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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors beispielsweise aus der
DE 10 2015 219 203 A1 bekannt, die eine Saugstrahlpumpe einsetzen, um eine Effizienzsteigerung der Ölabscheidung und eine Sicherstellung niedriger Kurbelgehäusedrücke zu erreichen.
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Die verfügbaren Drücke für das Treibgas, welches in der Regel aus dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotor entnommen wird, sowie die Menge des erzeugten Blow-By-Gases im Kurbelwellengehäuse variieren mit dem Betriebspunkt des Verbrennungsmotors. Dies kann sich negativ auf die Abscheidewirkung des Ölabscheiders und auf die Effizienz des Gesamtsystems auswirken. Ferner ist es in bestimmten Betriebspunkten des Verbrennungsmotors möglich, dass eine kontinuierliche Ölrückführung verhindert wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Entlüftungsvorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors anzugeben, welche eine hohe Effizienz über einen weiten Bereich von Betriebszuständen ermöglicht und eine kontinuierliche Ölrückführung sicherstellt.
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Die Erfindung wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Es wird eine Entlüftungsvorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors vorgeschlagen, umfassend einen Gaseinlass für den Einlass von Blow-By-Gas aus einem Kurbelgehäuse, einen Ölabscheider, der ausgangsseitig einen Gasauslass und einen ersten Ölrücklauf zum Abführen des abgeschiedenen Öls aufweist, sowie eine Saugstrahlpumpe, welche einen Einlass für Blow-By-Gas, einen Einlass für Treibgas und einen Auslass für ein Gemisch aus Blow-By-Gas und Treibgas aufweist. Die Saugstrahlpumpe ist strömungstechnisch zwischen dem Gaseinlass und dem Ölabscheider angeordnet, und das Gemisch aus Blow-By-Gas und Treibgas ist von der Saugstrahlpumpe zu einem Einlass des Ölabscheiders förderbar, wobei zwischen dem Auslass der Saugstrahlpumpe und dem Einlass des Ölabscheiders ein zweiter Ölrücklauf vorgesehen ist. Mit anderen Worten ist die Saugstrahlpumpe stromaufwärts von dem Ölabscheider angeordnet.
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Für die Effizienz der Ölabscheidung über einen weiten Betriebsbereich kann es vorteilhaft sein, die Saugstrahlpumpe strömungstechnisch vor dem Ölabscheider anzuordnen. Blow-By-Gas strömt aus dem Kurbelgehäuse in die Saugstrahlpumpe ein und wird von einem Treibgas bzw. Treibluft, welches mit höherer Geschwindigkeit als das Blow-By-Gas in die Saugstrahlpumpe eingeleitet wird, vermischt. Der Ölabscheider wird mit dem entstehenden Gemisch aus Blow-By-Gas und Treibgas beaufschlagt und scheidet das Öl aus dem gemischten Gasstrom ab.
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Der vorgeschlagene zweite Ölrücklauf strömungstechnisch zwischen Saugstrahlpumpe und Ölabscheider, d.h. stromab der Saugstrahlpumpe und stromauf des Ölabscheiders, ist hierbei für die vorgeschlagene Anordnung der Saugstrahlpumpe in der Entlüftungsvorrichtung vorteilhaft. Daher kann ein kontinuierlicher Betrieb der Entlüftungsvorrichtung über einen sehr weiten Betriebsbereich eines Verbrennungsmotors ermöglicht werden, was durch die sich einstellenden Druckverhältnisse erreicht werden kann. Die Beaufschlagung der Saugstrahlpumpe mit Blow-By-Gas ist zwar grundsätzlich nachteilig gegenüber einer Beaufschlagung mit ölfreiem Gas, da systembedingt ein gewisser ölabscheidender Effekt in der Saugstrahlpumpe auftritt, der die Effizienz insbesondere bei längeren Betriebszeiten der Saugstrahlpumpe negativ beeinflusst. Jedoch kann der vorgeschlagene zweite Ölrücklauf hinter der Saugstrahlpumpe Öl bzw. größere Öltropfen abführen, welche als Nebeneffekt der Saugstrahlpumpe abgeschieden werden, so dass insgesamt eine verbesserte Entlüftungsvorrichtung erreicht werden kann.
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Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass der zweite Ölrücklauf ein Volumenstrombegrenzungsventil aufweist, welches dazu eingerichtet ist den Volumenstrom durch den zweiten Ölrücklauf zu begrenzen. Der begrenzte Volumenstrom im zweiten Ölrücklauf bezieht sich auf die Strömungsrichtung des Volumenstroms von der Entlüftungsvorrichtung zu einem Kurbelgehäuse. Das Volumenstrombegrenzungsventil begrenzt den Volumenstrom, d.h. ein Volumenstrom bzw. ein Gasstrom und/oder Ölstrom ist grundsätzlich bis zu einer Begrenzung bzw. bis zu einer Reduzierung möglich. Hierin unterscheidet sich ein Volumenstrombegrenzungsventil grundsätzlich von einem Rückschlagventil, welches jeglichen Volumenstrom einer unerwünschten Richtung unterbinden kann. Ein Volumenstrombegrenzungsventil kann beispielsweise ein mit dem anliegenden Volumenstrom steigenden Druckverlust aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass das Volumenstrombegrenzungsventil ein Antidruckschaltventil ist, welches dazu eingerichtet ist den zweiten Ölrücklauf bei Überschreiten einer Druckdifferenzschwelle am Antidruckschaltventil zu schließen.
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Die Druckdifferenzschwelle wird überschritten, wenn der Druck in der Entlüftungsvorrichtung zwischen Saugstrahlpumpe und Ölabscheider um einen entsprechenden Faktor höher ist als am Ende des Ölrücklaufs bzw. im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors. Das Antidruckschaltventil schließt sich damit bei einem hohen Volumenstrom, welcher durch die entsprechende hohe Druckdifferenz über der Druckdifferenzschwelle bewirkt wird. Bei dem Antidruckschaltventil handelt es sich somit um ein selbstschließendes Ventil, das bei Erreichen einer Druckschwelle schließt, wodurch es sich von einem Druckschaltventil, das bei Erreichen einer Druckschwelle öffnet, unterscheidet.
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Mittels des Antidruckschaltventils kann vorteilhaft sichergestellt werden, dass in ungünstigen Betriebszuständen nicht zu große Mengen des Gemischs aus Blow-By-Gas und Treibgas bzw. Treibluft über den zweiten Ölrücklauf wieder zum Gaseinlass der Entlüftungsvorrichtung zirkuliert und die Entlüftung bzw. Ölabscheidung ineffizient wird.
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Es wird ferner vorgeschlagen, dass das Antidruckschaltventil des zweiten Ölrücklaufs einen gedrosselten By-Pass aufweist. Der gedrosselte By-Pass verhindert das Aufstauen größerer Mengen Öl, wenn das Antidruckschaltventil geschlossen ist, so dass eine minimale Rückführung von Öl über den zweiten Ölrücklauf jederzeit möglich ist. Die Drosselung des By-Passes bewirkt, dass der Effekt der Schließung der Antidruckschaltventils nicht konterkariert wird, und eine unnötige Zirkulation durch die Entlüftungsvorrichtung vermieden werden kann.
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Es wird zudem vorgeschlagen, dass der zweite Ölrücklauf ein Rückschlagventil aufweist. Das Rückschlagventil verhindert einen Rückfluss von Medien aus einem Kurbelwellengehäuse durch den zweiten Ölrücklauf, im Fall von derartigen Druckverhältnissen.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der zweite Ölrücklauf vorzugsweise eine Drossel auf. Die Drossel im zweiten Ölrücklauf ermöglicht, dass das Gemisch aus Blow-By-Gas und Treibgas hauptsächlich durch den Ölabscheider geleitet werden kann und sich keine unerwünschte Zirkulation vor dem Ölabscheider einstellt.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass der erste Ölrücklauf eine Drossel aufweist. Die Drossel im ersten Ölrücklauf, dem Ölrücklauf für das im Ölabscheider abgeschiedene Öl, ermöglicht bei der vorgeschlagenen Anordnung der Saugstrahlpumpe vor dem Ölabscheider vorteilhafte Druckverhältnisse, die das Ausströmen des nun weitgehend ölfreien Gemischs aus Blow-By-Gas und Treibgas aus dem Gasauslass der Entlüftungsvorrichtung begünstigen.
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Gemäß einer Weiterentwicklung wird vorgeschlagen, dass die Entlüftungsvorrichtung hinter dem Gasauslass des Ölabscheiders eine Drossel und/oder ein Druckregelventil aufweist. Die Entlüftungsvorrichtung weist somit vorzugsweise am Ausgang eine Drossel und/oder ein Druckregelventil auf. Dies bewirkt, dass hinter dem Gasauslass des Ölabscheiders, insbesondere am ersten Ölrücklauf, jederzeit Ablaufbedingungen vorliegen. Da der Gasauslass des Ölabscheiders für den Anschluss an ein Ansaugsystem eines Verbrennungsmotors ohne eine zwischengeschaltete Saugstrahlpumpe vorgesehen ist, kann ein zu niedriger Druck für kontinuierliche Ablaufbedingungen vorliegen.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine Entlüftungsvorrichtung mit einer Saugstrahlpumpe vor einem Ölabscheider und einem zweiten Ölrücklauf;
- 2 eine Entlüftungsvorrichtung mit einer Saugstrahlpumpe vor einem Ölabscheider mit einem Antidruckschaltventil mit By-Pass im zweiten Ölrücklauf;
- 3 eine Entlüftungsvorrichtung mit einer Saugstrahlpumpe vor einem Ölabscheider mit einer Drossel und einem Rückschlagventil;
- 4 eine Entlüftungsvorrichtung mit einer Saugstrahlpumpe vor einem Ölabscheider mit einer Drossel und einem Rückschlagventil im ersten Ölrücklauf;
- 5 eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Druckregelventil vor der Saugstrahlpumpe;
- 6 eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Druckregelventil vor dem Ölabscheider;
- 7 eine Entlüftungsvorrichtung mit einer Drossel am Gasauslass;
- 8 eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Druckregelventil am Gasauslass;
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In 1 ist eine schematische Darstellung einer Entlüftungsvorrichtung 10 zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses 13, siehe auch 5, gezeigt, welche einen Gaseinlass 11 aufweist. In den Gaseinlass 11 kann Blow-By-Gas 12 aus einem Kurbelwellengehäuse 13 in die Entlüftungsvorrichtung 10 einströmen. Das Blow-By-Gas 12 wird in einen entsprechenden Einlass 31 einer Saugstrahlpumpe 30 der Entlüftungsvorrichtung 10 geleitet. Die Saugstrahlpumpe 30 weist zudem einen Einlass 32 für Treibgas 33 auf, welches beispielsweise komprimierte Ladeluft aus einem Druckabschnitt des Ansaugstrakts eines Verbrennungsmotors sein kann. Die Saugstrahlpumpe 30 fördert das in der Saugstrahlpumpe 30 entstehende Gemisch 35 über den Raum 36 zu dem Einlass 21 eines Ölabscheiders 20. Das im Ölabscheider 20 abgeschiedene Öl wird über einen ersten Ölrücklauf 16 aus der Entlüftungsvorrichtung 10 in ein Kurbelgehäuse 13 bzw. eine Ölwanne zurückgeführt. Das übrige Gas wird über den Gasauslass 15 aus der Entlüftungsvorrichtung 10 ausgeleitet und in der Regel dem Unterdruckabschnitt des Ansaugtrakts eines Verbrennungsmotors zugeführt.
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Im Raum 36 zwischen der Saugstrahlpumpe 30 und dem Ölabscheider 20 ist ein zweiter Ölrücklauf 17 vorgesehen, der Öl aus diesem Raum 36 bzw. einem entsprechenden Leitungsabschnitt in das Kurbelgehäuse 13 zurückführen kann, so dass eine Ansammlung von durch die Saugstrahlpumpe 30 abgeschiedenem Öl vermieden werden kann.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Entlüftungsvorrichtung 10, die gegenüber dem Ausführungsbeispiel der 1 ein Volumenbegrenzungsventil 40, welches als Antidruckschaltventil 41 mit einem By-Pass 42 ausgeführt ist, im zweiten Ölrücklauf 17 aufweist.
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Das Antidruckschaltventil 41 ist in der Ruhestellung offen, so dass sich für den zweiten Ölrücklauf 17 ein großer Ablaufquerschnitt ergibt. Ist die Saugstrahlpumpe 30 aktiv bzw. erzeugt eine hohe Druckdifferenz zwischen dem Raum 36 und dem Ausgang des zweiten Ölrücklaufs 17, so dass der Volumenstrom des Gemischs 35 vom Auslass 34 in den zweiten Ölrücklauf 17 ansteigen würde, schließt sich das Antidruckschaltventil 41. Dementsprechend ist der zweite Ölrücklauf 17 bei einem durch zu hohe Druckdifferenz geschlossenen Antidruckschaltventil 41 nur durch den By-Pass 42 gewährleistet, so dass im Raum 36 abgeschiedenes Öl ablaufen kann. Der By-Pass 42 erlaubt nur einen begrenzten Volumenstrom bzw. ermöglicht einen hohen Druckverlust aufgrund eines geringen Querschnitts und erfüllt damit die Funktion einer Drossel. Daher kann der Volumenstrom des Gemischs 35 durch den zweiten Ölrücklauf 17 auch bei hoher Leistung der Saugstrahlpumpe 30 begrenzt werden, um unnötige Zirkulation zu vermeiden.
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In 3 ist eine schematische Darstellung einer Entlüftungsvorrichtung 10 gezeigt, die im zweiten Ölrücklauf 17 eine Drossel 44 aufweist, um ein ausreichend hohen Druck am Einlass 21 des Ölabscheiders 20 in jedem Betriebspunkt zu ermöglichen und unnötige Zirkulation zu vermeiden. Die Drossel 44 kann beispielsweise durch eine Blende im Ölrücklauf 17 ausgeführt sein. Weiterhin ist in dem Ölrücklauf 17 ein Rückschlagventil 43 vorgesehen, um einen unerwünschten Rückfluss vom zweiten Ölrücklauf 17 in den Raum 36 unter allen Umständen zu vermeiden.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsvorrichtung 10 ist in der 4 gezeigt, wobei der zweite Ölrücklauf 17 ein Antidruckschaltventil 41 mit einem By-Pass 42 aufweist. Im zweiten Ölrücklauf 17 ist in Ablaufrichtung hinter dem By-Pass 42 ein Rückschlagventil 43 vorgesehen. Der By-Pass 42 dient zusätzlich als Drossel, um jederzeit einen ausreichenden Druckabfall am zweiten Ölrücklauf 17 für einen Betrieb des Ölabscheiders 20 zu gewährleisten. Im Ausführungsbeispiel der 4 ist im ersten Ölrücklauf 16 eine Drossel 44 und ein Rückschlagventil 43 vorgesehen. Die Drossel 44 sowie das Rückschlagventil 43 im ersten Ölrücklauf 16 können einzeln oder zusammen auch in den vorherigen Ausführungsbeispielen der 1, 2 und 3 eingesetzt werden.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsvorrichtung 10, die nach dem Gaseinlass 11 ein Druckregelventil 14 aufweist. Das Druckregelventil 14 dient dazu den Unterdruck im angrenzenden Kurbelwellengehäuse 13 aus dem das Blow-By-Gas strömt 1 zu regeln bzw. einen zu niedrigen Druck im Kurbelwellengehäuse 13 zu verhindern. In diesem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist ein dritter Ölrücklauf 18 mit einem Rückschlagventil 18 in dem Raum 37 vorgesehen, der sich dem Druckregelventil 14 strömungstechnisch anschließt. Der dritte Ölrücklauf 18 dient dazu eine etwaige Ölabscheidung durch das Druckregelventil 14 vor dem Einlass 31 der Saugstrahlpumpe 30 rückführen zu können, damit die Saugstrahlpumpe 30 nicht mit großen Öltropfen belastet wird. In alternativen Ausführungsbeispielen kann auch auf den dritten Ölrücklauf 18 verzichtet werden.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel, siehe 6, kann das Druckregelventil 14 sowie der im anschließenden Raum 37 angeordnete dritte Ölrücklauf 18 auch zwischen der Saugstrahlpumpe 30 und dem Ölabscheider 20 angeordnet sein.
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Im Ausführungsbeispiel der 7 ist hinter oder auch am Gasauslass 15 eine Drossel 45 vorgesehen, wodurch für jeden Betriebspunkt Ablaufbedingungen an den Ölrückläufen 16, 17, 18 sichergestellt werden können. Dies gilt insbesondere, wenn der Gasauslass 15 mit einem Unterdruckabschnitt eines Ansaugtrakts mit sehr niedrigem Druck angeschlossen ist.
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8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Entlüftungsvorrichtung 10 mit einem Druckregelventil 46 am Gasauslass 15, so dass in jedem Betriebspunkt eines Verbrennungsmotors Ablaufbedingungen für die Ölrückläufe 16, 17 eingestellt werden können. Insbesondere bei Ottomotoren kann nach der Drosselklappe im Teillastbetrieb ein sehr hoher Unterdruck herrschen, so dass es sinnvoll sein kann, die stromauf befindlichen Komponenten vor zu hohem Unterdruck zu schützen.
