DE19523480C2 - Brennkraftmaschine mit einem vom Abgas der Brennkraftmaschine angetriebenen Abgasturbolader - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem vom Abgas der Brennkraftmaschine angetriebenen Abgasturbolader ge­ mäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der Motortechnischen Zeitschrift 50, 1998, Seite 566 ff. ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, in der ein Entlüftungssystem integriert ist. Im Kurbelgehäuse befindet sich ein erster siphonartiger Kondensatabscheideraum. Über einen Steigkanal wird das Leckgas einem in einer Zylinder­ kopfhaube angeordneten zweiten Abscheideraum zugeführt. Über ein Druckbegrenzungsventil gelangt das Leckgas zur Saugseite des Laders und von dort in den Motor zurück. Eine Messung der Gasdichtheit bzw. des Leckgases, das aus dem Motorgehäuse bzw. aus einem Abgasturbolader austreten kann, ist nicht zu entneh­ men.

Aus der JP-62/261017 ist eine Durchsatzmengenmeßvorrichtung mit einem Durchsatzmengenmeßgerät bekannt, wobei die Vorrichtung dem Meßgerät vorgeschaltete Beruhigungsstrecken aufweist, in denen Druckpulsationen des strömenden Fluids vor der Durchsatz­ mengenmessung gedämpft werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Brennkraftmaschine mit einem in den Motorölkreislauf eingebundenen Abgasturbolader ei­ ne getrennte Bestimmung der jeweils im Kurbelgehäuse und im Ab­ gasturbolader anfallenden Entlüftungsgase zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Pa­ tentanspruchs 1 gelöst.

Durch die nachgeschaltete bzw. stromab des Abgasturboladers an­ geordnete Meßeinrichtung kann eine Messung der aus dem Ab­ gasturbolader entweichenden Entlüftungsgase ermöglicht werden, bevor das aus dem Abgasturbolader ausströmende Öl-Gasgemisch über den Motorölkreislauf einer Ölwanne des Kurbelgehäuses zu­ geführt wird. Die aus dem Kurbelgehäuse austretenden Gase wer­ den über die in der Entlüftungsleitung angeordnete Gasmengen­ meßuhr erfaßt. Dadurch kann eine getrennte Bestimmung der Ent­ lüftungsgase von dem Abgasturbolader einerseits und dem Motor­ gehäuse andererseits ermittelt werden. Somit können Abweichun­ gen von den gemessenen Werten gegenüber den Sollwerten genau zugeordnet werden und eine einfache Fehlerdiagnose ermöglicht sein. Dadurch, daß die Meßeinrichtung einen Beruhigungsbehälter mit einer Gasmengenmeßvorrichtung aufweist, wird ermöglicht, daß das aus dem Abgasturbolader austretende Öl sich in dem Be­ ruhigungsbehälter sammeln und beruhigen kann. Das in dem Beru­ higungsbehälter sich befindende Öl kann eine gewisse Zeit darin verbleiben, bevor es über eine dem Beruhigungsbehälter nachge­ schaltete Ölablaufleitung der Ölwanne des Kurbelgehäuses zuge­ führt wird. Dadurch kann sichergestellt werden, daß die in dem Öl mitgeführten Entlüftungsgase des Abgasturboladers im wesent­ lichen vollständig aus dem Öl entweichen können und dadurch ei­ ne exakte Messung der tatsächlich angefallenen Menge des Ent­ lüftungsgases des Abgasturboladers ermöglicht sein kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 2 kann sichergestellt werden, daß ein gewisser Füllstand des Öls in dem Beruhigungsbehälter vorliegt, so daß immer ein gewisser Zeitraum vorhanden ist, in dem die Entlüftungsgase aus dem Öl entweichen können. Dies kann durch den siphonartigen Verlauf der Ölablaufleitung zwischen dem Beruhigungsbehälter und der nachgeschalteten Ölwanne im we­ sentlichen sichergestellt sein, da die siphonartige Ablauflei­ tung als Verschluß dienen kann und das Absinken des Füllstandes unterhalb eines bestimmten Ölstandes vermeidet. Somit kann auch eine vollständige Entleerung des Beruhigungsbehälters nicht er­ folgen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 3 kann verhindert werden, daß der maximale Ölfüllstand in der Ölwanne überschritten wird. Die siphonartige Ölablaufleitung kann verhindern, daß ein Ausgleich der in dem Beruhigungsbehälter und der Ölwanne vorliegenden Öl­ menge erfolgen kann. Durch den zumindest gleich vorzugsweise oberhalb des Ölfüllstandes der Ölwanne liegenden höchsten Punkt der Ölablaufleitung des Beruhigungsbehälters kann ein selbstän­ diges Nachlaufen des Öls aus dem Beruhigungsbehälter in die Öl­ wanne verhindert sein, sobald der Füllstand des Öls in dem Be­ ruhigungsbehälter in einer horizontalen Ebene mit dem höchsten Punkt der Ölablaufleitung liegt. Durch die siphonartige Ausbil­ dung der Ölablaufleitung kann ferner ermöglicht sein, daß eine genügend große Menge an Öl in dem Ölkreislauf, insbesondere in dem Beruhigungsbehälter aufgenommen ist, so daß eine genügend große Restmenge in dem Beruhigungsbehälter verbleiben kann, um eine genügend große Beruhigungs- und Entgasungsphase zu ermög­ lichen.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 wird ein bestimmtes Ölniveau im Beruhigungsbehälter 21 unabhängig vom Motorölniveau gewähr­ leistet.

Durch die Merkmale des Anspruchs 5 kann ein schnelles Ablaufen des Öles aus dem Abgasturbolader in den Beruhigungsbehälter er­ folgen, so daß im wesentlichen sämtliche Entlüftungsgase im Öl mitgeführt werden und erst im Beruhigungsbehälter der Entga­ sungsvorgang beginnen kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 6 ist ermöglicht, daß das Öl aus dem Abgasturbolader austreten und frei in den Beruhigungs­ behälter einströmen kann.

Durch die Merkmale des Anspruchs 7 kann ein Betrieb der Brenn­ kraftmaschine ermöglicht sein, ohne daß eine Messung der durch den Abgasturbolader anfallenden Entlüftungsmenge erfolgen kann. Das Bypassventil, das vorzugsweise als Kombination von zwei 3/2-Wegeventil oder dgl. ausgebildet sein kann, ist zwischen der vom Abgasturbolader zum Beruhigungsbehälter stetig fallen­ den Ölablaufleitung und dem höchsten Punkt der siphonartigen Ölablaufleitung des Beruhigungsbehälters vorgesehen, so daß wiederum eine stetig fallende Ölablaufleitung zwischen dem Ab­ gasturbolader und der Ölwanne gebildet sein kann, wenn der Be­ ruhigungsbehälter nicht in den Motor-Ölkreislauf eingeschlossen sein soll.

Durch die Merkmale des Anspruchs 8 ist ermöglicht, daß auch bei einem Kaltstart eine gute Fließfähigkeit des Öls gegeben sein kann. Vor allem wird bei betriebswarmem Motor eine unerlaubte Abkühlung des Öls und somit eine Verfälschung der Motorparame­ ter verhindert.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 ist ermöglicht, daß auf ein­ fache Weise bei einem Ölwechsel sowohl aus der Ölwanne als auch aus dem Beruhigungsbehälter sämtliches Öl entnommen und ausge­ tauscht werden kann. Insbesondere kann auch an einem tiefsten Punkt der siphonartigen Ölablaufleitung eine weitere Öffnung vorgesehen sein, um ggfs. Ölschlamm oder dgl. absaugen zu kön­ nen.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine mit einem vom Abgas der Brennkraftmaschine angetriebenen Abgasturbolader dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem in einem Motor-Ölkreislauf angeordneten Ab­ gasturbolader und einer erfindungsgemäßen Meßvorrich­ tung,

Fig. 2 das Bypaßventil in Stellung "Messen";

Fig. 3 das Bypaßventil in Stellung "Nicht messen".

Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 11 mit einem Kurbelgehäuse 12 und einem dem Kurbelgehäuse 12 zugeordneten Zylinderkopf 13. Die Abgase der Brennkraftmaschine 11 treiben einen der Brenn­ kraftmaschine 11 zugeordneten Abgasturbolader 14 an. Dieser Ab­ gasturbolader 14 ist in den einzigen Motor-Ölkreislauf der Brennkraftmaschine 11 eingebunden.

An dem Zylinderkopf 13 der Brennkraftmaschine 11 ist eine Ent­ lüftungsleitung 16 mit einem Gasmengenmeßgerät 17 vorgesehen. Über dieses Gasmengenmeßgerät 17 können die in dem Kurbelge­ häuse 12 anfallenden Entlüftungsgase gemessen werden.

Der Abgasturbolader 14 ist dem Kurbelgehäuse 12 in dem Motor- Ölkreislauf nachgeschaltet und weist eine Ölablaufleitung 18 auf, die zu einer Meßeinrichtung 19 führt. Damit kann die Menge der beispielsweise über die Wellendichtungen des Turboladers aus dessen Verdichter und Turbine ins Lagergehäuse austretenden und damit in den Ölkreislauf gelangende Entlüftungsgase ermit­ telt werden.

Die Meßeinrichtung 19 weist einen Beruhigungsbehälter 21 auf, an dessen oberen Ende ein Luftmengenmeßgerät 22 die anfallenden Entlüftungsgase des Abgasturboladers 14 erfassen und mit vorge­ gebenen Sollwerten vergleichen kann. Die Werte der Luftmengen­ meßgeräte 17 und 22 können über eine Steuer- und Rechnereinheit eines Motormanagements erfaßt und abgespeichert werden. Bei Be­ darf können die gemessenen Werte über ein Fehlerdiagnosesystem abgefragt werden.

Der Beruhigungsbehälter 21 weist im unteren Bereich eine Hei­ zung 23 auf, um bei einem Kaltstart die zumindest erforderliche Fließfähigkeit des Öls zu gewährleisten. Vor allem wird bei be­ triebswarmem Motor eine unerlaubte Abkühlung des Öls und somit eine Verfälschung der Motorparameter verhindert. Ferner ist na­ he einer Ölablaufleitung 24 des Beruhigungsbehälters 21, die zu einer Ölwanne 26 der Brennkraftmaschine 11 führt, eine Ölablaß­ schraube 27 vorgesehen. Somit kann bei einem Ölwechsel auch ei­ ne vollständige Entleerung des Beruhigungsbehälters 21 ermög­ licht sein.

Ferner ist an dem Beruhigungsbehälter 21 eine Füllstandsanzeige 25 angeordnet, so daß der tatsächlich vorliegende Füllstand des Öls abgelesen und kontrolliert werden kann und beim Befüllen des Ölkreislaufs mit Öl der Füllstand abgelesen werden kann.

Die Ölablaufleitung 24 weist einen siphonartigen Verlauf auf. An einen U-förmigen Abschnitt 28 schließt sich ein am höchsten Punkt 29 der Ölablaufleitung 24 stetig fallender Leitungsab­ schnitt 31 an, der in die Ölwanne 26 mündet. Der höchste Punkt 29 der Ölablaufleitung 24 liegt oberhalb dem maximalen Füll­ stand 32 der Ölwanne 26, so daß die siphonartige Ausbildung der Ölablaufleitung 24 als Verschluß wirken kann und sichergestellt ist, daß eine Überschreitung des maximalen Füllstandes 32 der Ölwanne 26 ausbleibt. Der höchste Punkt 29 bestimmt auch die Füllstandsmenge 33 in dem Beruhigungsbehälter 21 bzw. die im Beruhigungsbehälter 21 verbleibende Restmenge an Öl. Oberhalb dieser horizontalen Ebene ist ein Einlaß 36 der Ölablaufleitung 18 des Abgasturboladers 14 angeordnet, so daß das Öl von dem Abgastorbelader 14 aus der Ölablaufleitung 18 in den Beruhi­ gungsbehälter 21 strömen kann. Unterhalb einer horizontalen Ebene des höchsten Punkts 29 kann die Füllstandsmenge 33 des Beruhigungsbehälters 21 nicht absinken. Dadurch wird gewährlei­ stet, daß eine gewisse Restmenge an Öl in dem Beruhigungsbehäl­ ter 21 verbleibt und eine im wesentlichen vollständige Entwei­ chung der Entlüftungsgase gewährleistet sein kann. An dem ste­ tig fallenden Leitungsabschnitt 31 ist weiterhin ein Schauglas 30 angeordnet, über das der Füllstand des Motoröls in der Öl­ wanne 26 abgelesen werden kann. Vorteilhafterweise ist ein Aus­ laß der Ölablaufleitung 18 an dem Abgasturbolader 14 in einer Höhe angeordnet, die oberhalb des maximalen Füllstandes des Be­ ruhigungsbehälters 21 liegt. Damit ist sichergestellt, daß das Öl aus der Ölablaufleitung 18 stets in den Beruhigungsbehälter 21 abfließt.

Zwischen der Ölablaufleitung 18 des Abgasturboladers 14 und dem höchsten Punkt 29 der Ölablaufleitung 24 von dem Beruhigungsbe­ hälter 21 ist ein Bypassventil 34 vorgesehen, wodurch das aus dem Abgasturbolader 14 austretende Öl unmittelbar der Ölwanne 26 zuführbar ist.

Durch die Zwischenschaltung der Meßeinrichtung 19 zwischen dem Abgasturbolader 14 und der Ölwanne 26 kann nicht nur eine ge­ trennte Messung und Bestimmung des anfallenden Entlüftungsan­ teils von Brennkraftmaschine 11 und Abgasturbolader 14 erfol­ gen, sondern es kann auch sichergestellt sein, daß das über die Ölablaufleitung 24 der Ölwanne 26 zugeführte Öl im wesentlichen frei von Entlüftungsgasen ist. Ferner kann eine getrennte Mes­ sung durchgeführt werden, obwohl die Brennkraftmaschine 11 und der Abgasturbolader 14 in einem Motor-Ölkreislauf eingebunden sind.

Bei einer Erstbefüllung des Siphons mit Motoröl vor Beginn der Messung ist sicherzustellen, daß die erforderliche Ölmenge in der Ölwanne 26 und dem Beruhigungsbehälter 21 für den Motor-Öl­ kreislauf zur Verfügung steht.

Ferner muß sichergestellt werden, daß keine unterschiedlichen Drücke im Beruhigungsbehälter 21 und Kurbelgehäuse 12 auftreten um ein Überfüllen bzw. Entleeren der Ölwanne 26 zu meiden. Er­ reicht wird dies dadurch, daß beim getrennten Messen mit den Gasmengenmeßgeräten 17 und 22 (Fig. 2) die Entlüftungsgase über beide Gasmengenmeßgeräte 17 und 22 zur Atmosphäre abströmen können und die Strömungswiderstände der Gasmengenmeßgeräte müs­ sen gleich sein oder gegen 0 gehen.

Fig. 3 zeigt das Bypaßventil 34 in der Stellung für nicht ge­ trenntes Messen. Hierbei werden die Blowby-Gase des Abgasturbo­ laders 14 über das Bypaßventil 34 unmittelbar in das Kurbelge­ häuse 12 zurückgeführt. In diesem Fall werden dem Gasmengenmeß­ gerät 17 die Summe der Luftmengenwerte gemessen, die bei Stel­ lung getrenntes Messen (Fig. 2) an den Gasmengenmeßgeräten 17 und 22 erfaßt wurden (Kontrollfunktion).

Claims (9)

1. Brennkraftmaschine mit einem vom Abgas der Brennkraftmaschi­ ne (11) angetriebenen Abgasturbolader (14), der in einen Motor- Ölkreislauf der Brennkraftmaschine (11) eingebunden ist und ei­ ner an der Brennkraftmaschine (11) angeordneten Entlüftungslei­ tung (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsleitung (16) ein Luftmengenmeßgerät (17) zur Bestimmung der am Kurbelgehäuse (12) anfallenden Entlüf­ tungsgase aufweist und daß eine dem Abgasturbolader (14) nach­ geschaltete, in den Motor-Ölkreislauf eingebundene Meßeinrich­ tung (19) zur Bestimmung der an dem Abgasturbolader (14) anfal­ lenden Entlüftungsgase vorgesehen ist, die einen der Entgasung des aus dem Abgasturbolader (14) austretenden Ölstroms dienen­ den Beruhigungsbehälter (21) mit einer Luftmengenmeßvorrichtung (22) aufweist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Ölwanne (26) des Kurbelgehäuses (12) führende Ölablaufleitung (24) des Beruhigungsbehälters (21) siphonartig ausgebildet ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die siphonartige Ölablaufleitung (24) einen höchsten Punkt (29) aufweist, der oberhalb einer maximalen Füllstandshö­ he (32) des in der Ölwanne (26) angeordneten Öls und unterhalb eines Einlasses (36) einer Ölablaufleitung (18) des Abgasturbo­ laders (14) in den Beruhigungsbehälter (21) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölablaufleitung (24) des Beruhigungsbehälters (21) einen bis zum höchsten Punkt (29) verlaufenden U-förmigen Ab­ schnitt (28) aufweist, der in einen stetig fallenden Leitungs­ abschnitt (31) auf die Ölwanne (26) zuführend und in diese ein­ mündend übergeht.

5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölablaufleitung (18) des Abgasturboladers (14) zum Beruhigungsbehälter (21) stetig fallend ausgebildet ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein maximaler Füllstand (33) in den Beruhigungsbehälter (21) unterhalb eines Einlaß (36) der an dem Abgasturbolader (14) angeordneten Ölablaufleitung (18) vorgesehen ist.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölablaufleitung (18) des Abgasturboladers (14) und die Ölablaufleitung (24) des Beruhigungsbehälters (21) mit ei­ nem Bypassventil (34), das vorzugsweise als Kombination von zwei 3/2-Wege-Ventilen ausgebildet ist, verbindbar ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Beruhigungsbehälter (21) eine Heizung (23) vor­ gesehen ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Beruhigungsbehälter (21) einen Ölablauf (27) auf­ weist.