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Die Erfindung betrifft eine Belüftungsanordnung für ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Beim Betrieb von Verbrennungskraftmaschinen werden häufig zumindest geringe Mengen von, an einem Verbrennungsprozess beteiligten Gasen in Form von sogenannten Blow-by-Gasen aus jeweiligen Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine in einen Kurbelgehäuseinnenraum eines Kurbelgehäuses gepresst. Je nach Art des verwendeten Brennstoffes und in Abhängigkeit von vorliegenden Temperaturverhältnissen kann es mitunter zu starker Kondensation von in den Blow-By-Gasen enthaltenem Wasser und einem damit einhergehenden Wassereintrag in das Motoröl der Verbrennungskraftmaschine kommen. Besonders ausgeprägt ist dieser Wassereintrag bei Gasmotoren, welche beispielsweise mit CNG (compressed natural gas) betrieben werden können. Das Kondensat kann nur sehr schwer wieder ausgetragen, also aus dem Kurbelgehäuseinnenraum entfernt werden und wird insbesondere bei einem Kurzstreckenbetrieb, bei welchem insgesamt niedrige Öltemperaturen bzw. niedrige Temperaturen im Kurbelgehäuse auftreten, vermehrt angesammelt. Kommt es zu einer Wasseransammlung an einem Boden einer Ölwanne der Verbrennungskraftmaschine so kann dies bei sehr niedrigen Außentemperaturen unterhalb des Gefrierpunktes zu einem Einfrieren des Kondensats führen, sodass im Extremfall eine die Verbrennungskraftmaschine mit Motoröl versorgende Ölpumpe kein Motoröl mehr ansaugen kann. Dadurch kann es zu schweren Motorschäden kommen.
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Bei PKW-Ottomotoren kann bekanntermaßen über eine Entlüftung im Teillastbetrieb eine Kurbelgehäuse Belüftung realisiert werden. Hierfür kann ein, beim motorischen Betrieb zwischen Drosselklappe und Einlassventil vorliegender Unterdruck derart genutzt werden, dass über einen, einerseits in ein Leitungsstück zwischen Drosselklappe und Einlassventil und andererseits in das Kurbelgehäuse mündenden Belüftungskanal Luft aus dem Kurbelgehäuseinnenraum abgesaugt wird. Durch geeignete Drosselstellen und Druckbegrenzungsventile kann verhindert werden, dass sich bei diesem Absaugvorgang ein zu großer Volumenstrom einstellt, bzw. dass Ölnebel aus dem Kurbelgehäuse mit abgesaugt wird. Aufgrund der meist fehlenden Drosselklappe - und damit fehlendem Unterdruck - bei Dieselmotoren und einer beispielsweise bei Nutzfahrzeugmotoren in der Regel nicht vorgesehenen Kurbelgehäusebelüftung ist eine nachträgliche Umsetzung einer derartigen Entlüftung des Kurbelgehäuses nur mit größeren, baulichen Änderungen möglich.
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Die
DE 10 2006 054 117 A1 beschreibt ein Verfahren zur Belüftung eines Kurbelgehäuses einer aufgeladenen Brennkraftmaschine. Durch eine Belüftungsleitung wird Luft in das Kurbelgehäuse geleitet, wobei im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine ein höherer Belüftungs-Volumenstrom in das Kurbelgehäuse geleitet wird als im Volllastbetrieb. Um dem Belüftungs-Volumenstrom einzustellen, ist ein Stromregelventil vorgesehen, welches einen, mittels einer Feder vorgespannten Ventilkörper aufweist.
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Aus der
DE 100 43 796 A1 ist eine Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine bekannt. Die Vorrichtung weist eine zu der Brennkraftmaschine führende Ansaugleitung, eine von dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine wegführende Entlüftungsleitung und eine Pumpeinrichtung mit einer Saugseite und einer Druckseite auf, wobei die Saugseite der Pumpeinrichtung mit der Entlüftungsleitung verbindbar ist und die Druckseite der Pumpeinrichtung mit einer in die Ansaugleitung mündenden Leitung verbindbar ist. Von der Ansaugleitung zu dem Kurbelgehäuse verläuft dabei eine Belüftungsleitung, in welcher ein Ventilelement angeordnet ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Belüftungsanordnung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche eine besonders bedarfsgerechte Belüftung eines Kurbelgehäuses ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch eine Belüftungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung geht von einer Belüftungsanordnung für ein Kurbelgehäuse einer Verbrennungskraftmaschine aus, bei welcher eine Belüftungsleitung zum Belüften des Kurbelgehäuses einerseits stromab eines Verdichters in ein Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine und andererseits in einen Kurbelgehäuseinnenraum des Kurbelgehäuses mündet, um einen Belüftungsstrom zwischen dem Saugrohr und dem Kurbelgehäuseinnenraum zu übertragen.
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Um nun eine besonders bedarfsgerechte Belüftung eines Kurbelgehäuses zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß ein Thermostatventil zum umgebungstemperaturabhängigen Einstellen des Belüftungsstroms in der Belüftungsleitung angeordnet. Dies ist von Vorteil, da somit auf besonders einfache Art und Weise eine temperaturabhängige Belüftung des Kurbelgehäuseinnenraums des Kurbelgehäuses ermöglicht ist. Einer derartigen Belüftung bedarf es insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen, bei welchen eine erhöhte Gefahr einer Kondensation eines Wasseranteils von in den Kurbelgehäuseinnenraum eingeströmten Blow-By-Gasen besteht. Somit kann eine Belüftung und damit eine Trocknung des Kurbelgehäuses bzw. ein Luftaustausch von in dem Kurbelgehäuseinnenraum enthaltener Luft samt Blow-By-Gasen derart eingestellt werden, dass die Belüftung nur bei besonders niedrigen Temperaturen stand findet, bei welchen auch ein erhöhter Wassereintrag beispielsweise in das Motoröl stattfinden kann. Das Thermostatventil kann auch als thermostatisch gesteuertes Ventil bezeichnet werden. Der Belüftungsstrom kann aufgrund von Druckunterschieden insbesondere von dem Saugrohr bzw. von einem Saugrohrabschnitt in den Kurbelgehäuseinnenraum strömen, um letzteren zu belüften. Bei der Verbrennungskraftmaschine kann es sich um eine drosselklappenfreie Verbrennungskraftmaschine handeln. Insbesondere kann die Verbrennungskraftmaschine ein drosselklappenfreier Dieselmotor, also ein durch Verdichtungsselbstzündung betreibbarer Verbrennungsmotor sein. Dieser kann beispielsweise als Gasmotor ausgebildet sein. Durch die vorliegende Belüftungsanordnung kann ein beschleunigter Feuchtigkeitsaustrag aus dem Kurbelgehäuseinnenraum bewirkt und somit die Verbrennungskraftmaschine vor Schädigung, insbesondere im Winterbetrieb geschützt werden. Die Belüftungsanordnung kann auch zur Belüftung von gasbetriebenen Dieselmotoren eingesetzt werden.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist ein Wachsmotor zum Verstellen des Thermostatventils vorgesehen. Dies ist von Vorteil, da der Wachsmotor eine umgebungstemperaturabhängige Verstellung des Thermostatventils ohne zusätzlichen Energieaufwand, also ohne beispielsweise elektrisches Ansteuern des Thermostatventils ermöglicht. Der Wachsmotor kann das Thermostatventil beispielsweise derart ansteuern, dass dieses ein Strömen des Belüftungsstroms bei Umgebungstemperaturen oberhalb von 10 °C unterbindet. In diesem Fall kann der Belüftungsstrom das Thermostatventil nicht mehr passieren. Die Belüftung kann dann also mit anderen Worten durch das Thermostatventil deaktiviert sein. Der Wachsmotor kann ein Dehnstoffelement umfassen bzw. als mit einem Dehnstoff gefüllter Aktor ausgebildet sein. Neben Wachs können auch beispielsweise ein Metall oder Öl als Material des Dehnstoffelements eingesetzt werden. Durch eine Temperaturänderung kann ein Phasenübergang des Materials des Dehnstoffelements eintreten und dadurch eine Volumenänderung bewirkt werden. Diese Volumenänderung kann wiederum eine Bewegung des mit dem Wachsmotor gekoppelten Thermostatventils hervorrufen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Drosselelement zum Begrenzen einer Belüftungsmenge des Belüftungsstroms in der Belüftungsleitung angeordnet. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine zumindest weitgehend wartungsfreie Drosselung des Belüftungsstroms ermöglicht ist. Das Drosselelement kann einen konstanten und damit unveränderbaren Drosselquerschnitt aufweisen.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist ein Überdruckventil zum Begrenzen des Belüftungsstroms in der Belüftungsleitung angeordnet. Dies ist von Vorteil, da das Überdruckventil eine besonders bedarfsgerechte Einstellung des Belüftungsstroms ermöglicht. Das Überdruckventil kann beispielsweise als elektrisch betreibbares Magnetventil ausgebildet sein und über ein Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine ansteuerbar sein.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform mündet eine Entlüftungsleitung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einerseits in den Kurbelgehäuseinnenraum und andererseits stromauf des Verdichters in das Saugrohr. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auf besonders einfache Art und Weise ein Ausströmen des über die Belüftungsleitung in den Kurbelgehäuseinnenraum geleiteten Belüftungsstroms aus dem Kurbelgehäuse ermöglicht ist. Bevorzugt kann die Entlüftungsleitung in einem Winkel zu der Belüftungsleitung relativ zu dem Kurbelgehäuse ausgerichtet sein und in dessen Kurbelgehäuseinnenraum münden. Dadurch kann eine besonders raumgreifende, also über einen besonders großen Bereich des Kurbelgehäuseinnenraums verteilte Luftumwälzung und damit eine besonders vollständige Belüftung erreicht werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur 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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Dabei zeigt die einzige Fig. eine schematische Darstellung einer Belüftungsanordnung 10 für ein Kurbelgehäuse 14 einer Verbrennungskraftmaschine 12. Bei der Belüftungsanordnung 10 mündet eine Belüftungsleitung 50 zum Belüften des Kurbelgehäuses 14 einerseits stromab eines Verdichters 20 in einen zweiten Saugrohrabschnitt 30 eines Saugrohrs 26 der Verbrennungskraftmaschine 12 und andererseits in einen Kurbelgehäuseinnenraum 16 des Kurbelgehäuses 14, um einen Belüftungsstrom 52 zwischen dem Saugrohr 26 und dem Kurbelgehäuseinnenraum 16 zu übertragen.
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Zum umgebungstemperaturabhängigen Einstellen des Belüftungsstroms 52 ist ein Thermostatventil 54 in der Belüftungsleitung 50 angeordnet. Das Thermostatventil 54 ist mittels eines Wachsmotors 56 in Abhängigkeit von einer Temperatur in der Umgebung des Wachsmotors 56 verstellbar.
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Des Weiteren ist ein Drosselelement 60 mit einem konstanten Drosselquerschnitt zum Begrenzen einer Belüftungsmenge des Belüftungsstroms 52 in der Belüftungsleitung 50 angeordnet.
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Zudem ist ein Überdruckventil 58 zum Begrenzen des Belüftungsstroms 52 in der Belüftungsleitung 50 angeordnet. Das Überdruckventil 58 kann beispielsweise elektromagnetisch betreibbar und durch ein hier nicht weiter dargestelltes Steuergerät der Verbrennungskraftmaschine 12 ansteuerbar sein.
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Um den Belüftungsstrom 52 aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 16 abzuführen, mündet eine Entlüftungsleitung 70 zum Entlüften des Kurbelgehäuses 14 einerseits in den Kurbelgehäuseinnenraum 16 und andererseits stromauf des Verdichters 20 in einen ersten Saugrohrabschnitt 28 des Saugrohrs 26.
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Beim Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 12 kann heißes, druckbeaufschlagtes Abgas über einen Abgaskrümmer 34 in eine Turbine 22 eines Abgasturboladers 18 einströmen und dadurch die Turbine 22 antreiben. Dabei entspannt sich das Abgas auf ein niedrigeres Druckniveau und strömt schließlich über die Abgasleitung 32 und hier nicht weiter dargestellte Abgasnachbehandlungssysteme an die Umgebung. Die Turbine 22 ist mit dem Verdichter 20 des Abgasturboladers 18 gekoppelt und kann diesen somit antreiben.
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Über einen Luftfilter 24 kann Frischluft angesaugt und unter Vermittlung des ersten Saugrohrabschnitts 28 einer Niederdruckseite des durch die Turbine 22 angetriebenen Verdichters 20 zugeführt werden. Die Frischluft kann dadurch verdichtet werden und sozusagen als verdichtete Luft an einer Hochdruckseite der Turbine 22 austreten und unter Vermittlung des zweiten Saugrohrabschnitts 30 an einen Ladeluftkühler 38 gefördert werden. In dem Ladeluftkühler 38 kann die verdichtete Luft gekühlt und schließlich zu einer Ansaugbrücke 40 der Verbrennungskraftmaschine 12 geführt werden, um die Verbrennungskraftmaschine 12 sozusagen mit verdichteter und gekühlter Ladeluft zu versorgen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel mündet die Belüftungsleitung 50 stromauf des Ladeluftkühlers 38 in den zweiten Saugrohrabschnitt 30 des Saugrohrs 26.
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Zusammenfassend ermöglicht die vorliegende Erfindung auch bei gasbetriebenen Nutzfahrzeugmotoren, welche beispielsweise als Dieselmotoren ausgebildet sein können, eine Kurbelgehäusebelüftung zur Trocknung, also zur Entfeuchtung des Kurbelgehäuseinnenraums 16. Ein positiver Nebeneffekt besteht darin, dass mit der Belüftung des Kurbelgehäuses 14 auch eine Ölalterung des darin enthaltenen Motoröls verzögert werden kann, zumal schädliche Abgase aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 16 ausgespült werden können.
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Die verdichtete Frischluft kann vorliegend nach dem Verdichter 20 und beispielsweise vor dem Ladeluftkühler 38 entnommen und über die beispielsweise als Schlauchleitung ausgebildete Belüftungsleitung 50 in den Kurbelgehäuseinnenraum 16 eingeleitet werden. Die Belüftungsleitung 50 kann neben oder parallel zu einem hier nicht weiter dargestellten Ölrücklauf des Abgasturboladers 18 angeordnet sein. Eine Entlüftung des Kurbelgehäuses 14 und damit des Kurbelgehäuseinnenraums 16 kann über die Entlüftungsleitung 70 erfolgen wobei zusätzlich ein hier nicht weiter dargestellter Ölnebelabscheider in einer Zylinderkopfhaube der Verbrennungskraftmaschine 12 vorgesehen sein kann. Mittels eines derartigen Ölnebelabscheiders kann in der Entlüftungsleitung 70 - zusammen mit der aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 16 austretenden Luft - mitgeführter Ölnebel zumindest weitestgehend abgeschieden und in den Kurbelgehäuseinnenraum 16 zurückgefördert werden. Die Rückführung der mittels der Entlüftungsleitung 70 aus dem Kurbelgehäuseinnenraum 16 ausgeleiteten Luft in das Saugrohr 26 kann, wie in der Fig. dargestellt, zwischen dem Luftfilter 24 und dem Verdichter 20 in den ersten Saugrohrabschnitt 28 erfolgen.
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Zur Verhinderung einer zu großen Spülluftmenge kann die Belüftungsleitung 50 mittels des Drosselelements 60 angedrosselt werden. Dabei kann ein, beispielsweise konstanter Drosselquerschnitt des Drosselelements 60 so ausgelegt werden, dass auch bei mittleren Lasten (Ladedrücken) der Verbrennungskraftmaschine 12 maximal 50 l/min strömen können. Bei weiter steigendem Ladedruck kann durch das Überdruckventil 58 die Belüftungsleitung 50 verschlossen werden. Sobald das Überdruckventil 58 schließt, erfolgt lediglich eine Kurbelgehäuseentlüftung über die Entlüftungsleitung 70. Das Überdruckventil 58 kann als elektrisch angesteuertes Ventil ausgebildet sein und dabei unter einer Kennfeldregelung geregelt sein. Durch dieses System kann ein zu großer Kurbelgehäuse-Volumenstrom (Blow-By-Gase und zusätzlich Belüftungsstrom 52) verhindert werden. Die Belüftungsanordnung 10 ermöglicht beispielsweise bei Volllast der Verbrennungskraftmaschine 12 einen Belüftungsstrom 52 mit einer Belüftungsmenge von etwa 120-150 l/min.
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Soll die Trocknung des Kurbelgehäuseinnenraums 16 nur bei niedrigen Temperaturen stattfinden (bei niedrigen Temperaturen kann ein erhöhter Wassereintrag in das Motoröl erfolgen, als bei höheren Temperaturen) so kann mit dem, in die Belüftungsleitung 50 integrierten, Thermostatventil 54 (thermostattischgesteuertes Ventil), welches ebenfalls elektrisch angesteuert, oder mittels des Wachsmotors 56 verstellbar sein kann eine umgebungstemperaturabhängige Durchströmung der Belüftungsleitung 50 ermöglicht werden. Durch den Einsatz des Wachsmotors 56 kann das Thermostatventil 54 beispielsweise bei Außentemperaturen oberhalb von 10 °C inaktiv geschaltet werden.
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Durch die vorliegende Erfindung können Motorschäden verhindert sowie eine Ölqualität des Motoröls besonders lange aufrecht erhalten werden, zumal ein Wassergehalt im Motoröl auf einen besonders geringen Wert gehalten werden kann. Insgesamt ist eine Verbesserung der Einsetzbarkeit der Verbrennungskraftmaschine 12 auch in besonders kalten Regionen erzielbar.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Belüftungsanordnung
- 12
- Verbrennungskraftmaschine
- 14
- Kurbelgehäuse
- 16
- Kurbelgehäuseinnenraum
- 18
- Abgasturbolader
- 20
- Verdichter
- 22
- Turbine
- 24
- Luftfilter
- 26
- Saugrohr
- 28
- Erster Saugrohrabschnitt
- 30
- Zweiter Saugrohrabschnitt
- 32
- Abgasleitung
- 34
- Abgaskrümmer
- 36
- Luftfilter
- 38
- Ladeluftkühler
- 40
- Ansaugbrücke
- 50
- Belüftungsleitung
- 52
- Belüftungsstrom
- 54
- Thermostatventil
- 56
- Wachsmotor
- 58
- Überdruckventil
- 60
- Drosselelement
- 70
- Entlüftungsleitung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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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- DE 102006054117 A1 [0004]
- DE 10043796 A1 [0005]
