Abführkanal gelangt, am ersten Entlüftungskanal vorbeizuführen. Eine solche Ausgestaltung kann beispielsweise dazu verwendet werden, die Entlüftungseinrichtung entsprechend eines Betriebszustandes der zugehörigen Brennkraftmaschine einzusetzen.
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Bei einer zweiten erfindungsgemäßen Lösung, die zusätzlich oder alternativ zur ersten erfindungsgemäßen Lösung realisierbar ist, weist die Entlüftungseinrichtung zusätzlich zum ersten Entlüftungskanal einen zweiten Entlüftungskanal zum Abführen von entöltem Blowbygas aus der Entlüftungseinrichtung auf, der an einer zweiten Koppelstelle vom Abführkanal abzweigt. Hierbei ist die zweite Koppelstelle vorzugsweise von der ersten Koppelstelle beabstandet. Vorstellbar ist es, den zweiten Entlüftungskanal an einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine anzuschließen, derart, dass über den zweiten Entlüftungskanal abgeführtes Blowbygas in die Frischluftanlage der Brennkraftmaschine gelangt. Hierbei kann der zweite Entlüftungskanal insbesondere stromauf eines Verdichters zum Erzeugen von Ladeluft fluidisch mit der Frischluftanlage verbunden sein.
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Bei vorteilhaften Varianten ist die zweite Koppelstelle im Abführkanal stromab der zweiten Zweigstelle angeordnet. Das heißt, dass mittels des zweiten Entlüftungskanals auch über den Ölabscheiderkanal strömendes Blowbygas abgeführt werden kann. Insbesondere ist es möglich, über den zweiten Entlüftungskanal entöltes Blowbygas abzuführen, das mittels des zumindest einen Ölabscheiders der Entlüftungseinrichtung entölt wurde.
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Das Blowbygas aus dem Motorblock kann im Allgemeinen auf beliebige Weise durch die jeweilige Einlassöffnung in die Entlüftungseinrichtung gelangen. Vorstellbar ist es beispielsweise, dass das Blowbygas durch zumindest eine der Einlassöffnungen gesaugt wird. Hierzu kann beispielsweise der Anschluss des ersten Entlüftungskanals an einem Saugrohr der Frischluftanlage dienen.
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Vorstellbar ist es auch, das Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse zu blasen. Hierbei wird das Kurbelgehäuse belüftet, um insbesondere das Blowbygas in die Entlüftungseinrichtung zu treiben.
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Bei vorteilhaften Alternativen weist die Entlüftungseinrichtung einen Belüftungskanal zum Belüften des Motorblocks auf. Das heißt, dass das Belüften des Motorblocks, welches insbesondere dazu dienen kann, das Blowbygas in die Entlüftungseinrichtung zu treiben, zumindest teilweise über den Belüftungskanal erfolgt, der Bestandteil der Entlüftungseinrichtung ist.
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Besonders bevorzugt sind hierbei Ausführungsformen, bei denen der Belüftungskanal einen gemeinsamen Kanalabschnitt mit dem zweiten Entlüftungskanal aufweist. Das heißt, dass der gemeinsame Kanalabschnitt des Belüftungskanals und des zweiten Entlüftungskanals bei Bedarf zum Belüften des Motorblocks oder zum Entlüften der Entlüftungseinrichtung eingesetzt werden kann. Hierzu ist die Entlüftungseinrichtung entsprechend ausgestaltet. Insbesondere kann die Entlüftungseinrichtung derart ausgestaltet sein, dass der gemeinsame Kanalabschnitt abhängig vom Betrieb der zugehörigen Brennkraftmaschine Teil des Belüftungskanals oder Teil des zweiten Entlüftungskanals ist. Vorstellbar ist es insbesondere, den gemeinsamen Kanalabschnitt bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer Teillast der Brennkraftmaschine, als Teil des Belüftungskanals einzusetzen, um den Motorblock zu belüften. Vorstellbar ist es ferner, den gemeinsamen Kanalabschnitt bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine, insbesondere bei Volllasten der Brennkraftmaschine, als Entlüftungskanal einzusetzen. Das heißt insbesondere, dass das Blowbygas bei niedrigeren Lasten der Brennkraftmaschine zumindest teilweise in die Entlüftungseinrichtung geblasen wird, während das Blowbygas bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine zumindest teilweise in die Entlüftungseinrichtung gesaugt wird.
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Gemäß einer dritten erfindungsgemäßen Lösung, die zusätzlich oder alternativ zur ersten und/oder zweiten erfindungsgemäßen Lösung realisierbar ist, weist die Entlüftungseinrichtung einen Kanalblock auf, wobei wenigstens zwei Kanäle der Entlüftungseinrichtung im Kanalblock ausgebildet sind. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauweise der Entlüftungseinrichtung ermöglicht. Hierdurch werden auch die Strömungswege des Blowbygases und/oder der Luft zum Belüften des Motorblocks und/oder des abgeschiedenen Öls in der Entlüftungseinrichtung verkürzt.
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Gemäß dieser dritten erfindungsgemäßen Lösung weist der Kanalblock eine untere Seite auf, an der die Einlassöffnungen angeordnet sind. Der Kanalblock weist ferner eine quer zur unteren Seite verlaufende Zwischenwand auf, die eine erste Wandseite sowie eine von der ersten Wandseite abgewandte zweite Wandseite aufweist. Die Zwischenwand trennt also insbesondere einen ersten Bereich im Kanalblock von einem zweiten Bereich im Kanalblock. Dabei ist der erste Zuführkanal auf der ersten Wandseite der Zwischenwand angeordnet, während der zweite Zuführkanal auf der zweiten Wandseite der Zwischenwand angeordnet ist. Zudem ist die Verbindungsstelle, über die die Zuführkanäle fluidisch verbunden sind, in der Zwischenwand angeordnet. Hierfür kann die Zwischenwand mit einer entsprechenden Öffnung bzw. einem entsprechenden Durchgang vorgesehen sein. Das heißt, dass die Verbindungsstelle insbesondere als eine in der Zwischenwand ausgebildete Öffnung bzw. ein in der Zwischenwand ausgebildeter Durchgang realisiert sein kann.
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Bei vorteilhaften Varianten ist die erste Koppelstelle in der Zwischenwand angeordnet. Hierbei kann auch die erste Koppelstelle als eine Öffnung bzw. Durchgang in der Zwischenwand ausgestaltet sein. Zudem verläuft der erste Entlüftungskanal auf der zweiten Wandseite und weist einen ersten Durchgangsabschnitt auf, der durch die Zwischenwand verläuft und somit durch die Zwischenwand von der zweiten Wandseite auf die erste Wandseite führt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Koppelstelle in der Zwischenwand, insbesondere als Öffnung bzw. Durchgang, angeordnet sein. Zudem verläuft der zweite Entlüftungskanal auf der zweiten Wandseite und weist einen durch die Zwischenwand verlaufenden zweiten Durchgangsabschnitt auf, der durch die Zwischenwand von der zweiten Wandseite auf die erste Wandseite führt.
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Bevorzugt sind Ausführungsformen, bei denen die Entlüftungseinrichtung zum Steuern der Strömung von Blowbygas zwischen den jeweiligen Kanälen und/oder zum Steuern der Strömung von Luft durch den Belüftungskanal wenigstens eine Ventileinrichtung aufweist. Hierbei ist die jeweilige Ventileinrichtung zumindest zwischen einer Schließstellung und einer Offenstellung verstellbar, um die jeweilige Strömung entsprechend zu leiten. Vorstellbar sind auch Ausgestaltungen, bei denen wenigstens eine solche Ventileinrichtung in mehreren Stufen und/oder kontinuierlich verstellbar ist.
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Die jeweilige Ventileinrichtung kann dabei selbstschaltend und/oder von außen schaltbar, beispielsweise durch eine Steuereinrichtung schaltbar, sein.
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Vorstellbar ist es insbesondere, die Entlüftungseinrichtung mit einer Ventileinrichtung zu versehen, die ein Steuern der Strömung des Blowbygases durch den Ölabscheiderkanal erlaubt. Eine solche Ventileinrichtung kann insbesondere als ein Rückschlagventil ausgestaltet und/oder an der ersten Zweigstelle vorgesehen sein.
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Vorteilhaft sind hierbei Varianten, bei denen das Rückschlagventil derart angeordnet ist, dass es bei Überschreitung eines vorgegebenen Drucks im ersten Zuführkanal öffnet, derart, dass das Blowbygas auch durch den Ölabscheiderkanal strömt. Denkbar ist auch ein solches Rückschlagventil, das mit zunehmendem Druck weiter öffnet, um eine stärkere Strömung durch den Ölabscheiderkanal zu ermöglichen. Hierzu kann das Rückschlagventil eine entsprechende Federeinrichtung aufweisen oder mit einer solchen Federeinrichtung zusammenwirken.
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Die Brennkraftmaschine kann beliebig ausgebildet bzw. ausgestaltet sein. Insbesondere kann die Brennkraftmaschine als Reihenmotor ausgestaltet sein. Vorstellbar ist jedoch auch ein V-Motor.
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Der Motorblock weist einen Zylinderkopf mit wenigstens einem Zylinder auf, wobei in dem jeweiligen Zylinder ein hubverstellbarer Kolben angeordnet ist. Der Motorblock weist ferner ein Kurbelgehäuse auf, in dem eine mit dem zumindest einen Kolben zusammenwirkende Kurbelwelle angeordnet ist. Hierbei sammelt sich das Blowbygas im Betrieb der Brennkraftmaschine gewöhnlich im Kurbelgehäuse.
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Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen sind die Einlassöffnungen der Entlüftungseinrichtung derart angeordnet, dass bei einer Neigung der Brennkraftmaschine wenigstens eine der Einlassöffnungen oberhalb einer Ölspiegelebene von sich im Motorblock befindendem Öl angeordnet ist. Derartige Neigungen der Brennkraftmaschine können beispielsweise bei extremen Lagen der Brennkraftmaschine, insbesondere bei extremen Fahrsituationen eines zugehörigen Fahrzeugs, entstehen. Hierzu zählen beispielsweise Fahrten entlang größerer Steigungen, das heißt insbesondere Bergabfahrten bzw. Bergauffahrten, sowie Kurvenfahrten. Derartige Situationen können beispielsweise auch beim Abbremsen bzw. Beschleunigen der Brennkraftmaschine entstehen. Hierdurch können Situationen auftreten, bei denen die Ölspiegelebene derart steigt, dass wenigstens eine der Einlassöffnungen wenigstens bereichsweise unterhalb der Ölspiegelebene angeordnet und im Öl liegt Würde das Öl nun durch diese Einlassöffnung in die Entlüftungseinrichtung gelangen, so würde dies insbesondere zu einem erhöhten Ölverbrauch der Brennkraftmaschine führen. Zudem würde das Gelangen des Öls in die Entlüftungseinrichtung zu einem erhöhten Verschleiß bzw. zu einer erhöhten Beschädigungsgefahr der Entlüftungseinrichtung und/oder der Entlüftungseinrichtung nachgeschalteten Komponenten der Brennkraftmaschine bzw. des zugehörigen Fahrzeugs führen. Die Anordnung der Einlassöffnungen derart, dass bei solchen Neigungen der Brennkraftmaschine wenigstens eine der Einlassöffnungen oberhalb der Ölspiegelebene liegt, führt dazu, dass das Blowbygas durch die andere Einlassöffnung in die Entlüftungseinrichtung gelangen kann. Insbesondere erhöht sich der Druckwiderstand im Bereich der sich unterhalb der Ölspiegelebene befindenden Einlassöffnung, so dass das Blowbygas vorwiegend durch die oberhalb der Ölspiegelebene angeordnete Einlassöffnung in die Entlüftungseinrichtung gelangt.
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Eine solche Anordnung der Einlassöffnungen ist insbesondere dadurch realisiert, dass die Einlassöffnungen bezüglich einer Neigachse der Neigung auf unterschiedlichen Seiten angeordnet sind. Das heißt, dass die Einlassöffnungen auf unterschiedlichen Seiten, insbesondere gegenüberliegenden Seiten, der Neigachse angeordnet sind.
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Die Entlüftungseinrichtung kann an einer beliebigen Position fluidisch mit der Brennkraftmaschine bzw. dem Motorblock verbunden sein, um Blowbygas aus dem Motorblock abzuführen. Bevorzugt sind hierbei Ausgestaltungen, bei denen die Entlüftungseinrichtung an der Brennkraftmaschine, besonders bevorzugt am Motorblock, angeordnet bzw. angebracht ist.
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Bei besonders bevorzugten Varianten ist die Entlüftungseinrichtung an einer Zylinderkopfhaube des Motorblocks angeordnet. Hierbei dient die Zylinderkopfhaube insbesondere der Abdeckung des Zylinderkopfs. Dabei ist im Motorblock eine fluidische Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und der Zylinderkopfhaube vorgesehen, damit Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse in die Zylinderkopfhaube gelangen und über die Zylinderkopfhaube mittels der Entlüftungseinrichtung abgeführt werden kann. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen ist wenigstens eine der Einlassöffnungen der Entlüftungseinrichtung in der Zylinderkopfhaube angeordnet. Besonders vorteilhaft sind beide Einlassöffnungen der Entlüftungseinrichtung in der Zylinderkopfhaube angeordnet. Hierdurch wird insbesondere eine kompakte Bauweise der Brennkraftmaschine erreicht. Zudem werden die Strömungswege des Blowbygases verkürzt, so dass die Effizienz der Entlüftungseinrichtung gesteigert werden kann.
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Die Entlüftungseinrichtung kann an einer beliebigen Stelle der Zylinderkopfhaube angeordnet sein. Besonders vorteilhaft ist wenigstens eine der Einlassöffnungen im Bereich einer Nockenwelle angeordnet, die in der Zylinderkopfhaube angeordnet ist. Dabei dient die Nockenwelle insbesondere der Betätigung von Ventilen zum Einlassen von Frischluft in den jeweiligen Zylinder und/oder Auslassen von Abgas aus dem jeweiligen Zylinder.
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Als besonders vorteilhaft erweisen sich Ausgestaltungen, bei denen wenigstens eine der Einlassöffnungen im Bereich der Nockenwelle angeordnet und komplementär zur Nockenwelle, insbesondere zu einer Welle der Nockenwelle, ausgebildet ist. Dabei sind Ausgestaltungen vorteilhaft, bei denen zwischen der Einlassöffnung und der Nockenwelle ein verhältnismäßig geringer Abstand vorherrscht, so dass lediglich ein schmaler Spalt zwischen der Nockenwelle und der Einlassöffnung vorhanden ist, durch den Blowbygas durch die Einlassöffnung in die Entlüftungseinrichtung gelangen kann. Ist die Einlassöffnung zumindest teilweise unterhalb der Ölspiegelebene angeordnet, so führt dieser kleine Spalt dazu, dass ein stoßartiges Einströmen von Öl in die Einlassöffnung verhindert ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch
- 1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Brennkraftmaschine,
- 2 einen Schnitt durch die Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungseinrichtung bei einer ersten Lage der Brennkraftmaschine,
- 3 Schnitt wie in 2, bei einer zweiten Lage der Brennkraftmaschine,
- 4 eine Frontansicht auf die Entlüftungseinrichtung im Schnitt, bei einem ersten Betriebsmodus,
- 5 eine Hinteransicht auf die Entlüftungseinrichtung im Schnitt, beim ersten Betriebsmodus,
- 6 Ansicht wie in 4 bei einem zweiten Betriebsmodus,
- 7 Ansicht wie in 5 beim zweiten Betriebsmodus.
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1 zeigt ein Fahrzeug 1, das eine Brennkraftmaschine 2 aufweist. Die Brennkraftmaschine 2, die insbesondere als Reihenmotor 2' ausgestaltet sein kann, wird mittels einer Frischluftanlage 3 des Fahrzeugs 1 mit Frischluft versorgt. Die Frischluftanlage weist einen Luftfilter 4, einen stromab des Luftfilters 4 in der Frischluftanlage 3 angeordneten Verdichter 5 zum Verdichten der der Brennkraftmaschine 2 zuzuführenden Luft und somit der Bereitstellung von Ladeluft, einen Ladeluftkühler 6 zum Kühlen der Ladeluft, der stromab des Verdichters 5 angeordnet ist sowie eine stromab des Ladeluftkühlers 6 angeordnete Drosseleinrichtung 7 auf. Mittels der Drosseleinrichtung 7 kann die der Brennkraftmaschine 2 zugeführte Ladeluft bzw. Luft dosiert werden.
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Die Brennkraftmaschine 2 weist einen Motorblock 8 mit einem Zylinderkopf 9, einer Zylinderkopfhaube 10 zum Abdecken des Zylinderkopfs 9 sowie einem Kurbelgehäuse 11 auf. Im Zylinderkopf 9 sind mehrere Zylinder 12 ausgebildet, in denen jeweils ein Kolben 13 hubverstellbar angeordnet ist. Die Kolben 13 sind mit einer Kurbelwelle 14 verbunden, die im Kurbelgehäuse 11 gelagert ist. Im jeweiligen Zylinder 12, der einen Brennraum 15 zur Verfügung stellt, wird Luft mit einem Brennstoff gemischt. Durch eine Verbrennung des Luftbrennstoffgemischs im Brennraum 15 entsteht Abgas, das durch eine hier nicht gezeigte Abgasanlage abgeführt werden kann. Zum Zuführen von Frischluft bzw. Abführen vom Abgas ist dem jeweiligen Zylinder 12 wenigstens ein hier nicht gezeigtes Ventil zugeordnet, das mittels einer Nockenwelle 16 betätigbar ist. Hierzu weist die Nockenwelle 16 wenigstens einen Nocken 17 auf. In 1 sind hierbei vier solche Zylinder 12 zu sehen, denen jeweils ein solcher Nocken 17 zugeordnet ist.
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Im jeweiligen Zylinder 12 ist zwischen dem zugehörigen Kolben 13 und dem Zylinderkopf 9 ein Spalt 18 vorhanden, durch den im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 Abgas in das Kurbelgehäuse 11 gelangen kann. Hierbei kann sich dieses Abgas mit Öl, das beispielsweise zum Schmieren der Kolben 3 vorgesehen ist, vermischen. Hierdurch gelangt sogenanntes Blowbygas in das Kurbelgehäuse 11. Zum Abführen des Blowbygases aus dem Motorblock 8 bzw. dem Kurbelgehäuse 11 ist eine Entlüftungseinrichtung 19 vorgesehen. Im gezeigten Beispiel ist die Entlüftungseinrichtung 19 an der Zylinderkopfhaube 10 angeordnet. Dementsprechend weist der Motorblock 8 eine fluidische Verbindung 20 auf, durch die Blowbygas aus dem Kurbelgehäuse 11 in die Zylinderkopfhaube 10 gelangt, wo es durch die Entlüftungseinrichtung 19 aus dem Motorblock 8 abgeführt wird.
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Die Entlüftungseinrichtung 19 weist zwei Entlüftungsöffnungen 21, 22, nämlich eine erste Entlüftungsöffnung 21 und eine zweite Entlüftungsöffnung 22 auf, die voneinander beabstandet sind. Die Entlüftungseinrichtung 19 weist ferner wenigstens einen Ölabscheider 23, 24 zum Abscheiden von Öl aus dem Blowbygas und somit zum Entölen des Blowbygases auf, wobei die gezeigte Entlüftungseinrichtung 19 zwei solche Ölabscheider 23, 24, nämlich einen ersten Ölabscheider 23 und einen zweiten Ölabscheider 24, aufweist. Ein erster Zuführkanal 25 führt Blowbygas zu den Ölabscheidern 23, 24 und verläuft von der ersten Einlassöffnung 21 bis zum ersten Ölabscheider 23. Ein zweiter Zuführkanal 26 zum Zuführen von Blowbygas zu den Ölabscheidern 23, 24 verläuft von der zweiten Einlassöffnung 22 bis zu einer Verbindungsstelle 27, die stromauf des ersten Ölabscheiders 23 im ersten Zuführkanal 25 angeordnet ist. Somit kann durch die erste Einlassöffnung 21 und durch die zweite Einlassöffnung 22 in die Entlüftungseinrichtung 19 gelangendes Blowbygas zu beiden Ölabscheidern 23, 24 geführt werden. Die Entlüftungseinrichtung 19 weist ferner einen Abführkanal 28 zum Abführen von mittels der Ölabscheider 23, 24 entöltem Blowbygas auf.
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Der zweite Ölabscheider 24 ist in einem Ölabscheiderkanal 29 der Entlüftungseinrichtung 19 angeordnet, der an einer ersten Zweigstelle 30 vom ersten Zuführkanal 25 abzweigt und an einer zweiten Zweigstelle 31 in den Abführkanal 28 mündet. Die erste Zweigstelle 30 ist dabei stromauf des ersten Ölabscheiders 23 und stromab der Verbindungsstelle 27 im ersten Zuführkanal 25 angeordnet. Ein erster Entlüftungskanal 32 der Entlüftungseinrichtung 19 zum Abführen von entöltem Blowbygas aus der Entlüftungseinrichtung 19 zweigt an einer ersten Koppelstelle 33 vom Abführkanal 28 ab, während ein zweiter Entlüftungskanal 34 zum Abführen von entöltem Blowbygas aus der Entlüftungseinrichtung 19 an einer zweiten Koppelstelle 35 von dem Abführkanal 28 abzweigt, die im Abführkanal 28 stromab der zweiten Zweigstelle 31 angeordnet ist. Hierbei ist der erste Entlüftungskanal 32 stromab der Drosseleinrichtung 7 fluidisch mit der Frischluftanlage 3 verbunden, während der zweite Entlüftungskanal 34 fluidisch stromab des Luftfilters 4 und stromauf des Verdichters 5 mit der Frischluftanlage 3 verbunden ist. Somit kann also mittels der Entlüftungseinrichtung 19 mit Hilfe der Ölabscheider 23, 24 entöltes Blowbygas zur Frischluftanlage 3 geführt werden.
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Die Entlüftungseinrichtung 19 weist ferner einen Belüftungskanal 36 auf, der dem Belüften des Motorblocks 8, insbesondere des Kurbelgehäuses 11, dient. Dabei weisen der Belüftungskanal 36 und der zweite Entlüftungskanal 34 einen gemeinsamen Kanalabschnitt 37 auf, der je nach Bedarf bzw. nach herrschenden Druckverhältnissen zur Belüftung des Kurbelgehäuses 11 bzw. zur Entlüftung der Entlüftungseinrichtung 19 dient.
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Zur Steuerung der Strömungen durch die Entlüftungseinrichtung 19 sind mehrere Ventileinrichtungen 38 vorgesehen. Hierzu zählt eine im Ölabscheiderkanal 29 an der ersten Zweigstelle 30 angeordnete Ventileinrichtung 38, die ein Rückschlagventil 38' aufweist bzw. als ein solches Rückschlagventil 38' ausgebildet ist. Dabei ist das Rückschlagventil 38' derart angeordnet und ausgestaltet, dass es bei Überschreitung eines vorgegebenen Drucks an der ersten Zweigstelle 30 öffnet. Das heißt, dass das Rückschlagventil 38' bei hohem Druck im Blowbygas öffnet, derart, dass das Blowbygas durch den ersten Ölabscheider 23 und über den Ölabscheiderkanal 29 auch durch den zweiten Ölabscheider 24 strömt. Solche Druckverhältnisse herrschen insbesondere dann vor, wenn die Brennkraftmaschine 2 bei hohen Lasten, insbesondere bei Volllast, betrieben wird.
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Eine weitere solche Ventileinrichtung 38 ist in dem ersten Entlüftungskanal 32 angeordnet, um ein Abführen von entöltem Blowbygas durch den ersten Entlüftungskanal 32 freizugeben oder zu stoppen. Dabei könnte die Ventileinrichtung 38 auch an der ersten Koppelstelle 33 angeordnet sein. Eine weitere solche Ventileinrichtung 38 ist an der im Abführkanal 28 stromab der ersten Koppelstelle 33 angeordneten zweiten Koppelstelle 35 angeordnet. Diese Ventileinrichtung 38 ist derart ausgestaltet, dass es eine Strömung zwischen dem Abführkanal 28, dem zweiten Entlüftungskanal 34 sowie dem Belüftungskanal 36 steuern kann. Somit ist es also mit dieser Ventileinrichtung 38 auch möglich, den gemeinsamen Kanalabschnitt 37 des Belüftungskanals 36 und des zweiten Entlüftungskanals 34 zum Belüften des Kurbelgehäuses 11 oder zum Abführen von entöltem Blowbygas aus der Entlüftungseinrichtung 19 zu verwenden.
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Bei niedrigeren Lasten der Brennkraftmaschine 8, wenn im Vergleich zur Volllast weniger Blowbygas entsteht und das Rückschlagventil 38' geschlossen ist, erfolgt das Abführen von entöltem Blowbygas bevorzugt über den ersten Entlüftungskanal 32. In diesem Fall kann der gemeinsame Abschnitt 37 zusammen mit dem Belüftungskanal 36 zur Belüftung des Kurbelgehäuses 11 eingesetzt werden, um eine verbesserte Strömung im Kurbelgehäuse 11 bzw. der fluidischen Verbindung 20 und der Entlüftungseinrichtung 19 zu gewährleisten.
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Bei größerem Blowbygasvorkommen, also insbesondere beim Betrieb der Brennkraftmaschine 2 in Volllast, erfolgt das Abführen von entöltem Blowbygas aus der Entlüftungseinrichtung 19 bevorzugt über den zweiten Entlüftungskanal 34. Hier wird durch die fluidische Verbindung des zweiten Entlüftungskanals 34 stromauf des Verdichters 5 der Frischluftanlage 3 das Blowbygas über die Entlüftungseinrichtung 19 aus dem Motorblock 8 gesaugt.
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2 zeigt einen Schnitt durch die Zylinderkopfhaube 10 der Brennkraftmaschine 2 mit der Entlüftungseinrichtung 19. Hierbei ist zu erkennen, dass die Einlassöffnungen 21, 22 der Entlüftungseinrichtung 19 in der Zylinderkopfhaube 10 angeordnet sind. Dementsprechend ragt die Entlüftungseinrichtung 19 mit dem ersten Zuführkanal 25 und dem zweiten Zuführkanal 26 zumindest teilweise in die Zylinderkopfhaube 10 ein. Beim in 2 gezeigten Beispiel weist die Brennkraftmaschine 2 zwei solche Nockenwellen 16 auf, die in der Zylinderkopfhaube 10 angeordnet sind. Dabei sind die erste Einlassöffnung 21 und die zweite Einlassöffnung 22 jeweils im Bereich einer solchen Nockenwelle 16 angeordnet und weisen eine zur Nockenwelle 16, insbesondere einer Welle 39 der Nockenwelle 16, komplementäre Form auf. Das heißt im gezeigten Beispiel, dass die Einlassöffnungen 21, 22 eine der Krümmung der Welle 39 folgende gekrümmte Form aufweisen. Hierdurch ist zwischen der jeweiligen Einlassöffnung 21, 22 und der zugehörigen Nockenwelle 16 lediglich eine kleine Lücke 40 vorhanden, durch die Blowbygas über die Einlassöffnungen 21, 22 in die Entlüftungseinrichtung 19 gelangen kann.
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2 zeigt die Brennkraftmaschine 2 in einer gewöhnlichen Betriebslage. Es ist zu erkennen, dass bei dieser Lage sich in der Zylinderkopfhaube 10 befindendes Öl 41 unterhalb der Einlassöffnungen 21, 22 befindet, so dass Blowbygas durch beide Einlassöffnungen 21, 22 in die Entlüftungseinrichtung 19 gelangen kann. Dabei definiert das Öl 41 eine Ölspiegelebene 42.
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3 zeigt die Brennkraftmaschine 2 aus 2 bei einer Neigung um einer Neigungsachse 43. Hierbei ist die erste Einlassöffnung 21 im Wesentlichen vom Öl 21 abgedeckt bzw. unterhalb der Ölspiegelebene 42 angeordnet. Die zweite Einlassöffnung 22 ist jedoch außerhalb des Öls 41 bzw. oberhalb der Ölspiegelebene 42 angeordnet. Das heißt, dass in diesem Fall das Abführen von Blowbygas aus der Zylinderkopfhaube 10 über die zweite Einlassöffnung 22 erfolgt, die durch das Öl 41 bzw. durch die Ölspiegelebene 42 nicht beeinflusst ist. Das heißt, dass die Einlassöffnungen 21, 22 derart angeordnet sind, dass bei Neigungen der Brennkraftmaschine 2 um die Neigungsachse 43 wenigstens eine der Einlassöffnungen 21, 22 oberhalb der Ölspiegelebene 42 angeordnet ist. Ein Abführen von Blowbygas aus der Zylinderkopfhaube 10 bzw. dem Motorblock 8 kann weiterhin problemlos erfolgen. Eine solche Anordnung der Einlassöffnungen 21, 22 ist im gezeigten Beispiel derart realisiert, dass die Einlassöffnungen 21, 22 bezüglich der Neigungsachse 43 auf unterschiedlichen Seiten, insbesondere gegenüberliegend, angeordnet sind. Zudem ist durch die schmale Lücke 40 zwischen der Nockenwelle 16 und der ersten Öffnung 21, verhindert, dass das Öl 41 stoßartig durch die erste Einlassöffnung 21 in die Entlüftungseinrichtung 19 gelangen kann.
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Wie insbesondere aus den 4 bis 7 hervorgeht, weist die Entlüftungseinrichtung 19 einen Kanalblock 44 auf. Dabei ist in den 4 und 5 ein erster Betriebsmodus dargestellt, während in den 6 und 7 ein zweiter Betriebsmodus gezeigt ist. Der Kanalblock 44 ist im gezeigten Beispiel aus einem metallischen Werkstoff hergestellt und weist eine untere Seite 45 oder kurz Unterseite 45 auf, an der die Einlassöffnungen 21, 22 angeordnet sind. Die Unterseite 45 weist im gezeigten Beispiel zwei Unterseitenabschnitte 45', 45" auf, welche auf unterschiedlichen Höhen angeordnet sind, um eine zur Zylinderkopfhaube 10 komplementäre Anordnung der Entlüftungseinrichtung 19 zu erlauben (vgl. 2). Der Kanalblock 44 weist eine quer zur Unterseite 45 verlaufende Zwischenwand 46 auf, die eine erste Wandseite 47 und eine von der ersten Wandseite 47 abgewandte zweite Wandseite 48 aufweist. Die Zwischenwand 46 trennt somit einen ersten Bereich 49 des Kanalblocks 44 von einem zweiten Bereich 50 des Kanalblocks 44 fluidisch. Die durchgezogenen Pfeile 51 zeigen den Strömungsweg des Blowbygases. Dabei ist zu erkennen, dass der erste Zuführkanal 25 auf der ersten Wandseite 47 der Zwischenwand 46 angeordnet ist, während der zweite Zuführkanal 26 auf der zweiten Wandseite 48 der Zwischenwand 46 angeordnet ist. Der erste Zuführkanal 25 ist also auf der ersten Wandseite 47 im Kanalblock 44 ausgebildet, während der zweite Zuführkanal 26 auf der zweiten Wandseite 48 im Kanalblock 44 ausgebildet ist. Hierbei ist die Verbindungsstelle 27 in der Zwischenwand 46 als ein Durchgang 52 ausgebildet.
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Die gestrichelten Pfeile 53 zeigen die Strömung von entöltem Blowbygas und somit Blowbygas, das bereits durch zumindest einen der Ölabscheider 23, 24 geströmt ist. Hierbei ist zu erkennen, dass der Abführkanal 28 auf der ersten Wandseite 47 angeordnet ist, wobei die erste Koppelstelle 33 als ein Durchgang 52 in der Zwischenwand 46 ausgebildet ist, derart, dass der erste Entlüftungskanal 32 auf der zweiten Wandseite 48 angeordnet ist. Der erste Entlüftungskanal 32 weist ferner einen ersten Durchgangsabschnitt 54 auf, der durch die Zwischenwand 46 von der zweiten Wandseite 48 auf die erste Wandseite 47 führt.
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Die erste Zweigstelle 30 sowie der Ölabscheiderkanal 29 sind auf der ersten Wandseite 47 angeordnet. Dabei ist die zweite Zweigstelle 33 als ein Durchgang 52 in der Zwischenwand 46 ausgebildet, so dass der zweite Entlüftungskanal 34 auf der zweiten Wandseite 48 verläuft und einen zweiten Durchgangsabschnitt 55 aufweist, der durch die Zwischenwand 46 von der zweiten Wandseite 48 auf die erste Wandseite 46 führt.
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Die punktgestrichelten Pfeile 56 symbolisieren die Strömung von Luft durch den Belüftungskanal 36. Dabei ist zu erkennen, dass der Belüftungskanal 36 von dem zweiten Durchgangsabschnitt 55 entlang des zweiten Entlüftungskanals 34 bis zur zweiten Zweigstelle 35 verläuft, wobei hierdurch der gemeinsame Abschnitt 37 definiert wird. Der Belüftungskanal 36 verläuft ferner von der zweiten Zweigstelle 33 bis zu einem Auslass 57 der Entlüftungseinrichtung 19.
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Hierbei sind in den 4 und 5 die Strömungen bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine 2, insbesondere bei Teillast der Brennkraftmaschine 2 gezeigt, während in den 6 und 7 die Strömungen bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine 2, insbesondere bei Volllast der Brennkraftmaschine 2 gezeigt sind. Während bei Teillast der Ölabscheiderkanal 29 nicht vom Blowbygas durchströmt wird, werden bei Volllast beide Ölabscheider 23, 24 und somit auch der Ölabscheiderkanal 29 vom Blowbygas durchströmt. Zudem wird der gemeinsame Kanalabschnitt 37 bei Teillast zum Belüften des Motorblocks 8 und somit als Teil des Belüftungskanals 36 eingesetzt, während der gemeinsame Kanalabschnitt 37 bei Volllast als Teil des zweiten Entlüftungskanals 34 eingesetzt wird.
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In den 4 und 6 ist ferner zu erkennen, dass beide Ölabscheider 23, 24 auf der ersten Wandseite 47 angeordnet sind. Dabei ist der erste Ölabscheider 23 als Prallölabscheider 23' ausgestaltet und weist mindestens eine Düse 58 sowie eine stromab der wenigstens eine Düse 58 angeordnete Prallwand 59 auf. Der zweite Ölabscheider 24 weist zumindest eine nicht sichtbare Düse auf, die im Bereich der Ventileintichtung 38 ausgebildet bzw. angeordnet ist. Der zweite Ölabscheider weist zudem ein Vlies 60 auf, das als Prallwand fungiert und mit dem Öl aus dem Blowbygas abgeschieden werden kann.
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Das durch die Ölabscheider 23, 24 aus dem Blowbygas abgeschiedene Öl kann, wie mit den langen strichpunkt-gepunkteten Pfeilen 61 angedeutet, entlang des Abführkanals 28 bzw. des Ölabscheiderkanals 29 zu einem Auslass 62 am Kanalblock 44 und über den Auslass 62 zu einer nicht gezeigten Sammelstelle strömen, von wo aus es einem Ölreservoir, das insbesondere das in den 2 und 3 gezeigte Öl 41 aufweisen kann, zugeführt werden kann.
