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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungselement für eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 oder 6. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die mit einem derartigen Kupplungselement ausgestattet ist. Die Erfindung betrifft ferner eine Brennkraftmaschine, die mit einer solchen Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet ist.
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Aus der
DE 10 2013 001 389 B4 ist ein herkömmliches Kupplungselement für eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt. Das bekannte herkömmliche Kupplungselement weist ein Rohrstück auf, an dessen ersten Längsende ein erster Stutzen ausgebildet ist und an dessen zweiten Längsende ein zweiter Stutzen ausgebildet ist. Der erste Stutzen dient zum Einstecken in eine zylindrische erste Stutzenaufnahme, die an einem Ölnebelabscheider der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgebildet sein kann. Der zweite Stutzen dient zum Einstecken in eine zylindrische zweite Stutzenaufnahme, die an einem Frischluftverteiler der Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann. Beim bekannten Kupplungselement besitzt der erste Stutzen radial außen eine zylindrische Außenkontur, die komplementär zur zylindrischen Innenkontur der ersten Stutzenaufnahme geformt ist, so dass der erste Stutzen mit möglichst wenig Radialspiel in die erste Stutzenaufnahme axial einsteckbar ist. Der zweite Stutzen ist beim bekannten Kupplungselement so geformt, dass eine als Schlauch ausgestaltete zweite Stutzenaufnahme auf den zweiten Stutzen aufsteckbar ist. Der zweite Stutzen weist an seiner radialen Außenseite widerhakenartige Strukturen auf, die eine axiale Sicherung des aufgesteckten Schlauchs bewirken. Dieser Schlauch kann an den Frischluftverteiler oder an eine zum Frischluftverteiler führende Frischluftleitung angeschlossen sein.
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Bei einer anderen Einbausituation kann es erforderlich sein, die zweite Stutzenaufnahme unmittelbar an der Frischluftleitung oder an dem Frischluftverteiler auszubilden, so dass kein flexibler Schlauch zwischen Ölnebelabscheider und Frischluftverteiler verwendet werden kann. In diesem Fall muss das Kupplungselement mit dem ersten Stutzen in die am Ölabscheider ausgebildete erste Stutzenaufnahme und mit dem zweiten Stutzen in die an der Frischluftleitung oder am Frischluftverteiler ausgebildete zweite Stutzenaufnahme eingesteckt werden. Hierdurch kann eine besonders kompakte Bauform realisiert werden.
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Bei optimaler Montage sind dabei eine erste Längsmittelachse der zylindrischen ersten Stutzenaufnahme und eine zweite Längsmittelachse der zylindrischen zweiten Stutzenaufnahme koaxial zueinander ausgerichtet, so dass sie zusammenfallen. Problematisch ist jedoch, dass während des Betriebs der Brennkraftmaschine thermisch bedingte Dehnungseffekte dazu führen, dass der Frischluftverteiler und der Ölnebelabscheider ihre Relativlage zueinander verändern können. Insbesondere kann sich dabei die Relativlage zwischen erster Stutzenaufnahme und zweiter Stutzenaufnahme verändern. Beispielsweise können dann die erste Längsmittelachse und die zweite Längsmittelachse auseinanderfallen, also zueinander exzentrisch angeordnet sein. Zusätzlich oder alternativ kann die Veränderung der Relativlage der beiden Stutzenaufnahmen dazu führen, dass die im Ausgangszustand zueinander parallel ausgerichteten Längsmittelachsen nunmehr zueinander geneigt sind und einen von 0°, 180° und 360° verschiedenen Winkel zueinander aufweisen. Wenn das Kupplungselement mit dem ersten Stutzen radial spielfrei in die erste Stutzenaufnahme eingesteckt ist und mit dem zweiten Stutzen radial spielfrei in die zweite Stutzenaufnahme eingesteckt ist, werden die vorstehend genannten Relativbewegungen behindert, was jedoch innerhalb des Kupplungselements und innerhalb der Stutzenaufnahmen zu hohen Spannungen führt. Derartige hohe Spannungen können zu Rissen und letztlich zu einem Versagen des Kupplungselements bzw. der jeweiligen Stutzenaufnahme führen. In der Folge besteht die Gefahr einer Leckage, die in jedem Fall unerwünscht ist.
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Aus der
WO 00/63540 A1 ist ein gattungsgemäßes Kupplungselement bekannt, das sich vom weiter oben genannten herkömmlichen Kupplungselement dadurch unterscheidet, dass der erste Stutzen und der zweite Stutzen jeweils eine Außenkontur aufweisen, die zum Ausgleichen von Exzentrizitäten und/oder Neigungen zwischen einer ersten Längsmittelachse der ersten Stutzenaufnahme und einer zweiten Längsmittelachse der zweiten Stutzenaufnahme ausgestaltet und/oder geformt sind, wobei der erste Stutzen und der zweite Stutzen jeweils einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden ersten Ringsteg und axial beabstandet dazu einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden zweiten Ringsteg aufweisen, die eine Dichtungsnut zur Aufnahme eines Dichtungsrings axial begrenzen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Kupplungselement der eingangs genannten Art bzw. für eine damit ausgestattete Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass die Gefahr einer Beschädigung im Bereich des Kupplungselements reduziert ist.
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Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den ersten Stutzen und den zweiten Stutzen jeweils mit einer Außenkontur zu versehen, die so geformt bzw. gestaltet ist, dass sie einen Ausgleich von Exzentrizitäten und/oder Winkeln zwischen einer ersten Längsmittelachse der ersten Stutzenaufnahme und einer zweiten Längsmittelachse der zweiten Stutzenaufnahme ermöglicht.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der erste Stutzen und der zweite Stutzen jeweils eine ballige Außenkontur besitzen. Die ballige Außenkontur des jeweiligen Stutzens definiert innerhalb der zugehörigen zylindrischen Stutzenaufnahme einen Drehpunkt, um den das Kupplungselement verschwenkbar gelagert ist. Somit können sich während des Betriebs der Brennkraftmaschine die beiden Stutzenaufnahmen relativ zueinander dreidimensional bewegen, wobei das Kupplungselement diese Bewegungen ausgleichen bzw. kompensieren kann, ohne dass es dabei zu einer erhöhten Materialbelastung kommt. Unter einer „balligen“ Außenkontur wird dabei eine ballförmige, insbesondere kugelförmige, Außenkontur verstanden. Dabei ist klar, dass dabei kein vollständiger Ball erforderlich ist, so dass Ballsegmente bzw. Kugelsegmente ausreichen, um eine solche ballige Außenkontur zu bilden.
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Bei einer ersten und zweiten erfindungsgemäßen Lösung weist der jeweilige Stutzen einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden ersten Ringsteg und axial beabstandet dazu einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden zweiten Ringsteg auf. Die beiden Ringstege begrenzen dabei axial eine Dichtungsnut zur Aufnahme eines Dichtungsrings. Im eingesteckten Zustand dichtet der Dichtungsring den jeweiligen Stutzen gegenüber der zugehörigen Stutzenaufnahme. Die beiden Ringstege besitzen radial außen jeweils eine Außenfläche. Diese Außenflächen der beiden Ringstege bilden am jeweiligen Stutzen jeweils einen Teil der zugehörigen Außenkontur, die insbesondere ballig sein kann. Die Außenflächen der Ringstege können dabei konisch sein, also kegelstumpfförmig, oder kugelsegmentförmig gestaltet sein. Durch diese Ausgestaltung der Außenflächen der Ringstege wird eine Kollision der Ringstege mit der zylindrischen Innenwand der zugehörigen Stutzenaufnahme vermieden, wenn das Kupplungselement innerhalb dieser Stutzenaufnahme um das Zentrum der Außenkontur verschwenkt wird.
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Bei der ersten erfindungsgemäßen Lösung ist außerdem vorgesehen, dass zumindest einer der Stutzen, vorzugsweise der erste Stutzen, einen radial nach au-ßen abstehenden, umlaufenden dritten Ringsteg aufweist, der axial zum jeweiligen zweiten Ringsteg beabstandet ist und mit diesem zweiten Ringsteg eine Sicherungsnut zur Aufnahme einer Sicherungsrings axial begrenzt, wobei der Sicherungsring im eingesteckten Zustand den jeweiligen Stutzen in der zugehörigen Stutzenaufnahme axial sichert. Mit dieser Maßnahme lässt sich das Kupplungselement im Rahmen einer Vormontage am Ölnebelabscheider montieren, was letztlich die Montage des Ölnebelabscheiders an der Brennkraftmaschine vereinfacht. Die zugehörige Stutzenaufnahme enthält dann eine zum Sicherungsring komplementäre Eingriffsnut, in welche der Sicherungsring formschlüssig eingreift, wenn der jeweilige Stutzen eine vorbestimmte Eindringtiefe erreicht hat. Hierdurch wird eine formschlüssige Axialsicherung des jeweiligen Stutzens in der zugehörigen Stutzenaufnahme erreicht. Es ist klar, dass diese Axialsicherung so konzipiert ist, dass sie die vorstehend beschriebenen Relativbewegungen des jeweiligen Stutzens in der zugehörigen Stutzenaufnahme nicht behindert. Insbesondere kann die Axialsicherung hierzu mit entsprechendem Spiel ausgestattet sein.
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Bei der zweiten erfindungsgemäßen Lösung ist außerdem vorgesehen, dass zumindest einer der Stutzen, vorzugsweise der erste Stutzen, einen axial abstehenden, koaxial zum Rohrstück angeordneten Ring aufweist, dessen radiale und axiale Außenfläche einen Teil der Außenkontur des jeweiligen Stutzens bildet, die vorzugsweise ballig, insbesondere kugelsegmentförmig, ist. Diese Maßnahme vereinfacht eine Adaption des Kupplungselements an eine erste Stutzenaufnahme, die im Bereich einer Austrittsöffnung für von Öl befreites Blow-by-Gas eine konkave, insbesondere kugelsegmentförmige oder kalottenförmige, Vertiefung besitzt. In diese Vertiefung greift bzw. ragt der Ring axial ein, wenn der jeweilige Stutzen seine vorbestimmte einstecktiefe in der zugehörigen Stutzenaufnahme erreicht hat.
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Bei einer Weiterbildung kann der jeweilige Ring radial außen mehrere, in der Umfangsrichtung verteilte Stege aufweisen, deren radiale und axiale Außenflächen jeweils einen Teil der, insbesondere balligen, Außenkontur des jeweiligen Stutzens bilden. Das Vorsehen der Stege erzeugt in der Umfangsrichtung zwischen benachbarten Stegen Lücken, die beim Herstellen des Rohrstücks mittels Spritzgusstechnik im Bereich des Rings eine Materialanhäufung vermeiden.
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Bei einer dritten erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das Kupplungselement als Entlüftungsventil der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestaltet ist oder ein solches aufweist. Hierdurch erhält das Kupplungselement eine wertvolle Zusatzfunktion für die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung. Mit Hilfe eines derartigen Entlüftungsventils kann beispielsweise eine Durchflussbegrenzungsfunktion realisiert werden, die den Zustrom von Blow-by-Gas zur Frischluftleitung bzw. zum Frischluftverteiler auf einen vorbestimmten Volumenstrom begrenzt. Zusätzlich oder alternativ kann ein derartiges Entlüftungsventil die Funktion eines Rückschlagsperrventils erfüllen, beispielsweise um bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine bei Volllast eine Fehlströmung von Ladeluft durch die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung zum Kurbelgehäuse zu vermeiden.
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Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann im Rohrstück des als Entlüftungsventil ausgestalteten Kupplungselements ein Ventilglied axial verstellbar angeordnet sein, das in eine Schließstellung verstellbar ist, in der das Ventilglied eine am ersten Längsende des Rohrstücks ausgebildete erste Durchtrittsöffnung verschließt. Hierdurch kann beispielsweise eine Rückschlagsperrfunktion realisiert werden. Insbesondere kann hierzu das Ventilglied durch eine vom zweiten Längsende in Richtung erstes Längsende strömende Gasströmung in die Schließstellung verstellt werden.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass am zweiten Längsende des Rohrstücks eine Hülse in das Rohrstück eingesteckt ist, die eine am zweiten Längsende vorgesehene zweite Durchtrittsöffnung aufweist. Die Hülse repräsentiert bezüglich des Rohrstücks ein separates Bauteil und ist mit dem Rohrstück lösbar oder unlösbar verbunden. Beispielsweise kann die Hülse mit dem Rohrstück verschraubt, verklebt, verrastet oder verschweißt sein.
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Eine weitere Ausführungsform schlägt vor, das Ventilglied mit einem Steuerdorn auszustatten, der axial in die in der Hülse ausgebildete zweite Durchtrittsöffnung eindringt und mit zunehmender Eindringtiefe einen durchströmbaren Querschnitt der zweiten Durchtrittsöffnung zunehmend reduziert. Hierdurch lässt sich die Durchflussmenge regulieren. Zweckmäßig erfolgt das Eindringen des Steuerdorns in die zweite Durchtrittsöffnung gegen eine Federkraft, so dass der Durchfluss durch das Rohrstück vom ersten Längsende in Richtung zweites Längsende das Ventilglied antreibt, derart, dass mit zunehmendem Volumenstrom der Steuerdorn tiefer in die zweite Durchtrittsöffnung eindringt. Hierdurch wird letztlich die vorstehend genannte Durchflussbegrenzungsfunktion realisiert. Damit der durchströmbare Querschnitt der zweiten Durchtrittsöffnung mit der Eindringtiefe des Steuerdorns abnimmt, kann vorgesehen sein, dass der Steuerdorn einen in Richtung zum ersten Längsende zunehmenden Querschnitt besitzt. Zusätzlich oder alternativ dazu kann der Querschnitt der zweiten Durchtrittsöffnung in Richtung zum ersten Längsende zunehmen.
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Eine andere Ausführungsform schlägt vor, das Ventilglied mittels einer Rückstellfeder in eine Ausgangsstellung vorzuspannen, die axial von der Schließstellung beabstandet ist und von der aus das Ventilglied in Richtung zum zweiten Längsende gegen Federkraft verstellbar ist. Insbesondere handelt es sich hierbei um eine Schraubendruckfeder, die koaxial zum Steuerdorn angeordnet ist und die sich an der Hülse abstützen kann.
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Eine erfindungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, geeignet ist, umfasst einen Ölnebelabscheider zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gas der Brennkraftmaschine. Der Ölnebelabscheider besitzt einen Reingasauslass für Blow-by-Gas, das von Öl befreit ist. Dieser Reingasauslass weist eine zylindrische erste Stutzenaufnahme auf, in die ein Kupplungselement der vorstehend beschriebenen Art mit seinem ersten Stutzen eingesteckt ist.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, weist in üblicher Weise einen Motorblock auf, der zumindest einen Zylinder enthält. Die Brennkraftmaschine ist ferner mit einem Kurbelgehäuse ausgestattet, das an den Motorblock anschließt und in dem während des Betriebs der Brennkraftmaschine Blow-by-Gas anfällt. Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine mit einer Frischluftanlage zum Zuführen von Frischluft zum jeweiligen Zylinder ausgestattet, die eine Frischluftleitung und/oder einen Frischluftverteiler aufweist, der mit einem an den Motorblock anschließenden Zylinderkopf verbunden ist. Ferner ist die Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet, die im Kurbelgehäuse anfallendes, mit Öl beladenes Blow-by-Gas abführt, mit Hilfe des Ölnebelabscheiders vom Öl befreit und vom Öl befreites Blow-by-Gas der Frischluftanlage zuführt. Dabei ist die Frischluftleitung bzw. der Frischluftverteiler mit einem Reingaseinlass zum Zuführen des von Öl befreiten Blow-by-Gases ausgestattet, der eine zylindrische zweite Stutzenaufnahme aufweist, in die das Kupplungselement mit seinem zweiten Stutzen eingesteckt 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 Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung,
- 2 einen Längsschnitt durch einen Kupplungsbereich zwischen einem Ölnebelabscheider der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung und einer Frischluftkomponente der Brennkraftmaschine,
- 3 eine Schnittansicht wie in 2, jedoch bei einer anderen Relativlage,
- 4 ein Längsschnitt eines Kupplungselements aus dem Kupplungsbereich, in einer Schließstellung eines Entlüftungsventils,
- 5 eine Axialansicht des Kupplungselements entsprechend einer Blickrichtung V in 4.
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Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, einen Motorblock 2, der zumindest einen Zylinder 3 enthält, in dem ein Kolben 4 hubverstellbar angeordnet ist. Es ist klar, dass die Brennkraftmaschine 1 im Motorblock 2 üblicherweise mehr als einen, vorzugsweise auch mehr als zwei Zylinder 3, enthält. An den Motorblock 2 schließt unten ein Kurbelgehäuse 5 an, während oben ein Zylinderkopf 6 an den Motorblock 2 anschließt. Eine üblicherweise vorhandene Zylinderkopfhaube zur Abdeckung des Zylinderkopfs 6 ist hier nicht dargestellt. Der jeweilige Kolben 4 ist über eine Pleuelstange 7 mit einer Kurbelwelle 8 antriebsverbunden, die im Kurbelgehäuse 5 angeordnet ist. Im Zylinderkopf 6 befinden sich üblicherweise Gaswechselventile 9 zum Steuern der Gaswechselvorgänge. Im Kurbelgehäuse 5 ist außerdem ein Ölsumpf 10 enthalten. Beispielsweise wird das Kurbelgehäuse 5 nach unten, also von der vom Motorblock 2 abgewandten Seite, durch eine Ölwanne 11 verschlossen, die üblicherweise den Ölsumpf 10 aufnimmt.
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Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Frischluftanlage 12 zum Zuführen von Frischluft zum jeweiligen Zylinder 3 sowie eine Abgasanlage 13 zum Abführen von Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 3 auf. Im Beispiel ist die Brennkraftmaschine 1 aufgeladen, so dass hier eine Ladeeinrichtung vorgesehen ist, die hier als Turbolader 14 ausgestaltet ist. Der Turbolader 14 weist einen in der Frischluftanlage 12 angeordneten Verdichter 15 und eine in der Abgasanlage 13 angeordnete Turbine 16 auf, die auf geeignete Weise mit dem Verdichter 15 antriebsverbunden ist. Die Frischluftanlage 12 enthält ein Luftfilter 18 zum Filtern der Frischluft. Ferner ist stromab des Verdichters 15 ein Ladeluftkühler 18 in der Frischluftanlage 12 angeordnet, der zum Kühlen der mit Hilfe des Verdichters 15 komprimierten Luft, die auch als Ladeluft bezeichnet wird, dient. Hierzu kann der Ladeluftkühler 18 mit einem Kühlkreis 19 gekoppelt sein. Ferner kann in der Frischluftanlage 12 eine hier nicht gezeigte Drosseleinrichtung angeordnet sein, die beispielsweise stromab des Ladeluftkühlers 18 angeordnet sein kann. Die Frischluftanlage 12 weist einen Frischluftverteiler 42 auf, über den sie an den Zylinderkopf 6 angeschlossen ist. Eine Frischluftleitung 89 führt die Frischluft dem Frischluftverteiler 42 zu. Frischluftverteiler 42 und Frischluftleitung 89 bilden Frischluft führende Komponenten der Frischluftanlage 12, die im Folgenden allgemein mit dem Begriff Frischluftkomponente bezeichnet werden können.
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Die Abgasanlage 13 ist über einen Abgaskrümmer 43 an den Zylinderkopf 6 angeschlossen und enthält stromab der Turbine 16 in üblicher Weise hier nicht gezeigte Abgasnachbehandlungseinrichtungen, wie zum Beispiel Katalysatoren, Partikelfilter und Schalldämpfer.
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Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 20 ausgestattet, mit deren Hilfe Blow-by-Gas 21, das während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 im Kurbelgehäuse 5 anfällt und in 1 durch Pfeile angedeutet ist, aus dem Kurbelgehäuse 5 abgesaugt und der Frischluftanlage 12 zugeführt werden kann. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 20 umfasst einen Rohgaspfad 22, einen Reingaspfad 23, einen Ölrückführpfad 24 und eine Abscheideeinrichtung 25. Bei der hier vorgestellten, bevorzugten Ausführungsform weist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 20 außerdem eine Fördereinrichtung 26 auf.
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Die Abscheideeinrichtung 25 besitzt ein Abscheidergehäuse 27 und einen im Abscheidergehäuse 27 angeordneten Ölabscheider 28 zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gas 21. Das Abscheidergehäuse 27 weist einen Rohgaseinlass 29 für mit Öl beladenes Blow-by-Gas 21, einen Reingasauslass 130 für von Öl befreites Blow-by-Gas und einen Ölauslass 31 für aus dem Blow-by-Gas abgeschiedenes Öl auf. Ferner ist im Abscheidergehäuse 27 ein Ölsammelraum 32 für abgeschiedenes Öl enthalten. Der Rohgaspfad 22 dient zum Zuführen des mit Öl beladenen Blow-by-Gases 21 und führt vom Kurbelgehäuse 5 zum Rohgaseinlass 29 sowie durch den Rohgaseinlass 29 zum Ölabscheider 28. Der Reingaspfad 23 dient zum Abführen des vom Öl befreiten Blow-by-Gases und führt vom Ölabscheider 28 durch den Ölsammelraum 32 und durch den Reingasauslass 30 bis zu einer Einleitstelle 33, über welche der Reingaspfad 23 an die Frischluftanlage 12 angeschlossen ist. Im Beispiel der 1 ist die Einleitstelle 33 am Frischluftverteiler 42 ausgebildet. Sie kann alternativ auch an der Frischluftleitung 89 oder an einer anderen Frischluftkomponente ausgebildet sein. Bevorzugt ist dabei jedoch eine hochdruckseitige Positionierung der Einleitstelle 33 an der Frischluftanlage 12, um das Reingas stromab des Verdichters 15 in die Frischluftanlage 12 einzuleiten. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 20 kann optional zusätzlich zu dieser hochdruckseitigen Eileitstelle 33 außerdem eine hier nicht gezeigte niederdruckseitige Einleitstelle besitzen, über die Reingas stromauf des Verdichters 15 in die Frischluftanlage 12 einleitbar ist. Die beiden Einleitstellen werden dann abhängig vom aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 wahlweise aktiviert bzw. deaktiviert, z.B. über entsprechende Ventile.
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Der Ölrückführpfad 24 dient zum Abführen des aus dem Blow-by-Gas abgeschiedenen Öls und führt vom Ölabscheider 28 durch den Ölsammelraum 32 und durch den Ölauslass 31 und letztlich zum Ölsumpf 10. Beispielsweise kann der Ölrücklaufpfad 24 hierzu an die Ölwanne 11 angeschlossen sein.
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Obwohl in 1 der Rohgaspfad zur vereinfachten Darstellung direkt an das Kurbelgehäuse 5 angeschlossen ist, ist klar, dass der Rohgaspfad 22 auch an anderer Stelle an die Brennkraftmaschine 1 angeschlossen sein kann. Beispielsweise kann der Rohgaspfad 22 durch die vorstehend genannte Zylinderkopfhaube, durch den Zylinderkopf 6 und durch den Motorblock 2 hindurchführen.
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Sofern wie hier die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 20 mit einer solchen Fördereinrichtung 26 ausgestattet ist, dient diese Fördereinrichtung 26 zum Ansaugen von Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 5. Bevorzugt ist dabei die hier gezeigte Ausführungsform, bei der die Fördereinrichtung 26 in den Rohgaspfad 22 eingebunden ist, so dass der Rohgaspfad 22 durch die Fördereinrichtung 26 hindurchführt. Die Fördereinrichtung 26 besitzt ein Fördergehäuse 34, das einen Saugeinlass 35 und einen Druckauslass 36 aufweist. Grundsätzlich können die Abscheideeinrichtung 25 und die Fördereinrichtung 26 wie in 1 gezeigt separate Komponenten bilden, die körperlich getrennte, separate Gehäuse, nämlich das Abscheidegehäuse 27 und das Fördergehäuse 34 aufweisen. Bevorzugt ist jedoch eine in 1 mit unterbrochener Linie angedeutete Ausführungsform, bei der die Abscheideeinrichtung 25 und die Fördereinrichtung 26 eine Abscheide-Fördereinheit 37 bilden, die ein Einrichtungsgehäuse 38 aufweist, das gemeinsam für die Abscheideeinrichtung 25 und die Fördereinrichtung 26 vorgesehen ist. In diesem Fall bilden das Abscheidegehäuse 27 und das Fördergehäuse 34 integrale Bestandteile oder Abschnitte oder Bereiche des Einrichtungsgehäuses 38. Das Einrichtungsgehäuse 38 weist einen Gehäuseeinlass 39 auf, der durch den Saugeinlass 35 des Fördergehäuses 34 gebildet ist. Ferner weist das Einrichtungsgehäuse 38 einen Gehäusegasauslass 40 auf, der durch den Reingasauslass 30 des Abscheidegehäuses 37 gebildet ist. Schließlich weist das Einrichtungsgehäuse 38 einen Gehäuseölauslass 41 auf, der durch den Ölauslass 32 des Abscheidegehäuses 27 gebildet ist. Im Inneren des Einrichtungsgehäuses 38 ist der Druckauslass 36 des Fördergehäuses 34 fluidisch mit dem Rohgaseinlass 29 des Abscheidegehäuses 27 verbunden.
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Entsprechend den 1 bis 3 sind in einem Kopplungsbereich 44 der Ölnebelabscheider 28 und die jeweilige Frischluftkomponente, hier der Frischluftverteiler 42 fluidisch miteinander gekoppelt, um das von Öl befreite Blow-by-Gas von der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 20 in die Frischluftanlage 12 einzuleiten. Hierbei kommt ein Kopplungselement 45 zum Einsatz, das nachfolgend mit Bezug auf die 2 bis 5 näher erläutert wird.
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Das Kupplungselement 45 weist ein Rohrstück 46 auf, das geradlinig ist und das ein erstes Längsende 47, ein zweites Längsende 48 und eine Längsmittelachse 49 aufweist. Am ersten Längsende 47 ist ein erster Stutzen 50 ausgebildet, der zum Einstecken in eine zylindrische erste Stutzenaufnahme 51 konfiguriert ist, die am Ölabscheider 28 ausgebildet ist. Zweckmäßig ist der Reingasauslass 30 der Abscheideeinrichtung 25 mit dieser ersten Stutzenaufnahme 51 ausgestattet. Am zweiten Längsende 48 ist ein zweiter Stutzen 52 ausgebildet, der zum Einstecken in eine zylindrische zweite Stutzenaufnahme 53 konfiguriert ist. Die zweite Stutzenaufnahme 53 ist am Frischluftverteiler 42 ausgebildet und kann alternativ auch an der Frischluftleitung 89 oder an einer anderen Frischluftkomponente ausgebildet sein. Beispielsweise weist ein Reingaseinlass des Frischluftverteilers 42 die zweite Stutzenaufnahme 53 auf. Dieser Reingaseinlass ist beispielsweise durch die vorstehend genannte Einleitstelle 33 gebildet. Dementsprechend kann im Folgenden der Reingaseinlass ebenfalls mit 33 bezeichnet sein.
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Die erste Stutzenaufnahme 51 definiert durch ihren zylindrischen Abschnitt 54 eine erste Längsmittelachse 55. Die zweite Stutzenaufnahme 53 definiert durch ihren zylindrischen Abschnitt 56 eine zweite Längsmittelachse 57. In einer in 2 gezeigten idealen Montage- oder Ausgangssituation erstrecken sich die erste Längsmittelachse 55 und die zweite Längsmittelachse 57 parallel zueinander und koaxial zueinander, so dass sie ineinander fallen. Ferner ist auch das Kupplungselement 46 mit seiner Längsmittelachse 49 koaxial und parallel dazu ausgerichtet, so dass auch die Längsmittelachse 49 des Rohrstücks 46 mit den Längsmittelachsen 55, 57 der Stutzenaufnahmen 51, 53 zusammenfällt.
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3 zeigt nun eine andere Situation, bei der sich die Relativlage zwischen Ölabscheider 28 und Frischluftverteiler 42 verändert hat. In der Folge liegen auch unterschiedliche Relativlagen zwischen erster Stutzenaufnahme 51 und zweiter Stutzenaufnahme 53 vor. Diese variierenden Relativlagen ergeben sich beispielsweise während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 aufgrund thermisch bedingter Dehnungseffekte. Unabhängig vom Betrieb der Brennkraftmaschine können variierende Relativlagen zwischen den Stutzenaufnahmen 51, 53 auch Herstellungsbedingt aufgrund der unvermeidbaren Toleranzkette auftreten. Im Zustand der 3 ist lediglich eine eindimensionale Verschiebung angedeutet, die dazu führt, dass die erste Längsmittelachse 55 und die zweite Längsmittelachse 57 nach wie vor parallel zueinander verlaufen, jedoch nicht mehr aufeinander fallen, sondern zueinander exzentrisch, also voneinander beabstandet angeordnet sind. Eine entsprechende Exzentrizität ist in 3 mit 58 bezeichnet. Grundsätzlich ist auch eine andere Relativlagenveränderung denkbar, bei der sich beispielsweise eine Neigung zwischen den beiden Längsmittelachsen 55, 57 der beiden Stutzenaufnahmen 51, 53 einstellen kann. Jedenfalls besitzt der erste Stutzen 50 eine erste Außenkontur 59, und der zweite Stutzen 52 besitzt eine zweite Außenkontur 60. Diese Außenkonturen 59, 60 sind geometrisch so geformt, dass sie die Exzentrizität 58 und ggf. auch eine Neigung zwischen den Längsmittelachsen 55, 57 ausgleichen können. Mit anderen Worten, die Außenkonturen 59, 60 sind so geformt, dass sie für das Kopplungselement 45 eine Beweglichkeit in den beiden Stutzenaufnahmen 51, 53 ermöglichen, die sich zum Ausgleichen der Exzentrizität 58 und der ggf. vorhandenen Neigung zwischen den Längsmittelachsen 55, 57 zulässt. Dementsprechend ist in 3 das Kupplungselement 45 gegenüber der in 2 gezeigten Ausgangsstellung verdreht, so dass es sowohl gegenüber der ersten Stutzenaufnahme 51 als auch gegenüber der zweiten Stutzenaufnahme 53 gekippt ist. Dementsprechend schließt die Längsmittelachse 49 des Kupplungselements 45 gegenüber der ersten Längsmittelachse 55 einen ersten Winkel 61 ein und gegenüber der zweiten Längsmittelachse 57 einen zweiten Winkel 62 ein. Sofern wie hier die erste Längsmittelachse 55 parallel zur zweiten Längsmittelachse 57 verläuft, ist der erste Winkel 61 gleich groß wie der zweite Winkel 62.
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Besonders einfach lässt sich die Verstellbarkeit des Kupplungselements 45 in der jeweiligen Stutzenaufnahme 51, 53 dadurch realisieren, dass die beiden Außenkonturen 59, 60 jeweils ballig, als ballförmig, und insbesondere kugelförmig, ausgestaltet sind.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 auf Einzelheiten eingegangen, die auch in den 2 und 3 erkennbar sind, jedoch nur noch in 4 mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet sind. Beispielsweise können der erste Stutzen 50 und der zweite Stutzen 52 jeweils einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden ersten Ringsteg 63 und axial beabstandet dazu einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden zweiten Ringsteg 64 aufweisen. Bei jedem Stutzen 50, 52 definieren der erste Ringsteg 63 und der zweite Ringsteg 64 eine Dichtungsnut 65, in die ein Dichtring 66 eingesetzt ist. Der jeweilige erste Ringsteg 63 besitzt eine radial außen liegende erste Außenfläche 67. Der jeweilige zweite Ringsteg 64 besitzt eine radial außen liegende Außenfläche 68. Bei beiden Stutzen 50, 52 bilden die beiden Außenflächen 67, 68 jeweils einen Teil der Außenkontur 59 bzw. 60 des jeweiligen Stutzens 50, 52. Wie sich 4 entnehmen lässt, kann dabei zumindest beim ersten Stutzen 50 der erste Ringsteg 63 eine ballige oder kugelsegmentförmige erste Außenfläche 67 aufweisen. Beim zweiten Stutzen 52 ist die erste Außenfläche 67 des ersten Ringstegs 63 zumindest teilweise konisch ausgestaltet. Beim ersten Stutzen 50 ist die zweite Außenfläche 68 des zweiten Ringstegs 64 teilweise ballig und teilweise konisch ausgestaltet. Die konische bzw. ballige Ausgestaltung der jeweiligen Außenfläche 67, 68 ermöglicht ein Verkippen des Kupplungselements 45 bei in die jeweilige Stutzenaufnahme 51, 53 eingesteckten Stutzen 50, 52, ohne dass es dabei zu einer Kollision zwischen den Außenflächen 67, 68 und einer nicht näher bezeichneten Innenwand der jeweiligen Stutzenaufnahme 51, 53 kommt.
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Der erste Stutzen 50 besitzt außerdem einen radial nach außen abstehenden, umlaufenden dritten Ringsteg 69, der axial zum jeweiligen zweiten Ringsteg 64 beabstandet ist, so dass er mit diesem zweiten Ringsteg 64 eine Sicherungsnut 70 axial begrenzt. In diese Sicherungsnut 70 ist ein Sicherungsring 71 eingesetzt, der gemäß 5 in der Umfangsrichtung eine Unterbrechung 72 aufweist, so dass er elastisch zu einem kleineren Außenquerschnitt verformt werden kann. Dies erfolgt beim Einstecken des ersten Stutzens 50 in die erste Stutzenaufnahme 51, die an ihrer Innenseite eine entsprechende Eingriffsnut 73 enthält, in der sich der Sicherungsring 71 entspannen kann, wodurch es zu einer effizienten axialen Sicherung des Kupplungselements 45 in der ersten Stutzenaufnahme 51 kommt. Sicherungsnut 70, Sicherungsring 71 und Eingriffsnut 73 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass die vorstehend beschriebene Beweglichkeit des ersten Stutzens 50 in der ersten Stutzenaufnahme 51 dadurch nicht behindert ist.
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Gemäß den 4 und 5 besitzt zumindest der erste Stutzen 50 einen axial abstehenden, koaxial zum Rohrstück 46 angeordneten Ring 74. Auch dieser Ring 74 besitzt eine radiale und axiale Außenfläche 75, die einen Teil der Außenkontur 59 des ersten Stutzens 50 bildet. Insbesondere kann diese Außenfläche 75 somit ballig oder kugelsegmentförmig ausgestaltet sein. Der Ring 74 kann radial außen mehrere Stege 76 aufweisen, die in der Umfangsrichtung verteilt sind und zueinander beabstandet sind. Auch diese Stege 76 besitzen jeweils eine radiale und axiale Außenfläche 77, die einen Teil der Außenkontur 59 des ersten Stutzens 50 bilden. Somit kann auch die jeweilige Außenfläche 77 des jeweiligen Stegs 76 ballig bzw. kugelsegmentförmig sein.
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Gemäß den 2 und 3 kann die erste Stutzenaufnahme 51 am Übergang zum Ölabscheider 25 eine konkave Vertiefung 78 oder Kalotte 78 aufweisen, in welche der Ring 74 axial eintaucht. Durch die ballige Formgebung der Außenflächen 75 bzw. 77 des Rings 74 lässt sich der erste Stutzen 50 und somit das gesamte Kupplungselement 45 trotz dieses axialen Eingriffs zwischen Ring 74 und Kalotte 78 in der ersten Stutzenaufnahme 71 verschwenken.
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Die vorstehend beschriebene Beweglichkeit des ersten Stutzens 50 in der ersten Stutzenaufnahme 51 wird hier durch eine Anschlagkontur 90 begrenzt, die am ersten Stutzen 50 bzw. am Rohrkörper 46 ausgebildet ist und die bei maximaler Verschenkung an einem Konus 91 der ersten Stutzenaufnahme 51 zur Anlage kommt. Dieser Konus 91 dient außerdem dazu, das Einstecken des ersten Stutzens 50 zu vereinfachen, bei dem gleichzeitig der Sicherungsring 71 radial zusammengedrückt werden muss.
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Bei der hier gezeigten, bevorzugten Ausführungsform ist das Kupplungselement 45 als Entlüftungsventil 79 ausgestaltet, das so konzipiert ist, dass es den Zufluss von Blow-by-Gas zum Frischluftverteiler 42 auf eine vorbestimmte Menge bzw. für einen vorbestimmten Volumenstrom begrenzt. Außerdem wird eine Rückströmung von Ladeluft in den Ölabscheider 25 mit Hilfe des Entlüftungsventils 79 geblockt.
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Im Rohrstück 46 ist ein Ventilglied 80 axial verstellbar angeordnet. Das Ventilglied 80 ist ausgehend von einer Ausgangsstellung, die in den 2 und 3 wiedergegeben ist, in eine Schließstellung verstellbar, die in 4 wiedergegeben ist. In der Schließstellung verschließt das Ventilglied 80 eine erste Durchtrittsöffnung 81, die am ersten Längsende 47 des Rohrstücks 46 ausgebildet ist. Hierzu kann ein Kopf 82 des Ventilglieds 80 an einer Ringstufe 83 zur Anlage kommen, die im Rohrkörper 46 ausgebildet ist und die eine Einfassung für die erste Durchtrittsöffnung 81 bildet.
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Das Kupplungselement 45 weist außerdem eine Hülse 84 auf, die am zweiten Längsende 48 in das Rohrstück 46 eingesteckt ist und die eine am zweiten Längsende 48 positionierte zweite Durchtrittsöffnung 85 aufweist. Die Hülse 84 ist auf geeignete Weise mit dem Rohrkörper 46 fest verbunden. Das Ventilglied 80 weist einen Steuerdorn 86 auf, der axial in die zweite Durchtrittsöffnung 85 eindringt. Dabei besitzt der Steuerdorn 86 einen leicht konischen Außenquerschnitt, so dass sein Querschnitt in Richtung zum Kopf 82 zunimmt. Das bedeutet, dass der Steuerdorn 86 mit zunehmender Eindringtiefe in die zweite Durchtrittsöffnung 85 einen durchströmbaren Querschnitt 87 der zweiten Durchtrittsöffnung 85 zunehmend verkleinert. Dabei ist zweckmäßig vorgesehen, dass der Steuerdorn 86 auch bei maximaler Eindringtiefe den durchströmbaren Querschnitt 87 nicht verblockt, so dass stets eine Durchströmung in Richtung zum Frischluftverteiler 42 stattfinden kann.
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Zweckmäßig ist das Ventilglied 80 mittels einer Rückstellfeder 88 in die Ausgangsstellung vorgespannt. Wie sich den 2 und 3 entnehmen lässt, ist diese Ausgangsstellung von der in 4 gezeigten Schließstellung axial beabstandet. Von dieser Ausgangsstellung aus ist das Ventilglied 80 in Richtung zweites Längsende 48 verstellbar, so dass der Steuerdorn 86 zunehmend in die Durchtrittsöffnung 85 eintaucht. Dabei wird mit zunehmender Eindringtiefe die Rückstellfeder 88 gespannt. Zweckmäßig ist die Rückstellfeder 88 an der Hülse 84 abgestützt. Kommt es dagegen zu einer Rückströmung in Richtung Ölabscheider 28, nimmt die Rückströmung das Ventilglied 80 mit und drückt es in die Schließstellung gemäß 4. Dabei kann die Rückstellfeder 88 komplett entspannt sein und von der Hülse 84 und/oder vom Ventilglied 80 abheben.
