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Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Aus der
DE 101 53 120 A1 ist ein gattungsbildendes Entlüftungssystem bekannt, und betrifft eine Einrichtung für die Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einer vom Kurbelgehäuse zu einem Saugrohr der Brennkraftmaschine führenden Entlüftungsleitung, in deren Verlauf ein Ölnebelabscheider angeordnet ist. Im Verlauf der Entlüftungsleitung ist eine Pumpeinrichtung vorgesehen, mit der im Kurbelgehäuse ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck erzeugbar ist.
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Mit der
DE 10 2014 105 235 A1 sollen Systeme und Verfahren zur Bereitstellung von Unterdruck für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem und/oder eine Kraftstoffverdunstungsanlage und/oder ein Abgasrückführungs(AGR-)System, das bzw. die in einem turboaufgeladenen Kraftmaschinensystem enthalten ist/sind, bereitgestellt werden. In einem beispielhaften Ansatz umfasst ein Verfahren ein Ziehen von Unterdruck von einer in einem Einlass der Kraftmaschine stromabwärts einer Vorverdichterdrossel und stromaufwärts einer Einlassdrossel positionierten Unterdruckquelle und Anlegen des gezogenen Unterdrucks an einen Abführungsauslass eines unidirektionalen Kurbelgehäuseentlüftungssystems, wobei ein Einlass des Kurbelgehäuseentlüftungssystems mit dem Einlass der Kraftmaschine stromaufwärts der Vorverdichterdrossel gekoppelt ist.
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Die
DE 10 2014 214 589 A1 betrifft einen Verbrennungsmotor für ein Kraftfahrzeug, mit einer Brennkammer, mit einem Kurbelwellengehäuse, mit einem einen Verdichter umfassenden Turbolader, wobei zur Brennkammer ein Frischluft führender Frischluftkanal führt, in dem der Verdichter angeordnet ist, und wobei vom Kurbelwellengehause zum Frischluftkanal ein Entlüftungskanal führt, in dem ein Ölabscheider angeordnet ist, sowie mit einer Saugstrahlpumpe zum Ansaugen von Blowby-Gas aus dem Kurbelwellengehäuse über einen Saugmittelanschluss der Saugstrahlpumpe mithilfe eines über einen Treibmittelanschluss bereitgestellten Treibmittels. Der Treibmittelanschluss ist zur Zuführung von verdichteter Frischluft als Treibmittel mit dem Frischluftkanal stromab des Verdichters verbunden.
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In der
DE 11 2011 105 854 T5 ist ein Umgehungsdurchgang offenbart, der einen stromaufwärtigen Abschnitt und einen stromabwärtigen Abschnitt eines Kompressors eines Turboladers verbindet Der Umgehungsdurchgang ist in einem Lufteinlassdurchgang einer Brennkraftmaschine vorgesehen. Eine Ausstoßeinrichtung, die die Einlassluft, die in dem Umgehungsdurchgang strömt, als ein Antriebsgas nützt und dadurch das Blowby-Gas entlüftet, das von der Brennkraftmaschine erzeugt wird, ist in dem Umgehungsdurchgang installiert. Wenn die Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Temperatur ist, bei der das Öl durch das Blowby-Gas leicht verschlechtert wird, wird die Strömungsrate der Einlassluft, die in dem Umgehungsdurchgang strömt, d. h. die Strömungsrate des Antriebsgases der Ausstoßeinrichtung, erhöht.
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Die
DE 10 2014 223 291 A1 betrifft eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einer Gasströmung, insbesondere von Öl aus BlowBy-Gas, die mindestens einen Impaktor aufweist, wobei der Impaktor Düsen aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet sind und durch welche die Gasströmung strömt, und wobei der Impaktor mindestens eine gegenüber den Düsen angeordnete Prallplatte aufweist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, und wobei der Impaktor ein strömungstechnisch parallel zu den Düsen angeordnetes federbelastetes Tellerventil aufweist, das bei steigender Druckdifferenz zwischen Ventileingang und Ventilausgang öffnet und einen Strömungsspalt bildet, durch den ein Teil der Gasströmung strömt, und dem gegenüber eine Prallplatte angeordnet ist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen.
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In der
DE 10 2015 219 203 A1 umfasst eine Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors einen Ölabscheider, der ausgangsseitig einen Gasauslass und einen Ölrücklauf zum Abführen des abgeschiedenen Öls aufweist. Die Vorrichtung umfasst eine Saugstrahlpumpe mit einem Vakuumanschluss, einem Unterdruckanschluss und einem Druckanschluss. Der Vakuumanschluss ist mit dem Gasauslass des Ölabscheiders, der Unterdruckanschluss mit einem Unterdruckabschnitt des Ansaugtrakts und der Druckanschluss mit einem Druckabschnitt des Ansaugtrakts verbunden.
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Mit der
DE 10 2016 111 496 A1 sollen Verfahren und Systeme zum Verbessern der Kurbelgehäuseentlüftung in einer aufgeladenen Kraftmaschine bereitgestellt werden. Während der aufgeladenen Bedingungen kann ein Kurbelgehäuse über einen Unterdruck, der an einem in einen Kompressorumgehungskanal gekoppelten Saugapparat erzeugt wird, entlüftet werden. Wenn jedoch der Saugapparat verstopft ist, kann der Druck im Kurbelgehäuse durch das Strömen der Kurbelgehäusegase durch einen Saugapparat-Umgehungskanal entlastet werden.
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Mit der
DE 10 2016 111 585 A1 sollen ebenfalls Verfahren und Systeme zum Entlüften eines Kurbelgehäuses in einer Kraftmaschine bereitgestellt werden. In einem Beispiel, wenn die Kraftmaschine unter Fahrbedingungen mit Aufladung arbeitet, können Kraftstoffdämpfe aus dem Kurbelgehäuse sowohl zu einem Kompressoreinlass als auch zu einem Einlasskrümmer der Kraftmaschine strömen. Auf diese Weise soll das Kurbelgehäuse effektiv entleert werden können.
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Bei Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen, allerdings auch bei anderen Kolbenmaschinen mit geschlossenem Kurbelgehäuse, kann es sowohl im Arbeitsraum des jeweiligen Kolbens als auch außerhalb desselben zu erheblichen Abweichungen vom atmosphärischen Druck kommen. Diese resultieren zum einen aus den Volumenänderungen beim Betrieb der Kolben, zum anderen aus entstehenden Verbrennungsgasen, die sich im Kurbelgehäuse ansammeln. Diese sogenannten Blowby-Gase treten auch bei optimaler Abdichtung unweigerlich in gewissen Mengen aus dem Arbeitsraum des Kolbens aus und gelangen in das Kurbelgehäuse. Würde das Kurbelgehäuse einen abgeschlossenen Raum bilden, würde der Druck daher stetig ansteigen. Um den Druckanstieg zu begrenzen und auch um die Anreicherung von zum Teil aggressiven Gasen innerhalb des Kurbelgehäuses zu verhindern, ist normalerweise eine Kurbelgehäuseentlüftung vorgesehen, durch die z.B. ein geringer Unterdruck von wenigen Millibar innerhalb des Kurbelgehäuses erzeugt wird.
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Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten der Kurbelgehäuseentlüftung. Bei einer verbreiteten Variante werden die Blowby-Gase über eine Entlüftungsleitung in den Ansaugtrakt des Motors eingeleitet. Durch den Unterdruck im Ansaugtrakt entsteht auch im Kurbelgehäuse in den meisten Betriebszuständen ein Unterdruck. Bei aufgeladenen Motoren erfolgt die Einleitung normalerweise vor dem Turbolader. Es ist auch bekannt, eine Saugstrahlpumpe einzusetzen, um den nötigen Unterdruck im Kurbelgehäuse zu erzeugen. Die Treibdüse der Saugstrahlpumpe ist dabei mit dem Ausgang des Turboladers verbunden, wobei zur Steuerung eine Drossel zwischengeschaltet ist. Es wird somit gewissermaßen ständig Ladedruck entnommen, der die Entlüftung des Kurbelgehäuses antreibt. Sofern der Turbolader über Wastegate bzw. Bypass-Ventil verfügt, kann er derart ausgelegt sein, dass er aufgeladene Luft gewissermaßen im Überschuss erzeugt, wodurch bspw. die Ladedruckentnahme zur Saugstrahlpumpe nicht relevant ist. Problematisch ist allerdings auch in diesem Fall, dass die Entlüftung unkontrolliert erfolgt, also unter Umständen ein zu starker Unterdruck im Kurbelgehäuse erzeugt wird.
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Die
DE 43 05 122 A1 offenbart einen Ölabscheider für die Blowby-Gase der Kurbelgehäuseentlüftung eines Kraftfahrzeugmotors mit einem Filterelement, das von den Blowby-Gasen durchströmt ist und aus dem das abgeschiedene Öl über einen Ölrücklauf in den Ölbehälter zurückgeführt wird. Die entölten Blowby-Gase werden dem Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine zugeführt, wobei ein Unterdruckerzeuger zur Bildung eines Unterdrucks für das Absaugen der Blowby-Gase vorgesehen ist. Insbesondere kann es sich bei dem Unterdruckerzeuger um eine Ejektordüse handeln, die mit Druckluft aus einer Druckluftversorgung des Kraftfahrzeugs versorgt wird.
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Die
DE 20 2006 001 287 U1 zeigt ein Druckregelventil für die Entlüftung einer Brennkraftmaschine wie z.B. eines Kraftfahrzeugmotors, dessen Ventilgehäuse einen Eingang und zwei Ausgänge aufweist, an die jeweils über ein Rückschlagventil eine Entlüftungsleitung angeschlossen ist. Dabei ist in das Ventilgehäuse zwischen den Ausgängen eine Saugstrahlpumpe integriert, die eine Pumpendüse und eine auf die Pumpendüse gerichtete Düsennadel umfasst. Die Düsennadel ist unter Umgehung des Rückschlagventils des ersten Ausgangs mit der an diesen Ausgang angeschlossenen Entlüftungsleitung verbunden und die Pumpendüse ist an den zweiten Ausgang angeschlossen. Insbesondere können der erste Ausgang mit einem Saugrohr des Motors und der zweite Ausgang mit einer Eingangsleitung eines Turboladers verbunden sein. Dabei kann durch die Druckdifferenz zwischen den beiden Ausgängen eine Entlüftung mittels der Saugstrahlpumpe erfolgen, selbst wenn die Druckdifferenz zwischen dem jeweiligen Ausgang und dem Eingang hierfür nicht ausreicht.
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Angesichts des aufgezeigten Standes der Technik bietet die Entlüftung eines Kurbelgehäuses noch Raum für Verbesserungen. Insbesondere wäre es wünschenswert, Druckgasquellen wie den Verdichter eines Turboladers möglichst wenig zu belasten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Entlüftung eines Kurbelgehäuses zu optimieren.
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Die Lösung der Aufgabe gelingt durch ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei ein Turbolader an ein Saugrohr des Verbrennungsmotors angeschlossen ist, aufweisend eine Saugstrahlpumpe mit einem Saugeingang, der über eine Entlüftungsleitung an das Kurbelgehäuse angeschlossen ist, einem Ausgang, der über eine Entsorgungsleitung eingangsseitig des Turboladers angeschlossen ist, sowie einem Druckeingang, der über eine Druckleitung an das Saugrohr angeschlossen ist, sowie eine Ventilanordnung, die dazu eingerichtet ist, die Druckleitung in Abhängigkeit von einem im Bereich der Entlüftungsleitung herrschenden Druck freizugeben. Erfindungsgemäß weist die Ventilanordnung ein Druckregelventil auf, mit einem über die Entlüftungsleitung druckbeaufschlagten Regelorgan sowie einem hieran gekoppelten ersten Ventilkörper zum Freigeben der Druckleitung. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Durch die Erfindung wird ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt. Bei dem Verbrennungsmotor kann es sich insbesondere um einen Motor eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines PKW oder LKW, handeln. Das Kurbelgehäuse ist hierbei selbstverständlich ein Gehäuse, in dem eine Kurbelwelle des Verbrennungsmotors angeordnet ist. Das Entlüftungssystem dient dazu, einen Gasdruck innerhalb des Kurbelgehäuses durch Entlüften desselben zu begrenzen. Insbesondere kann dabei wenigstens zeitweise ein geringfügiger Unterdruck von bspw. wenigen Millibar erzeugt werden. Ein Turbolader ist an ein Saugrohr des Verbrennungsmotors angeschlossen. Der Turbolader dient bekanntlich dazu, die Zylinder des Verbrennungsmotors mit Druckluft zu befüllen. Er besteht allgemein aus einer Turbine, die von noch heißen Abgasen aus dem Motor betrieben wird, und einem an die Turbine gekoppelten Verdichter, der aus der Umgebung angesaugte Luft komprimiert, bevor diese in die Zylinder eingebracht wird. Genau genommen ist der Verdichter an das Saugrohr angeschlossen. Das Saugrohr dient hierbei der Luftzufuhr des Verbrennungsmotors. Der Turbolader kann direkt oder indirekt mit dem Saugrohr verbunden sein, jedenfalls ist ein Strömungspfad vom Turbolader (genauer gesagt von dessen Verdichter) über das Saugrohr zum Verbrennungsmotor (genauer gesagt zu dessen Zylindern) gegeben. Da die Kompression der Luft im Turbolader zu einer Temperaturerhöhung führt, die wiederum die Dichte der Luft verringert, wird die komprimierte Luft in aller Regel noch durch einen Ladeluftkühler gekühlt, bevor sie in den Zylinder gelangt. Ein solcher Ladeluftkühler kann stromabwärts des Verdichters auch innerhalb des Saugrohres angeordnet sein.
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Das Entlüftungssystem weist eine Saugstrahlpumpe auf mit einem Saugeingang, der über eine Entlüftungsleitung an das Kurbelgehäuse angeschlossen ist, einem Ausgang, der über eine Entsorgungsleitung eingangsseitig des Turboladers angeschlossen ist, sowie einem Druckeingang, der über eine Druckleitung an das Saugrohr angeschlossen ist. Die Saugstrahlpumpe, die auch als Strahlpumpe bezeichnet werden kann, arbeitet dabei nach einem bekannten Prinzip. An den Druckeingang schließt sich eine Treibdüse an, deren Querschnitt sich verengt, so dass ein durch den Druckeingang einströmendes Gas beschleunigt wird. Das Ende der Treibdüse ist dabei normalerweise im Bereich des Saugeingangs angeordnet.
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Durch das aus der Treibdüse strömende Gas wird Gas aus dem Saugeingang mitgerissen, wodurch sich eine Saugwirkung ergibt. Der kombinierte Gasstrom aus Treibdüse und Saugeingang strömt durch den Ausgang aus. An die Treibdüse schließt sich oftmals eine sich im Querschnitt verengende Fangdüse bzw. Mischkammer an, die wiederum in einen sich zum Ausgang hin aufweitenden Diffusor übergehen kann.
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Der Druckeingang ist im vorliegenden Fall über eine Druckleitung an das Saugrohr angeschlossen. Dabei wird ausgenutzt, dass bei aufgeladenem Betrieb im Saugrohr aufgrund der Verdichtung durch den Turbolader ein erhöhter Innendruck (der Ladedruck) herrscht. Insbesondere ist der Ladedruck höher als der eingangsseitig des Turboladers herrschende Druck. Der Ausgang der Saugstrahlpumpe ist über die genannte Entsorgungsleitung eingangsseitig des Turboladers verbunden. Man könnte auch sagen, dass die Entsorgungsleitung stromaufwärts des Turboladers angeschlossen ist oder dass sie sogar an eine Venturi-Düse des Turboladers angeschlossen ist. Insgesamt ergibt sich aufgrund des Druckgefälles eine Strömung durch die Druckleitung über den Druckeingang, den Ausgang sowie die Entsorgungsleitung zum Turbolader, woraus eine Saugwirkung am Saugeingang resultiert. Der Saugeingang ist über die Entlüftungsleitung mit dem Kurbelgehäuse verbunden. Durch die Saugwirkung können Gase über die Entlüftungsleitung und den Saugeingang aus dem Kurbelgehäuse abgesaugt werden, um dieses zu Entlüften bzw. den darin herrschenden Innendruck zu reduzieren. Die derart abgesaugten Gase vereinigen sich in der Saugstrahlpumpe mit dem Gasstrom aus dem Druckeingang und strömen gemeinsam mit diesen durch den Ausgang aus. Insgesamt ermöglicht diese Anordnung also, den Ladedruck zu benutzen, um die Entlüftung des Kurbelgehäuses zu durchzuführen.
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Die Entnahme von Ladeluft ist allerdings von Nachteil bei Vollast und niedriger Drehzahl (geschlossenes Wastegate) weil die entnommene Ladeluft, die dem Motor fehlen würde, zu einer Verringerung des Drehmoments führen könnte. Weiterhin bei Nennleistung, dadurch, dass zur Förderung der zusätzlichen Luftmenge eine höhere Drehzahl des Turboladers notwendig ist und gegebenenfalls die maximale Drehzahlgrenze überschritten wird. Zur Vermeidung dieser Effekte wird zielführend vorgeschlagen, die Saugstrahlpumpe in bestimmten (genannten) Motorbetriebsbereichen zu deaktivieren.
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Jede der oben genannten Leitungen (sowie der im weiteren Verlauf noch genannten Leitungen) kann einteilig oder mehrteilig ausgebildet sein. Ebenso ist es möglich, dass Leitungen abschnittsweise zusammenfallen oder, dass Leitungen ganz oder teilweise innerhalb ein und desselben Bauteils ausgebildet sind, bspw. als voneinander getrennte Bohrungen innerhalb eines Gehäuses.
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Das Entlüftungssystem weist weiterhin eine Ventilanordnung auf, die dazu eingerichtet ist, die Druckleitung in Abhängigkeit einem im Bereich der Entlüftungsleitung herrschenden Druck freizugeben. Die Ventilanordnung kann hierbei ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. Allgemein ist die Ventilanordnung dazu ausgebildet, einen Durchgangsquerschnitt innerhalb der Druckleitung zu variieren bzw. die Druckleitung zumindest in unterschiedlichem Maße freizugeben. Normalerweise ist die Ventilanordnung auch dazu ausgebildet, die Druckleitung zu verschließen, so dass (abgesehen eventuell von technisch bedingten Leckagen) kein Gas durch die Druckleitung strömen kann. Das Freigeben der Druckleitung geschieht dabei in Abhängigkeit von einem Druck im Bereich der Entlüftungsleitung. „Im Bereich der Entlüftungsleitung“ bedeutet dabei entweder in der Entlüftungsleitung oder nahe der Entlüftungsleitung, bspw. im Kurbelgehäuse. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass die Ventilanordnung dazu eingerichtet ist, die Druckleitung in Abhängigkeit vom Druck in der Entlüftungsleitung freizugeben. Qualitativ ist dabei vorgesehen, dass die Ventilanordnung die Druckleitung öffnet bzw. weiter öffnet, wenn der genannte Druck zunimmt bzw. ein dort herrschender Unterdruck abnimmt (wobei der Unterdruck die Differenz aus Umgebungsdruck und dem genannten Druck bezeichnet). Nimmt der Unterdruck zu, schließt die Ventilanordnung die Druckleitung weiter bzw. völlig. Da ein Öffnen der Druckleitung über den oben beschriebenen Saugeffekt zu einer Absenkung des Drucks im Kurbelgehäuse und somit auch in der Entlüftungsleitung führt, ergibt sich insgesamt eine negative Rückkopplung und somit eine Regelung des Druckes im Kurbelgehäuse. Dabei ist es vorteilhaft, dass das Öffnen der Druckleitung und somit die Entnahme von Ladedruck in Abhängigkeit von einem Druck im Bereich Entlüftungsleitung geschieht. Anders ausgedrückt, es wird dann (verstärkt) Gas aus dem Saugrohr entnommen, wenn dies zur Entlüftung des Kurbelgehäuses notwendig ist. Hiermit kann zum einen eine optimale Entlüftung sichergestellt werden, zum anderen wird ein unnötiges Absenken des Ladedrucks vermieden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Ventilanordnung dazu eingerichtet, die Druckleitung in Abhängigkeit vom Druck in der Entlüftungsleitung freizugeben. Eine Erfassung des Druckes in der Entlüftungsleitung lässt sich normalerweise baulich leichter realisieren als bspw. eine unmittelbare Erfassung des Druckes im Kurbelgehäuse.
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Erfindungsgemäß weist die Ventilanordnung ein Druckregelventil auf, mit einem über die Entlüftungsleitung druckbeaufschlagten Regelorgan sowie einem hieran gekoppelten ersten Ventilkörper zum Freigeben der Druckleitung. Das Regelorgan ist dabei durch den Druck innerhalb der Entlüftungsleitung beaufschlagt. Dieser Druck stellt die Regelgröße dar. Die Stellung des ersten Ventilkörpers kann als Stellgröße angesehen werden. Dabei ist der erste Ventilkörper bevorzugt mechanisch an das Regelorgan gekoppelt, was hinsichtlich der Herstellungs- und Betriebskosten und der Robustheit gegenüber einer elektrischen bzw. elektronischen Kopplung bevorzugt ist. Im Allgemeinen erfolgt dabei durch die Druckbeaufschlagung eine Verformung und/oder Verschiebung des Regelorgans, die durch eine mechanische Verbindung eine Verstellung des ersten Ventilkörpers bewirkt. Ggf. wäre auch bspw. eine hydraulische Kopplung denkbar. Alternativ zu einer Druckbeaufschlagung über die Entlüftungsleitung wäre ggf. auch eine Druckbeaufschlagung über das Kurbelgehäuse denkbar. Alternativ kann das Regelorgan durch elektronisch angesteuerte Aktuatoren dargestellt werden, die durch eine zusätzliche oder im Motorsteuergerät integrierte elektronische Regel angesteuert werden.
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Insbesondere kann das Regelorgan eine flexible Membran aufweisen, die einerseits durch Umgebungsdruck beaufschlagt ist sowie andererseits durch den Druck in der Entlüftungsleitung. Die flexible Membran kann dabei entweder selbst elastisch ausgebildet sein oder aber durch ein elastisches Element, bspw. eine Feder, beaufschlagt sein. In jedem Fall ist es bevorzugt, dass eine Rückstellkraft auf die Membran wirkt, die durch eine sich aus einem Unterdruck ergebende Kraft überwunden werden muss. Der Unterdruck ist hierbei selbstverständlich die Differenz zwischen Umgebungsdruck und Druck in der Entlüftungsleitung (bzw. ggf im Kurbelgehäuse).
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Bevorzugt ist in der Druckleitung ein zur Saugstrahlpumpe hin öffnendes erstes Rückschlagventil angeordnet. Dieses Rückschlagventil, hinsichtlich dessen Bauweise keinerlei Einschränkungen bestehen, ist dazu ausgebildet, die Druckleitung zu verschließen, wenn auf Seiten der Saugstrahlpumpe ein höherer Druck gegeben ist als auf Seiten des Saugrohres. Im aufgeladenen Betrieb dagegen öffnet das erste Rückschlagventil.
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Ebenfalls bevorzugt ist in der Entlüftungsleitung ein zur Saugstrahlpumpe hin öffnendes zweites Rückschlagventil angeordnet. Falls auf Seiten der Saugstrahlpumpe ein höherer Druck ansteht als im Kurbelgehäuse, dient dieses Rückschlagventil dazu, zu verhindern, dass der höhere Druck an das Kurbelgehäuse weitergegeben wird bzw. dass Gase aus der Saugstrahlpumpe in die Entlüftungsleitung gesaugt werden, was der Entlüftung entgegenwirken würde.
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Im Saugbetrieb des Motors, wenn der Turbolader keinen bzw. keinen ausreichenden Ladedruck im Saugrohr erzeugt, ist ein Betrieb der Saugstrahlpumpe nicht möglich, so dass keine Gase durch die Entlüftungsleitung und den Saugeingang angesaugt werden können. Um dieser Problematik zu begegnen, kann das Kurbelgehäuse über eine die Saugstrahlpumpe umgehende Umgehungsleitung mit dem Saugrohr verbunden sein. Die Umgehungsleitung umgeht dabei normalerweise wenigstens einen Teil der Druckleitung sowie wenigstens einen Teil der Entlüftungsleitung. Sie kann bspw. separat mit dem Saugrohr verbunden sein oder aber sie kann in die Druckleitung einmünden. Die Umgehungsleitung kann den o.g. ersten Ventilkörper umgehen, es ist aber auch möglich, dass sie zwischen dem ersten Ventilkörper und der Saugstrahlpumpe in die Druckleitung einmündet. Hinsichtlich der wenigstens teilweisen Umgehung der Entlüftungsleitung ist eine direkte Verbindung der Umgehungsleitung mit dem Kurbelgehäuse möglich oder eine indirekte Verbindung, bspw. dadurch, dass die Umgehungsleitung von der Entlüftungsleitung abzweigt.
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Die Ventilanordnung kann auch den Gasfluss in der Umgehungsleitung beeinflussen. Insbesondere kann sie dazu eingerichtet sein, die Druckleitung und die Umgehungsleitung gleichzeitig freizugeben. Man könnte auch sagen, die Druckleitung und die Umgehungsleitung werden von der Ventilanordnung gleichzeitig bzw. parallel freigegeben, also wenn ein Öffnen der Druckleitung erfolgt, erfolgt ein Öffnen der Umgehungsleitung. Entsprechend erfolgt bei einem Schließen der Druckleitung auch ein Schließen der Umgehungsleitung. Insbesondere kann dann die Ventilanordnung dazu eingerichtet sein, die Druckleitung und die Umgehungsleitung gleichzeitig vollständig zu schließen sowie gleichzeitig vollständig zu öffnen. Wenngleich beide Leitungen durch die Ventilanordnung gleichzeitig freigegeben werden, kann ein Gasfluss in einer der Leitungen dennoch durch eines der Rückschlagventile unterbunden werden.
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Die o.g. Ausgestaltung kann bspw. dadurch realisiert werden, dass ein zweiter Ventilkörper, zum Freigeben der Umgehungsleitung, an das Regelorgan des Druckregelventils gekoppelt ist. Auch hier ist der Ventilkörper wieder dazu ausgebildet, zumindest den Öffnungszustand der Umgehungsleitung in Abhängigkeit vom Zustand des Regelorgans zu verändern. Insbesondere kann er dazu ausgebildet sein, die Umgehungsleitung in Abhängigkeit vom Zustand des Regelorgans vollständig zu schließen. Auch in diesem Fall ist eine mechanische Kopplung an das Regelorgan bevorzugt, wobei die Kopplung ggf. indirekt über den ersten Ventilkörper gegeben sein kann. Diese Ausgestaltung ist sinnvoll, wenn die Umgehungsleitung zwischen dem Saugrohr und dem ersten Ventilkörper in die Druckleitung einmündet. Alternativ wäre es denkbar, dass die Umgehungsleitung zwischen dem ersten Ventilkörper und der Saugstrahlpumpe in die Druckleitung einmündet, womit der erste Ventilkörper ausreichend wäre, um die Druckleitung und die Umgehungsleitung gleichzeitig freizugeben bzw. zu verschließen.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist in der Umgehungsleitung ein zum Saugrohr hin öffnendes drittes Rückschlagventil angeordnet. Dieses dient im Wesentlichen dazu, zu verhindern, dass das Kurbelgehäuse im aufgeladenen Betrieb über die Umgehungsleitung mit dem am Saugrohr anstehenden Ladedruck beaufschlagt wird, was im Allgemeinen einer Entlüftung entgegenwirken würde. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Umgehungsleitung das zweite Rückschlagventil umgeht, also bspw. zwischen dem Kurbelgehäuse und dem zweiten Rückschlagventil von der Entlüftungsleitung abzweigt.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten und Wirkungen der Erfindung sind im Folgenden anhand eines in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugmotors sowie eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems.
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1 zeigt einen Kraftfahrzeugmotor 20, bspw. für einen PKW oder LKW, der über ein Saugrohr 23 vorverdichtete Luft von einem Turbolader 22 (d.h. von einem Verdichter des Turboladers) bezieht. Im Zuge des Arbeitskreislaufs des Kraftfahrzeugmotors 20 entsteht innerhalb des Kurbelgehäuses 21 im Allgemeinen ein wechselnder Druck, wobei auch Verbrennungsprodukte aus den Zylindern in das Kurbelgehäuse 21 gelangen können. Da diese Faktoren dauerhaft zu einer Beschädigung des Kurbelgehäuses 21 oder anderer Teile des Kraftfahrzeugmotors 20 führen könnten, ist eine Entlüftungsleitung 3 an das Kurbelgehäuse 21 angeschlossen, die zu einem Saugeingang 2.1 einer Saugstrahlpumpe 2 führt.
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Die Saugstrahlpumpe 2 ist hier stark schematisiert dargestellt. Sie weist einen Druckeingang 2.2 auf, an den sich eine Treibdüse 2.3 anschließt. Aufgrund der Querschnittsverengung der Treibdüse 2.3 wird ein durch den Druckeingang 2.2 einströmendes Treibmedium beschleunigt und strömt in eine Mischkammer 2.4, wobei ein Saugmedium aus dem Saugeingang 2.1 mitgerissen wird. An die sich verengende Mischkammer 2.4 schließt sich ein Diffusor 2.5 an, der in einem Ausgang 2.6 mündet.
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Der Druckeingang 2.2 der Saugstrahlpumpe 2 ist dabei über eine Druckleitung 5 mit dem Saugrohr 23 verbunden. Der Ausgang 2.6 wiederum ist über eine Entsorgungsleitung 4 eingangsseitig des Turboladers 22 angeschlossen. Aufgrund der beim Betrieb des Turboladers 22, also im aufgeladenen Betrieb des Kraftfahrzeugmotors 20, herrschenden Druckdifferenz zwischen dessen Eingang und dem Saugrohr 23 strömt Luft durch die Druckleitung 5 und die Treibdüse 2.3 in Richtung des Ausgangs 2.6. Dabei werden Gase aus dem Saugeingang 2.1 mitgerissen, die über die Entlüftungsleitung 3 aus dem Kurbelgehäuse 21 gesaugt werden. Um die vorgesehene Strömungsrichtung zu gewährleisten, ist in der Druckleitung 5 ein erstes Rückschlagventil 13 vorgesehen, das zur Saugstrahlpumpe 2 hin öffnet, sowie in der Entlüftungsleitung 3 ein zweites Rückschlagventil 14, das ebenfalls zur Saugstrahlpumpe 2 hin öffnet.
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Von der Entlüftungsleitung 3 zweigt eine Umgehungsleitung 15 ab, die zwischen dem Saugrohr 23 und dem ersten Rückschlagventil 13 in die Druckleitung 5 einmündet. Die Umgehungsleitung 15 umgeht somit einen Teil der Entlüftungsleitung 3 einschließlich des zweiten Rückschlagventils 14, die Saugstrahlpumpe 2 sowie einen Teil der Druckleitung 5 einschließlich des ersten Rückschlagventils 13. In der Umgehungsleitung 15 ist außerdem ein drittes Rückschlagventil 16 angeordnet, das zum Saugrohr 23 hin öffnet. Im Saugbetrieb des Kraftfahrzeugmotors 20 steht im Saugrohr 23 und somit in der Druckleitung 5 kein ausreichender Druck für den Betrieb der Saugstrahlpumpe 2 zur Verfügung. In diesem Fall kann das Kurbelgehäuse 21 über die Umgehungsleitung 15 unter Umgehung der Saugstrahlpumpe 2 zum Saugrohr 23 hin entlüftet werden, sofern die Druckverhältnisse am dritten Rückschlagventil 16 dies gestatten.
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Mit den bisher beschriebenen Elementen wäre das Entlüftungssystem 1 prinzipiell funktionsfähig, allerdings würde im aufgeladenen Betrieb im Wesentlichen unkontrolliert druckbeaufschlagte Luft aus dem Saugrohr 23 entnommen, um die Saugstrahlpumpe 2 zu betreiben. Ebenso würde im Saugbetrieb eine unkontrollierte Entlüftung des Kurbelgehäuses 21 zum Saugrohr 23 erfolgen. Um dies zu verhindern, ist eine Ventilanordnung 6 vorgesehen, die im vorliegenden Fall durch ein Druckregelventil 7 gebildet ist. Als Regelgröße dient dabei der Druck in der Entlüftungsleitung 3. Dieser wird mittels einer elastischen Membran 8 festgestellt, die innerhalb eines Druckbehälters 9 angeordnet ist. Eine Seite des Druckbehälters 9 ist dabei im Gasaustausch mit der Entlüftungsleitung 3, während die andere Seite mit der umgebenden Atmosphäre im Gasaustausch steht. Hierdurch ergibt sich in Abhängigkeit vom Druck in der Entlüftungsleitung 3 (bzw. von der Druckdifferenz, also dem Unterdruck) eine elastische Auslenkung der Membran 8. Wie in 1 schematisch dargestellt, ist die Membran über ein Kopplungselement 10 mechanisch mit einem ersten Ventilkörper 11 sowie einem zweiten Ventilkörper 12 verbunden. Je nach Auslenkung der Membran 8 verschließen bzw. öffnen die genannten Ventilkörper 11, 12 gleichzeitig die Druckleitung 5 und die Umgehungsleitung 15.
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1 zeigt dabei einen Zustand mit vergleichsweise hohem Druck bzw. geringem Unterdruck in der Entlüftungsleitung 3. Dies führt dazu, dass die Umgehungsleitung 15 durch den zweiten Ventilkörper 12 freigegeben wird und die Druckleitung 5 durch den ersten Ventilkörper 11 freigegeben wird. Bei arbeitendem Turbolader 22 ergibt sich somit ein Gasstrom durch die Saugstrahlpumpe 2, der wiederum zu einer Saugwirkung am Saugeingang 2.1 und damit zu einer Entlüftung des Kurbelgehäuses 21 führt. Das dritte Rückschlagventil 16 sorgt dabei dafür, dass keine Gase über die Umgehungsleitung 15 angesaugt werden. Im Saugbetrieb hingegen kann das dritte Rückschlagventil 16 sich öffnen, während sich das erste Rückschlagventil 13 schließt, so dass eine Entlüftung des Kurbelgehäuses 21 über die Umgehungsleitung 15 erfolgt.
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Die Entlüftung führt zu einem gewissen Ladedruckverlust im Bereich des Saugrohres 23 und somit zu einem Effizienzverlust des Verbrennungsmotors 20. Sobald der Druck in der Entlüftungsleitung 3 allerdings unter einen bestimmten Wert fällt, verändert sich die Auslenkung der Membran 8 derart, dass die Druckleitung 5 durch den ersten Ventilkörper 11 geschlossen wird. D.h., es wird nur so lange Ladedruck entnommen, wie dies zur Entlüftung tatsächlich nötig ist. Während die Druckleitung 5 geschlossen wird, wird die Umgehungsleitung 15 durch den zweiten Ventilkörper geöffnet, so dass ggf. hierüber eine Entlüftung des Kurbelgehäuses 21 möglich ist, auch wenn die Druckleitung 5 verschlossen bleibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entlüftungssystem
- 2
- Saugstrahlpumpe
- 2.1
- Saugeingang
- 2.2
- Druckeingang
- 2.3
- Treibdüse
- 2.4
- Mischkammer
- 2.5
- Diffusor
- 2.6
- Ausgang
- 3
- Entlüftungsleitung
- 4
- Entsorgungsleitung
- 5
- Druckleitung
- 6
- Ventilanordnung
- 7
- Druckregelventil
- 8
- Membran
- 9
- Druckbehälter
- 10
- Kopplungselement
- 11, 12 13, 14,
- Ventilkörper
- 16
- Rückschlagventil
- 15
- Umgehungsleitung
- 20
- Verbrennungsmotor
- 21
- Kurbelgehäuse
- 22
- Turbolader
- 23
- Saugrohr
