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Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Im Betrieb von Hubkolbenbrennkraftmaschinen
entstehen im Kurbelgehäuse
durch die Kolbenbewegungen Druckschwankungen. Diesen ist der Druck
von Blow-by-Gasen überlagert.
Blow-By-Gase bestehen vor allem aus Brenngasen, die während der Verbrennung
unter hohem Druck im Brennraum entstehen und über die Kolbenringdichtungen
ins Kurbelgehäuse
gelangen. Ein zu hoher Druck im Kurbelgehäuse verringert den Wirkungsgrad
der Hubkolbenbrennkraftmaschine und bringt die Gefahr mit sich,
dass Schmieröl über Wellendichtungen
nach außen
gelangt. Durch einen zu hohen Unterdruck kann aus der Umgebung ungefilterte
Luft in das Kurbelgehäuse
gelangen und durch Schmutzpartikel zu erhöhtem Verschleiß führen. Ferner
reagieren die in den Blow-by-Gasen enthaltenen, Säure bildenden Abgasbestandteile
NOx und SOx mit
Wasser zu Säuren.
Um Korrosion innerhalb der Brennkraftmaschine zu verhindern, müssen die
Säuren
von basischen Additiven des in dem Kurbelgehäuse befindlichen Öls neutralisiert
werden. Bei diesem Vorgang werden die Additive verbraucht, und es
kommt zur Alterung des Öls
mit einer Schlammbildung, wodurch relativ kurze Ölwechselintervalle eingehalten
werden müssen.
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Aus den geschilderten Gründen besitzen
die Hubkolbenbrennkraftmaschinen eine Kurbelgehäuseentlüftung, wobei zum Schutz der
Umwelt vor Schadstoffen die Entlüftungsgase
in das Ansaugsystem eingeleitet werden. Damit nicht zu viel Öl und Schmutzpartikel
in das Ansaugsystem gelangen, ist in der Entlüftungsleitung zwischen dem
Kurbelgehäuse
und dem Ansaugsystem ein Ölabscheider
vorgesehen.
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Es sind verschiedene Arten von Ölabscheidern
bekannt. Bei den so genannten Volumenabscheidern werden die Entlüftungsgase
durch einen großvolumigen
Beruhigungsraum geleitet, in dem die Strömungsgeschwindigkeit stark
verringert wird, so dass sich die Schwebeteile und das Ö1 an den
Wänden
und am Boden des Beruhigungsraums absetzen. Diese Wirkung kann durch
labyrinthartige Einbauten im Beruhigungsraum verstärkt werden,
indem der Strömungsweg
durch den Beruhigungsraum vergrößert wird.
Eine besonders effektive Ölabscheidung lässt sich
mit Hilfe eines Zentrifugalölabscheiders
erzielen, bei dem die Entlüftungsgase
in Rotation versetzt werden. Durch die auf das Öl und die Schwebeteilchen wirkende
Zentrifugalkraft scheiden sich diese an den Außenwänden des Zentrifugalölabscheiders
ab, während
die leichteren gereinigten Gase zentral aus dem Zentrifugalölabscheider
abströmen und
zum Ansaugsystem geleitet werden. Eine Kurbelgehäuseentlüftung mit einer Zentrifuge
ist z. B. aus der
DE
42 37 128 A1 bekannt.
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Ferner ist aus der
DE 197 09 910 C2 eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine
bekannt, bei der das Kurbelgehäuse über eine Entlüftungsleitung
mit dem Ansaugsystem verbunden ist, die stromabwärts einer Drosselklappe in
ein Saugrohr der Brennkraftmaschine mündet. In der Entlüftungsleitung
ist ein Ölabscheider
und eine statische Drossel angeordnet, die die Menge des aus dem
Kurbelgehäuse
abgesaugten Gases begrenzt. Über
diese Entlüftungsleitung
wird das Kurbelgehäuse
vor allem im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine entlüftet, wenn
der Unterdruck stromabwärts
der Drosselklappe relativ hoch ist. Ferner ist eine zweite Entlüftungsleitung
mit einem Ölabscheider
vorgesehen, die stromaufwärts
der Drosselklappe in das Ansaugsystem mündet. Diese ist vor allem im
Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine wirksam, wenn die Drosselklappe
annähernd
vollständig
geöffnet
ist und der Druckabfall an der Drosselklappe entsprechend gering
ist. Wird die Drosselklappe im Teillastbereich zunehmend geschlossen,
steigt der Druckabfall an der Drosselklappe an, so dass Frischluft über die zweite
Entlüftungsleitung
in das Kurbelgehäuse
angesaugt wird. Durch die Frischluft werden die Blow-by-Gase über die
erste Entlüftungsleitung
aus dem Kurbelgehäuse
herausgespült.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu
Grunde, mit einfachen Mitteln eine wirkungsvolle Kurbelgehäuseentlüftung und
Kurbelgehäusebelüftung zu
ermöglichen.
Sie wird gemäß der Erfindung
durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Nach der Erfindung ist in der Belüftungsleitung
ein erstes, in Richtung auf die Ansaugleitung hin schließendes Rückschlagventil
vorgesehen. Ferner ist der Ölabscheider
in der Entlüftungsleitung
ein Zentrifugalölabscheider
und die Drossel eine dynamische Drossel. Der Zentrifugalölabscheider,
der einen sehr guten Abscheidungsgrad besitzt, wird sowohl im Volllast-
als auch im Teillastbereich verwendet. Dabei regelt die dynamische
Drossel je nach Saugrohrunterdruck z. B. mit Hilfe einer Membran, den
Querschnitt der Entlüftungsleitung
und somit die Menge der Entlüftungsgase.
Da nur eine Entlüftungsleitung
vorhanden ist, kann leicht eine Einleitstelle in das Ansaugsystem
gefunden werden, die gegen Einfrieren unempfindlich ist. Über die
Belüftungsleitung wird
während
eines Teillastbetriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine, wenn der
Druck stromaufwärts einer
Drosselklappe in Bezug auf die Einleitstelle der Entlüftungsleitung
relativ hoch ist, Frischluft in das Kurbelgehäuse eingeleitet, so dass dieses
in diesem Betriebsbereich durchspült wird, was einer Alterung des
Schmieröls
entgegenwirkt. Im Volllastbetrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine,
wenn die Druckdifferenz zwischen der Abzweigung der Belüftungsleitung und
der Einmündung
der Entlüftungsleitung
gering ist, verschließt
das Rückschlagventil
die Belüftungsleitung,
so dass über
die Belüftungsleitung
kein Ö1 in das
Ansaugsystem gelangen kann. Ein Ölabscheider,
z. B. in Form eines Volumenabscheiders, ist auf Grund des Rückschlagventils
nicht notwendig.
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Bei einer Ausgestaltung der Erfindung
mit einer statischen Drossel in der Entlüftungsleitung zweigt vor der
statischen Drossel eine Zweigleitung ab, die stromaufwärts der
Drosselklappe in die Ansaugleitung mündet und in der ein zweites
in Richtung auf die Entlüftungsleitung
hin schließendes Rückschlagventil
vorgesehen ist. Im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine erfolgt
die Entlüftung
des Kurbelgehäuses über die
statische Drossel, während auf
Grund des Druckabfalls an der Drosselklappe das zweite Rückschlagventil
die Zweigleitung sperrt. Mit zunehmendem Druck der Entlüftungsgase
im Volllastbetrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine öffnet das
zweite Rückschlagventil
und der wesentliche Teil der Entlüftungsgase wird über die
Zweigleitung in das Ansaugsystem vor der Drosselklappe eingeleitet. Das
Kurbelgehäuse
wird auch in diesem Fall, wie bereits beschrieben, über die
Belüftungsleitung
mit dem ersten Rückschlagventil
belüftet.
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Nach einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung sind zwei Entlüftungsleitungen
vorgesehen, wobei in der ersten Entlüftungsleitung, die vor allem
die Entlüftung
des Kurbelgehäuses
während des
Volllastbetriebs der Hubkolbenbrennkraftmaschine sicherstellt, ein
Zentrifugalölabscheider
vorgesehen ist, um aus den großen
Mengen der Entlüftungsgase,
effektiv das Ö1
ausscheiden zu können.
Auf Grund der großen
Menge ergeben sich im Zentrifugalölabscheider hohe Strömungsgeschwindigkeiten und
große
Zentrifugalkräfte,
die seinen Abscheidungsgrad verbessern. Im Teillastbereich dient
die Entlüftungsleitung
auf Grund der dann herrschenden Druckverhältnisse als Belüftungsleitung.
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Die Entlüftung im Teillastbetrieb der
Hubkolbenbrennkraftmaschine erfolgt über eine zweite Entlüftungsleitung
mit einem Volumenölabscheider
und einer statischen Drossel. Die zweite Entlüftungsleitung mündet stromabwärts der
Drosselklappe in das Ansaugsystem. Da die Menge der Entlüftungsgase im
Teillastbereich der Hubkolbenbrennkraftmaschine deutlich geringer
ist, kann das Öl
wirkungsvoll in einem Volumenölabscheider
abgeschieden werden, ohne dass dieser sehr groß dimensioniert zu werden braucht.
Die Entlüftungsleitungen
und Belüftungsleitungen
sowie die Ölabscheider
können
bei einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit zwei v-förmig angeordneten
Zylinderreihen günstig
und raumsparend angeordnet werden, indem sie auf die Zylinderreihen aufgeteilt
werden. Es ist besonders vorteilhaft, dass in einem Betriebsbereich
mit Teillast die Belüftung des
Kurbelgehäuses über die
eine Zylinderkopfhaube und die Entlüftung über die andere Zylinderkopfhaube
erfolgt. Dadurch ist eine geordnete Durchströmung des Kurbelgehäuses und
eine intensive Belüftung
des Kurbelgehäuses
gewährleistet.
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Weitere Vorteile ergeben sich aüs der folgenden
Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche
enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei zeigen:
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1 eine
schematische dargestellte Draufsicht einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
mit v-förmig
angeordneten Zylinderreihen und einer erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftung und
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2 und 3 Varianten zu 1.
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Eine Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 besitzt
zwei v-förmig
angeordnete Zylinderreihen mit Zylinderkopfhauben 11, 12.
Ein Ansaugsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 besteht
im Wesentlichen aus einem Luftfilter 15, einer Ansaugleitung
16, einem Luftmassenmesser 17, einer Drosselklappe 18 und
einem Saugrohr 13, das zwischen den Zylinderreihen liegt
und von dem aus nicht näher
dargestellte Ansaugstutzen zu den einzelnen Zylindern führen. Zur
Kühlung
der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 ist ein Lüfter 14 vorgesehen,
der mit nicht näher
dargestellten Kühlern
zusammenarbeitet.
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Über
die Zylinderkopfhauben 11, 12, die mit einem nicht
dargestellten Kurbelgehäuse
der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 in Verbindung stehen, wird
das Kurbelgehäuse
be- und entlüftet.
Hierzu dient ein Zentrifugalölabscheider 19,
dem Kurbelgehäusegas 25 zugeführt wird.
Nach der Reinigung und Ölabscheidung
gelangt das Kurbelgehäusegas 25 über eine
Entlüftungsleitung 20 und
eine dynamische Drossel 28 stromabwärts der Drosselklappe 18 in
die Ansaugleitung 16 bzw. das Saugrohr 13. Die
dynamische Drossel 28 ist z. B. durch eine Membran in Abhängigkeit
des Ansaugdrucks gesteuert. Die Entlüftungsleitung 20 dient
somit sowohl zur Kurbelgehäuseentlüftung im
Teillastbetrieb als auch im Volllastbetrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10.
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Eine Belüftungsleitung 26,
zweigt stromaufwärts
der Drosselklappe 18 von der Ansaugleitung 16 ab
und mündet
in der anderen Zylingerkopfhauhe 11. Auf Grund des deutlichen
Druckabfalls an der Drosselklappe 18 während des Teillastbetriebs
der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 strömt Frischluft im Teillastbetrieb über die
Belüftungsleitung 26 in
das Kurbelgehäuse
und wird mit der Kurbelgehäusegasen 25 der
Ansaugleitung 16 stromabwärts der Drosselklappe 18 wieder
zugeführt.
Somit ist eine gute Durchspülung
des Kurbelgehäuses
im Teillastbetrieb gewährleistet.
Im Volllastbetrieb, wenn der Druck im Kurbelgehäuse zunimmt, wird ein Rückströmen über die
Belüftungsleitung 26 durch
ein Rückschlagventil 22 verhindert.
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Die Ausführung nach 2 unterscheidet sich von der Ausführung nach 1 dadurch, dass in der Entlüftungsleitung 20 eine
statische Drossel 24 vorgesehen ist, die so dimensioniert
ist, dass sie bei dem im Teillastbereich bestehenden Unterdruck
im Saugrohr 13 die Menge des Entlüftungsgases begrenzt. Vor der
statischen Drossel 24 zweigt eine Zweigleitung 23 ab,
die stromaufwärts
der Drosselklappe 18 in die Ansaugleitung 16 mündet. In
der Zweigleitung 23 ist ein zweites Rückschlagventil 27 vorgesehen,
das in Richtung auf die Entlüftungsleitung 20 schließt. Im Teillastbetrieb
der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 ist das Rückschlagventil
auf Grund der Druckverhältnisse
geschlossen. Im Volllastbetrieb jedoch öffnet das Rückschlagventil 27 auf Grund
des höheren
Drucks im Kurbelgehäuse
und des Druckabfalls an der statischen Drossel 24. Dadurch
ist die Zweigleitung 21 vor allem im Volllastbetrieb wirksam.
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Bei der Ausführung nach 3 mündet
die Entlüftungsleitung 20 stromaufwärts der
Drosselklappe 18 in die Ansaugleitung 16. Im Volllastbetrieb
der Hubkolbenbrennkraftmaschine 10 strömen daher auf Grund des höheren Drucks
im Kurbelgehäuse
Kurbelgehäusegase 25 durch
die Entlüftungsleitung 20 in
die Ansaugleitung 16; während
im Teillastbetrieb bei einem geringeren Kurbelgehäusedruck
ein Belüftungsstrom 23 aus
der Ansaugleitung 16 in das Kurbelgehäuse gelangt. In dem Teillastbetriebsbereich wird
das Kurbelgehäuse über eine
zweite Entlüftungsleitung 31 über eine
statische Drossel 30 und einen Volumenabscheider 29 entlüftet, wobei
die zweite Entlüftungsleitung 31 stromabwärts der
Drosselklappe 18 in das Saugrohr 13 mündet.