DE20103874U1 - Einrichtung für die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Einrichtung für die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine

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Description

Beschreibung;
Einrichtung für die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einer von einem Saugrohr der Brennkraftmaschine in das Kurbelgehäuse führenden Frischluftleitung mit einem Rückschlagventil und mit einer vom Kurbelgehäuse zum Saugrohr führenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung mit einem Ölnebelabscheider.
Einrichtungen der genannten Art sind aus der Praxis des Automobilbaus bekannt. Die Aufgabe dieser Einrichtung besteht darin, einen aus technischen und gesetzlichen Gründen erforderlichen Unterdruck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine aufrecht zu erhalten, indem das Kurbelgehäuse entlüftet wird, wobei Gase aus dem Kurbelgehäuse, insbesondere Blow-By-Gase aus den Brennräumen der Brennkraftmaschine, zum Saugrohr der Maschine geführt werden. In dem Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas mitgeführte Ölanteile werden in einem Ölnebelabscheider abgetrennt; das abgetrennte Öl wird wieder der Brennkraftmaschine zugeführt und das vom Öl befreite Gas gelangt in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und durchläuft dann die in der Maschine stattfindende Verbrennung. Um im Kurbelgehäuse anfallende Benzindämpfe zuverlässig aus dem Kurbelgehäuse zu entfernen, .ist eine kontrollierte Zufuhr von Frischluft in das Kurbelgehäuse üblich, wobei aber
die maximal zulässige Menge der dem Kurbelgehäuse zugeführten Frischluft aus technischen Gründen begrenzt ist.
Bekannte Einrichtungen der genannten Art haben verschiedene betriebliche Nachteile, die insbesondere bei bestimmten Betriebszuständen auftreten. Bei Otto-Motoren tritt der Nachteil auf, daß über dem Ölnebelabscheider ein relativ großer Druckabfall entsteht, der zu einer Gefahr eines Überdrucks im Kurbelgehäuse führt, wenn der Unterdruck im Saugrohr sich nicht ausreichend vom Umgebungsluftdruck unterscheidet. Dies führt außerdem zu einem Abfall des Wirkungsgrades des Ölnebelabscheiders, da bei Otto-Motoren üblicherweise auf dem Trägheitsprinzip basierende Abscheider eingesetzt werden, die für einen hohen Wirkungsgrad einen ausreichend hohen Volumenstrom benötigen. Elektroabscheider, die praktisch keinen Druckabfall verursachen, sind aufgrund von Brand- und Explosionsgefahren bei Otto-Motoren nicht einsetzbar. Ein weiterer Nachteil tritt dann auf, wenn sich die Brennkraftmaschine im Bereich ihrer Null-Last befindet, da in diesem Zustand ein zu hoher Kurbelgehäusedruck entstehen kann. Dieses Problem tritt insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit einem fortgeschrittenen Verschleiß auf, da hier bei hoher Drehzahl und Null-Last hohe Blow-By-Volumenströme auftreten können. Schließlich besteht ein Nachteil der bekannten Einrichtungen darin, daß es zu Leerlaufstörungen der Brennkraftmaschine kommen kann. Diese werden durch eine zu große Menge an Frischluft, die an der geschlossenen Drosselklappe vorbei in die Brennkraftmaschine gelangt, verursacht. Deshalb muß bei konventionellen Einrichtungen die Frischluftmenge soweit gedrosselt werden, daß Leerlaufstörungen nicht auftreten. Hierdurch leidet: aber die Effektivität der Belüftung des Kurbelgehäuses.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu
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schaffen, die dargelegten Nachteile vermeidet und mit der insbesondere erreicht wird, daß unter praktisch allen auftretenden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine in deren Kurbelgehäuse ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck aufrecht erhalten wird, bei der gleichzeitig ein hoher Wirkungsgrad des Ölnebelabscheiders gewährleistet ist und die Leerlaufstörungen der Brennkraftmaschiene vermeidet.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß im Verlauf der Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung eine Saugpumpe vorgesehen ist, mit der im Kurbelgehäuse ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck erzeugbar ist.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung sorgt vorteilhaft die Saugpumpe dafür, daß stets ein gewünschter Unterdruck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine besteht, wobei der Unterdruck auch in solchen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine erhalten bleibt, bei denen allein über das Saugrohr der entsprechende Unterdruck nicht erzeugt werden kann. Zugleich sorgt die Saugpumpe für einen ausreichend großen Volumenstrom am Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas durch den Ölnebelabscheider, so daß dieser in praktisch jedem Betriebszustand der Brennkraftmaschine einen hohen Wirkungsgrad hat. Aufgrund der durch die Saugpumpe verstärkten Abfuhr von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas aus dem Kurbelgehäuse kann entsprechend mehr Frischluft in das Kurbelgehäuse geführt werden, wodurch die Belüftung intensiviert wird; insbesondere die Abfuhr von Benzindämpfen aus dem Kurbelgehäuse wird somit gefördert.
Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Schutzansprüchen 2 bis 12 angegeben.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine Einrichtung für die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung in einer erten Ausführung,
Figur 2 die Einrichtung in einer zweiten Ausführung und Figur 3 die Einrichtung in einer dritten Ausführung.
Die Figur 1 der Zeichnung zeigt ganz links eine Kombination von Ansauggeräuschdämpfer (AGD) und Luftfilter, von dem aus ein Saugrohr zur Brennkraftmaschine führt, die in der Zeichnung rechts angedeutet ist. Im Verlauf des Saugrohrs ist eine Drosselklappe (DK) angeordnet.
Vom Kurbelgehäuse (KGH), das einen Teil der Brennkraftmaschine bildet, führt eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung zum Saugrohr und mündet vor der Drosselklappe in dieses ein. Im Verlauf der Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung ist in Strömungsrichtung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase gesehen zunächst ein Ölnebelabscheider (ÖNA) angeordnet. Dieser ist vorzugsweise ein nach dem Trägheitsprinzip arbeitender Abscheider, von dem aus Ölantei-Ie des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases wieder zum Kurbelgehäuse über eine eigene Rückführleitung zurückgeführt werden. Die vom Ölnebel befreiten Gase gelangen anschließend durch die Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung zu einer Saugpumpe, deren Ausgang mit dem Saugrohr vor der Drosselklappe verbunden ist. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 hat die Pumpe einen permanenten Antrieb, also eine konstante Förderleistung. Um die Menge des zum Saugrohr gelangenen Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases bedarfsweise beeinflussen zu können, ist mit
dem Ausgang der Pumpe weiterhin eine Bypass-Leitung verbunden, die zum Kurbelgehäuse zurückführt. Die Bypass-Leitung besitzt einen veränderbaren Querschnitt, der hier durch ein Regelventil verstellbar ist.
Die Verstellung des in der Bypass-Leitung angeordneten Regelventils erfolgt hier über eine an der zugehörigen Brennkraftmaschine ohnehin vorhandene Motorelektrik, wobei die Motorelektrik über entsprechende Sensoren Steuersignale erhält, die den Druck (P-Sensor) im Inneren des Kurbelgehäuses, die Kurbelwellendrehzahl (n) und die Stellung der Drosselklappe (alpha DK) wiedergeben. Aus diesen Meßwerten berechnet die Motorelektrik nach einem vorgebbaren Kennfeld oder Programm Steuersignale für das in der Bypass-Leitung angeordnete Regelventil und verstellt dessen Durchlaßquerschnitt entsprechend den jeweiligen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine.
Zur Belüftung des Kurbelgehäuses ist eine Frischluftleitung vorgesehen, die aus dem Saugrohr vor der Drosselklappe abzweigt und die in das Kurbelgehäuse mündet. Im Verlauf der Frischluftleitung ist ein Rückschlagventil (RSV) angeordnet, das eine Strömung nur in Richtung vom Saugrohr zum Kurbelgehäuse zuläßt.
Im Betrieb dieser Einrichtung wird das Regelventil in der Bypass-Leitung so verstellt, daß im Kurbelgehäuse stets ein Unterdruck in einer vorgegebenen Größe eingehalten wird. Diese Ausführung der Einrichtung hat dabei den Vorteil, daß sie relativ einfach aufgebaut ist; auf der anderen Seite unterliegt die Saugpumpe durch ihren ständigen Betrieb einem erhöhten Verschleiß, so daß hier eine entsprechend langlebige Konstruktion gewählt werden muß. Für die Funktion dieser Einrichtung spielt es keine Rolle, ob im Saugrohr eine Drosselklappe angeordnet ist oder nicht; damit ist diese Ausführung der Einrichtung für alle Ottomotoren mit oder ohne Drosselklappe geeig-
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net. Auch für aufgeladene Motoren eignet sich diese Einrichtung. Neben der Einhaltung des gewünschten Unterdrucks im Kurbelgehäuse sorgt die Säugpumpe für einen ständig ausreichend hohen Volumenstrom durch den Ölnebelabscheider, so daß dieser seinen optimalen Wirkungsgrad ständig erreicht. Eine Zuleitung von Falschluft zur Brennkraftmaschine um die Drosselklappe herum ist bei dieser Einrichtung ausgeschlossen, was Leerlaufstörungen ausschließt.
Die Ausführung der Einrichtung, die in Figur 2 der Zeichnung dargestellt ist, unterscheidet sich in den folgenden Punkten von der Einrichtung gemäß Figur 1:
Die Bypass-Leitung, die bei der ersten Ausführung der Einrichtung von der Saugpumpe zum Kurbelgehäuse führt, ist entfallen; stattdessen ist hinter dem Ölnebelabscheider von der zur Saugpumpe verlaufenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung eine Zweigleitung abgezweigt, die über ein Regelventil hinter der Drosselklappe in das Saugrohr mündet.
In ihren übrigen Teilen entspricht die Einrichtung gemäß Figur 2 der in Figur 1 gezeigten Ausführung.
Das Regelventil in der Zweigleitung vom Ölnebelascheider zum Saugrohr hinter der Drosselklappe wird von der vorhandenen Motorelektrik nach Maßgabe des Drucks im Kurbelgehäuse, der Kurbelwellendrehzahl und der Drosselklappenstellung verstellt. Dabei wird das Ventil in der Weise in seiner Stellung geregelt, daß bei einem ausreichenden Unterdruck im Saugrohr das Ventil in Öffnungsstellung steht. Die Kurbelgehäuse-Entlüftung erfolgt dann im wesentlichen über den im Saugrohr herrschenden Unterdruck. Wenn der Unterdruck im Saugrohr für die Einhaltung eines ausreichenden Unterdrucks im Kurbelgehäuse nicht ausreicht, wird das Regelventil geschlossen und die Einstel-
lung des Unterdrucks im Kurbelgehäuse erfolgt über die Saugpumpe. Außerdem wird im Leerlauf der Brennkraftmaschine das Absperrventil in der Frischluftleitung geschlossen, so daß dann in diesem Betriebszustand der Brennkraftmaschine die Führung von Falschluft an der Drosselklappe vorbei verhindert wird. Auch bei dieser Ausführung der Einrichtung wird in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine der benötigte Unterdruck im Kurbelgehäuse aufrechterhalten. Gleichzeitig wird eine gute Ölabscheidung im Ölnebelabscheider gewährleistet, weil in diesem stets ein ausreichender Volumenstrom erhalten bleibt. Außerdem wird ein problemloser Leerlauf der Brennkraftmaschine ohne Störungen durch Falschluft gewährleistet.
Die Figur 3 der Zeichnung schließlich zeigt eine dritte Ausführung der Einrichtung, die sich durch zwei zusätzliche Elemente von der Ausführung gemäß Figur 2 unterscheidet. Diese zusätzlichen Elemente sind zum einen ein Abzweigventil, das hinter der Saugpumpe in die zum Saugrohr führende Leitung eingeschaltet ist, wobei der Abzweig vom Abzweigventil zum Kurbelgehäuse führt. Das zweite zusätzliche Element besteht darin, daß die Pumpe hier eine leistungsgeregelte Pumpe ist.
In ihrem Grundbetrieb arbeitet die Einrichtung gemäß Figur 3 genauso wie die Einrichtung gemäß Figur 2. Zusätzlich kann bei der Einrichtung gemäß Figur 3 der Ausgang der Pumpe statt unmittelbar zum Saugrohr vor der Drosselklappe alternativ über den Abzweig zum Kurbelgehäuse durchverbunden werden. Hiermit besteht die Möglichkeit, daß in dem Fall, daß die von der Pumpe abgegebene Volumenmenge an Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas nicht vom Saugrohr vor der Drosselklappe aufgenommen werden kann, das Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas im Kreislauf zwischen Kurbelgehäuse und Pumpe gefördert wird. Da Betriebszustände der Brennkraftmaschine, in denen diese Arbeitsweise der
Einrichtung auftritt, nur selten sind, stellt diese zusätzliche Betriebsweise keine Belastung dar; vielmehr wird so verhindert, daß entgegen der vorgesehenen Strömungsrichtung Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas durch den Ansauggeräuschdämpfer und Luftfilter in die Umgebung gelangen kann.
Mittels Verstellung der Pumpenleistung kann der Unterdruck im Kurbelgehäuse passend eingestellt werden. Solange im Saugrohr ein ausreichender Unterdruck herrscht, kann die Pumpe sogar abgeschaltet werden.
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Claims (12)

1. Einrichtung für die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einer von einem Saugrohr der Brennkraftmaschine in das Kurbelgehäuse führenden Frischluftleitung mit einem Rückschlagventil und mit einer vom Kurbelgehäuse zum Saugrohr führenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung mit einem Öl- nebelabscheider, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung eine Saugpumpe vorgesehen ist, mit der im Kurbelgehäuse ein Unterdruck gegenüber dem Umgebungsluftdruck erzeugbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugpumpe einen permanenten Antrieb aufweist und daß vom Pumpenausgang eine Bypassleitung mit regelbarem Durchlaß zum Kurbelgehäuse zurückführt.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bypassleitung ein Regelventil angeordnet ist, das nach Maßgabe des Drucks im Kurbelgehäusee verstellbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil zusätzlich nach Maßgabe der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und nach Maßgabe der Stellung einer ggf. vorhandenen Drosselklappe verstellbar ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei im Saugrohr eine Drosselklappe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelgehäuse-Entlüftungsleitung hinter dem Ölnebelabscheider in zwei Zweigleitungen geteilt ist, daß die erste Zweigleitung über ein Regelventil hinter der Drosselklappe in das Saugrohr mündet und daß die zweite Zweigleitung die Saugpumpe enthält und vor der Drosselklappe in das Saugrohr mündet.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das in der ersten Zweigleitung angeordnete Regelventil nach Maßgabe des Drucks im Kurbelgehäusee verstellbar ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelventil zusätzlich nach Maßgabe der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine und nach Maßgabe der Stellung der Drosselklappe verstellbar ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Frischluftleitung zusätzlich zu dem Rückschlagventil ein fernbetätigbares Absperrventil angeordnet ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil in der Frischluftleitung nach Maßgabe der Kurbelwellendrehzahl der Brennkraftmaschine verstellbar ist, insbesondere bei Leerlaufdrehzahl in Schließstellung bringbar ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugpumpe eine in ihrer Leistung regelbare Pumpe ist und daß in der zweiten Zweigleitung hinter der Saugpumpe ein umschaltbares Abzweigventil angeordnet ist, wobei der Abzweig mit dem Kurbelgehäuse verbunden ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß daß die Pumpenleistung nach Maßgabe des Kurbelgehäusedrucks, der Kurbelwellendrehzahl und/oder der Drosselklappenstellung veränderbar ist.
12. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verstellbaren und schaltbaren Komponenten der Einrichtung durch eine zur Brennkraftmaschine gehörende, vorhandene Motorelektrik oder -elektronik betätigbar und überwachbar sind.
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