DE10241302B4

DE10241302B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Entlüften einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10241302B4
Application number: DE10241302A
Authority: DE
Inventors: Torsten Dr.-Ing. Gerlich; Christopher Dipl.-Phys. Dr. Klatt
Original assignee: Carl Freudenberg KG
Current assignee: Eagle Actuator Components GmbH and Co KG
Priority date: 2002-09-04
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2005-02-10
Anticipated expiration: 2022-09-05
Also published as: SE525662C2; SE0302356D0; SE0302356L; DE10241302A1

Abstract

Verfahren zum Entlüften einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ölhaltige Gase und Blow-By-Gase aus einem Zylinderkurbelgehäuse (4) abgesaugt und zusammen mit zu entlüftenden Gasen aus einem Kraftstofftank über ein Ansaugrohr (10) für Frischluft dem Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse und der Gasstrom aus dem Kraftstofftank vor Einleitung in das Ansaugrohr (10) nach Art einer Saugstrahlpumpe (16) zusammengeführt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entlüften einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ölhaltige Gase und Blow-By-Gase aus dem Zylinderkurbelgehäuse abgesaugt und zusammen mit zu entlüftenden Gasen aus dem Kraftstofftank über das Ansaugrohr für Frischluft dem Verbrennungstrakt der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Des weiteren betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Es ist bekannt, um die Emissionswerte einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, auf einem tolerierbar niedrigen Niveau zu halten, die im Kurbelgehäuse anfallenden Gase, insbesondere die Blow-By-Gase und ölhaltigen Gase, kontinuierlich aus dem Kurbelgehäuse abzusaugen und beim Motorbetrieb mit zu verbrennen. Hierbei werden die abgesaugten Gase in einem Entlüftungskreis geführt und dem Ansaugrohr für Frischluft im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeführt. Aus dem gleichen Grund werden bei Kraftfahrzeugen auch die Gase aus der Tankentlüftung nicht ins Freie entlassen, sondern abgesaugt und in der Brennkraftmaschined des Kraftfahrzeugs verbrannt.

Aus der DE 43 34 702 A1 ist eine kombinierte Zylindergehäuse- und Tankentlüftung bekannt, bei welcher die zu entlüftenden Gasströme über einen dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vorgeschalteten Adapter dem Ansaugrohr zugeführt werden.

In der DE 199 42 011 A1 , die den gattungsgemäßen Stand der Technik bildet, wird eine Entlüftungsanordnung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei der die Entlüftungsgase des Zylinderkurbelgehäuses und die Entlüftungsgase des Kraftstofftanks mittels einer gemeinsamen Unterdruckpumpe angesaugt werden, um die dadurch entstandene Gasmischung in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine zu fördern. Nachteilig an der beschriebenen Vorrichtung ist der hohe apparative Aufwand.

Darstellung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren der oben beschriebenen Art so weiter zu entwickeln, dass mit möglichst verringertem apparativem Aufwand eine gute Entlüftungsleistung erzielt wird. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie mit einer Vorrichtung mit allen Merkmalen des Patentanspruchs 5.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, bei einem Verfahren zum Entlüften einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ölhaltige Gase und Blow-By-Gase aus dem Zylinderkurbelgehäuse abgesaugt und zusammen mit zu entlüftenden Gasen aus dem Kraftstofftank über das Ansaugrohr für Frischluft dem Verbrennungstrakt der Brennkraftmaschine zugeführt werden, den Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse und den Gasstrom aus dem Kraftstofftank vor Einleitung in das Ansaugrohr nach Art einer Saugstrahlpumpe zusammenzuführen.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, bei einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche eine Brennkraftmaschine mit einem Ansaugrohr für Frischluft und einen Verbrennungstrakt, einen Entlüftungskreis zur Zylinder kurbelgehäuseentlüftung und einen Entlüftungskreis zur Tankentlüftung umfasst, mittels welcher die zu entlüftenden Gase über das Ansaugrohr dem Verbrennungstrakt der Brennkraftmaschine zuführbar sind, sowie einen Anschluss zum Zusammenführen beider Gasströme vor Einleitung in das Ansaugrohr, dass der Anschluss als Saugstrahlpumpe ausgebildet ist.

Saugstrahlpumpen sind an sich bekannt und in der Literatur vielfach beschrieben. Es handelt sich hierbei um einen Strömungsapparat ohne bewegte Teile und Antrieb und mit einem einfachen konstruktiven Aufbau. Die Saugstrahlpumpe besteht im wesentlichen aus den drei Funktionselementen Treibdüse, Mischdüse und Diffusor. Die Treibdüse, die in der Regel einen sich in Strömungsrichtung verjüngenden Querschnitt aufweist, dient dazu, ein unter Druck stehendes erstes Medium zu entspannen und auf eine höhere Geschwindigkeit zu beschleunigen. Der entstehende Strahl tritt mit hoher Geschwindigkeit aus der Treibdüse aus. Durch die Umwandlung von Druckenergie in kinetische Energie wird der statische Druck herabgesetzt, wobei sich hinter der Treibdüse ein Bereich mit höchstem Unterdruck ausbildet. Ein in diesem Bereich zugeführtes zweites Medium wird angesaugt und in der sich daran anschließenden Mischdüse mit dem treibenden Medium durchmischt und beschleunigt. Die Mischdüse kann ebenfalls mit sich in Strömungsrichtung verjüngendem Querschnitt ausgebildet sein. An die Mischdüse schließt sich mit sich in Strömungsrichtung vergrößerndem Querschnitt der Diffusor an, in welchem die Strömungsgeschwindigkeit wieder abgesenkt wird und eine Druckrückgewinnung stattfindet.

Das erfindungsgemäße Zusammenführen der beiden Gasströme aus dem Zylinderkurbelgehäuse- und dem Tankentlüftungskreis nach Art einer Saugstrahlpumpe ermöglicht mit einfachsten Mitteln eine Erhöhung der Entlüftungsleistung der Tankentlüftung. Die vorliegende Erfindung macht sich dabei die bekannten Vorteile einer Saugstrahlpumpe, wie einfache Bauweise, Verzicht auf bewegte Teile, geringer Verschleiß, hohe Betriebssicherheit, einfache Wartung, geringe Kosten und geringer Platzbedarf, zunutze.

Zur Realisierung ist es lediglich erforderlich, die Zuleitungen aus den beiden Entlüftungskreisen über eine Saugstrahlpumpe, d. h. ein separates Bauteil, zusammenzuführen. Vorzugsweise wird die Saugstrahlpumpe jedoch durch die Anschlussenden der Zuleitungen selbst gebildet, die hierzu, wie oben beschrieben, mit den entsprechenden Querschnittsänderung zu versehen und miteinander zu verbinden sind.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Gasstrom aus der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung als Treibmedium eingesetzt, um den Saugrohrunterdruck für die Tankentlüftung zu steigern. Damit lässt sich insgesamt eine Steigerung der Regenerierleistung des Aktivkohlefilters erreichen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Gasstrom aus der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung aktiv gefördert, d.h., er wird mittels einer Fördereinrichtung, wie z.B. eine Verdränger- oder Membranpumpe, im Entlüftungskreislauf geführt. Das Ersetzen der im Stand der Technik üblichen passiven Membranventile durch eine aktive Pumpe hat den Vorteil, dass jeder erwünschte Gasvolumenstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse gefördert werden kann. Es kann sogar unter allen Betriebszuständen der gesetzlich vorgeschriebene Unterdruck im Zylinderkurbelgehäuse erzeugt werden. Zusätzlich ergibt sich die Möglichkeit, im Kurbelgehäuse anfallende Unterdruckspitzen zur Strömungsumkehr abzubauen. Dies bringt Vorteile bei eventuellen Problemen mit Radialwellendichtringen aus PTFE, die bei hohen Unterdrücken von der Welle abheben können, was letztendlich zum Versagen der Radialwellendichtringe führen kann. Da mit der Pumpe eine aktiver Luftmassenstrom für das Treibmittel der Saugstrahlpumpe zur Verfügung steht, kann für die Tankentlüftung in Betriebszuständen, in denen ein gerin ger Saugrohrunterdruck vorliegt, eine weitere Steigerung der Regenerierleistung des Aktivkohlefilters erzielt werden. In Kombination mit einem Drucksensor zur Erfassung des Drucks im Zylinderkurbelgehäuse und Steuerelektronik kann ein autarkes Bauteil geschaffen werden, das gegenüber dem reinen Tankentlüftungsventil nur eine zusätzliche Signalleitung benötigt. Bei Verwendung eines Drucksensors können ebenfalls die bei Alterung des Motors anfallenden höheren Blow-By-Mengen bei dem geförderten Volumenstrom berücksichtigt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Zylinderkurbelgehäuseentlüftung als aktive Zylinderkurbelgehäusedurchlüftung ausgebildet. Die aktive Zylinderkurbelgehäusedurchlüftung ist an sich bekannt und in der Literatur vielfach beschrieben. Es handelt sich hierbei um die Zufuhr von Frischluft zum Spülen des Zylinderkurbelgehäuses beim Lüften.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung werden vorteilhafterweise zum Entlüften einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Die Erfindung ist jedoch keineswegs auf Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge beschränkt, sondern kann universell bei allen Brennkraftmaschinen mit einem Zylinderkurbelgehäuse, einem Brenn- und einem Ansaugtrakt mit Ansaugrohr zum Zuführen von Frischluft in den Brenntrakt sowie mit Entlüftungskreisen zum Entlüften des Zylinderkurbelgehäuses und des Kraftstofftanks eingesetzt werden.

Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben.

Es zeigen:
1 in einer schematischen Längsschnittdarstellung eine Brennkraftmaschine mit erfindungsgemäß zusammengeführten Entlüftungskreisen;
2 in einer schematischen Querschnittsdarstellung eine Prinzipskizze einer Saugstrahlpumpe gemäß der Erfindung.
Man erkennt in 1 eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinderblock 2, einem in dem Zylinderblock 2, einem in dem Zylinderblock 2 angeordneten Brennraum mit Kolben 3, einem Zylinderkurbelgehäuse 4, das nach unten hin von einer Ölwanne 5 abgeschlossen wird, einem Zylinderkopf 6 sowie eine Zylinderkopfhaube 7. Die Frischluftzufuhr zu dem Brennraum 3 erfolgt über ein Luftfilter 8, durch welches die Frischluft über die Drosselklappe 9 zu dem Saugrohr 10 und schließlich in den Brennraum 3 gelangt. Man erkennt in der Figur weiterhin den Entlüftungskreis für das Zylinderkurbelgehäuse 4. Die zu entlüftenden Gase aus dem Zylinderkurbelgehäuse strömen an dem Kolben vorbei, gelangen in den Zylinderkopf und werden dort über einen Ölabscheider 12 und ein Druckregelventil 13 dem Saugrohr 10 der Brennkraftmaschine zugeführt. Die Tankentlüftung erfolgt über einen in der Figur nicht dargestellten Aktivkohlebehälter über die Saugleitung 14 und das Tankentlüftungsventil 15. Mit dem Bezugszeichen 16 ist die erfindungsgemäße Ausbildung der Anschlussenden der Zuleitungen aus der Zylindergehäuseentlüftung und der Tankentlüftung als Saugstrahlpumpe bezeichnet, über welches die beiden Gasströme aus dem Kraftstofftank und dem Zylinderkurbelgehäuse zusammengeführt und dem Saugrohr zugeleitet werden. Die Gase aus der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung haben hierbei die Funktion eines Treibmittels, das den Unterdruck zum Absaugen der Kraftstoffdämpfe aus dem Aktivkohlefilter der Tankentlüftung verstärkt. Hierdurch wird eine wesentliche Verbesserung der Regenerierleistung des Aktivkohlefilters erreicht. Über die Saugstrahlpumpe 16 gelangen die zu regenerierenden Gase aus der Zylinderkur belgehäuseentlüftung und dem Kraftstofftank in das Saugrohr 10 und werden über dieses dem Brennraum 3 zugeführt und dort verbrannt.
2 zeigt in einer Prinzipskizze die erfindungsgemäße Ausbildung der Anschlussenden der Zuleitungen aus der Zylindergehäuseentlüftung und der Tankentlüftung als Saugstrahlpumpe 16. Man erkennt das als Treibdüse 17 ausgebildete Anschlussende der Zuleitung aus der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung (ZKGE), durch das die Entlüftungsgase aus dem Zylinderkurbelgehäuse einleitbar sind. Im Bereich der Treibdüse 17 erfolgt die Zuleitung der Gase aus der Tankentlüftung (TE). Im Betrieb werden die Blow-By- und ölhaltigen Gase aus der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung in der Treibdüse beschleunigt. Dadurch bildet sich im Bereich hinter der Düse ein Unterdruck aus, durch welchen die Gase aus der Tankentlüftung angesaugt werden. Im Durchmischungsbereich 18 wird der Gasstrom aus der Tankentlüftung mit dem Gasstrom aus der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung durchmischt und beschleunigt. An den Durchmischungsbereich 18 schließt sich der Diffusor 19 an, in welchem durch die Querschnittserweiterung die Geschwindigkeit der Gasströme wieder herabgesetzt wird. Zweckmäßigerweise werden der Durchmischungsbereich 18 und der Diffusor 19 durch das Anschlussende der Zuleitung aus der Tankentlüftung gebildet.

Claims

Verfahren zum Entlüften einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ölhaltige Gase und Blow-By-Gase aus einem Zylinderkurbelgehäuse (4) abgesaugt und zusammen mit zu entlüftenden Gasen aus einem Kraftstofftank über ein Ansaugrohr (10) für Frischluft dem Brennraum (3) der Brennkraftmaschine (1) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse und der Gasstrom aus dem Kraftstofftank vor Einleitung in das Ansaugrohr (10) nach Art einer Saugstrahlpumpe (16) zusammengeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse (4) als Treibmittelmittel in den Gasstrom aus dem Kraftstofftank eingeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der. Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse (4) aktiv gefördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse (4) aktiv durchlüftet wird.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) mit einem Ansaugrohr (10) für Frischluft und einem Brennraum (3), einen Entlüftungskreis zur Zylinderkurbelgehäuseentlüftung und einen Entlüftungskreis zur Tankentlüftung, mittels welcher die zu entlüftenden Gase über das Ansaugrohr (10) dem Brennraum (3) der Brennkraftmaschine zuführbar sind, sowie einen Anschluss (16) zum Zusammenführen beider Gasströme vor Einleitung in das Ansaugrohr (10), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschluss als Saugstrahlpumpe (16) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (16) durch die entsprechend ausgestalteten und zusammengeführten Anschlussenden der Zuleitungen aus der Zylinderkurbelgehäuse- und der Tankentlüftung gebildet wird.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse (4) durch die Treibdüse (17) der Saugstrahlpumpe (16) einleitbar ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Entlüftungskreis der Zylinderkurbelgehäuseentlüftung eine Fördereinrichtung zur Erzeugung eines aktiven Gasstroms vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung eine Verdränger- oder Membranpumpe ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderkurbelgehäuseentlüftung als aktive Zylinderkurbelgehäusedurchlüftung ausgebildet ist.