DE4334702A1 - Entlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche mit mehreren Entlüftungs­ kreisen arbeitet, insbesondere für eine Brennkraft­ maschine mit zwei Zylinderbänken.

Um die Emissionswerte einer Brennkraftmaschine auf einem tolerierbar niedrigem Niveau zu halten, ist es notwendig und bekannt, die im Kurbelgehäuse anfallenden Gase, ins­ besondere die Blow-by-Gase, kontinuierlich aus dem Kur­ belgehäuse abzusaugen und beim Motorbetrieb mit zu ver­ brennen. Aus dem gleichen Grund werden auch bei Kraft­ fahrzeugen die Gase aus der Tankentlüftung nicht ins Freie entlassen, sondern abgesaugt und in der Brennkraft­ maschine des Kraftfahrzeuges verbrannt. Bekannt ist es auch, Brennkraftmaschinen mit zwei Entlüftungskreisen zu betreiben, um einerseits bei Leerlauf der Maschine eine ausreichende Beseitigung der schädlichen Gase zu erzie­ len, andererseits bei Last, insbesondere bei Vollast, ein Absaugen von Öl aus der Maschine zu vermeiden.

Um alle diese Forderungen erfüllen zu können, ist es not­ wendig, eine Vielzahl von Leitungen mit definierten Strö­ mungswiderständen zwischen den zu entlüftenden Aggregate­ teilen und den richtigen Orten der Ansauganlage zu verle­ gen.

Mit DE-PS 42 29 408 ist eine Lösung beschrieben, mit der die zylinderbezogene Verteilung der in einen Luftsammler der Ansauganlage mit einem Hauptansaugstutzen sowie einem dazu als Bypass für den Leerlaufbereich angeordneten Ne­ beneinlaßstutzen zugeführten Kurbelgehäusegase besonders im Leerlauf verbessert werden soll. Dazu wird vorgeschla­ gen, die Kurbelgehäuseentlüftung über einen Leitungsab­ schnitt in eine Kammer der Ansauganlage münden zu lassen, in welche auch der Nebenansaugstutzen mündet und von der Öffnungen zum Luftsammler zur Versorgung aller Zylinder führen. Damit kann zwar die Vermischung des Kurbelgehäu­ segases mit der Ansaugluft verbessert werden. Eine ge­ steuerte Zuteilung der Entlüftungsgase auf die beiden Zylinderbänke, eine Schwingungsoptimierung der Gassäule in den Entlüftungswegen sowie eine volumetrische Abstim­ mung der Kurbelgehäuseentlüftung in bezug auf die Motor­ last ist daraus nicht erkennbar. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Zylinderbänken soll aber jede Zylinderbank gleichmäßig an der Entlüftung beteiligt sein, damit ins­ besondere im Leerlauf und in Teillastbereichen überhaupt die Voraussetzungen für eine gleichmäßige Zylinderbefül­ lung gegeben sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Entlüftungsein­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche die vielfältigen Anforderungen mit relativ geringem Fer­ tigungsaufwand erfüllen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Entlüftungsweg zwischen den zu entlüftenden Aggregaten und dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ein Adapter vorgesehen ist, welcher einerseits mittels Leitungen mit den Aggregaten verbunden ist und andererseits über im Ad­ apter befindliche schwingungsoptimierte Kanäle sowie über kalibrierte Öffnungen derart mit dem Ansaugtrakt verbun­ den ist, daß jedes zu entlüftende Aggregat bei dem jewei­ ligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit dem richtigen Ort des Ansaugtraktes in Verbindung steht.

Durch eine solche Maßnahme kann bei der Fertigung von Brennkraftmaschinen erheblich Montagezeit eingespart wer­ den, da für jeden Motorentyp ein spezifischer Adapter zur Verfügung steht, welcher die Anforderungen an das Entlüf­ tungssystem hinsichtlich der richtigen Anschlüsse, deren Drosselquerschnitte sowie der schwingungsoptimierten Ab­ stimmung der Kanallängen sichert.

Der Adapter besteht vorzugsweise aus einem über dem An­ saugtrakt der Brennkraftmaschine angeordneten flachen Ge­ häuse, dessen Innenraum durch zwischen den Wandungen ver­ laufende Stege in Kanäle aufgeteilt ist, welche an einer Stirnseite des Gehäuses beginnen und jeweils bis zu einem Zielort an dem benachbarten Ansaugtrakt führen und dort kalibrierte Öffnungen aufweisen, die über Verbinder mit dem Ansaugtrakt gasleitend verbunden sind.

Durch die flache Ausbildung des Adapter kann zwischen Ad­ apter und Ansaugtrakt an allen erforderlichen Orten eine direkte Verbindung geschaffen werden. Darüber hinaus er­ möglicht die flache Form des Adapters eine gefällige Ge­ staltung der oberen Ansicht der Brennkraftmaschine. Die sich dadurch ergebende ebene obere Fläche erleichtert auch die Sauberhaltung.

Das Gehäuse des Adapters besteht vorteilhafterweise aus zwei mit ihren offenen Seiten aufeinanderliegenden fla­ chen Schalen mit in ihrem Inneren entlang der Bodenfläche verlaufenden Stegen, wobei sowohl die äußeren Ränder der Schalen als auch die Stege beider Schalen miteinander gasdicht verbunden sind und so die Kanäle bilden, die dem Ansaugtrakt zugewandte Schale die kalibrierten Öffnungen und die andere Schale die an der einen Stirnseite des Ad­ apters angeordneten zu jedem Kanal gehörenden Stutzen aufweist.

Die gasdichte Verbindung zwischen den umlaufenden Rändern und den Stegen der Schalen erfolgt vorzugsweise dadurch, daß die Ränder und die Stege an der einen Schale als U- förmige Rinne, die umlaufenden Ränder und die Stege der anderen Schale als in die U-förmige Rinne eintauchende Rippen ausgebildet sind und die Ränder sowie die Stege beider Schalen unlösbar miteinander verbunden sind.

Als Verbindung zwischen den beiden Schalen kann in vor­ teilhafter Weise eine Reibschweißverbindung dienen.

Die Verbinder zwischen dem Adapter und dem Ansaugtrakt sind vorzugsweise als mit dem Adapter fest verbundene Stutzen ausgebildet, welche dichtend in Öffnungen des Ansaugtraktes eingreifen.

Als Verbinder können jedoch auch Muffen Verwendung fin­ den, welche am Adapter befindliche Stutzen mit Stutzen am Ansaugtrakt verbinden.

Der Adapter besteht vorzugsweise aus einem thermoplasti­ schen Kunststoff, so daß die Herstellung der den Adapter bildenden beiden Schalen durch Spritzgießen erfolgen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an­ hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 das Schema einer erfindungsgemäßen Entlüf­ tungseinrichtung;

Fig. 2 einen Adapter für eine Entlüftungseinrich­ tung nach Fig. 1 in Draufsicht;

Fig. 3 den Adapter nach Fig. 2 in Seitenansicht;

Fig. 4 eine Ansicht auf den geöffneten Adapter nach Fig. 2;

Fig. 5 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 3 in größerem Maßstab.

In Fig. 1 ist stark vereinfacht die Draufsicht einer Brennkraftmaschine 1 mit sechs in V-Form angeordneten Zylindern sowie einem Kraftstofftank 2 zur Brennstoffver­ sorgung dargestellt. Die Brennkraftmaschine 1 hat zwei Zylinderbänke 3 und 4, zwischen denen ein Ansaugtrakt 5 für die Zuführung von Luft durch die Ansaugstutzen 6 und 7 angeordnet ist. Dabei versorgt der Ansaugstutzen 6 die eine Zylinderbank 3 und der Ansaugstutzen 7 die andere Zylinderbank 4. In jedem der beiden Ansaugstutzen 6 und 7 ist eine Drosselklappe 8 bzw. 9 vorgesehen. An einer Stirnseite der Brennkraftmaschine 1 ist zwischen den bei­ den Zylinderbänken 3 und 4 sowie verbunden mit dem Kur­ belgehäuse ein Ölabscheider 10 vorgesehen, an dessen obersten Bereich Stutzen 11, 12 und 13 für die Abführung der Kurbelgehäusegase vorgesehen sind. Die Stutzen 11, 12 und 13 sind über Leitungen 14, 15 und 16 unter Zwischen­ schaltung eines Adapters 17 mit dem Ansaugtrakt 5 bzw. den zu dem Ansaugtrakt gehörenden Ansaugstutzen 6 und 7 verbunden. Dazu weist der Adapter 17 an einer zum Ölab­ scheider 10 weisenden Stirnseite 18 Stutzen 19, 20, 21 und 22 auf, welche mit im Adapter 17 verlaufenden Kanälen 23, 24, 25, 26 verbunden sind.

Der am Stutzen 19 beginnende Kanal 23 führt zu einer ka­ librierten Öffnung 27, die über einen Verbinder 28 mit dem einen Ansaugstutzen 6, und zwar in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 8, verbunden ist. Der am Stutzen 22 beginnende Kanal 26 führt zu einer kalibrierten Öffnung 29, die über einen Verbinder 30 mit dem Ansaugstutzen 7, in Strömungsrichtung vor der Drosselklappe 9, verbunden ist. Die Öffnungen 27 und 29 sind gleich groß kalibriert und haben einen relativ großen Querschnitt. Der am Stut­ zen 20 beginnende Kanal 24 führt zu zwei kalibrierten Öffnungen 31 und 32, wobei die Öffnung 31 mit dem zur Zylinderbank 3 führenden inneren Teil des Ansaugtraktes 5 und die Öffnung 32 mit dem zur Zylinderbank 4 führenden inneren Teil des Ansaugtraktes 5 über einen Verbinder 33 verbunden ist.

Der am Stutzen 21 beginnende Kanal 25 führt ebenfalls zu zwei kalibrierten Öffnungen 34 und 35, wobei die Bohrung 34 mit dem zur Zylinderbank 3 führenden inneren Teil des Ansaugtraktes 5 und die Öffnung 35 mit dem zur Zylinder­ bank 4 führenden inneren Teil des Ansaugtraktes 5 über den Verbinder 33 verbunden ist.

Der Verbinder 33 ist als Zapfen ausgebildet, welcher dichtend in eine Bohrung des Ansaugtraktes 5 über der Trennwand zwischen den Saugräumen für die Zylinderbänke 3 und 4 so eingesetzt ist, daß die Öffnung 31 des Kanals 24 zu der Zylinderbank 3 gehörig und die andere Öffnung 32 zu der Zylinderbank 4 gehörig ist, ebenso die Öffnung 34 des Kanals 25 zu der Zylinderbank 3 und die Öffnung 35 zur Zylinderbank 4.

Der Stutzen 21 des Adapters 17 ist mittels einer Leitung 36 verbunden mit einem an sich bekannten Aktivkohlefilter 37 oberhalb des Kraftstofftanks 2.

Der Adapter 17 besteht aus einer oberen Schale 38 und einer unteren Schale 39 - beide mit rechteckigem Grundriß - welche mit ihren äußeren umlaufenden Rändern 40, 41 sowie mit in ihrem Inneren entlang der Bodenfläche ver­ laufenden Stegen 42, 43, 44 bzw. 45, 46, 47 gasdicht mit­ einander verbunden sind. Die Ränder 40, 41 sowie die Stege 42, 43, 44 bzw. 45, 46, 47 bilden gemeinsam die Kanäle 23, 24, 25 und 26, die sich im wesentlichen zwi­ schen den beiden schmalen Seiten des Adapters 17 er­ strecken. Damit ist die Länge der Kanäle 23 und 26 durch die Länge des Adapters 17 bestimmt. Die wirksame Länge der Kanäle 24 und 25 wird bestimmt durch die Anordnung des Stutzens 33 an der Schale 39 sowie die Gestaltung des Stutzens 33. Wie Fig. 4 zeigt, ist die wirksame Länge des Kanals 25 größer als die des Kanals 24, und zwar um das Maß des Abstandes zwischen den Öffnungen 31 und 32 einer­ seits sowie den Öffnungen 34 und 35 andererseits. Durch konstruktive Veränderung dieses Abstandes ist somit auch eine Veränderung der Längen der Kanäle 24 und 25 absolut und im Verhältnis zueinander möglich.

Der Rand 40 sowie die Stege 42, 43 und 44 der oberen Schale 38 sind im Querschnitt U-förmig. In diese U-förmi­ gen Querschnitte greifen der Rand 41 sowie die Stege 45, 46, 47 der anderen Schale 39 ein und bilden so eine form­ schlüssige Verbindung, welche z. B. durch Reibschweißen in eine nicht lösbare gasdichte Verbindung umgewandelt werden kann.

Die Stutzen 19, 20, 21 und 22 sind Teil der oberen Schale 38; die Öffnungen 27 und 29 sind ebenso wie die in Ver­ bindung mit dem Stutzen 33 zu sehenden Öffnungen 31, 32, 34 und 35 Teile der anderen Schale 39 (Fig. 2 und Fig. 3).

Ein solcher Adapter 17 ist somit nicht nur kostengünstig herstellbar, er ermöglicht bei einer Entlüftungseinrich­ tung einer Brennkraftmaschine auch eine mit einfachen Mitteln realisierbare und dabei sehr exakte Zuordnung und Bemessung der Belüftungswege. So wird aus dem Ölabschei­ der 10 über die Stutzen 11 und 13, die Leitungen 14 und 16, die am Adapter 17 befindlichen Stutzen 19 und 22, die im Adapter 17 verlaufenden Kanäle 23 und 26, die kali­ brierten Öffnungen 27 und 29 sowie die Verbinder 28 und 30 bei Belastung der Brennkraftmaschine, d. h. bei teil­ weise oder vollständig geöffneten Drosselklappen 8 und 10, das Kurbelgehäusegas in den Ansaugtrakt 5 gesaugt.

Dabei erhält jede der für eine Zylinderbank 3, 4 zustän­ dige Seite des Ansaugtraktes 5 exakt die gleiche Gas­ menge, so daß eine einseitige Veränderung des Gemisches nicht eintreten kann. Durch richtige Bemessung der Länge der Kanäle 23 und 26 sowie der Querschnitte der Öffnungen 27 und 29 kann auch über den gesamten Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine eine schwingungsmäßige Entkoppelung der Entlüftungsstrecke erreicht werden.

Bei Leerlauf, d. h. bei geschlossenen Drosselklappen 8 und 9, liegt an den Verbindern 28 und 30 kein Unterdruck an. Die Entlüftung des bei diesem Betriebszustand wesent­ lich geringer anfallenden Kurbelgehäusegases erfolgt dann allein über den Stutzen 12, die Leitung 15, den Stutzen 20, die Kanal 24 und die Öffnungen 31 und 32 in den An­ saugtrakt 5. Auch hier ist eine exakte Trennung der bei­ den Seiten des Ansaugtraktes 5 gegeben. Der Querschnitt der Öffnungen 31 und 32 sowie die Länge des Kanals 24 ermöglichen ein optimales Abstimmen des Schwingungsver­ haltens der geführten Gassäule.

Einbezogen in die Entlüftung des Kurbelgehäuses ist auch die Entlüftung des Kraftstofftankes 2 über ein Aktiv­ kohlefilter 37. Das Gas wird über die Leitung 36, den Stutzen 21 und dem Kanal 25 zu den Öffnungen 34 und 35 geführt und gelangt dort, jeweils zur Hälfte, in die bei­ den Seiten des Ansaugtraktes 5.

Mit einer solchen Entlüftungseinrichtung sind für alle Betriebszustände der Brennkraftmaschine abgestimmte Schwingrohrlängen für die Entlüftung in einem integrie­ renden Bauteil untergebracht. Damit kann über den ge­ samten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine gesichert werden, daß die Gemischzusammensetzung nicht unkontrol­ liert verändert wird. Die Abgaswerte können damit opti­ miert werden. Ebenso werden die Motorleistungswerte nicht negativ beeinflußt.

Zusätzlich zu den funktionellen Vorteilen ist damit eine kostengünstige und optisch ansprechende Lösung gegeben.

Dabei ist die Erfindung nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie ist ebenso wie für Brennkraftmaschinen mit zwei Zylinderbänken und zwischen den Zylinderbänken getrennten Ansaugsystemen auch für Maschinen mit für beide Zylinderbänke gemeinsamen Ansaugsystemen und auch für Maschinen mit nur einer Zylinderbank anwendbar, wobei die Anzahl der Zylinder unwesentlich ist.

Claims (8)

1. Entlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine, welche mit mehreren Entlüftungskreisen arbeitet, insbesondere für eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken, dadurch gekennzeichnet, daß im Ent­ lüftungsweg zwischen den zu entlüftenden Aggregaten (Kurbelgehäuse; Kraftstofftank 2) und dem Ansaug­ trakt (5) der Brennkraftmaschine (1) ein Adapter (17) vorgesehen ist, welcher einerseits mittels Lei­ tungen (14, 15, 16, 36) mit den Aggregaten verbunden ist und andererseits über im Adapter (17) befind­ liche schwingungsoptimierte Kanäle (23, 24, 25, 26) sowie über kalibrierte Öffnungen (27, 29; 31, 32; 34, 35) derart mit dem Ansaugtrakt (5) verbunden ist, daß jedes zu entlüftende Aggregat bei dem je­ weiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine (1) mit dem richtigen Ort des Ansaugtraktes (5) in Ver­ bindung steht.

2. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Adapter (17) aus einem über dem Ansaugtrakt (5) der Brennkraftmaschine (1) ange­ ordneten flachen Gehäuse besteht, dessen Innenraum durch zwischen den Wandungen verlaufende Stege (42, 43, 44, 45, 46, 47) in Kanäle (23, 24, 25, 26) auf­ geteilt ist, welche an einer Stirnseite (18) des Ge­ häuses beginnen und jeweils bis zu einem Zielort an dem benachbarten Ansaugtrakt (5) führen und dort ka­ librierte Öffnungen (27, 29; 31, 32; 34, 35) aufwei­ sen, die über Verbinder (28, 30; 33) mit dem Ansaug­ trakt (5) gasleitend verbunden sind.

3. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Adapters (17) aus zwei mit ihren offenen Seiten aufeinander­ liegenden flachen Schalen (38, 39) mit äußeren Rän­ dern (40, 41) besteht, welche in ihrem Inneren ent­ lang der Bodenfläche verlaufende Stege (42, 43, 44, 45, 46, 47) aufweisen, wobei sowohl die äußeren Rän­ der (40, 41) der Schalen (38, 39) als auch die Stege (42, 43, 44, 45, 46, 47) beider Schalen (38, 39) miteinander gasdicht verbunden sind und so die Kanäle (23, 24, 25, 26) bilden, die dem Ansaugtrakt (5) zugewandte Schale (39) die kalibrierten Öffnun­ gen (27, 29, 31, 32; 34, 35) und die andere Schale (38) die an einer Stirnseite (18) des Adapters (17) angeordneten zu jedem Kanal (23, 24, 25, 26) gehö­ renden Stutzen (19, 20, 21, 22) aufweist.

4. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die umlaufenden Ränder (40) und die Stege (42, 43, 44) an der einen Schale (38) als U-förmige Rinne, die umlaufenden Ränder (41) und die Stege (45, 46, 47) der anderen Schale (39) als in die U-förmige Rinne eintauchende Rippen ausgebildet sind und die Ränder (40, 41) sowie die Stege (42, 43, 44; 45, 46, 47) beider Schalen (38, 39) gasdicht und unlösbar miteinander verbunden sind.

5. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Verbinder (33) zwischen dem Adapter (17) und dem Ansaugtrakt (5) als mit dem Adapter (17) fest verbundene Stutzen ausgebildet sind, welche dichtend in Öffnungen des Ansaugtraktes (5) eingreifen.

6. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Verbinder (28, 30) als Muffen ausgebildet sind, welche am Ad­ apter (17) befindliche Stutzen (27, 29) mit Stutzen am Ansaugtrakt (5) verbinden.

7. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Adapter (17) bil­ denden Schalen (38, 39) aus einem thermoplastischen Kunststoff bestehen und durch Spritzgießen herge­ stellt sind.

8. Entlüftungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die den Adapter (17) bil­ denden Schalen (38, 39) durch Reibschweißen verbun­ den sind.