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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, einer in einer Frischluftleitung angeordneten Ladeeinrichtung und einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Brennkraftmaschine.
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Aus der
DE 10 2006 044 558 A1 ist eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, einer in einer Frischluftleitung angeordneten Ladeeinrichtung und einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung bekannt, die zumindest eine in einer Ansaugleitung angeordnete, trägheitsbasierte Ölabscheideeinrichtung sowie eine Zusatzverdichter aufweist. Dabei ist das verdichtete Kurbelgehäuseentlüftungsgas in Richtung auf die Brennkraftmaschine derart rückführbar, dass dasselbe stromab eines Ladeluftkühlers in dem verdichteten und zugleich gekühlten Verbrennungsluftstrom bzw. Ladeluftstrom eingeleitet werden kann.
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Aus der
EP 1 771 643 B1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine mit einer Ladeeinrichtung bekannt, wobei in einer Ansaugluftleitung der Brennkraftmaschine in Ansaugluftströmungsrichtung gesehen hinter der Ladeeinrichtung eine Drosselklappe angeordnet ist. Des Weiteren sind eine erste und eine zweite Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorgesehen, die einerseits mit dem Kurbelgehäuse und anderseits über je ein Ventil mit einer Saugluftleitung verbunden sind. Die erste Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mündet dabei stromab der Drosselklappe in die Ansaugluftleitung, wogegen die zweite Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromauf der Ladeeinrichtung in die Ansaugluftleitung mündet. Darüber hinaus ist eine dritte Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorgesehen, die einerseits mit dem Kurbelgehäuse und andererseits über ein Ventil mit der Ansaugluftleitung stromauf eines bei der Brennkraftmaschine zusätzlich vorgesehenen, stromauf der Ladeeinrichtung in der Ansaugluftleitung liegenden Kompressors verbunden ist. Hierdurch soll eine stetige Kurbelgehäuseentlüftung in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine erreicht werden können.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Brennkraftmaschinen ist dabei, dass ein an einer Ölabscheideeinrichtung erforderlicher Unterdruck oft nur schwierig einstellbar ist.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen ohnehin vorhandenen elektrischen Zusatzverdichter als Energiequelle zur Erzeugung eines für eine Ölabschneidung erforderlichen Unterdrucks zu nutzen und den elektrischen Zusatzverdichter beispielsweise bei zu geringem Unterdruck zur Erhöhung der Ölabscheiderate bedarfsgerecht zuzuschalten. Hierzu weist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, welche beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, in bekannter Weise ein Kurbelgehäuse, eine in einer Frischluftleitung angeordnete Ladeeinrichtung, beispielsweise einen Abgasturbolader, und eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung auf, die zumindest eine solche in einer Ansaugleitung angeordnete und trägheitsbasierte Ölabscheideeinrichtung sowie den zuvor beschriebenen Zusatzverdichter umfasst. Der Zusatzverdichter ist dabei als elektrischer Zusatzverdichter ausgebildet und dadurch einfach und schnell bedarfsgerecht zuschaltbar bzw. abschaltbar, wobei der Zusatzverdichter in einer stromauf der Ladeeinrichtung an einer Abzweigung aus der Frischluftleitung abzweigenden und stromauf der Ladeeinrichtung an einer Einmündung wieder in die Frischluftleitung einmündenden Nebenleitung angeordnet ist. Die Ansaugleitung, in welcher die Ölabscheideeinrichtung angeordnet ist, führt vom Kurbelgehäuse über die Ölabscheideeinrichtung zur Nebenleitung, wobei sie stromauf des elektrischen Zusatzverdichters in die Nebenleitung einmündet. Darüber hinaus sind ein erstes und ein zweites Regelventil vorgesehen, wobei das erste Regelventil stromab der Abzweigung und stromauf des Zusatzverdichters in der Nebenleitung angeordnet ist, während das zweite Regelventil stromab der Abzweigung und stromauf der Einmündung der Nebenleitung in die Frischluftleitung in der Frischluftleitung angeordnet ist. Durch die beiden Regelventile ist es besonders einfach möglich, den für die Ölabscheidung erforderlichen Unterdruck an der Ölabscheideeinrichtung einzustellen und zwar sowohl bei einem reinen durch den elektrischen Zusatzverdichter erzeugten Unterdruck, als auch bei dazu in Reihe geschalteter Ladeeinrichtung. Im ersten Betriebszustand, bei welchem das erste Regelventil geöffnet und das zweite Regelventil geschlossen sind, wird der gesamte durch den elektrischen Zusatzverdichter geförderte Massenstrom durch die Ölabscheideeinrichtung geleitet. Der an der Ölabscheideeinrichtung auftretende Unterdruck wird somit ausschließlich vom elektrischen Zusatzverdichter bestimmt. Aufgrund des hierbei erforderlichen, geringen Massenstroms reicht die Leistung des elektrischen Zusatzverdichters aus. Im zweiten Betriebszustand, bei welchem das erste Regelventil geschlossen und das zweite Regelventil geöffnet sind, setzt sich der vom elektrischen Zusatzverdichter geförderte Massenstrom aus den Massenströmen durch die Ölabscheideeinrichtung und aus der Frischluftleitung zusammen. Der stromauf des elektrischen Zusatzverdichters herrschende Unterdruck wird somit vor allem durch die Drosselverluste in der Frischluftleitung bestimmt. Hier kann der für eine zuverlässige Ölabscheidung erforderliche Unterdruck unter Umständen nicht erreicht werden. Für diesen Fall müsste unter Umständen in der Frischluftleitung zusätzlich eine Drosselung, beispielsweise über eine entsprechende Ansteuerung des ersten Regelventils, erfolgen. Eine alternative Ausführungsform zur Drosselung ist die Ausbildung der Einleitungsstelle der Ölabscheideleitung in die Nebenleitung des Zusatzverdichters in Form einer Düse. Durch die Absenkung des statischen Drucks in einer solchen Düse kann der zur Ölabscheidung erforderliche Unterdruck, insbesondere im zweiten Betriebszustand, mit einem besseren Wirkungsgrad als bei reiner Drosselung erreicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann jedoch insbesondere auf eine zusätzliche Einheit, welche den für den Ölabscheidung erforderlichen Unterdruck in der Ölabscheideeinrichtung liefert, verzichtet werden, woraus nicht nur Bauraum- und Gewichtsvorteile, sondern zudem auch Kostenvorteile resultieren. Durch den elektrischen Zusatzverdichter kann insbesondere auch ein transientes Verhalten deutlich verbessert werden, da der elektrische Zusatzverdichter, sofern er allein für den in der Ölabscheideeinrichtung herrschenden Unterdruck erforderlich ist, bereits läuft und dadurch eine gewisse Drehzahl aufweist. Eine Beschleunigung auf eine höhere Betriebszahl ist somit im Vergleich zu einer Beschleunigung aus dem Stillstand schneller möglich.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Ölabscheideeinrichtung als Impaktor ausgebildet oder weist einen solchen Impaktor auf. Impaktoren weisen dabei in bekannter Weise Prallflächen auf, auf welchen die mit Ölnebel behafteten und aus dem Kurbelgehäuse abgesaugten Blow-by-Gase auftreffen und an welchen der Ölnebel abgeschieden wird. Derartige Impaktoren gibt es in mannigfaltigen Ausführungsformen, ebenso wie Zentrifugalabscheider bzw. Zyklone, welche zusätzlich oder alternativ in der Ölabscheideeinrichtung eingesetzt werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung bilden die Ölabscheideeinrichtung und der Zusatzverdichter eine gemeinsame Baugruppe und sind insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauweise erzielt werden, was insbesondere in Motorräumen moderner Kraftfahrzeuge von großem Vorteil ist. Zudem kann auch auf separate Gehäuse, nämlich für die Ölabscheideeinrichtung und den Zusatzverdichter, verzichtet werden, wodurch Kostenvorteile realisierbar sind.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist in der Frischluftleitung stromauf der Abzweigung ein Luftfilter angeordnet. Ein derartiges Luftfilter reinigt die dem Verbrennungsprozess in der Brennkraftmaschine zuzuführende Verbrennungsluft und kann in nahezu beliebiger Form ausgeführt sein.
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Zweckmäßig sind/ist das erste und/oder das zweite Regelventil als Drosselventil ausgebildet. Eine derartige Ausbildung ermöglicht nicht nur das Verstellen des jeweiligen Regelventils zwischen zwei Einstellungen, nämlich offen und geschlossen, sondern auch beliebigen Zwischenstellungen, welche beispielsweise bei einem kombinierten Einsatz der Ladeeinrichtung und des elektrischen Zusatzverdichters zur Erzeugung des in der Ölabscheideeinrichtung erforderlichen Unterdrucks eine entsprechende Drosselung in Richtung des Luftfilters bzw. in Richtung der Frischluftleitung ermöglichen. Im zweiten Betriebszustand kann somit beispielsweise das zweite Regelventil vollständig geöffnet sein, während das erste Regelventil nur leicht geöffnet ist, um den in der Ölabscheideeinrichtung aufzubauenden Unterdruck, der in diesem Fall von der Ladeeinrichtung und dem elektrischen Zusatzverdichter erzeugt wird, zu regeln.
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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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Dabei zeigen, jeweils schematisch
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1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einer Ladeeinrichtung, einem elektrischen Zusatzverdichter und einer Ölabscheideeinrichtung in einem ersten Betriebszustand,
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2 eine Darstellung wie in 1, jedoch bei einem zweiten Betriebszustand.
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Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1, deren Zylinderblock 2 rechts dargestellt ist, ein Kurbelgehäuse 5 sowie eine in einer Frischluftleitung 3 angeordnete Ladeeinrichtung 4 auf. Die Ladeeinrichtung 4 kann dabei beispielsweise als Abgasturbolader ausgebildet sein. Darüber hinaus vorgesehen ist eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 6, welche zumindest eine in einer Ansaugleitung 7 angeordnete und trägheitsbasierte Ölabscheideeinrichtung 8, beispielsweise einen Impaktor oder einen Zyklon bzw. Zentrifugalabscheider, aufweist. Zusätzlich ist ein elektrischer Zusatzverdichter 9 vorgesehen, der gegebenenfalls den für eine optimierte Ölabscheidung erforderlichen Unterdruck in der Ölabscheideeinrichtung 8 erzeugt. Erfindungsgemäß ist dabei der Zusatzverdichter 9 als elektrischer Zusatzverdichter ausgebildet und dadurch vergleichsweise einfach und schnell regelbar. Der Zusatzverdichter 9 ist dabei in einer stromauf der Ladeeinrichtung 4 an einer Abzweigung 10 aus der Frischluftleitung 3 abzweigenden und stromauf der Ladeeinrichtung 4 an einer Einmündung 11 wieder in die Frischluftleitung 3 einmündenden Nebenleitung 12 angeordnet. Die Ansaugleitung 7 wiederum mündet stromauf des elektrischen Zusatzverdichters 9 in diese Nebenleitung 12. Darüber hinaus sind ein erstes Regelventil 13 sowie ein zweites Regelventil 14 vorgesehen, wobei das erste Regelventil 13 stromab der Abzweigung 10 und stromauf des Zusatzverdichters 9 in der Nebenleitung 12 angeordnet ist, während das zweite Regelventil 14 stromab der Abzweigung 10 und stromauf der Einmündung 11 in der Frischluftleitung 3 angeordnet ist.
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Darüber hinaus ist zwischen der Ölabscheideeinrichtung 8 und der Brennkraftmaschine 1 ein in Richtung der Ölabscheideeinrichtung 8 durchlässiges Rückschlagventil 15 angeordnet, welches einen unerwünschten Rückstrom von Blow-by-Gasen in das Kurbelgehäuse 5 verhindert. Von besonderem Vorteil kann darüber hinaus sein, sofern die Ölabscheideeinrichtung 8 und der Zusatzverdichter 9 eine gemeinsame Baugruppe 16 bilden, insbesondere in einem gemeinsamen Gehäuse 17 angeordnet sind, wie dies gemäß der 1 mit unterbrochen gezeichneter Linie angedeutet ist.
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Stromauf der Abzweigung 10 ist in der Frischluftleitung 3 darüber hinaus ein Luftfilter 18 angeordnet, welches die der Verbrennung in der Brennkraftmaschine 1 zuzuführende Frischluft reinigt. Das erste und/oder das zweite Regelventil 13, 14 können darüber hinaus als Drosselventile ausgebildet sein und ermöglichen dadurch nicht nur einen gesperrten bzw. geöffneten Schaltzustand, sondern nahezu beliebig wählbare Zwischenzustände, in welchen Teilströme durch das jeweilige Regelventil 13, 14 strömen können. Die Brennkraftmaschine 1 samt der übrigen Komponenten kann dabei in einem Kraftfahrzeug 19 angeordnet sein.
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Betrachtet man die Brennkraftmaschine gemäß der 1, so ist dort ein Schaltzustand gezeigt, bei welchem das erste Regelventil 13 geöffnet und damit undurchlässig ist, wogegen das zweite Regelventil 14 geschlossen ist. In diesem Zustand ist für die Erzeugung des in der Ölabscheideeinrichtung 8 erforderlichen Unterdrucks hauptsächlich der elektrische Zusatzverdichter 9 verantwortlich, während die Ladeeinrichtung 4 über das durchlässige zweite Regelventil 14 Frischluft ansaugt. Dieser angesaugten Frischluft wird Blow-by-Gas mittels des Zusatzverdichters 9 über die Einmündung 11 zugesetzt. In dem gemäß der 1 gezeigten ersten Betriebszustand kann aufgrund des geringen Massenstroms der elektrische Zusatzverdichter 9 den erforderlichen Unterdruck in der Ölabscheideeinrichtung 8 selbst erzeugen.
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In dem hierzu abweichenden Alternativzustand, welcher gemäß der 2 gezeigt ist, ist das erste Regelventil 13 geschlossen und somit durchgängig, während das zweite Regelventil 14 geöffnet und damit nicht durchgängig ist. In diesem Fall sind die Ladeeinrichtung 4 und der elektrische Zusatzverdichter 9 in Reihe geschaltet. Unter Umständen sind die Drosselverluste in der Frischluftleitung bei voll geschlossenem ersten Regelventil 13 zur Ausbildung des zur Ölabscheidung erforderlichen Unterdrucks nicht ausreichend. Somit kann es erforderlich sein, das erste Regelventil 13 zumindest teilweise zu schließen, um die Drosselwirkung in der Frischluftleitung und somit den zur Ölabscheidung verfügbaren Unterdruck zu erhöhen.
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Generell kann die Brennkraftmaschine 19 betrieben werden, indem ein an der Ölabscheideeinrichtung 8 anliegende Unterdruck geregelt wird, und zwar im ersten Betriebszustand durch eine Regelung einer hydraulischen Leistung des elektrischen Zusatzverdichters 9 und im zweiten Betriebszustand durch Regelung des ersten Regelventils 13 oder aber durch Regelung des ersten Regelventils 13 und der hydraulischen Leistung des elektrischen Zusatzverdichters 8.
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Mit der erfindungsgemäß ausgestatteten Brennkraftmaschine 1 ist es möglich, den vom elektrischen Zusatzverdichter 9 erzeugten Unterdruck als Energiequelle für die Ölabscheideeinrichtung 8 zu verwenden. Mittels des elektrischen Antriebs des Zusatzverdichters 9 kann dieser vergleichsweise einfach und schnell zugeschaltet werden, sofern beispielsweise in der Ölabscheideeinrichtung 8 ein zu geringer Unterdruck herrscht. Auf eine zusätzliche Einheit, die separat ausgebildet und angeordnet ist und Unterdruck für die Ölabscheideeinrichtung 8 liefert, kann somit verzichtet werden. Durch eine räumliche Integration des Zusatzverdichters 9 und der Ölabscheideeinrichtung 8, beispielsweise in einer Baugruppe 16 bzw. einem gemeinsamen Gehäuse 17 kann darüber hinaus ein Bauraum-, Gewichts- und Kostenvorteil erzielt werden. Außerdem besitzt die erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftmaschine 1 ein verbessertes transientes Verhalten bzw. eine schnellere Beschleunigung der Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 9 auf eine Betriebsdrehzahl, da der Zusatzverdichter 9 auch in dem gemäß der 1 gezeigten Betriebszustand schon eine gewisse Drehzahl besitzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006044558 A1 [0002]
- EP 1771643 B1 [0003]
