DE112012001650T5

DE112012001650T5 - Anordnung zur Verwendung in einer Kurbelgehäuseentlüftung, Kurbelgehäuseentlüftung umfassend eine solche Anordnung und Verfahren zum Einbauen einer solchen Anordnung

Info

Publication number: DE112012001650T5
Application number: DE201211001650
Authority: DE
Inventors: Servatius Alfons Maria Jaasma
Original assignee: Vialle Alternative Fuel Systems BV
Current assignee: Vialle Group Bv Nl
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2014-02-06
Also published as: US9010285B2; KR20140021662A; WO2012141581A1; AU2012243534A1; KR101984322B1; NL2006586C2; US20140034030A1; AU2012243534B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verwendung in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine (1). Die Anordnung umfasst eine Verschlussanordnung, welche dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in einer Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine (1) und endend nach deren Neustart zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe (33) aus einem Kurbelgehäuse (3) in ein Luftansaugsystem für den Zylinder (2) einströmen. Die Anordnung umfasst zudem einen Auslass (30), welcher dazu ausgebildet und angeordnet ist, um einen wesentlichen Teil der Restgase und/oder Dämpfe (33) von der Maschine (1) zu entfernen, solange diese abgestellt ist. Auch betrifft die Erfindung eine Kurbelgehäuseentlüftung, eine Brennkraftmaschine (1) und ein Fahrzeug, welche allesamt eine erfindungsgemäße Anordnung umfassen. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbau einer erfindungsgemäßen Anordnung.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Verwendung in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine mit wenigstens einem Zylinder, der einen Kolben und eine Brennkammer aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft auch eine Kurbegehäuseentlüftung zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine, wobei die Kurbelgehäuseentlüftung eine Anordnung der genannten Art umfasst. Die vorliegende Erfindung betrifft weiter eine Brennkraftmaschine, die eine oben erwähnte Kurbelgehäuseentlüftung umfasst. Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug, welches eine oben erwähnte Brennkraftmaschine umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bereitstellen einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine.
Kurbelgehäuseentlüftungen sind allgemein bekannt und werden in Verbrennungsmotoren wie mit Diesel, Benzin und verflüssigtem Gas betriebenen Motoren mit Direkteinspritzung eingesetzt, um Entlüftungsgase (Blow-by-Gase), d. h. Gase, welche den letzten Kolbenringen entweichen, und andere Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse des Motors zu entfernen. Um dies zu erreichen, ist eine Kurbelgehäuseentlüftung dazu ausgebildet und angeordnet, um von einer Luftreinigungseinheit eines Luftansaugsystems angezogener Frischluft das Eintreten über einen im Allgemeinen als Entlüftungskanal bezeichneten ersten Kanal in das Kurbelgehäuse des Motors zu ermöglichen. Weiterhin umfasst die Kurbelgehäuseentlüftung Elemente, welche dazu ausgebildet und angeordnet sind, um unerwünschte Gase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse auszuspülen. Dies geschieht üblicherweise mit Hilfe eines zweiten Kanals, welcher im Allgemeinen als Ablasskanal bezeichnet wird. Der Ablasskanal ist zwischen einem Ventildeckel und einem Luftansaugkanal angeordnet. Der Ablasskanal umfasst ein Regelventil, welches dazu ausgebildet und angeordnet ist, um die Menge an Gasen und/oder Dämpfen aus einem Kurbelgehäuse zu kontrollieren, welche den Luftansaugkanal als Funktion aus Motorlast und/oder Öffnung der Drosselklappe erreichen. Der Ablasskanal ist in der Regel an einer Stelle mit dem Luftansaugkanal verbunden, an welcher der Luftdruck in dem Luftansaugkanal niedriger ist als der Druck in dem Kurbelgehäuse bei laufendem Motor. Diese Stelle liegt in der Regel in der Nähe der Drosselklappe. Anstelle einer Entlüftung der Gase und/oder Dämpfe in die Umwelt werden diese in den Luftansaugkanal zurückgeführt und treten als Teil einer frischen Füllmenge an Luft und/oder Brennstoff in eine Brennkammer ein.
Ein Teil der Luft aus der Luftreinigungseinheit wird über den Entlüftungskanal in das Kurbelgehäuse des Motors zugeführt. In dem Kurbelgehäuse angekommen zirkuliert die Luft in dessen Inneren umher, wodurch sie unter anderem Gase und Nebenprodukte der Verbrennung sowie Dämpfe wie beispielsweise Wasserdampf, welcher gelöste chemische Verbrennungsprodukte und/oder Nebenprodukte enthalten kann, aufnimmt und entfernt. Diese Gase und/oder Dämpfe passieren einen Ölabscheider, beispielsweise ein Prallblech oder ein Gitter, um Öltröpfchen abzufangen, bevor diese aus dem Ventildeckel durch das Regelventil der Kurbelgehäuseentlüftung hindurch in den Luftansaugkanal gezogen werden.
Wie zuvor erwähnt, beruht die Kurbelgehäuseentlüftung auf der Tatsache, dass, während der Motor unter geringer Last und moderate Drosselöffnung läuft, der Druck in dem Luftansaugkanal niedriger ist als der Luftdruck in dem Kurbelgehäuse. Als Ergebnis des niedrigeren Drucks wird Luft in den Luftansaugkanal gesaugt, wodurch Luft nacheinander von dem Entlüftungskanal durch das Kurbelgehäuse, wo sie sich mit den vorgenannten Gasen und/oder Dämpfen verdünnt und vermischt, durch das Regelventil der Kurbelgehäuseentlüftung und in den Luftansaugkanal gezogen wird. Wenn der Luftdruck in dem Luftansaugkanal höher als der in dem Kurbelgehäuse ist, reduziert das zuvor genannte Regelventil seine Strömungsöffnung zumindest so weit, dass eine Rückströmung der Abluft zurück in das Kurbelgehäuse stark reduziert ist.
Ein Nachteil herkömmlicher Kurbelgehäuseentlüftung ist, dass sich nach dem Abstellen des Motors aus dem Kurbelgehäuse stammende Restgase und/oder Dämpfe in dem Luftansaugsystem ansammeln, da das Regelventil der Kurbelgehäuseentlüftung so ausgebildet und angeordnet ist, dass dieses den Ablasskanal nie vollständig verschließt. Im Ergebnis ersetzen die Restgase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse zumindest teilweise die Luft in dem Luftansaugkanal des Ansaugsystems. Wenn der Motor über einen längeren Zeitraum abgestellt ist, in der Regel 12 Stunden oder mehr, kann der Motor häufig nicht im ersten Anlauf gestartet werden. Dies wird durch ein überreiches Gemisch aus Luft, Restgasen und/oder Dämpfen aus dem Kurbelgehäuse und/oder Brennstoff verursacht, welche während des Anlassens in die Brennkammern gezogen werden.
Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Anordnung zur Verwendung in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine, welche das Anlassen einer solchen Maschine derart verbessert, dass diese tatsächlich beim ersten Anlauf startet, insbesondere nachdem sie bereits für eine längeren Zeitraum abgestellt war, wie zuvor erwähnt. Es ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Kurbelgehäuse bereitzustellen, welches eine solche Anordnung aufweist. Eine dritte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Brennkraftmaschine mit einem wie zuvor erwähnten Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem. Als vierte Aufgabe der vorliegenden Erfindung soll ein Fahrzeug mit einem wie zuvor erwähnten Verbrennungsmotor bereitgestellt werden. Es ist eine fünfte Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Einbau einer erfindungsgemäßen Anordnung in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine vorzustellen.
Wenigstens eine dieser Aufgaben wird durch eine Anordnung mit einer Verschlussanordnung und einem Auslass gelöst, die dazu ausgebildet und angeordnet ist, um zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse während einer Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine und endend nach deren Neustart in ein Luftansaugsystem für den Zylinder strömen. Der Auslass ist dazu ausgebildet und angeordnet, um einen wesentlichen Teil der Restgase und/oder Dämpfe von der Maschine zu entfernen, solange diese abgestellt ist. Im Gegensatz zu dem Regelventil der Kurbelgehäuseentlüftung ist die Verschlusseinrichtung der erfindungsgemäßen Anordnung dazu ausgebildet und angeordnet, um sich in eine geschlossene Position zu bewegen, sobald der Motor abgeschaltet wird, und so lange geschlossen zu bleiben, bis der Motor neu gestartet ist. Auf diese Weise verhindert die Verschlusseinrichtung so lange wie die Maschine abgestellt ist und aufgrund des in dem Ablasskanal durch das Andrehen erzeugten erheblichen Unterdrucks auch nach deren Neustart, dass Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse in den Luftansaugkanal des Luftansaugsystems strömen. Zumindest ein wesentlicher Teil der Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse können von dem Motor entweichen, beispielsweise über den Auslass der erfindungsgemäßen Anordnung in die Umwelt. Die Restgase und/oder Dämpfe, welche auch nach einem längeren Stillstand, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, in einem Kurbelgehäuse vorhanden sein können, werden beim erneuten Starten der Maschine nicht in den Luftansaugkanal gezogen. Auf diese Weise wird verhindert, dass das während des Anlassens in die Brennkammern gezogene Gemisch aufgrund von Restgasen und/oder Dämpfen aus einem Kurbelgehäuse überreich ist. Im Ergebnis sollte der Motor beim ersten Versuch starten, auch dann, wenn der Motor für einen längeren Zeitraum außer Betrieb war, beispielsweise 12 Stunden oder mehr.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Brennkraftmaschine eine mit verflüssigtem Gas betriebene Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung. Insbesondere bei solchen Motoren, welche durch ein verflüssigtes Gas, wie beispielsweise Propan, Butan oder ein Gemisch daraus, angetrieben werden, ist es wichtig, beim ersten Startversuch des Motors nach dessen längerem, wie zuvor beschriebenen Stillstand die Zufuhr eines überreichen Gemisches in die Brennkammern zu verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst die Verschlussanordnung ein in einem Ablasskanal der Kurbelgehäuseentlüftung angeordnetes erstes Verschlusselement, wobei das erste Verschlusselement dazu ausgebildet und angeordnet ist, um zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse in ein Luftansaugsystem einströmen, solange die Maschine abgestellt ist. Das erste Verschlusselement ist derart aufgebaut und angeordnet, dass es bei laufendem Motor den Betrieb der Kurbelgehäuseentlüftung nicht behindert, d. h. Gase und/oder Dämpfe können aus einem Kurbelgehäuse an dem ersten Verschlusselement vorbei in den Ablasskanal und schließlich in den Luftansaugkanal strömen. Solange jedoch der Motor abgeschaltet ist, schließt das erste Verschlusselement, wodurch das Einströmen von Restgasen und/oder Dämpfen aus einem Kurbelgehäuse in den Ablasskanal verhindert wird. Im Ergebnis können sich die Gase und/oder Dämpfe nicht in mindestens einem Teil des Luftansaugsystems ansammeln, wenn der Motor abgestellt ist. Das Gemisch, welches während des Andrehens in die Brennkammer gezogen wird, enthält zumindest weniger Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse, wodurch das erneute Starten der Maschine beim ersten Versuch verbessert ist.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das erste Verschlusselement in einem ersten Teil des Ablasskanals angeordnet, wobei der erste Teil zwischen einer über einem oberen Teil des Zylinders angeordneten Ventildeckel und einem Regelventil der Kurbelgehäuseentlüftung angeordnet ist. Sofern das erste Verschlusselement stromaufwärts des Regelventils der Kurbelgehäuseentlüftung angeordnet ist, können sich die Restgase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse höchstens in einem Teil des Ablasskanals ansammeln, welcher stromaufwärts des ersten Verschlusselements der erfindungsgemäßen Anordnung liegt.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das erste Verschlusselement ein Rückschlagventil, welches dazu ausgebildet und angeordnet ist, um zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse in das Luftansaugsystem einströmen, solange die Maschine abgestellt ist. Ein Rückschlagventil ermöglicht eine kostengünstige Umsetzung des ersten Verschlusselements, da keine aktiven Komponenten erforderlich sind. Für einen Fachmann ist es naheliegend, dass diverse unterschiedliche Ausgestaltungen eines solchen Rückschlagventils vorgesehen werden können.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das Rückschlagventil so ausgebildet und so angeordnet, dass dieses einen Öffnungsdruck von normalerweise mindestens 1 mbar (10 mm H₂O) besitzt. Im abgestellten Zustand des Motors sollte ein solcher Öffnungsdruck ausreichend sein, um das Rückschlagventil gegenüber aus dem Kurbelgehäuse austretenden Gasen und/oder Dämpfen geschlossen zu halten. Im Ergebnis werden die Gase und/oder Dämpfe hierdurch wenigstens aus einem Teil des Ablasskanals zurückgehalten, so dass diese sich nicht in dem Luftansaugkanal ansammeln können.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Auslass so ausgebildet und in dem ersten Teil des Ablasskanals stromaufwärts des ersten Verschlusselements angeordnet, dass wenigstens ein wesentlicher Teil der Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse von der Maschine entfernbar sind, solange diese abgestellt ist. Der Auslass, bei dem es sich beispielsweise um ein rohrartiges Element und/oder eine Öffnung handeln kann, weist einen Durchmesser auf, welcher normalerweise in einem Bereich von 1–8 mm liegt, insbesondere ungefähr 3 mm beträgt. Solche Durchmesser ermöglichen einerseits ein effektives Entfernen eines wesentlichen Teils der Restgase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse des Motors in seinem abgeschalteten Zustand, andererseits wird der Betrieb der Kurbelgehäuseentlüftung während des Laufes des Motors nicht oder nicht bedeutsam gestört. Der Auslass kann mit einem gleichbleibenden Durchmesser ausgebildet sein, gleichwohl kann der Auslass auch so ausgestaltet und angeordnet sein, dass der Durchmesser einstellbar ist. Letzteres bietet Einstellfunktionen, um die Leistung der erfindungsgemäßen Anordnung beispielsweise in Abhängigkeit von der Art des Motors zu optimieren. Im Ergebnis ermöglichen die Einstellungsfunktionen eine weitere Optimierung des Starts der Brennkraftmaschine nach einer längeren Zeitspanne des Stillstandes, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, so dass diese im Wesentlichen beim ersten Versuch startet.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist der Auslass mit einem Speicherelement verbindbar, welches dazu ausgebildet und angeordnet ist, um die Restgase und/oder Dämpfe zu speichern. Bei einem solchen Speicherelement kann es sich beispielsweise um einen bekannten Aktivkohlefilter handeln. Auf diese Weise werden die Restgase und/oder Dämpfe nicht an die Umwelt abgegeben, sondern in dem Auffangelement gespeichert. Hierdurch kann eine Verschmutzung der Umwelt verhindert werden. Das Auffangelement wird beim Starten des Motors geleert, wenn die aufgefangenen Gase und/oder Dämpfe nacheinander über den Auslass der Anordnung, den Ablasskanal und den Luftansaugkanal in die Brennkammern gezogen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung umfasst die Verschlussanordnung ein zweites Verschlusselement, welches in dem Ablasskanal stromabwärts des ersten Verschlusselements angeordnet ist, wobei das zweite Verschlusselement dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in der Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine und endend nach deren Neustart zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse in das Luftansaugsystem einströmen. Auf diese Weise verhindert das zweite Verschlusselement das Einziehen von Restgasen und/oder Dämpfen in den Luftansaugkanal über den Ablasskanal der Kurbelgehäuseentlüftung beim Neustart des Motors, welche auch nach einem längeren Zeitraum, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, in dem der Motor abgestellt ist, in einem Kurbelgehäuse vorhanden sein können. Hierdurch wird verhindert, dass das während des Andrehens in die Brennkammern gesaugte Gemisch überreich an Restgasen und/oder Dämpfen aus einem Kurbelgehäuse ist. Im Ergebnis wird der Start der Maschine im ersten Versuch nach einer längeren Zeitspanne des Stillstandes, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, nochmals verbessert.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das zweite Verschlusselement in einem zweiten Teil des Ablasskanals angeordnet, wobei dieser zweite Teil zwischen dem Regelventil und einem Luftansaugkanal des Luftansaugsystems gelegen ist. Das zweite Verschlusselement ist bevorzugt in einem zweiten Teil des Ablasskanals angeordnet, welcher einen kleineren Durchmesser, beispielsweise einen in einem Bereich von 1–2 mm gelegenen Durchmesser, als der Rest des Ablasskanals aufweist, dessen Durchmesser in der Regel in einem Bereich von 12–18 mm, typischerweise bei 16 mm liegt.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das zweite Verschlusselement derart ausgebildet und angeordnet, dass dieses zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar ist, wobei das zweite Verschlusselement in der Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine und endend nach deren Neustart in der ersten Stellung steht und wobei das zweite Verschlusselement außerhalb dieser Zeitspanne in der zweiten Stellung steht. Indem das zweite Verschlusselement in einem Teil des zweiten Teils des Ablasskanals mit einem wie zuvor beschriebenen reduzierten Durchmesser angeordnet wird, ist eine Umschaltung des zweiten Verschlusselements zwischen seiner ersten und zweiten Stellung unabhängig von dem Vorhandensein eines signifikanten Unterdrucks in dem Luftansaugkanal bei Neustart der Maschine möglich.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das zweite Verschlusselement dazu ausgebildet und angeordnet, um den Ablasskanal von dem Luftansaugkanal zu trennen und um Luft aus einer Luftreinigungseinheit das Einströmen in den Luftansaugkanal über wenigstens einen Teil des zweiten Teils des Ablasskanals zu ermöglichen, wenn das zweite Verschlusselement sich in der ersten Stellung befindet. In dieser Stellung verhindert das zweite Verschlusselement das Ansaugen von Restgasen und/oder Dämpfen aus einem Kurbelgehäuse in den Luftansaugkanal. Indem Luft aus der Luftreinigungseinheit das Einströmen in den Luftansaugkanal über wenigstens einen Teil des zweiten Teils des Ablasskanals ermöglicht ist, wird darüber hinaus verhindert, dass Startprobleme aufgrund falsch berechneter erforderlicher Luftmengen während des Andrehens eintreten.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das zweite Verschlusselement dazu ausgebildet und angeordnet, um Restgasen und/oder Dämpfen aus einem Kurbelgehäuse das Einströmen in den Luftansaugkanal über wenigstens einen Teil des zweiten Teils des Ablasskanals zu ermöglichen, wenn das zweite Verschlusselement sich in der zweiten Stellung befindet. In dieser Stellung läuft der Motor und der normale Betrieb der Kurbelgehäuseentlüftung wird in keiner Weise behindert, d. h. die Gase und/oder Dämpfe aus einem Kurbelgehäuse gelangen als Teil einer frischen Ladung aus Luft und/oder Kraftstoff wieder in eine Brennkammer.
Nach einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das zweite Verschlusselement ein computergesteuertes 3/2-Ventil. Ein derartiges 3/2-Ventil weist drei Anschlüsse auf und ist zwischen zwei Stellungen umschaltbar. Ein erster Anschluss ist mit dem zweiten Teil des Ablasskanals verbunden, ein zweiter Anschluss ist über einen Kanal mit der Luftreinigungseinheit verbunden und ein dritter Anschluss ist mit dem Luftansaugkanal verbunden. In einer ersten Stellung des 3/2-Ventils ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kanal zwischen dem ersten und dem dritten Anschluss ausgebildet. In einer zweiten Stellung des 3/2-Ventils ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Kanal zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss ausgebildet. Eine Software wird eingesetzt, um zwischen diesen beiden Stellungen zu schalten und um den Zeitpunkt der Umschaltung zu steuern. Darüber hinaus ist es möglich, in einfacher Weise den Anteil an Zeit nach dem Neustart des Motors einzustellen, welche verstreichen muss, bevor das zweite Verschlusselement, beispielsweise das 3/2-Ventil, aus der ersten in die zweite Stellung umgeschaltet werden sollte. Auf diese Weise kann der Neustart des Motors weiter optimiert werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Kurbelgehäuseentlüftung zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine aufgezeigt, wobei die Kurbelgehäuseentlüftung eine Anordnung gemäß der Erfindung umfasst. Eine solche Kurbelgehäuseentlüftung ermöglicht die Verbesserung des Startens der Brennkraftmaschine nach deren Stillstand über einen längeren Zeitraum, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, wodurch diese im Wesentlichen im ersten Anlauf gestartet werden kann.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Brennkraftmaschine aufgezeigt, welche eine Kurbelgehäuseentlüftung umfasst, die eine Anordnung gemäß der Erfindung besitzt. Eine solche Brennkraftmaschine weist nach deren längerem Stillstand, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, derart verbesserte Starteigenschaften auf, dass diese im Wesentlichen bereits im ersten Anlauf gestartet werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Fahrzeug aufgezeigt, welches eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftung aufweist, welche eine Anordnung gemäß der Erfindung beinhaltet. Ein derartiges Fahrzeug ist nach dessen Stillstand über einen längeren Zeitraum, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, im Wesentlichen bereits im ersten Anlauf zu starten.
Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Einbau einer Anordnung in eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder aufgezeigt, wobei der Zylinder einen Kolben und eine Brennkammer besitzt, mit den Schritten:

– Anordnen eines ersten Verschlusselements in einem Ablasskanal der Kurbelgehäuseentlüftung, wobei das erste Verschlusselement zwischen einem Ventildeckel einer über einem oberen Teil des Zylinders angeordneten Ventildeckel und einem Regelventil der Kurbelgehäuseentlüftung angeordnet wird; und/oder
– Anordnen eines zweiten Verschlusselements in dem Ablasskanal, wobei das zweite Verschlusselement zwischen dem Regelventil und einem Zuluftkanal des Zylinders gelegen ist; und
– Anordnen eines Auslasses an dem Ablasskanal, wobei der Auslass dazu ausgebildet und angeordnet ist, um wenigstens einen wesentlichen Teil an Restgasen und/oder Dämpfen aus dem Kurbelgehäuse von der Machine zu entfernen, solange diese abgestellt ist.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, in welchen eine veranschaulichende Ausführungsform der Erfindung gezeigt ist. Der Fachmann wird erkennen, dass weitere alternative und äquivalente Ausführungsformen der Erfindung erdacht und in der Praxis umgesetzt werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils einer Brennkraftmaschine, welche eine Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei verschiedene Ströme von Gasen und/oder Dämpfen für den Fall schematisch angedeutet sind, dass der Motor läuft.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils der Brennkraftmaschine, welche eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst, wie in 1 gezeigt, wobei ein Strom aus Restgasen und/oder Dämpfen aus dem Kurbelgehäuse für den Fall schematisch angedeutet sind, dass der Motor abgestellt ist.
Die Figuren sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet. Identische Komponenten in den Figuren sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Zylinder 2, welcher an seinem unteren Ende mit einem Kurbelgehäuse 3 und an seinem oberen Ende mit einem Ventildeckel 4 verbunden ist. Der Zylinder 2 umfasst eine Brennkammer 5 mit einem Kolben 6, der dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in einem gleitenden Kontakt mit den Wänden 7, 8 des Zylinders 2 innerhalb der Brennkammer 5 beweglich zu sein. Der Kolben 6 ist durch ein Verbindungselement 10 mit einer Kurbelwelle 9 verbunden. Die Kurbelwelle 9 ist für einen reibungslosen Betrieb und/oder zur Kühlung sowie zur Verhinderung von Verschleiß mit einem Gleitmittel 11 versorgt, beispielsweise Öl.
Ein Gemisch 12 aus Luft 32 und/oder Kraftstoff kann über ein durch ein Einlassventil 14 verschließbares Ansaugrohr 13 in die Brennkammer 5 eintreten. Nach der Verbrennung des Gemisches 12 wird ein Auslassventil 40 geöffnet und Abgase 15 werden über einen mit einer Abgasleitung 17 verbundenen Abgaskrümmer 16 aus der Brennkammer 5 entfernt. Der Ventildeckel 4 ist über einem oberen Teil des Zylinders 2 angeordnet, wobei der in der Ausführungsform gezeigte obere Teil das Einlassventil 14 und das Auslassventil 40 umfasst.
Während eines normalen Kompressionshubs kann eine kleine Menge der Verbrennungsgase und/oder Dämpfe durch Entweichen dieser Gase und/oder Dämpfe an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse 3 gelangen. Mithin werden solche Gase und/oder Dämpfe in der Regel als Entlüftungsgase (Blow-by-Gase) und/oder Dämpfe bezeichnet. Diese Entlüftungsgase und/oder Dämpfe können das Öl 11 in dem Kurbelgehäuse 3 verdünnen und verunreinigen, was zur Korrosion an kritischen Teilen führt und zum Aufbau von Schlamm beiträgt. Bei höheren Motordrehzahlen erhöhen die Entlüftungsgase und/oder Dämpfe den Kurbelgehäusedruck. Dies kann dazu führen, dass Öl 11 über gedichtete Motorflächen ausläuft. Durch die Verwendung einer Kurbelgehäuseentlüftung können die Entlüftungsgase und/oder Dämpfe vor Eintritt eines Schadens aus dem Kurbelgehäuse 3 entfernt und mit dem in den Motor gelangenden normalen Gemisch aus Luft und/oder Kraftstoff vermischt werden. Eine Kurbelgehäuseentlüftung umfasst einen zwischen einer Luftreinigungseinheit 19 eines Luftansaugsystems und dem Kurbelgehäuse 3 angeschlossenen Entlüftungskanal 18 sowie ein in einem Ablasskanal 21 angeordnetes Regelventil 20, wobei der Ablasskanal 21 zwischen dem Ventildeckel 4 und einem Luftansaugkanal 22 an einer Stelle angeschlossen ist, an welcher bei laufendem Motor der Luftdruck in dem Luftansaugkanal 22 geringer als der Druck in dem Kurbelgehäuse 3 ist. Diese Stelle liegt in der Regel in der Nähe einer Drosselklappe 41. zeigt, dass der Entlüftungskanal ein Rückschlagventil 27 beinhaltet, um zu verhindern, dass Gase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse 3 in die Luftreinigungseinheit 19 gelangen.
Zum Entfernen der Belüftungsgase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse 3 wird Luft 32 über den Entlüftungskanal 18 an dem Rückschlagventil 27 vorbei aus der Luftreinigungseinheit 19 in das Kurbelgehäuse 3 gesaugt. Im Kurbelgehäuse 3 angekommen zirkuliert die Luft 32 im Innern desselben unter Aufnahme der Belüftungsgase und/oder Dämpfe umher. Ein Gemisch 28 aus Luft 32 und Belüftungsgasen und/oder Dämpfen wird nacheinander durch in jenen dem Zylinder 2 zugehörigen Wänden 7, 8 angeordnete Kanäle 23, 24, den Ventildeckel 4, einen ersten Teil 25 des Ablasskanals 21, das Regelventil 20, einen zweiten Teil 26 des Ablasskanals 21 gezogen, bevor es in den Luftansaugkanal 22 an einer Stelle eintritt, an welcher bei laufendem Motor 1 der Luftdruck in dem Luftansaugkanal 22 geringer als der Druck in dem Kurbelgehäuse 3 ist. Auf diese Weise werden die Entlüftungsgase und/oder Dämpfe aus dem Kurbelgehäuse 3 entfernt und dem Luftansaugkanal 22 zugeführt, um als Teil einer frischen Ladung aus Luft und/oder Kraftstoff wieder in die Brennkammer 5 zu gelangen.
Wie zuvor erwähnt, liegt ein Nachteil herkömmlicher Kurbelgehäuseentlüftung darin, dass sich nach dem Abstellen des Motors 1 Restgase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 in dem Lüftungssystem ansammeln, da das Regelventil 20 der Kurbelgehäuseentlüftung so ausgebildet und angeordnet ist, dass dieses den Ablasskanal 21 nie vollständig verschließt. Im Ergebnis ersetzen die Restgase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 zumindest teilweise die Luft 32 in dem Luftansaugkanal 22 des Ansaugsystems. Wenn der Motor 1 über einen längeren Zeitraum abgestellt ist, in der Regel 12 Stunden oder mehr, kann der Motor 1 häufig nicht im ersten Anlauf gestartet werden. Dies wird durch ein überreiches Gemisch aus Luft 32, Restgasen und/oder Dämpfen 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 und/oder Kraftstoff verursacht, welche während des Andrehens in die Brennkammern gezogen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Anordnung bereitgestellt, welche einen Auslass 30 sowie eine Blendenanordnung mit einem ersten Verschlusselement 29 und einem zweiten Verschlusselement 42 umfasst, welche verhindern, dass die Restgase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 während eines Zeitraums in das Luftansaugsystem strömen, welcher beim Abstellen des Motors 1 beginnt und nach dessen Neustart endet, wobei die Restgase und/oder Dämpfe 33 während des Stillstands des Motors 1 durch den Auslass 30 entweichen können.
Nach der in 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung ist das erste Verschlusselement 29 ein Rückschlagventil 29, welches in dem ersten Teil 25 des Ablasskanals 21 angeordnet ist, welcher sich zwischen dem Ventildeckel 4 und dem Regelventil 20 der Kurbelgehäuseentlüftung befindet. Für den Fachmann selbstverständlich können viele Konfigurationen des Rückschlagventils 29 vorgesehen werden. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Rückschlagventils 29 umfasst ein Kugelventil. Alternative Ausführungsformen können beispielsweise Kolben, Plunger und/oder eine Kombination aus einer Klappe und einem Sitz umfassen. Das Rückschlagventil 29 ist so ausgebildet und angeordnet, dass es einen Öffnungsdruck von typischerweise mindestens etwa 1 mbar (10 mm H₂O) aufweist. Solange der Motor 1 – wie in 2 gezeigt – abgestellt ist, sollte ein solcher Öffnungsdruck ausreichen, um das Rückschlagventil 29 gegenüber den aus dem Kurbelgehäuse 3 diffundierenden Restgasen und/oder Dämpfen 33 zu verschließen. Im Ergebnis werden diese Gase und/oder Dämpfe 33 wenigstens aus einem Teil des ersten Teils 25 des Ablasskanals 21 ferngehalten, so dass sie sich nicht in dem Luftansaugkanal 22 ansammeln können.
1 verdeutlicht, dass das Rückschlagventil 29 den Betrieb der Kurbelgehäuseentlüftung während des Laufes des Motor 1 nicht behindert. Wird jedoch der Motor 1 abgeschaltet, schließt es, wodurch das Einströmen von Restgasen und/oder Dämpfen 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 in wenigstens einen Teil des ersten Teils 25 des Ablasskanals 21 verhindert wird.
1 zeigt, dass der Auslass 30 der erfindungsgemäßen Anordnung vor dem Rückschlagventil 29 in dem ersten Teil 25 des Ablasskanals 21 angeordnet ist. Das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Auslasses 30 umfasst ein Rohr mit Reduzierungselementen 31, welche dazu verwendet werden, um den Durchmesser des Auslasses 30, welcher typischerweise in einem Bereich von 1–8 mm, vorzugsweise bei etwa 3 mm liegt, einzustellen. Solche Durchmesser ermöglichen einerseits ein effektives Entfernen der Restgase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 des Motors 1 in seinem – wie in 2 gezeigten – abgeschalteten Zustand, andererseits wird der Betrieb der Kurbelgehäuseentlüftung während des Laufes des Motors nicht oder nur unbedeutend gestört. Auch kann der Auslass 30 mit einem gleichbleibenden Durchmesser ausgebildet sein. Gleichwohl bietet ein einstellbarer Durchmesser des Auslasses 30 Einstellfunktionen, um die Leistung der erfindungsgemäßen Anordnung beispielsweise in Abhängigkeit von der Art des Motors 1 zu optimieren. Im Ergebnis ermöglichen die Einstellungsfunktionen eine weitere Optimierung des Starts der Brennkraftmaschine 1 nach einer längeren Zeitspanne des Stillstandes, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, so dass diese im Wesentlichen beim ersten Versuch startet.
Dem Fachmann ist klar, dass für den Auslass 30 diverse Konfigurationen vorgesehen werden können. Eine alternative Ausführungsform der Auslass 30 kann beispielsweise als eine Bohrung mit konstantem Durchmesser oder so ausgebildet und angeordnet sein, dass deren Durchmesser verstellbar ist. 1 zeigt, dass bei laufendem Motor 1 die Luft 32 über den Auslass 30 in den Ablasskanal 21 gezogen wird und die Entlüftungsgase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 entfernt werden. Dies behindert weder den Betrieb der Kurbelgehäuseentlüftung noch den Betrieb des Motors 1.
In der in 1 gezeigten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung handelt es sich bei dem zweiten Verschlusselement 42 um ein computergesteuertes 3/2-Ventil, welches drei Anschlüsse aufweist und zwischen zwei Stellungen umschaltbar ist. Ein erster Anschluss des 3/2-Ventils 42 ist mit dem zweiten Teil 26 des Ablasskanals 21 verbunden, ein zweiter Anschluss ist über einen Kanal 43 mit der Luftreinigungseinheit 19 verbunden und ein dritter Anschluss ist mit dem Luftansaugkanal 22 verbunden. Wie in 1 dargestellt ist in einer zweiten Stellung des 3/2-Ventils 42 ein Kanal zwischen dem zweiten und dem dritten Anschluss ausgebildet, durch welchen hindurch die Gase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 in den Luftansaugkanal 22 strömen können.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt eines Teils der Brennkraftmaschine 1 mit einer Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche eine Verschlussanordnung mit einem Rückschlagventil 29, einem 3/2-Ventil 42 und einem Auslass 30 besitzt, wobei für den Fall, in dem der Motor 1 abgestellt ist, ein Strom an Restgasen und/oder Dämpfen 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 schematisch angedeutet ist. Hierbei sind sowohl das Rückschlagventil 27 in dem Entlüftungskanal 18 als auch das Rückschlagventil 29 in dem Ablasskanal 21 in einer geschlossenen Stellung, um zu verhindern, dass die Restgase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 jeweils in die Luftreinigungseinheit 19 und den Luftansaugkanal 22 gelangen. Stattdessen strömen besagte Gase und/oder Dämpfe 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 in die Umwelt und/oder in ein Speichermedium, wie beispielsweise in einen (nicht näher dargestellten) Aktivkohlefilter, nachdem sie nacheinander durch die Kanäle 23, 24 in den Wänden 7, 8 bzw. den Ventildeckel 4 und den Auslass 30 gelangt sind.
2 zeigt, dass in einer ersten Stellung des 3/2-Ventils 42 ein Kanal zwischen dem über den Kanal 43 mit der Luftreinigungseinheit 19 verbundenen zweiten Anschluss und dem mit dem Luftansaugkanal 22 verbundenen dritten Anschluss ausgebildet ist. Dies ermöglicht der Luft aus der Luftreinigungseinheit 19 über den Kanal 43 und wenigstens einen Teil des zweiten Teils 26 des Ablasskanals 21 in den Luftansaugkanal 22 zu strömen. Auf diese Weise wird verhindert, dass Startprobleme aufgrund von falsch berechneten erforderlichen Luftmengen während des Andrehens auftreten.
Im Ergebnis sollte ein erfindungsgemäßer Motor 1, welcher eine eine Verschlussanordnung umfassende Anordnung mit einem ersten Verschlusselement 29 und einem zweiten Verschlusselement 42 sowie einen Auslass 30 aufweist in der Lage sein, bereits im ersten Anlauf nach einem längeren Zeitraum des Stillstandes, beispielsweise 12 Stunden oder mehr, zu starten, da das Luft 32 und/oder Kraftstoff beinhaltende und beim Andrehen in die Brennkammer 5 gesaugte Gemisch 12 nicht überreich an Restgasen und/oder Dämpfen 33 aus dem Kurbelgehäuse 3 ist.
Variationen zu den in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen der Anordnung sind ohne eine Abweichung vom Erfindungsgedanken denkbar. Es ist verständlich, dass die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde. Die Erfindung soll nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt werden. Der nachgesuchte Schutzbereich wird durch die nachfolgenden Ansprüche bestimmt, zu denen diverse Modifikationen denkbar sind.

Claims

Anordnung zur Verwendung in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (2), welcher einen Kolben (6) und eine Brennkammer (5) besitzt, wobei die Anordnung einen Auslass (30) sowie eine Verschlussanordnung umfasst, welche dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in einer Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine (1) und endend nach deren Neustart zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe (33) aus einem Kurbelgehäuse (3) in ein Luftansaugsystem für den Zylinder (2) einströmen, wobei der Auslass (30) dazu ausgebildet und angeordnet ist, um einen wesentlichen Teil der Restgase und/oder Dämpfe (33) von der Maschine (1) zu entfernen, solange diese abgestellt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, wobei die Brennkraftmaschine (1) eine mit verflüssigtem Gas betriebene Direkteinspritzer-Maschine (1) ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Verschlussanordnung ein in einem Ablasskanal (21) der Kurbelgehäuseentlüftung angeordnetes erstes Verschlusselement (29) umfasst, wobei das erste Verschlusselement (29) dazu ausgebildet und angeordnet ist, um zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe (33) aus dem Kurbelgehäuse (3) in ein Luftansaugsystem einströmen, solange die Maschine (1) abgestellt ist.
Anordnung nach Anspruch 3, wobei das erste Verschlusselement (29) in einem ersten Teil (25) des Ablasskanals (21) angeordnet ist, wobei der erste Teil (25) zwischen einer über einem oberen Teil des Zylinders (2) angeordneten Ventildeckel (4) und einem Regelventil (20) der Kurbelgehäuseentlüftung gelegen ist.
Anordnung nach Anspruch 4, wobei das erste Verschlusselement (29) ein Rückschlagventil ist, welches dazu ausgebildet und angeordnet ist, um zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe (33) aus dem Kurbelgehäuse (3) in das Luftansaugsystem einströmen, solange die Maschine (1) abgestellt ist.
Anordnung nach Anspruch 5, wobei das Rückschlagventil (29) so ausgebildet und angeordnet ist, dass dieses normalerweise einen Öffnungsdruck von mindestens 1 mbar (10 mm H₂O) besitzt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslass (30) so ausgebildet und in dem ersten Teil (25) des Ablasskanals (21) stromaufwärts des ersten Verschlusselements (29) angeordnet ist, dass wenigstens ein wesentlicher Teil der Restgase und/oder Dämpfe (33) aus dem Kurbelgehäuse (3) von der Maschine (1) entfernbar sind, solange diese abgestellt ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Auslass (30) mit einem Speicherelement verbindbar ist, welches dazu ausgebildet und angeordnet ist, um die Restgase und/oder Dämpfe (33) zu speichern und/oder zu reinigen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verschlussanordnung ein zweites Verschlusselement (42) umfasst, welches in dem Ablasskanal (21) stromabwärts des ersten Verschlusselements (29) angeordnet ist, wobei das zweite Verschlusselement (42) dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in der Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine (1) und endend nach deren Neustart zu verhindern, dass Restgase und/oder Dämpfe (33) aus dem Kurbelgehäuse (3) in das Luftansaugsystem einströmen.
Anordnung nach Anspruch 9, wobei das zweite Verschlusselement (42) in einem zweiten Teil (26) des Ablasskanals (21) angeordnet ist, wobei der zweite Teil (26) zwischen dem Regelventil (20) und einem Luftansaugkanal (22) des Luftansaugsystems gelegen ist.
Anordnung nach Anspruch 9 oder 10, wobei das zweite Verschlusselement (42) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass dieses zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung umschaltbar ist, wobei das zweite Verschlusselement (42) in der Zeitspanne beginnend mit dem Abstellen der Maschine (1) und endend nach deren Neustart in der ersten Stellung steht und wobei das zweite Verschlusselement (42) außerhalb dieser Zeitspanne in der zweiten Stellung steht.
Anordnung nach Anspruch 11, wobei das zweite Verschlusselement (42) dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in der ersten Stellung den Ablasskanal (21) von dem Luftansaugkanal (22) zu trennen und um Luft aus einer Luftreinigungseinheit (19) das Einströmen in den Luftansaugkanal (22) über wenigstens einen Teil des zweiten Teils (26) des Ablasskanals (21) zu ermöglichen.
Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, wobei das zweite Verschlusselement (42) dazu ausgebildet und angeordnet ist, um in der zweiten Stellung Restgasen und/oder Dämpfen (33) aus dem Kurbelgehäuse (3) das Einströmen in den Luftansaugkanal (22) über wenigstens einen Teil des zweiten Teils (26) des Ablasskanals (21) zu ermöglichen.
Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das zweite Verschlusselement (42) ein computergesteuertes 3/2-Ventil ist.
Kurbelgehäuseentlüftung zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine (1), wobei die Kurbelgehäuseentlüftung eine Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Brennkraftmaschine (1), umfassend eine Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 15.
Fahrzeug, umfassend eine Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 16.
Verfahren zum Einbau einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14 in eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (2), welcher einen Kolben (6) und eine Brennkammer (5) besitzt, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: – Anordnen eines ersten Verschlusselements (29) in einem Ablasskanal (21) der Kurbelgehäuseentlüftung, wobei das erste Verschlusselement (29) zwischen einem Ventildeckel (4) einer über einem oberen Teil des Zylinders (2) angeordneten Ventildeckel (4) und einem Regelventil (20) der Kurbelgehäuseentlüftung angeordnet wird; und/oder – Anordnen eines zweiten Verschlusselements (42) in dem Ablasskanal (21), wobei das zweite Verschlusselement (42) zwischen dem Regelventil (20) und einem Luftansaugkanal (22) des Zylinders (2) gelegen ist; und – Anordnen eines Auslasses (30) an dem Ablasskanal (21), wobei der Auslass (30) dazu ausgebildet und angeordnet ist, um wenigstens einen wesentlichen Teil an Restgasen und/oder Dämpfen (33) aus dem Kurbelgehäuse (3) von der Maschine (1) zu entfernen, solange diese abgestellt ist.