DE102016201589B3 - Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine Download PDF

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Abstract

Verbrennungskraftmaschine (2) mit mindestens einem Brennraum nach Art eines Zylinders (4), einem Verdichter (11) zur Verdichtung und Zufuhr von Reinluft zur Versorgung des Zylinders (4), einer Kurbelwelle (6) und einem Kurbelgehäuse (3) sowie einer Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses (3), aufweisend eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung (13), welche zumindest an das Kurbelgehäuse (3) und an ein Gehäuse (11.1) des Verdichters (11) angeschlossen ist, um das Kurbelgehäuse (3) und den Verdichter (11) miteinander zu verbinden.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine und insbesondere die Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Bei Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, Arbeitsmaschinen, Luftfahrzeuge und ähnliche Anwendungen mit Kolben bzw. Zylindern ist es bekannt, Gas, welches sich in einem Kurbelgehäuse sammelt, über eine Entlüftungsleitung in den Ansaugbereich bzw. den Abgasbereich der Verbrennungskraftmaschine umzuleiten, um einen Austritt von solchem Gas in die Umgebung zu verhindern. Solches Gas sammelt sich im Kurbelgehäuse im Wesentlichen, weil es aus einem Brennraum (bzw. einem Zylinder) durch einen Spalt an einem Kolben des Zylinders vorbei in das Innere des Kurbelgehäuses gelangt. Dieses Gas wird häufig auch „Blowby-Gas” genannt. Dieses Gas wird keiner Abgasreinigung unterzogen bevor es in das Kurbelgehäuse gelangt und darf deswegen nicht in die Umgebung austreten. Dieses Gas muss darüber hinaus auch aus dem (üblicherweise luftdichten) Kurbelgehäuse herausgelassen werden, um einen Druckaufbau in dem Kurbelgehäuse zu vermeiden.
  • Um eine Nachverbrennung dieses Gases zu gewährleisten, ist es üblich, das Gas erneut dem Brennraum zuzuführen. Daher wird das Gas üblicherweise in den Ansaugbereich einer Verbrennungskraftmaschine geleitet. Zu diesem Zweck sind Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtungen bekannt, bei denen eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung das Kurbelgehäuse mit dem Ansaugbereich verbindet. Dies ist beispielsweise bei der DE 10 2009 008 831 A1 , der DE 100 26 492 A1 und der DE 10 2013 218 313 A1 der Fall.
  • Bei Verbrennungskraftmaschinen mit Verdichter bzw. Turbolader ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung üblicherweise verzweigt ausgeführt, wobei ein Zweig an einen Kurbelgehäuse-Entlüftung-Anschluss angebunden ist, welcher sich stromaufwärts des Verdichters bzw. Turboladers befindet. Ein weiterer Zweig ist an einen zweiten Kurbelgehäuse-Entlüftungsanschluss angebunden, welcher sich stromabwärts des Turboladers an der Ansaugleitung zwischen Turbolader und Brennraum bzw. zwischen Drosselklappe und Brennraum befindet. Die Bezeichnungen „stromaufwärts” und „stromabwärts” beziehen sich auf die Flussrichtung der Ansaugluft hin zu der Verbrennungskraftmaschine. Diese Anordnung des Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschlusses hat üblicherweise den Sinn, ein großes Druckgefälle zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugbereich zu gewährleisten. Dieses Druckgefälle ist stromaufwärts des Turboladers üblicherweise größer als stromabwärts nach der Verdichtung der angesaugten Luft. Es existieren aber auch Betriebssituationen in denen das Druckgefälle stromabwärts des Turboladers größer ist. Solche Betriebssituationen liegen beispielsweise vor, wenn die Verbrennungskraftmaschine überwiegend im Saugbetrieb arbeitet. Üblicherweise ist der Unterdruck in solchen Situationen stromabwärts des Turboladers sogar erheblich größer, als der übliche Unterdruck stromaufwärts des Turboladers, weil die Ansaugleitung stromaufwärts dem Turbolader üblicherweise stark entdrosselt ist, so dass hier gar keine großen Unterdrücke aufgebaut werden können und stromabwärts des Turboladers der Turbolader und eine Drosselklappe als Drosseln wirken, so dass sich durch die Saugwirkung der Verbrennungskraftmaschine ein teilweise erheblicher Unterdruck einstellt. Aus der DE 11 2011 105 749 T5 ist ein Kompressor bekannt, der insbesondere einen Saug-Durchlass zum Ansaugen von Blowby-Gas aufweist. Aus der DE 10 2012 013 213 A1 ist ein Ansaugtrakt einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, der ein Leitungselement aufweist, in das Gas aus einer Kurbelgehäuseentlüftung an einer Zuführstelle einleitbar ist.
  • Üblicherweise ist in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung auch ein Rückschlagventil vorgesehen, welches verhindert, dass unter besonderen Betriebsumständen Gas aus dem Ansaugbereich in das Kurbelgehäuse hinein strömt. Das Rückschlagventil ist üblicherweise in einen Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine integriert. Üblicherweise existieren zwei getrennte Rückschlagventile in der Kurbelgehäuse-Entlüftung für beide Zweige. So wird sichergestellt, dass das Absaugen von Gasen aus dem Kurbelgehäuse über die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung immer entweder in einen stromaufwärts des Turboladers gelegenen Bereich der Ansaugleitung oder in einen stromabwärts des Turboladers gelegenen Bereich der Ansaugleitung erfolgt. Insbesondere wird durch zwei Rückschlagventile auch die Möglichkeit eines Bypasses des Turboladers über die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung bzw. über die beiden Zweige der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung verhindert.
  • In bzw. an dem weiteren Zweig der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung, welcher zum stromabwärts des Turboladers gelegenen Bereich der Ansaugleitung führt, ist häufig zusätzlich zu dem Rückschlagventil auch noch ein Regelventil angeordnet, welches den maximal in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung auftretenden Unterdruck begrenzt. Der Grund hierfür ist, dass die auftretenden Unterdrücke in diesem Bereich der Ansaugleitung ggf. sogar größer sind, als der maximal in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung erwünschte Unterdruck.
  • Bei tiefen Umgebungstemperaturen tritt an Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtungen häufig eine Eisbildung auf. Die mit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung aufgefangenen Gase sind größtenteils Verbrennungsabgase, die einen hohen Wasseranteil enthalten. Eisbildung kann insbesondere deshalb geschehen, weil diese Gase heiß sind, einen hohen Wasserdampfanteil beinhalten und bei kalten Umgebungstemperaturen auf kalte Luft im Ansaugbereich treffen. Dann kondensiert der Wasserdampf und die entstandenen Wassertropfen können zu Eis gefrieren (Eisbildung). Das Problem der Eisbildung existiert insbesondere an dem, stromaufwärts des Turboladers an die Ansaugleitung angeschlossenen, Teil der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung, weil insbesondere dort die angesaugte Luft noch sehr kalt ist. Stromabwärts des Turboladers hat üblicherweise schon eine Erwärmung der Ansaugluft stattgefunden.
  • Bekannte Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtungen haben den Nachteil, dass keine oder nur eine teilweise Diagnose der Dichtigkeit möglich ist. Dies gilt insbesondere für Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtungen, bei denen eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung mit einer Reinluftführung verbunden ist. Blowby-Gase können insbesondere umweltschädliche Stoffe enthalten, die über eine undichte Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung ohne jede Nachbehandlung in die Umwelt gelangen könnten. Ferner wird über die Kurbelgehäuse-Entlüftung auch stets Motoröl aus dem Kurbelgehäuse ausgetragen, welches im beschriebenen Fall ebenfalls in die Umwelt entweichen würde.
  • Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiterhin zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine vorgestellt werden, die eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung aufweist, die wirkungsvoll auf Dichtigkeit diagnostiziert werden kann und mit der Eisbildung wirkungsvoll vermieden werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und mit einem Kraftfahrzeug gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 4. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Verbrennungskraftmaschine sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Brennraum nach Art eines Zylinders, einem Verdichter zur Verdichtung und Zufuhr von Reinluft zur Versorgung des Brennraums, einer Kurbelwelle mit einem Kurbelgehäuse sowie einer Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung weist eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung auf, welche zumindest an das Kurbelgehäuse und an ein Gehäuse des Verdichters angeschlossen ist, um das Kurbelgehäuse und den Verdichter miteinander zu verbinden.
  • Die Verbrennungskraftmaschine ist insbesondere ein Verbrennungsmotor wie z. B. ein Otto-Motor oder ein Diesel-Motor eines Kraftfahrzeugs. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst üblicherweise einen oder mehrere Zylinder, in denen Kraftstoff mit Luft verbrannt wird. Diese Zylinder bilden den Brennraum/die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine. Die hier vorliegende Verbrennungskraftmaschine weist einen Verdichter auf. Bei Verbrennungskraftmaschinen mit Verdichter wird die Reinluft, die dem Brennraum zugeführt wird, in dem Verdichter verdichtet, d. h. komprimiert. Dabei erhöht sich der Druck der Reinluft, bevor sie dem Brennraum zugeführt wird. Der Verdichter kann beispielsweise ein Abgas-Turbolader oder ein Kompressor sein. Ein Abgasturbolader wird durch eine Abgasturbine angetrieben. Ein Kompressor wird üblicherweise mechanisch angetrieben. Der mechanische Antrieb kann über eine Kurbelwelle der Verbrennungskraftmaschine und/oder aber auch über eine zusätzliche Antriebseinheit erfolgen.
  • Eine Verdichtung der Reinluft ist vorteilhaft, weil verdichtete Reinluft mehr Sauerstoff für die Verbrennung im Zylinder zur Verfügung stellt. Dies steigert die Leistung der Verbrennungskraftmaschine und wirkt sich vorteilhaft auf den Treibstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine aus. Verbrennungskraftmaschinen mit Verdichter werden auch als aufgeladene Motoren bezeichnet.
  • Der Verdichter weist üblicherweise ein Gehäuse auf. Innerhalb dieses Gehäuses findet die Verdichtung der Reinluft statt. Das Gehäuse bildet einen Träger für mechanische Komponenten des Verdichters aus. Der Verdichter ist üblicherweise in eine Leitung eingebunden, die von einem Luftfilter zu dem Brennraum führt. Diese Leitung kann auch als Ansaugleitung oder als Reinluftführung oder ähnlich bezeichnet werden. Der Verdichter bildet damit zumindest abschnittsweise einen Teil der Ansaugleitung bzw. Reinluftführung aus.
  • In einem Zylinder, der einen Brennraum bildet, ist üblicherweise ein beweglicher Kolben angeordnet, der über einen Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden ist. Wenn mehrere Zylinder/Brennräume vorhanden sind, sind üblicherweise alle Zylinder/Brennräume entsprechend mit der Kurbelwelle verbunden. Durch die Verbrennung von Kraftstoff in den Zylindern/Brennräumen werden die Kolben bewegt und über die Pleuel wird die Kurbelwelle gedreht. Die Kurbelwelle ist von dem Kurbelgehäuse umgeben. Das Kurbelgehäuse schützt die Kurbelwelle und stellt einen Raum für Schmiermittel bereit. Das Kurbelgehäuse ist üblicherweise luftdicht abgeschlossen, insbesondere auch, um einen Austritt von Abgas aus dem Kurbelgehäuse zu vermeiden.
  • Wie oben erwähnt, kann Blowby-Gas in das Innere des Kurbelgehäuses gelangen. Gas in dem Kurbelgehäuse (insbesondere das angesprochene Blowby-Gas), kann durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung aus dem Kurbelgehäuse heraus geleitet und der Reinluftführung zugeführt werden. Hierdurch erfolgt eine Zuführung dieses Gases zu den Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine und ein Austritt des Gases in die Umgebung wird wirkungsvoll verhindert. Dazu weißt die Kurbelgehäuse-Entlüftung-Vorrichtung die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung auf. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung kann beispielsweise aus einem Schlauch aus Gummi oder Plastik gebildet sein.
  • Optional kann die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung einen Ölabscheider aufweisen, mit dem Öl aus dem Gas abgeschieden werden kann, bevor das Gas der Reinluft beigemischt wird. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung ist derart an das Kurbelgehäuse und an den Verdichter angeschlossen, dass das Gas aus dem Kurbelgehäuse über die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung in den Verdichter strömen kann. Der Verdichter weist vorzugsweise einen Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss auf, welcher zum Anschluss der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung dient. An diesen Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung vorzugsweise direkt angebunden. Das heißt, dass das Gas aus dem Kurbelgehäuse direkt in den Verdichter strömt, und nicht erst in weitere Teile der Reinluftführung. Der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss ist allerdings so ausgeführt, dass Gas aus dem Kurbelgehäuse vor einer Druckerhöhungsstufe in den Verdichter eintritt.
  • Vorzugsweise ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung verzweigt ausgeführt, wobei ein erster Zweig zu dem beschriebenen Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss führt. Darüber hinaus existiert ein zweiter Zweig, welcher zu einem stromabwärts des Turboladers gelegenen Bereichs der Reinluftführung führt.
  • An dem Gehäuse des Verdichters ist ein Ventil angeordnet, welches die Durchströmung der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung kontrolliert.
  • Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Ventil als Rückschlagventil ausgeführt ist und dessen Durchlassrichtung vom Kurbelgehäuse zum Verdichter hin zeigt.
  • Ein solches Rückschlagventil kann verhindern, dass Luft über die Reinluftführung in das Kurbelgehäuse strömt. Ist der Druck in der Reinluftführung niedriger, als der Druck im Kurbelgehäuse, strömt allerdings Gas aus dem Kurbelgehäuse in die Reinluftführung.
  • Vorzugsweise existieren in beiden Zweigen als Rückschlagventile ausgeführte Ventile, welche ein Einströmen von Luft aus der Reinluftführung in die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung verhindern. Vorzugsweise wird durch zwei Rückschlagventile (in jedem Zweig ein Rückschlagventil) auch die Möglichkeit eines Bypasses des Turboladers über die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung bzw. über die beiden Zweige der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung verhindert.
  • Besonders bevorzugt existiert in dem zweiten Zweig darüber hinaus ein Regelventil, welches den maximal in der Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung auftretenden Unterdruck begrenzt. Der Grund hierfür ist, dass die auftretenden Unterdrücke in diesem Bereich der Ansaugleitung ggf. sogar größer sind, als der maximal in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung erwünschte Unterdruck.
  • Durch die Verbindung zwischen Kurbelgehäuse und Reinluftführung über die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung entsteht ein Unterdruck im Kurbelgehäuse, weil die Reinluft über die Reinluftführung in den Brennraum gesaugt wird. Dies wird ggf. durch den Verdichter unterstützt, welcher Reinluft aus stromaufwärts des Verdichters angeordneten Bereichen der Reinluftführung ansaugt. Der Unterdruck in der Reinluftführung setzt sich also in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung fort. Mit Hilfe eines Regelventils, welches die Durchströmung der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung kontrolliert, kann dieser Unterdruck gesteuert werden. Dann ist auch eine Diagnose der Dichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung möglich, indem geprüft wird, ob eine eintretende Druckveränderung in der Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung einer erwarteten Druckveränderung entspricht.
  • Ein zu großer Unterdruck im Kurbelgehäuse kann dazu führen, dass über Undichtigkeiten verunreinigte Luft in das Innere des Kurbelgehäuses gesaugt und der Reinluftführung zugeführt wird. Daher ist es vorteilhaft, mit Hilfe des Ventils einen zu großen Unterdruck zu vermeiden. Ebenfalls problematisch ist ein Eintritt von Ansaugluft in das Kurbelgehäuse, weil Ansaugluft ebenfalls Verunreinigungen enthalten kann, die im Kurbelgehäuse Schäden verursachen können.
  • Wie weiter oben beschrieben, ist das Regelventil vorzugsweise in dem zweiten Zweig der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung angeordnet. Der Unterdruck, welcher zur Diagnose der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung verwendet wird, wird vorzugsweise über den zweiten Zweig der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung aufgebaut. Dies geschieht insbesondere dadurch, dass Luft über den zweiten Zweig abgesaugt wird. Weiter oben wurde bereits beschrieben, dass der an dem zweiten Zweig, stromabwärts des Turboladers anliegende Unterdruck kurzzeitig größer ist, als der über den ersten Zweig anliegende Unterdruck. Daher eignet sich der über diesen Zweig aufgebaute Unterdruck für die beschriebene Diagnose besser. Darüber hinaus existiert in dem zweiten Zweig bevorzugt ein Regelventil, mit welchem der Druck präzise auf ein bestimmtes Druckniveau eingeregelt werden kann. Ein solches bestimmtes Druckniveau kann besonders gut überwacht werden, um die Diagnose genau durchzuführen.
  • Durch die Anordnung des Ventils an dem Gehäuse des Verdichters ist dieses Ventil an einem Ende der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung angeordnet. Es wird eine Unterbrechung der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung durch das Ventil vermieden. Daher existiert in der gesamten Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung ein einheitlicher Druck und eine Diagnose der Dichtigkeit ist für die gesamte Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung möglich.
  • Das Anschließen der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung an den Verdichter ist darüber hinaus vorteilhaft, weil eine (separate) Heizung für den Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss hierdurch nicht mehr erforderlich ist. Das Gehäuse des Verdichters kann mit einer guten thermischen Leitfähigkeit ausgeführt sein, so dass effektiv Wärme zu dem Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss geführt wird, um ein Einfrieren des Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschlusses zu vermeiden. Es können hierfür verschiedene Quellen von Wärme existieren. Eine Wärmequelle ist beispielsweise die bei der Verdichtung der Reinluft entstehende Wärmenergie. Eine weitere Wärmequelle ist der Antrieb des Verdichters. Wenn der Verdichter als Kompressor ausgeführt ist, entstehen zwangsläufig Reibungsverluste, die zur Wärmeproduktion beitragen. Wenn der Verdichter als Turbolader ausgeführt ist, und durch einen Abgasstrom angetrieben wird, tritt zusätzlich Abgaswärme auf. Eine weitere Wärmequelle kann durch einen Kontakt des Verdichters und/oder des Gehäuses des Verdichters mit der Verbrennungskraftmaschine realisiert sein.
  • Ein Einfrieren des Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschlusses kann bei bekannten Systemen insbesondere bei tiefen Umgebungstemperaturen passieren. Gegebenenfalls ist bei bekannten Systemen eine zusätzliche Heizung erforderlich, um das Einfrieren zu vermeiden. Auf die zusätzliche Heizung des Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschlusses kann nun verzichtet werden. Dies senkt die Kosten und die Störanfälligkeit im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Verbrennungskraftmaschinen.
  • Das Ventil ist derart an dem Gehäuse des Verdichters angeordnet, dass es mit diesem in thermischem Kontakt steht. Das bedeutet, dass durch thermische Leitung über das Gehäuse des Verdichters auch ein Einfrieren des Ventils verhindert werden kann. Für das Ventil gilt in diesem Zusammenhang die gleiche Argumentation wie oben für den Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss.
  • Außerdem ist das Ventil in das Gehäuse des Verdichters integriert.
  • Unter dem Ausdruck „integriert” ist zu verstehen, dass das Ventil derart angeordnet ist, dass es von dem Material des Gehäuses umgeben ist. Dies erzeugt eine besonders intensive thermisch leitende Verbindung von dem Ventil und dem Gehäuse.
  • In einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine ist an der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung eine Druckmessvorrichtung angeordnet, mit welcher eine Dichtigkeitsprüfung der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung erfolgen kann.
  • Die Druckmessvorrichtung kann ein elektronischer Drucksensor oder ein ähnliches Messgerät sein, das üblicherweise für die Messung eines Drucks eines Gases in einer Leitung verwendet wird. Die Druckmessvorrichtung ermöglicht es, eine Undichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung zu diagnostizieren. Dieser Unterdruck kann beispielsweise dann besonders stark ausgeprägt und besonders gut zu erzeugen sein, wenn die Verbrennungskraftmaschine saugmotorisch betrieben wird. Dann wird sehr viel Luft vom Kurbeltrieb angesaugt und der Unterdruck in dem Kurbelgehäuse-Entlüftungszweig entsteht über das Ansaugen von Gas über den zweiten Zweig. Dann wir über den zweiten Zweig ein sehr großer Unterdruck in die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung eingebracht, welcher sich besonders gut für die Diagnose eignet. Mit Hilfe eines Regelventils in dem zweiten Zweig kann dieser Unterdruck auf ein vorgegebenes Unterdruckniveau reduziert werden, welches mit einem Drucksensor besonders überwacht werden kann. Existiert eine Undichtigkeit in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung, so stellt sich an der Druckmessvorrichtung in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung nicht der erwartete Unterdruck ein.
  • Ist ein Rückschlagventil nicht an dem Ende der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung bzw. an dem Gehäuse des Verdichters angeordnet, sondern an einer beliebigen anderen Stelle, bzw. wenn ein solches Rückschlagventil die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung unterbricht, setzt sich der Unterdruck im Kurbelgehäuse nur bis zu diesem Rückschlagventil fort. Jenseits des Ventils liegt dann das in der Reinluftleitung vorliegende Druckniveau. Eine Diagnose auf Undichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung kann dann nicht oder nicht für die gesamte Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung erfolgen. Eine Undichtigkeit in einem Teil der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung zwischen dem Rückschlagventil und der Reinluftführung kann nicht diagnostiziert werden, weil über die Reinluftführung ohnehin aus der Umgebung Luft angesaugt wird. Das bedeutet, dass eine Undichtigkeit in diesem Bereich (dem Bereich bis zu dem Rückschlagventil ausgehend von der Reinluftleitung) lediglich eine zusätzliche, üblicherweise deutlich kleinere, Ansaugöffnung darstellt, über die Luft aus der Umgebung angesaugt werden kann, welche nicht zu einem signifikanten Druckunterschied in diesem Bereich führt. Das Rückschlagventil wirkt wie eine Drossel. Das Druckniveau in der Reinluftleitung entspricht im Wesentlichen dem Druckniveau in diesem Bereich der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung. Jenseits des Rückschlagventils stellt sich ein abweichender Druck ein, der sich erheblich unterscheidet, je nachdem, ob eine Undichtigkeit der Kurbel-Gehäuse-Entlüftungsleitung vorliegt oder nicht.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine ist das Gehäuse des Verdichters aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit hergestellt, vorzugsweise aus Aluminium.
  • Wie oben beschrieben, ist eine hohe Wärmeleitfähigkeit des Materials des Gehäuses des Verdichters vorteilhaft. Die Verwendung von Aluminium ist besonders vorteilhaft, weil dieser Werkstoff üblicherweise im Fahrzeugbau verwendet wird und vorteilhafte Eigenschaften hat. Beispielsweise ist Aluminium leichter als alternative Materialien und vergleichsweise günstig in der Herstellung. Auch die Verwendung eines alternativen Werkstoffs mit ähnlichen Eigenschaften ist möglich.
  • Weiterhin wird ein Verfahren vorgestellt zum Entlüften eines Kurbelgehäuses einer oben beschriebenen Verbrennungskraftmaschine aufweisend zumindest die folgenden Schritte:
    • a) Leiten von Gas aus dem Kurbelgehäuse durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung vom Kurbelgehäuse zum Verdichter,
    • b) Versorgen des Brennraums der Verbrennungskraftmaschine mit Reinluft mit Hilfe des Verdichters,
    • c) Kontrollieren eines Druckniveaus von Gas in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung mit Hilfe eines Regelventils, und
    • d) Überwachen des in Schritt c) kontrollierten Druckniveaus um eine Diagnose der Dichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung durchzuführen.
  • Das Gas, das aus dem Kurbelgehäuse zum Verdichter geleitet wird, kann insbesondere das oben erwähnte Blowby-Gas sein. Sobald der Druck im Kurbelgehäuse durch entstandenes Blowby-Gas ansteigt, gelangt das Gas durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung zum Verdichter (Schritt a). Der Verdichter dient (wie oben beschrieben) dazu, Reinluft zu verdichten, welche zum Brennraum geleitet wird (Schritt b). Die Strömung des Blowby-Gases durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung wird mit Hilfe eines Ventils kontrolliert (Schritt c). Das Kontrollieren des Druckniveaus erfolgt vorzugsweise in einer Phase des saugmotorischen Betriebs. Dabei wird Luft über den weiter vorne beschriebenen zweiten Zweig angesaugt. Das Ventil zur Kontrolle des Druckniveaus kann ein passives Ventil sein, welches bei einer vorgegebenen Druckdifferenz selbst öffnet, beispielsweise ein Rückschlagventil. Das Ventil kann auch ein aktives Ventil sein (beispielsweise ein Regelventil), welches von einem Steuergerät aktiv geöffnet und geschlossen werden kann. Ein solches Ventil vereinfacht auch eine Diagnose der Dichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung. Mit einem Regelventil kann ein in der Reinluftführung vorliegendes beliebiges bzw. ungenaues oder variables Druckniveau auf ein präzise definiertes vorgegebenes Druckniveau reduziert werden. Dazu kann eine aktive Ansteuerung des Ventils erfolgen. Anschließend wird eine Druckveränderung in der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung überwacht (Schritt d)). Dazu wird insbesondere eine auftretende Druckveränderung bzw. ein auftretendes Druckniveau mit einer erwarteten Druckveränderung bzw. einem erwarteten Druckniveau verglichen. Wenn hier eine nicht erwartete Abweichung zwischen erwartetem Niveau bzw. erwarteter Veränderung und auftretendem Niveau bzw. auftretender Veränderung vorliegt, existiert ein Fehler, der auf eine Undichtigkeit der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung schließen lässt.
  • Beispielsweise kann so erkannt werden, ob eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung richtig an einem Anschluss angeschlossen ist oder nicht.
  • Eine Möglichkeit zur Dichtigkeitsdiagnose der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung ist, wie oben im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert, ist wichtig aus Gründen des Umweltschutzes. Eine nicht richtig angeschlossene Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung kann somit sicher und zuverlässig festgestellt werden. Der Austritt von Blowby-Gas in die Umgebung kann wirkungsvoll verhindert werden.
  • Das Gehäuse des Verdichters ist (wie oben beschrieben) vorzugsweise aus Aluminium hergestellt, und es hat eine hohe thermische Leitfähigkeit. Gemäß einer besonders vorteilhaften Variante des Verfahrens wird in einem zusätzlichen Schritt e)s Wärme über das Gehäuse zu dem Ventil geleitet. Schritt e) wird vorzugsweise parallel zu den weiteren Verfahrensschritten (kontinuierlich) durchgeführt.
  • Die weiter vorne für die Verbrennungskraftmaschine beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das beschriebene Verfahren anwendbar und übertragbar. Gleiches gilt für die für das beschriebene Verfahren geschilderten besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale, die auf die beschriebene Verbrennungskraftmaschine anwendbar und übertragbar sind.
  • Die Erfindung findet Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine entsprechend einer der oben beschriebenen Ausführungsformen, die besonders bevorzugt nach dem oben beschriebenen Verfahren betrieben wird.
  • Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
  • 1: eine schematische Darstellung einer bekannten Verbrennungskraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftung,
  • 2: eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine entsprechend einer verbesserten Ausführungsform, und
  • 3: eine schematische Darstellung eines Verdichters einer Verbrennungskraftmaschine entsprechend der in 2 beschriebenen Ausführungsform.
  • 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 mit einer bekannten Verbrennungskraftmaschine 2, die ein Kurbelgehäuse 3 umfasst, in welchem sich eine Kurbelwelle 6 befindet. In der Verbrennungskraftmaschine 2 ist beispielhaft ein Zylinder 4 dargestellt. Üblicherweise hat die Verbrennungskraftmaschine 2 aber in der Praxis eine Mehrzahl von Zylindern 4, beispielsweise zwei, drei, vier, fünf, sechs oder mehr Zylinder 4. In dem Zylinder 4 ist ein Kolben 5 angeordnet, welcher über einen Pleuel 7 mit einer Kurbelwelle 6 verbunden ist. Über einen Luftfilter 9 kann Reinluft durch eine Reinluftführung 10 zu dem Zylinder 4 geleitet werden. Über eine Drosselklappe 16 kann die dem Zylinder 4 zugeführte Menge an Reinluft geregelt werden. Mit der in den Zylinder 4 angesaugten Reinluft wird im Zylinder 4 Kraftstoff verbrannt, wodurch der Kolben 5 angetrieben wird. Über den Pleuel 7 wird dadurch die Kurbelwelle 6 rotiert. Ein Verdichter 11 ist in die Reinluftführung 10 integriert. Wie oben beschrieben, kann der Verdichter 11 Reinluft verdichten, die in den Zylinder 4 gelangt. Dies steigert die Leistung und verbessert den Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine 2. Weiterhin ist eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 eingezeichnet, die das Kurbelgehäuse 3 mit der Reinluftführung 10 verbindet. In der in 1 gezeigten Verbrennungskraftmaschine 2 ist die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 an einem Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss 14 an der Reinluftführung 10 angebunden. Dieser Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss 14 liegt zwischen dem Luftfilter 9 und dem Verdichter 11 an der Reinluftführung 10. In die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 ist ein als Rückschlagventil ausgeführtes Ventil 12 integriert, dessen Durchlassrichtung vom Kurbelgehäuse 3 in Richtung der Reinluftführung 10 gerichtet ist. Die Flussrichtung von Reinluft durch die Reinluftführung 10 und von Gas aus dem Kurbelgehäuse ist durch Pfeile angedeutet. Die gezeigte Anordnung hat den oben beschriebenen Nachteil, dass insbesondere das Ventil 12 bei niedrigen Temperaturen durch Einfrieren verstopfen kann, und dass an dem Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss 14 ebenfalls ein Einfrieren möglich ist. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung hat vorzugsweise einen ersten Zweig 18 und einen zweiten Zweig 19. Der erste Zweig 18 mündet in Strömungsrichtung der Reinluft in der Reinluftführung 10 stromaufwärts des Turboladers 11 in die Reinluftführung 10 ein. Der zweite Zweig 19 mündet in Strömungsrichtung der Reinluft in der Reinluftführung 10 stromabwärts des Turboladers 11 in die Reinluftführung ein. Vorzugsweise mündet der zweite Zweig 19 sogar stromabwärts einer Drosselklappe 16, zwischen Drosselklappe 16 und Brennraum bzw. Zylinder in die Reinluftführung 10 ein. In beiden Zweigen 18, 19 existieren jeweils als Rückschlagventile ausgeführte Ventile 12. Darüber hinaus existiert in dem zweiten Zweig 19 ein Regelventil 15, welches als Druckregler wirkt. Der erste Zweig 18 und der zweite Zweig 19 der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 verzweigen sich an einer Verzweigungsstelle 17.
  • 2 zeigt eine verbesserte Ausführungsform. Das Kraftfahrzeug 1 und die Verbrennungskraftmaschine 2 mit den daran befindlichen Elementen sind wie in 1 dargestellt. Im Gegensatz zu 1 zeigt 2 eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13, die an einem Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss 14 an dem Verdichter 11 angeschlossen ist, wobei hier der weiter vorne beschriebene erste Zweig 18 an den Verdichter 11 angeschlossen ist, während der zweite Zweig 19 entsprechend zur Ausführungsvariante gemäß 1 zum stromabwärts des Verdichters 11 gelegenen Teil der Reinluftführung 10 verläuft. In die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 ist eine Druckmessvorrichtung 8 integriert. Die Flussrichtung von Reinluft und Gas aus dem Kurbelgehäuse ist durch Pfeile angedeutet.
  • 3 zeigt den Verdichter 11 aus 2 im Detail. In ein Gehäuse 11.1 des Verdichters 11 sind eine Verdichtungseinheit 11.2 und ein als Rückschlagventil ausgeführtes Ventil 12 integriert. Die Verdichtungseinheit 11.2 kann zur Verdichtung von Reinluft genutzt werden. Die Reinluftführung 10 führt an einer Seite in das Gehäuse 11.1 des Verdichters 11 hinein und mündet innerhalb des Gehäuses 11.1 in die Verdichtungseinheit 11.2 ein. In Strömungsrichtung hinter der Verdichtungseinheit 11.2 verlässt die Reinluftführung 10 das Gehäuse 11.1 wieder. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 ist an einen Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss 14 an dem Gehäuse 11:1 angeschlossen und führt von dort in das Ventil 12. Von dort aus mündet die Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung 13 in die Reinluftführung 10 an einer Stelle stromaufwärts der Verdichtereinheit 11.2. Die Flussrichtung von Reinluft und Gas ist durch Pfeile angedeutet.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeug
    2
    Verbrennungskraftmaschine
    3
    Kurbelgehäuse
    4
    Zylinder
    5
    Kolben
    6
    Kurbelwelle
    7
    Pleuel
    8
    Druckmessvorrichtung
    9
    Luftfilter
    10
    Reinluftführung
    11
    Verdichter
    11.1
    Gehäuse
    11.2
    Verdichtungseinheit
    12
    Ventil
    13
    Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung
    14
    Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Anschluss
    15
    Regelventil
    16
    Drosselklappe
    17
    Verzweigungsstelle
    18
    erster Zweig
    19
    zweiter Zweig

Claims (4)

  1. Verbrennungskraftmaschine (2) mit mindestens einem Brennraum nach Art eines Zylinders (4), einem Verdichter (11) zur Verdichtung und Zufuhr von Reinluft zur Versorgung des Zylinders (4), einer Kurbelwelle (6) und einem Kurbelgehäuse (3) sowie einer Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Vorrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses (3), aufweisend eine Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung (13), welche zumindest an das Kurbelgehäuse (3) und an ein Gehäuse (11.1) des Verdichters (11) angeschlossen ist, um das Kurbelgehäuse (3) und den Verdichter (11) miteinander zu verbinden, wobei an dem Gehäuse (11.1) des Verdichters ein Ventil (12) angeordnet ist, welches die Durchströmung der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung (13) kontrolliert, wobei das Ventil (12) in das Gehäuse (11.1) des Verdichters (11) integriert ist.
  2. Verbrennungskraftmaschine (2) nach Anspruch 1, wobei an der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung (13) eine Druckmessvorrichtung (8) angeordnet ist, mit welcher eine Dichtigkeitsprüfung der Kurbelgehäuse-Entlüftungs-Leitung (13) erfolgen kann.
  3. Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (11.1) des Verdichters (11) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Aluminium, hergestellt ist.
  4. Kraftfahrzeug (1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
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