-
vorrichtung zur Durchlüftung eines Kurbelgehäuses nie Erfindung betrifft
eine Vorrichtung zur Durchlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine
mit einem Steuerorgan in einer vom Kurbelgehäuse zum Saugstutzen m Luftfilter führenden
Leitung und einer eigenen Belüftung.
-
Das Gebot zur Reinhaltung der Luft stellt große Anforderungen auch
auf dem Gebiet der Motorent- bzw. Durchlüftung. 20-30% der Verunreinigungen, die
ein Motor ausstößt, (unverbrannte Kohleniasserstoffe, CO, Stickoxyde), kommen aus
dem Kurbelgehäuse. Durch den "blow by" , das Durchblasen von Verbrennungsgasen zwischen
Kolben- und Zylinderlaufbahn, baut sich ein gewisser Druck im Kurbelgehäuse auf,
der diene Gase entgegen vorgenannter Bemühungen durch undichte Stellen am Motor
in die Atmosphäre ausstoßen wird.
-
Die Größe der Durchblasmengen hängt im wosontlichen m Sitz der Kolbenringe,
von dr Ausführung bzw Konstruktion der Ringe entsprechend der Motorgröße, von der
Anzahl und der Art der Kolbenringe, vom jeweiligen @elastungsfaktor (Last/Drehzahl),
vom Grad der Abnützung verschiedenster Teile, von der Motortemperatur, vom Gegendruck
aus dem Kurbelgehäuse und vom Hub/Bohrungs-Verhältnis ab. Ein mittelstarker Motor
erzeugt bei Vollast ca. 1 m pro Stunde Durchblasgas, das ca. 60g H2O enthält. Dieses
Wasser schlägt sich am kalten Motor als Kondenswasser nieder, bildet im Motor Öi-Kaltschlamm
und führt zu fiühzoitiger Oxydation und Verharzung einzelner Motorteile. Es kommt
zur Ölverdünnung, zum Einfrieren von Ölpumpe, Bohrungen und im Endergebnis zu verminderter
Lebensdauer von @l, Motorteilen und dem Aggregat als Gesamtes.
-
Das Durchblasgas, der "blow by", ist immer wärmer als die Temperatur
im Kurbelgehäuse und sollte demnach theoretisch schon abgeführt werden können, bevor
es zu einer Niederschlagsbildung im Bereich des Taupunktes kommt.
-
Um nun die Zeit der Niederschlagsbildung entsprechend zu verringern,
muß man also versuchen, den Taupunkt, speziell bei kaltem Motor, entsprechend herabzusetzen.
Dies wird grundsätzlich um so eher erreicht, je mehr Frischluft mit dem Durchblasgas
gemischt wird. Dies sollte schon bei geringster Motordrehzahl geschehen.
-
Das bewährte System, "blow by-Gase" über einen Abgas-Injektor abzusaugen,
ist aus Abgasemissionsgründen nicht mehr zu verwenden. Ebenso ist das Prinzip einer
ständigen Be- oder Entlüftung durch ein eigenes Gebläse zu kostspielig und kann
bestenfalls für Stationärmaschinen in Betracht gezogen werden.
-
Von den heute gebräuchlichen Motordurchlüftungen kann aus Abgasemissionsgründen
nur noch eine geschlossene Motordurchlüftung in Betracht gezogen werden. Die offene
Motordurchlüftung, bei der die Gase und die Ölnebel zur Entlüftung über ein Rohr
direkt ins Freie geführt werden, ist nicht mehr zumutbar. Ebenso ist die halb offene
oder halb geschlossene Motordurchlüftung, bei der Frischluft über Öffnungen in der
Zylinderkopfhaube oder einem entsprechend ausgefiihrten Verschlußdeckel zum Öleinfüllstutzen
angesaugt wurde, nicht mehr brauchbar, weil eine Umkehrung des Kreislaufes, d.h.
ein Ausstoßen des Gases durch diese Öffnungen, möglich ist.
-
Erst bei der ganz geschlossenen Motordurchlüftung kann das Gas aus
dem Kurbelgehäuse nicht mehr direkt an die Außenluft kommen.
-
Solche Systeme sind durch eine Vielzahl von Patentschriften bereits
bekannt. So beschreibt auch die deutsche Patentschrift 826 085 eine Ventilation
des Kurbelgehäuses, bei der die Entlüftung des Kurbelgehäuses mit Hilfe eines Regelventiles
gesteuert wird. Blow by ist so lange vorhanden, solange ein Motor läuft. Es bestehen
aber große Druckunterschiede in Abhängigkeit von der Drehzahl. Im Leerlauf reicht
dehalb der Unterdruck im Luftfilter meist nicht für eine genügende Entlüftung des
Kurbelgehäuses aus und umgekehrt ist eine gezielte Absaugung hinter der Drosselklappe
nur über ein Ventil zu steuern, wie es in vorher erwähnter Patentschrift über das
Regelventil geschieht.
-
Aber all die bekannten unterdruckgesteuerten Membran-, Nadel- oder
T-Ventile unterliegen mehr oder weniger stark der Verschmutzung und erfordern zumindest
eine ständige Kontrolle
und Reinigung innerhalb eines sehr kurzen
Zeitintervalls.
-
Eine andere Möglichkeit, die mit der Last unterschiedlichen Druckverhältnisse
gewinnbringend zu nützen, geht über mechanische Srhiebers euierungen. Da aber die
Entlüftungsgase sehr viele verschmutzende Rückstände mit sich führen, kommt es bei
diesen Schiebern leicht zu Plnktionsstörungen, was bei einem Klemmen bis zur Arretierung
der Drosselklappe führen kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die der
Erkenntnis Rechnung trägt, daß im Leerlaufbetrieb der Unterdruck im Filter meist
nicht für eine genügende Entlüftung des Kurbelgehäuses ausreicht und umgekehrt aber
auch eine gezielte Absaugung hinter der Drosselklappe nur über ein Ventil zu steuern
ist, in Form eines zuverlässigen, unkomplizierten Steuerorgans.
-
Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Belüftungsleitung
zwischen dem Luftfilter und der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, und daß als Steuerorgan
in der Leitung zwischen Kurbegehäuse und dem Saugstutzen ein Mehrwegehahn, dem eine
Steuerverbindung zu einer Drosselklappe in der Brennkraftmaschine zugeordnet ist,
vorgesehen ist.
-
Der Mehrwegehahn ist durch eine in einem Gehäuse vorgesehene Kurvenscheibe,
die wahlweise Öffnungen in dem Gehäuse abdichtend geformt ist, gebildet. Der Mehrwegehahn
ist als Sperrventil bzw. als Flammrückschlagsicherung ausgebildet.
-
Die Kurvenscheibe ist von wenigstens zwei gekrümmten Flächen begrenzt,
wobei die eine Fläche sowie deren Drehpunkt dem Gehäuse entsprechen, während die
andere Fläche so ausgebildet ist, daß ein freier Durchgang zwischen Kurvenscheibe
und Gehäuse entsteht.
-
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung führt von dem Mehrwegehahn
eine Direktleitung in einen Ansaugkrümmer. Ebenso kann die Belüftungsleitung über
den Mehrwegehin führen Der Mehrwegehahn ist hierbei als 4-Wegehahn mit Drehküken-Steuerung
ausgebildet. Die Leitungen und Steuerorgane sind zweckmäßigerweise so kalibriert,
daß bei einer Absaugung Ölmitreißen ausgeschaltet ist.
-
Um zu verhindern, daß durch verschmutzende Rückstände aus den Entlüftungsgasen
eine Funktionsstörung durch Klemmen eintritt, ist in der Steuerverbindung ein federndes
Glied vorgesehen.
-
Die Steuerverbindung kann als direkte Koppelung zwischen der Drosselklappe
des Vergasers und dem Steuerorgan oder In weiter er Ausgestaltung aus einem separaten,
von einem Fuß-oder Handgashebelwerk beaufschlagten Mechanismus bestehen.
-
Das Steuerorgan ist wahlweise in einem am Ansaugkrümmer mitangegossenem
Gehäuse, in einem separaten Teil in Form eines Zwischenflansches zwischen dem Vergaser
und dem Ansaugkrümmer oder aber in einem selbständigen Gehäuse irgendwo im Bereich
der Brennkraftmaschine angeordnet.
-
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird das Ziel erreicht, eine
möglichst hohe Belüftung über den gesamten Drehzahl~ bzw. Lastbereich zu erhalten,
was saubere Motoren, einen geringen Kolbenring- und Lagerverschleiß und eine dementsprechend
lange Lebensdauer der Motoren zur Folge hat. Die Vorrichtung ist unempfindlich gegen
Verschmutzungen.
-
Selbst bei einem Verklemmen des Mehrwegehahnes kann die Drosselklappe
weiter betätigt werden.
-
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand
der zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung, Figur 2 das Steuerorgan gemäß der Ausführung in Figur 1 bei Vollaststellung,
Figur 3 eine Alternativ-Lösung in Vollaststellung, Figur 4 das Steuer organ gemäß
Figur 3 in Leerlauf stellung und Figur 5 Küken gemäß dem Schnitt V-V in Figur 3.
-
Eine Brennkraftmaschine 1 wird über einen Ansaugkrümmer 2 von einem
Vergaser 3, dem ein Luftfilter 4 vorgeschaltet ist, mit einem Brennstoffluftgemisch
versorgt. Vom Luftfilter 4 führt eine Belüftungsleitung 5 zu dem Zylinderkopf 6
der Brennkraftmaschine 1. Die Abnahme der Frischluft aus dem Luftfilter 4 erfolgt
aus dem Reinluftraum 7 an einer Stelle geringsten Unterdruckes, wobei die Druckverhältnisse
durch eine Prallwand 8 begünstigt werden. Ein Flammschutz 9 am Zylinderkopfeintritt
10 verhindert Vergaserbrand bei einer möglichen Strömungs-Umkehrung. Die Entlüftung
erfolgt nur aus dem Kurbelgehäuse 11 über die Leitung 12, einem Mehrwegehahn 14
und die Verbindungsleitung 12' , die in einen Saugstutzen 15 führt. Der Mehrwegehahn
14 ist in Figur 1 in der Leerlaufstellung dargestellt. Von dem Mehrwegehahn 14 führt
eine Direktleitung 16 in den Ansaugkrümmer 2. Der Mehrwegehahn 14 besteht aus einem
Gehäuse 17,
in dem eine um eine Achse 18 schwenkbare Kurvenscheibe
19 angeordnet ist. Die Kurvenscheibe 19 ist so ausgebildet, daß eine Fläche 20 der
Gehäusekontur entspricht, während die andere Fläche 21 einen freien Durchgang 22
zwischen Kurvenscheibe und Gehäuse erlaubt. Die Kurvenscheibe 19 ist über eine Steuerverbindung
23, in die ein federndes Glied eingebaut ist, direkt mit der Drosselklappe 24 verbunden.
Die Leitung 12 führt aus einer Stelle höchsten Druckes aus dem Kurbelgehäuse 11.
Am Kurbelgehäuseausgang 25 ist ein weiterer Flammschutz 26 vorgesehen, der zugleich
als Ölabscheider dient. Ölabscheider und Flammschutz könnten natürlich auch getrennt
angeordnet werden.
-
Während in Figur 1 der Mehrwegehahn 14 auf Leerlaufstellung steht,
bei dem ein freier Durchgang 22 zwischen der Leitung 12 und dem Ansaugkrümmer 2
vorhanden ist, ist in Figur 2 die Vollaststellung dargestellt, bei der ein freier
Durchgang von der Leitung 12 zur Leitung 12' erfolgt.
-
Die Regelung kann bei dieser Ausführung gemäß Figur 1 und Figur 2
bei entsprechender Abstimmung der Kurvenscheibe 19 äußerst exakt und weich erfolgen.
-
Die Funktion der Steurung mittels des Mehrwegehahnes 14 ist wie folgt:
Bei Leerlaufstellung ist die Drosselklappe geschlossen; das bedeutet, daß bei Schubbetrieb
im Ansaugrohr hinter dem Vergaser ein sehr großer Unterdruck entsteht. Durch die
Einstellung der Kurvenscheibe ist hier ein freier Durchgang vom Kurbelgehäuse zum
Ansaugkrümmer vorhanden, während die Leitung 12' zum Luftfilter 4 gesperrt ist.
-
Um nun die Absaugung auf vorgeschriebener Höhe zu halten, muß die
Kurvenscheibe entsprechend gestaltet werden. Außerdem
kann die
Direktleitung 16 durch entsprechende Kalibrierung Einfluß nehmen.
-
Da bei geschlossener Drosselklappe 24 im Luftfilter 4 nahezu atmosphärischer
Druck herrscht, kann aus dem Reinluftraum 7 ständig Frischluft zur Belüftung über
die Belüftungsleitung 5 und den Zylinderkopf 6 nachströmen; dies fördert nebenbei
auch noch eine bessere Abführung des Ölhaushaltes im Zylinderkopf. Im Teillastbereich
beim langsamen Durchtreten des Gaspedales verschließt die Kurvenscheibe sanft die
Direktleitung 16 zum Ansaugkrümmer 2 und gibt zugleich langsam den Übergang zum
Luftfilter 4 frei, wo ja mit steigender Drehzahl auch der Unterdruck wächst und
somit das Absaugen gewährleistet bleibt.
-
Mit dem Durchtreten des Gaspedals zur Vollaststellung kommt es, durch
die Kupplung der Kurvenscheibe mit der Drosselklappe irgendwann entsprechend der
Ausbildung der Kurvenscheibe zu einer Stellung, wo die gesamte Abs auf menge aus
dem Kurbelgehäuse direkt über das Luftfilter geholt wird. Eine injektorartige Einströmung
kann die Absaugung entsprechend begünstigen. Bei entsprechender Ausbildung der Belüftungsleitung
kann auch hier eine ständige Druckdifferenz zum Kurbelgehäuse aufrechterhalten werden.
Die Tateache, daß die Durchblaemenge nicht direkt proportional mit der Drehzahl
ansteigt, kommt dem zugleich schwächer werdenden Belüftungsstrom zugute.
-
In Figur 3 ist eine Alternativlösung zu Figur 1 dargestellt. Der Hauptunterschied
ist, daß keine direkte Belüftungsleitung zwißchen Buftfilter und Zylinderkopf vorgesehen
ist, sondern daß eine Belüftungsleitung 27 vom
Mehrwegehahn 14'
abzweigt. Der Mehrwegehahn 14t ist als 4-Wegehahn mit brehkOken-Steuerung ausgebildet.
-
Auch hier ist wieder nur eine Belüftung über den Zylinderkopf vorgesehen.
Flammschutz und Ölabscheider sind hier nicht erforderlich, da durch die Sperrwirkung
des 4-Wegehahns eine Umkehrung nicht möglich ist. Der Belüftungsstrom ist nur im
Leerlaufgebiet möglich und fließt dann vom Reinluftraum des Filters über den Mehrwegehahn
in den Zylinderkopf. Die Entlüftung wird wieder wechselwirkend über den Ansaugkrümmer
bei Leerlauf oder über das Luftfilter bei Vollast gesteuert.
-
An der Absaugstelle im Kurbelgehäuse ist ein Flammschutz vorgesehen,
da bei Vollast über den offenen Mehrwegehahn 14',17' eine direkte Verbindung mit
dem Luftfilter besteht. Dieser Flämmschutz kann auch hier zugleich als Ölabscheider
betrachtet werden oder es kann auch hier in der Leitung 12 ein separater Ölabscheider
eingesetzt werden. Während in Figur 3 der Mehrwegehahn in Vollaststellung gezeigt
ist, wird in Figur 4 die Leerlaufstellung dargestellt. Figur 5 zeigt eine Draufsicht
auf das Küken 28. Die Funktion des Steuerorganes ist folgende: Bei geschlossener
Drosselklappe besteht eine direkte Verbindung vom Reinluftraum zum Zylinderkopf
über die Leitung 12t und 27.Über die Direktleitung 16 wird durch den Unterdruck
im Ansaugkrümmer 2 eine gute Entlüftung gewährleistet. Eine gute Belüftung im Leerlauf
ist also gemäß den Abgasemissionsvorschriften vorhanden. Wird nun im Teillastbereich
der 4-Wegehahn im Uhrzeigersinn langsam weitergedreht, so kommt es zu einem langsamen
Verschließen des Leerlaufkanales 29 bei gleichzeitiger Öffnung eines Überganges
zur Leitung 12t vom Kurbelgehäuse über die Leitung 12 den Mehrwegehahn 14' zum Luftfilter
4. In diesem Grenzfall ist immer noch eine Belüftung über den Steuerkanal 30 vorhanden.
-
Beim'weiteren Durchtreten des Gaspedals zur Vollaststellung
wird
dann die Absaugung über den Leerlaufkanal 29 endgültig gesperrt. Die volle Absaugung
erfolgt nunmehr über die Leitung 12 und 12' durch das Luftfilter 4. Ab diesem Zeitpunkt
fungiert das Prinzip nur als Motorentlüftung. Die Belüftung mit Frischluft ist ab
diesem Zeitpunkt bei dieser Ausführung des Mehrwegehahnes nicht mehr möglich und
auch nicht unbedingt erforderlich. Sie verhindert aber Flammrückschläge über den
Zylinderkopf ins Luftfilter und erspart den zweiten Anschluß am Luftfilter.