WO2018065147A1 - Vorrichtung zur entlüftung eines kurbelgehäuses einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur entlüftung eines kurbelgehäuses einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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WO2018065147A1
WO2018065147A1 PCT/EP2017/071181 EP2017071181W WO2018065147A1 WO 2018065147 A1 WO2018065147 A1 WO 2018065147A1 EP 2017071181 W EP2017071181 W EP 2017071181W WO 2018065147 A1 WO2018065147 A1 WO 2018065147A1
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crankcase
combustion engine
line
crankcase ventilation
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PCT/EP2017/071181
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Stefan Fischer
Christa RODDEWIG
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F01M2013/027—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure with a turbo charger or compressor

Definitions

  • the invention relates to a device for venting a crankcase of an internal combustion engine, in particular a crankcase ventilation line.
  • crankcase gas In internal combustion engines - especially those for motor vehicles, with pistons or cylinders - can collect gas in a crankcase.
  • crankcase gas This is usually done by the crankcase gas from a combustion chamber (or the cylinder) passes through a gap past a piston in the interior of the crankcase.
  • crankcase gas is often referred to as "blow-by gas.” It does not undergo exhaust gas purification before it enters the crankcase, and it often contains a high proportion of unburned or incompletely combusted components, therefore the crankcase gas from the crankcase should not flow into the crankcase However, the crankcase gas should be let out of the (usually airtight) crankcase in order to avoid pressure build-up in the crankcase, in particular avoiding pressure build-up in order to avoid damage to the components of an internal combustion engine and its attachments especially applies to seals.
  • crankcase ventilation Internal combustion engines are known in which the crankcase gas is taken from the crankcase and supplied to the combustion chambers again, so that it can be supplied to an exhaust system after renewed combustion in the combustion chambers for exhaust aftertreatment (eg by means of a catalytic converter). This concept is often required by law in internal combustion engines and is called "crankcase ventilation”.
  • the device according to the invention is an internal combustion engine comprising an engine block and a cylinder head.
  • an internal combustion engine comprising an engine block and a cylinder head.
  • at least one crankcase and at least one cylinder is arranged, which is connected to at least one suction line.
  • the crankcase is over a crankcase ventilation line connected to the at least one suction line.
  • the crankcase ventilation line is arranged at least predominantly within the internal combustion engine, in particular within the engine block and / or within the cylinder head.
  • the internal combustion engine may be, for example, a combustion engine for a motor vehicle.
  • the cylinder or cylinders form the combustion chamber / combustion chambers of the internal combustion engine, in which fuel can be burned with air.
  • the engine block surrounds the cylinders.
  • the engine block is realized as a casting.
  • the cylinder head closes the engine block.
  • the internal combustion engine has a cylinder head, which is preferably also realized as a casting.
  • the engine block and the cylinder head are firmly connected.
  • the at least one cylinder is arranged inside the engine block and closed on one side by the cylinder head.
  • the crankcase forms a space bounded by the engine block and / or the cylinder head.
  • crankcase ventilation line is preferably connected to a position of the intake line, at which a lower pressure in the intake line (at least at times)
  • the crankcase ventilation line is preferably designed such that, depending on the operating state, the crankcase gas can be supplied to a different location of the intake line be provided by a plurality of branched crankcase ventilation lines or branches on the Kurbelgephinusentlcommunungs effet, which can be controlled by valves or flaps such that, depending on the operating condition of the internal combustion engine, one for the sen operating state provided flow path for the crankcase gas between the crankcase and the intake passage is released.
  • the percentages refer to the length of the crankcase breather line measured along the course of the crankcase breather line. The percentages indicate the proportion of the part of the crankcase ventilation line that is arranged inside the engine block or the cylinder head on the entire crankcase ventilation line (which can consist of several branches).
  • connection between the crankcase ventilation duct and the intake duct is arranged at the inlet to a compressor for compressing the intake air.
  • the introduction of the crankcase gas into the compressor inlet is an integral part of the compressor, regardless of which type of charging device of the compressor is realized (whether turbocharger or compressor).
  • a connection of the crankcase ventilation line of the suction line tion at the discharge point is not solvable or integral part of the assembly of the internal combustion engine. The same applies to a connection of the crankcase ventilation line and the crankcase (at an outlet of the crankcase from the engine). This connection is also not solvable or a fixed component of the assembly.
  • the compressor may be, for example, an exhaust gas turbocharger.
  • an internal combustion engine with compressor can be distinguished between charged operation (in which the compressor with the air in the intake line is compressed, so that the air is pressed into the cylinder or in the cylinder) and suction (where no compression takes place and the air is sucked into or into the cylinder).
  • a negative pressure that is, a lower pressure than in the crankcase
  • crankcase ventilation passage which is connected to the intake area of the cylinders.
  • crankcase ventilation line that is connected to the at least one first connection point on the intake line downstream of the compressor.
  • downstream is downstream in the (usually present) flow direction, so here the at least one first connection point is arranged between the compressor and the cylinder or the cylinders.
  • the crankcase ventilation can preferably take place via one or both branches of the crankcase ventilation line.
  • a valve (flap) or switch is preferably provided, in particular at the branch point. It is possible that the valve itself represents the branch point.
  • the valve can be passive or switchable. A passive valve is brought to the desired position directly by the pressure differences that occur at the various suction points. An active valve is actively (electronically, if necessary) activated in order to establish a connection to the desired intake point.
  • a plurality of cylinders is provided. At least one first connection point is provided for each of the cylinders.
  • the line branch is not located inside the engine block and not inside the cylinder head From the construction of the internal combustion engine it can be seen that the intake line is arranged such that the line branch is at least partly outside This applies in particular if a compressor is not formed directly on the engine block or on the cylinder head.
  • This external part of the line branch is preferably kept as short as possible.
  • at least the outer part of the line branch is made of a material and in such a way (in particular with respect to a material thickness of a conduit wall) that a tightness is ensured over an entire life cycle of the motor vehicle,
  • the material of the outer part of the lead Gsabzweigs is selected such that this shows the least possible aging phenomena, in particular with respect to material properties that are relevant to the tightness of a line (porosity, stiffness, bendability, brittleness, permeability to gas, etc.).
  • the non-detachable connection is preferably designed such that it can not be solved over the entire life cycle of the motor vehicle and also does not need to be solved.
  • the internal combustion engine is constructed in such a way that all possible repairs (including, for example, the removal and installation of components) can be carried out without obstructing the existence of the non-detachable connection.
  • the line branch is arranged at most 25% outside the crankcase.
  • a proportion of the line branch outside the crankcase is designed to be as short as technically possible.
  • Said condition refers to a length of the line branch, which is measured along the course of the line branch.
  • the line branch is arranged even at most 5% outside the crankcase.
  • the outside the engine block or the cylinder head arranged part of the line branch is not more than 20 cm [centimeters], in particular only 10 cm long.
  • the line branch has a check valve (flap), which is arranged inside the internal combustion engine.
  • a check valve overlap
  • inside the internal combustion engine means in particular that the line branch is arranged inside the engine block or inside the cylinder head (also called cylinder head cover).
  • crankcase breather line is configured to direct gas from the crankcase into the intake passage.
  • the pressure in the intake line may, depending on the operating state of the internal combustion engine, be greater than the pressure in the crankcase. This is especially true for the pressure downstream of a compressor. In this case, air could get into the crankcase via the crankcase ventilation line and increase the pressure there.
  • the check valve is provided in the line branch.
  • the passage direction of the check valve is preferably oriented from the branch point to the second connection point.
  • the check valve in particular in the described orientation of the passage direction, can preferably be prevented that air from the intake passage as described enters the crankcase.
  • the check valve is integrated into the internal combustion engine so that leakage of gas from the check valve (flap) into the environment is impossible.
  • a control valve also called control unit
  • the crankcase ventilation line is connected to the crankcase.
  • control valve control unit
  • inside the internal combustion engine means in particular that the control valve (control unit) is arranged inside the internal combustion engine, in particular inside the engine block or inside the cylinder head.
  • the control valve is preferably configured to maintain a pressure 20 in the crankcase at a desired level or below a desired level. It is also preferred that the control valve (control unit) serves the switching described above (in different operating conditions of the internal combustion engine) between the branches of the crankcase ventilation line.
  • the control valve has an inlet 25 which is connected to the crankcase to be vented.
  • the control valve preferably has two outlets, one for each of the branches of the crankcase ventilation duct. In a crankcase ventilation line with more than two branches, the control valve preferably has an outlet for each branch of the crankcase ventilation line.
  • the control valve is preferably located inside the crankcase. As with the non-return valve described above, this can be achieved by action of the control valve is avoided.
  • control valve is integrated into the internal combustion engine such that leakage of gas from the control valve into the environment is impossible.
  • the control valve can be prevented that the pressure in the crankcase is too low. Too little pressure in the crankcase can increase the production of crankcase gas to an undesirable degree by actively drawing gas from the cylinders past the piston into the crankcase.
  • by a particularly low pressure damage to other components such as seals can occur, which can be avoided by the use of a control valve.
  • control valve is a PC valve.
  • the control valve may be volume or mass flow controlled or pressure controlled.
  • the part of the crankcase ventilation line extending inside the engine block and / or the cylinder head is realized as recesses within the material of the engine block and / or the cylinder head.
  • crankcase ventilation line is realized as a cast-in or drilled channel.
  • Is / are the engine block and / or the cylinder head implemented as a casting or as two castings, a channel cast therein is particularly well protected against leakage.
  • the invention is preferably used in a motor vehicle with an internal combustion engine described above. The particular advantages and design features described above for the internal combustion engine are applicable to the motor vehicle described and transferable.
  • FIGS. 1 shows a schematic representation of a motor vehicle with an internal combustion engine
  • FIG. 2 is a perspective view of an internal combustion engine with a crankcase ventilation line according to the prior art
  • FIG. 3 is a perspective view of a described internal combustion engine with a crankcase ventilation line
  • FIG. 4 shows a sectional illustration of the internal combustion engine from FIG. 3.
  • the line branch 12 is connected at a second connection point 14, which is designed as a non-detachable connection 18, upstream of the compressor 7 to the suction line 5.
  • a control valve 15 is arranged at the branch point 25, a control valve 15 is arranged.
  • the line branch 12 has a check valve 16 within the internal combustion engine 2. The passage direction of the check valve 16 is oriented from the branch point 25 to the second connection point 14.
  • Fig. 2 shows an internal combustion engine 2 according to the prior art.
  • an external line 26 which is designed as a rubber hose.
  • the external line 26 is connected via detachable connections on the outside to a crankcase 3 and to an intake line 5 and serves to vent the crankcase 3.
  • the external line 26 can not reliably prevent leakage of crankcase gas into the environment and also a diagnosis of leakage is only possible possible at great expense.
  • FIG. 3 shows an above-described internal combustion engine 2 with a crankcase 3.
  • a crankcase ventilation line 11 is arranged predominantly within an engine block 24 or a cylinder head 23. Furthermore, the crankcase ventilation line 11 is here connected to a suction line 5 via a non-detachable connection 18 at a second connection point 14.
  • FIG. 4 shows the internal combustion engine 2 from FIG. 3 in a more detailed representation. It can be seen that the crankcase ventilation line 11 is realized with recesses 19 which form a cast-in channel 20. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Details And Ventilation Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Verbrennungskraftmaschine (2) aufweisend einen Motorblock (24) und einen Zylinderkopf (23), wobei in der Verbrennungskraftmaschine (2) zumindest ein Kurbelgehäuse (3) und mindestens ein Zylinder (4) angeordnet ist, der an mindestens eine Ansaugleitung (5) angebunden ist, wobei das Kurbelgehäuse (3) über eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) mit der mindestens einen Ansaugleitung (5) verbunden ist, und wobei die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) zumindest überwiegend innerhalb der Verbrennungskraftmaschine (2), insbesondere innerhalb des Motorblocks (24) und/oder innerhalb des Zylinderkopfes (23) angeordnet ist.

Description

Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses
einer Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung.
Bei Verbrennungskraftmaschinen - insbesondere bei solchen für Kraftfahrzeuge, mit Kolben bzw. Zylindern - kann sich Gas in einem Kurbelgehäuse sammeln. Man spricht auch von Kurbelgehäusegas. Dies geschieht üblicherweise indem das Kurbelgehäusegas aus einem Brennraum (bzw. dem Zylinder) durch einen Spalt an einem Kolben vorbei in das Innere des Kurbelgehäuses gelangt. Das Kurbelgehäusegas wird häufig auch als„Blowby-Gas" bezeichnet. Es wird keiner Abgasreinigung unterzogen, bevor es in das Kurbelgehäuse gelangt. Außerdem beinhal- tet es häufig einen hohen Anteil unverbrannter oder unvollständig verbrannter Bestandteile. Daher sollte das Kurbelgehäusegas aus dem Kurbelgehäuse nicht in die Umgebung austreten. Das Kurbelgehäusegas sollte aber aus dem (üblicherweise luftdichten) Kurbelgehäuse herausgelassen werden, um einen Druckaufbau in dem Kurbelgehäuse zu vermeiden. Ein Druckaufbau ist insbesondere zu ver- meiden, um einen Schaden der Bauteile einer Verbrennungskraftmaschine und ihrer Anbauten zu vermeiden. Dies gilt insbesondere für Dichtungen.
Es sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei denen das Kurbelgehäusegas dem Kurbelgehäuse entnommen und den Brennräumen erneut zugeführt wird, sodass es nach erneuter Verbrennung in den Brennräumen zur Abgasnachbehandlung (z. B. mittels eines Katalysators) einer Abgasanlage zugeführt werden kann. Dieses Konzept ist bei Verbrennungskraftmaschinen häufig gesetzlich vorgeschrieben und wird„Kurbelgehäuseentlüftung" genannt.
Bekannte Systeme weisen dazu extern am Kurbelgehäuse angeordnete Leitungen auf, die z. B. aus Gummi bestehen können. Solche Leitungen haben den Nachteil, dass bei Undichtigkeit aus diesen Kurbelgehäusegas entweichen kann. Insbesondere aufgrund von gesetzlichen Vorgaben und/oder aus Umweltschutzgründen ist dies nachteilig. In bekannten Systemen ist eine Diagnose der Dichtigkeit der Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen entweder nicht möglich oder nur unter großem Aufwand zu realisieren (ggf. über zusätzliche Sensoren). Selbst wenn eine Undichtigkeit de- tektiert wird, ist in derartigen Systemen nicht ausgeschlossen, dass die Verbrennungskraftmaschine mit der Undichtigkeit zumindest zeitweise weiter betrieben wird.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiterhin zu lösen bzw. zumindest zu lindern. Es soll insbesondere eine Verbren- nungskraftmaschine vorgestellt werden, bei der die Gefahr einer Undichtigkeit, über die Kurbelgehäusegas in die Umwelt gelangen kann, stark reduziert und ggf. sogar ausgeschlossen ist, so dass auch auf eine aufwendige Diagnose verzichtet werden kann. Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Verbrennung skraftmaschine sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist eine Verbrennungskraftmaschine aufweisend einen Motorblock und einen Zylinderkopf. In der Verbrennungskraftmaschi- ne ist zumindest ein Kurbelgehäuse und mindestens ein Zylinder angeordnet, der an mindestens eine Ansaugleitung angebunden ist. Das Kurbelgehäuse ist über eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit der mindestens einen Ansaugleitung verbunden. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung ist zumindest überwiegend innerhalb der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere innerhalb des Motorblocks und/oder innerhalb des Zylinderkopfes angeordnet.
Bei der Verbrennungskraftmaschine kann es sich beispielsweise um eine Verbrennung skraftmaschine für ein Kraftfahrzeug handeln. Der Zylinder bzw. die Zylinder bilden den Brennraum/die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine, in denen Kraftstoff mit Luft verbrannt werden kann. Der Motorblock umgibt die Zylinder. Vorzugsweise ist der Motorblock als ein Gussteil realisiert. Der Zylinderkopf schließt den Motorblock ab. Zusätzlich zum Motorblock hat die Verbrennungskraftmaschine einen Zylinderkopf, der vorzugsweise ebenfalls als Gussteil realisiert ist. Der Motorblock und der Zylinderkopf sind fest miteinander verbunden. Bevorzugt ist der mindestens eine Zylinder innerhalb des Motorblocks ange- ordnet und einseitig durch den Zylinderkopf verschlossen. Das Kurbelgehäuse bildet einen Raum, der vom Motorblock und/oder vom Zylinderkopf begrenzt ist. Das Kurbelgehäuse bildet einen Hohlraum innerhalb des Motorblocks und/oder innerhalb des Zylinderkopfs in dem sich Kurbelgehäusegas sammeln kann. Über die mindestens eine Ansaugleitung wird der zumindest eine Zylinder mit Luft versorgt. Die mindestens eine Ansaugleitung kann beispielsweise als ein Rohr zwischen der Umgebung des Kraftfahrzeugs und dem mindestens einen Zylinder ausgeführt sein. Vorzugsweise ist in der mindestens einen Ansaugleitung zumindest eine der folgenden Komponenten angeordnet:
- ein Luftfilter,
eine Drosselklappe, und
eine Kühlvorrichtung.
Um sich im Kurbelgehäuse sammelndes Gas aus dem Kurbelgehäuse zu entneh- men und der Verbrennung erneut zuzuführen, ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorgesehen. Diese ist vorzugsweise an das Kurbelgehäuse, in dem sich die Kurbelgehäusegase sammeln können, angebunden. Weiterhin ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorzugsweise derart an die Ansaugleitung angebunden, dass aufgrund eines in der Ansaugleitung herrschenden Unterdrucks die Kurbelgehäusegase in die Ansaugleitung gesaugt werden. Mit dem Begriff„Unterdruck" ist hier ein negatives Druckniveau relativ zu dem Druckniveau in dem Kurbelgehäuse gemeint. Das heißt, insbesondere auch, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung bevorzugt an einer Stelle der Ansaugleitung angebunden ist, an der in der Ansaugleitung (zumindest zeitweise) ein geringerer Druck, als im Kurbelgehäuse herrscht. Bei Verbrennungskraftmaschinen, die bei verschiedenen Betriebszustän- den verschiedene Druckverteilungen in der Ansaugleitung aufweisen, ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorzugsweise derart ausgeführt, dass je nach Betriebszustand das Kurbelgehäusegas an eine andere Stelle der Ansaugleitung zugeführt werden kann. Dazu kann beispielsweise ein System von mehreren verzweigten Kurbelgehäuseentlüftungsleitungen oder Abzweigen an der Kurbelge- häuseentlüftungsleitung vorgesehen sein, welche über Ventile oder Klappen derart gesteuert werden können, dass je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, ein für diesen Betriebszustand vorgesehener Strömungspfad für das Kurbelgehäusegas zwischen dem Kurbelgehäuse und der Ansaugleitung freigegeben ist.
Um die weiter oben beschriebene Problematik umgehen zu können, dass Kurbelgehäusegas in die Umwelt gelangen kann (insbesondere wenn eine Leitung nicht richtig angeschlossen ist), ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung zumindest überwiegend innerhalb des Motorblocks innerhalb bzw. des Zylinderkopfes ange- ordnet.
Die Anordnung der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung in dem Motorblock bzw. in dem Zylinderkopf ist vorzugsweise derart realisiert, dass aus der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung kein Gas in die Umwelt entweichen kann. Vorzugsweise findet die Kurbelgehäuseentlüftung ausschließlich innerhalb des Motorblocks bzw. innerhalb des Zylinderkopfs statt, sodass das Kurbelgehäusegas aus dem Kurbelge- häuse entnommen, und ohne den Motorblock und den Zylinderkopf zu verlassen durch die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung in einen innerhalb des Kurbelgehäuses angeordneten Bereich der Ansaugleitung geleitet werden kann. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Kurbelgehäusegas nicht in die Umwelt ent- weichen kann.
Dass die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung zumindest überwiegend innerhalb des Motorblocks bzw. des Zylinderkopfes angeordnet ist, bedeutet, dass zumindest 50 , bevorzugt zumindest 75 % und besonders bevorzugt zumindest 90 , der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung innerhalb des Motorblocks bzw. des Zylinderkopfes angeordnet sind. Die Prozentangaben beziehen sich auf die entlang des Verlaufs der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung gemessene Länge der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung. Die Prozentangaben geben den Anteil des innerhalb des Motorblocks bzw. des Zylinderkopfes angeordneten Teils der Kurbelgehäuseent- lüftungsleitung an der gesamten Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (die aus mehreren Zweigen bestehen kann) an.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Verbrennungskraftmaschine weiterhin einen Verdichter zum Verdichten von Luft in der Ansaugleitung auf, wobei die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung verzweigt ist und an mindestens eine erste Anschlussstelle an der Ansaugleitung stromabwärts des Verdichters angebunden ist und an einer Abzweigungsstelle ein Leitungsabzweig abzweigt, der an mindestens eine zweite Anschlussstelle stromaufwärts des Verdichters angeschlossen ist.
Bevorzugt ist die Verbindung zwischen der Kurbelgehäusenentlüftungsleitung und der Ansaugleitung am Eintritt in einen Verdichter zur Verdichtung der Ansaugluft angeordnet. Die Einleitung des Kurbelgehäusegases in den Verdichtereintritt ist integraler Bestandteil des Verdichters, unabhängig davon mit wel- eher Art von Aufladeorgan der Verdichter realisiert ist (ob Turbolader oder Kompressor). Eine Verbindung der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung der Ansauglei- tung an der Einleitestelle ist nicht lösbar bzw. fester Bestandteil der Montage der Verbrennungskraftmaschine. Gleiches gilt für eine Verbindung der Kurbelgehäuseentlüftung sleitung und des Kurbelgehäuses (an einem Austritt des Kurbelgehäuses aus dem Motor) . Diese Verbindung ist ebenfalls nicht lösbar bzw. fester Be- standteil der Montage.
Der Verdichter kann beispielsweise ein Abgasturbolader sein. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Verdichter kann unterschieden werden zwischen aufgeladenem Betrieb (bei dem mit dem Verdichter die Luft in der Ansaugleitung verdichtet wird, so dass die Luft in den bzw. in die Zylinder gedrückt wird) und Saugbetrieb (bei dem keine Verdichtung stattfindet und die Luft in den bzw. in die Zylinder eingesaugt wird). Im Saugbetrieb herrscht an den Ansaugbereichen der Zylinder ein Unterdruck (das heißt ein geringerer Druck, als im Kurbelgehäuse), der für die Kurbelgehäuseentlüftung geeignet ist. Daher wird im Saugbetrieb vorzugsweise eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung verwendet, die an den Ansaugbereich der Zylinder angebunden ist. Dies wird vorliegend durch den Teil der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung ermöglicht, der an die mindestens eine erste Anschlussstelle an der Ansaugleitung stromabwärts des Verdichters angebunden ist. Dabei bedeutet„stromabwärts" in (üblicherweise vorliegender) Strömungsrichtung nachgelagert. Hier also ist die mindestens eine erste Anschlussstelle zwischen dem Verdichter und dem Zylinder bzw. den Zylindern angeordnet.
Im aufgeladenen Betrieb hingegen, ist der Druck in der Ansaugleitung stromabwärts des Verdichters durch den Verdichter erhöht, sodass eine Kurbelgehäuseent- lüftung über diesen Teil der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung nicht möglich ist. Die Kurbelgehäuseentlüftung findet im aufgeladenen Betrieb vorzugsweise über den Leitungsabzweig statt, der an die mindestens eine zweite Anschlussstelle stromaufwärts des Verdichters angeschlossen ist. Stromaufwärts des Verdichters herrscht im aufgeladenen Betrieb ein Unterdruck (das heißt ein geringerer Druck, als im Kurbelgehäuse), der zur Kurbelgehäuseentlüftung geeignet ist. Dies ist insbesondere dadurch begründet, dass der Verdichter die zu verdichtende Luft an- saugt und dadurch stromaufwärts den Unterdruck erzeugt. Im Saugbetrieb liegt üblicherweise an der mindestens einen zweiten Anschlussstelle auch ein Unterdruck vor. Dieser Unterdruck ist allerdings geringer, als der dann vorliegende Unterdruck an der ersten Ansaugstelle stromabwärts des Verdichters. Daher ist eine Verzweigung der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorteilhaft, die eine zeitweilige Absaugung an der ersten Ansaugstelle und eine zeitweilige Absaugung an der zweiten Ansaugstelle ermöglicht.
Vorzugsweise kann die Kurbelgehäuseentlüftung je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine wahlweise über einen oder beide Zweige der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stattfinden. Dazu ist vorzugsweise ein Ventil (Klappe) oder Umschalter vorgesehen, insbesondere an der Abzweigungsstelle. Es ist möglich, dass das Ventil selbst die Abzweigungsstelle darstellt. Das Ventil kann passiv oder schaltbar sein. Ein passives Ventil wird unmittelbar durch die auftreten- den Druckdifferenzen an den verschiedenen Ansaugstellen in die gewünschte Position gebracht. Ein aktives Ventil wird aktiv (ggf. elektronisch) angesteuert, um eine Verbindung zu der gewünschten Ansaugstelle herzustellen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine ist eine Mehrzahl von Zylindern vorgesehen. Für jeden der Zylinder ist mindestens eine erste Anschlussstelle vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Ansaugleitung derart verzweigt, dass sie über einen entsprechenden Zweig an den jeweiligen Ansaugbereich eines jeden Zylinders einzeln angebunden ist. Die jeweilige erste Anschlussstelle eines Zylinders ist vorzugsweise in dem entsprechenden Zweig der Ansaugleitung angeordnet. Dadurch kann das Kurbelgehäusegas auf alle Zylinder gleichmäßig verteilt werden. Dies gilt jedenfalls im Saugbetrieb der Verbrennungskraftmaschine, in dem die Kurbelgehäuseentlüftung über die ersten Anschlussstellen stattfindet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine ist der Leitungsabzweig teilweise außerhalb der Verbrennungskraftmaschine angeordnet und über eine nicht lösbare Verbindung an der ersten Anschlussstelle mit der Ansaugleitung verbunden.
Mit der Formulierung„außerhalb der Verbrennungskraftmaschine" ist insbesondere gemeint, dass der Leitungsabzweig nicht innerhalb des Motorblocks und nicht innerhalb des Zylinderkopfs angeordnet ist. Aus der Konstruktion der Verbrennungskraftmaschine kann es sich ergeben, dass die Ansaugleitung derart angeordnet ist, dass der Leitungsabzweig zumindest teilweise außerhalb des Kurbelgehäuses verlaufen muss. Dies kann insbesondere gelten, wenn ein Verdichter nicht unmittelbar am Motorblock oder am Zylinderkopf angeformt ist. Dieser außen liegende Teil des Leitungsabzweigs ist bevor- zugt möglichst kurz gehalten. Vorzugsweise ist zumindest der außen liegende Teil des Leitungsabzweigs aus einem Material gefertigt und derart ausgeführt (insbesondere hinsichtlich einer Materialdicke einer Leitungswand), dass eine Dichtigkeit über einen gesamten Lebenszyklus des Kraftfahrzeuges sichergestellt ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Material des außen liegenden Teils des Lei- tungsabzweigs derart gewählt ist, dass dieses möglichst geringe Alterungserscheinungen zeigt, insbesondere hinsichtlich Materialeigenschaften, die für die Dichtigkeit einer Leitung relevant sind (Porosität, Steifigkeit, Biegbarkeit, Brüchigkeit, Durchlässigkeit für Gas, etc.). Auch kann insbesondere der außen liegende Teil des Leitungsabzweigs aus einer Kombination von mehreren koaxial angeordneten Leitungen gebildet sein, die in ihrer Gesamtheit besonders zuverlässig einen Austritt von Gas aus dem Innern des Leitungsabzweigs verhindern. Bevorzugt ist dieser Leistungsabzweig auch nicht für sich einzeln lösbar, ggf. stoffschlüssig mit den innerhalb der Verbrennungskraftmaschine angeordneten Teilen der Kurbelgehäuseentlüftung sleitung verbunden . Eine nicht lösbare Verbindung ist im vorliegenden Sinne so zu verstehen, dass bei Instandsetzungsmaßnahmen der Verbund zwischen dem Aufladeorgan und der motorinternen Kurbelgehäuseentlüftungsleitung zwangsläufig erfolgt. Unter der nicht lösbaren Verbindung ist bevorzugt auch eine solche Verbindung zu verstehen, die nicht gelöst werden kann ohne Beschädigung eines Bauteils, insbesondere der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung, der Ansaugleitung und eines ggf. dazwischen angeordneten Verbindungsteils. Damit kann sichergestellt werden, dass nach einer werkseitigen Montage (bei der z. B. eine Dichtigkeitsprüfung durchgeführt wurde) die Verbindung nicht mehr gelöst werden kann. Dann besteht auch kein Risiko, einer nur teilweisen, unvollständigen Verbindung bei einer Wiederherstellung. . Die nicht lösbare Verbindung ist vorzugsweise derart ausgeführt, dass diese über den gesamten Lebenszyklus des Kraftfahrzeugs nicht gelöst werden kann und auch nicht gelöst werden muss. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Verbrennungskraftmaschine derart konstruiert ist, dass sämtliche mögliche Reparaturen (umfassend beispielsweise den Aus- und Einbau von Bauteilen) durchgeführt werden können, ohne dass das Bestehen der nicht lösbaren Verbindung dabei hinderlich wäre. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine ist der Leitungsabzweig zu höchstens 25 % außerhalb des Kurbelgehäuses angeordnet. Bevorzugt ist ein Anteil des Leitungsabzweigs außerhalb des Kurbelgehäuses so kurz wie technisch möglich gestaltet. Die genannte Bedingung bezieht sich auf eine Länge des Leitungsabzweigs, die entlang des Verlaufs des Leitungsabzweigs gemessen wird. Mit einem derart kurz gewählten Leitungsabzweig kann die Gefahr einer Undichtigkeit in dem außerhalb des Kurbelgehäuses angeordneten Teil des Leitungsabzweigs reduziert werden. Es ist bevorzugt, dass der Leitungsabzweig sogar nur zu höchstens 5 % au- ßerhalb des Kurbelgehäuses angeordnet ist. Weiterhin ist es bevorzugt, dass der außerhalb des Motorblocks bzw. des Zylinderkopfes angeordnete Teil des Leitungsabzweigs höchstens 20 cm [Zentimeter], insbesondere nur 10 cm lang ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine weist der Leitungsabzweig ein Rückschlagventil (Klappe) auf, welches innerhalb der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. In weiteren Ausführungsvarianten ist aber auch möglich ein Rückschlagventil als integralen Bestandteil eines Verdichters (insbesondere eines Verdichterbogens) auszuführen. Mit der Formulierung„innerhalb der Verbrennungskraftmaschine" ist insbesondere gemeint, dass der Leitungsabzweig innerhalb des Motorblocks oder innerhalb des Zylinderkopfs (auch Zylinderkopfhaube genannt) angeordnet ist.
Wie weiter oben beschrieben, ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung dazu einge- richtet, Gas aus dem Kurbelgehäuse in die Ansaugleitung zu leiten. Der Druck in der Ansaugleitung kann aber, je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine, auch größer sein, als der Druck im Kurbelgehäuse. Dies gilt insbesondere für den Druck stromabwärts eines Verdichters. In diesem Fall könnte über die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung Luft in das Kurbelgehäuse gelangen und dort den Druck erhöhen.
Insbesondere über den Leitungsabzweig kann Luft wie beschrieben aus der Ansaugleitung in das Kurbelgehäuse gelangen. Daher ist das Rückschlagventil in dem Leitungsabzweig vorgesehen. Die Durchlassrichtung des Rückschlagventils ist vorzugsweise von der Abzweigungsstelle hin zur zweiten Anschlussstelle orientiert. Durch das Rückschlagventil, insbesondere bei der beschriebenen Orientierung der Durchlassrichtung, kann bevorzugt verhindert werden, dass Luft aus der Ansaugleitung wie beschrieben in das Kurbelgehäuse gelangt. Dass das Rückschlagventil innerhalb der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, kann gera- de bei diesem für Leckagen anfälligen Bauteil die Gefahr einer Undichtigkeit und damit eines Austretens von Kurbelgehäusegas erheblich reduzieren. Vorzugsweise ist das Rückschlagventil derart in die Verbrennungskraftmaschine integriert, dass ein Austreten von Gas aus dem Rückschlagventil (Klappe) in die Umwelt unmöglich ist.
5 In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine ist innerhalb der Verbrennungskraftmaschine ein Regelventil (auch Regeleinheit genannt) vorgesehen, über das die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung an das Kurbelgehäuse angebunden ist.
Mit der Formulierung„innerhalb der Verbrennungskraftmaschine" ist insbesondere) re gemeint, dass das Regelventil (Regeleinheit) innerhalb der Verbrennungskraftmaschine, insbesondere innerhalb des Motorblocks oder innerhalb des Zylinderkopfs angeordnet ist.
Mit einem Regelventil (Regeleinheit) ist hier eine Vorrichtung gemeint, mit wel- 15 eher eine Entlüftung des Kurbelgehäuses über die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung gezielt gesteuert werden kann, beispielsweise über einen elektronischen Regeleingriff.
Das Regelventil (Regeleinheit) ist vorzugsweise dazu eingerichtet, einen Druck 20 im Kurbelgehäuse auf einem gewünschten Niveau bzw. unter einem gewünschten Niveau zu halten. Außerdem ist bevorzugt, dass das Regelventil (Regeleinheit) dem weiter oben beschriebenen Umschalten (bei verschiedenen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine) zwischen den Zweigen der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung dient. Vorzugsweise hat das Regelventil (Regeleinheit) einen Einlass, 25 der mit dem zu entlüftenden Kurbelgehäuse verbunden ist. Außerdem weist das Regelventil vorzugsweise zwei Auslässe auf, je einen für jeden der Zweige der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung. Bei einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung mit mehr als zwei Zweigen weist das Regelventil vorzugsweise für jeden Zweig der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung je einen Auslass auf. Das Regelventil ist bevor- 30 zugt innerhalb des Kurbelgehäuses angeordnet. Wie auch bei dem weiter oben beschriebenen Rückschlagventil kann dadurch erreicht werden, dass eine Undich- tigkeit des Regelventils vermieden wird. Vorzugsweise ist das Regelventil derart in die Verbrennungskraftmaschine integriert, dass ein Austreten von Gas aus dem Regelventil in die Umwelt unmöglich ist. Durch das Regelventil kann verhindert werden, dass der Druck im Kurbelgehäuse zu gering wird. Durch einen zu geringen Druck im Kurbelgehäuse kann die Entstehung von Kurbelgehäusegas in einem unerwünschten Maße verstärkt werden, indem Gas aus den Zylindern aktiv an den Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse gesaugt wird. Außerdem können auch durch einen besonders niedrigen Druck Beschädigungen an weiteren Bauteilen wie Dichtungen auftreten, die durch die Verwendung eines Regelventils vermieden werden können.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem Regelventil um ein PC\^Ventil. Das Regelventil kann volumenstrom- oder massenstromgeregelt oder druckgeregelt sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine ist der innerhalb des Motorblocks und/oder des Zylinderkopfes verlaufende Teil der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung als Aussparungen innerhalb des Materials des Motorblocks und/oder des Zylinderkopfes realisiert.
Eine durch Aussparungen in einem Materialblock realisierte Leitung kann jedenfalls zwischen ihren Enden nicht undicht sein. Daher kann in dieser Ausführungsform besonders effektiv ein Austreten von Kurbelgehäusegas verhindert werden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Verbrennungskraftmaschine ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung als ein eingegossener oder gebohrter Kanal realisiert.
Ist/Sind der Motorblock und/oder der Zylinderkopf als ein Gussteil bzw. als zwei Gussteile realisiert, so ist ein darin eingegossener Kanal besonders gut gegen eine Undichtigkeit geschützt. Die Erfindung findet vorzugsweise Einsatz in einem Kraftfahrzeug mit einer zuvor beschriebenen Verbrennungskraftmaschine. Die weiter vorne für die Verbrennungskraftmaschine beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das beschriebene Kraftfahrzeug anwendbar und übertragbar.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen: Fig. 1: eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Verbrennungskraftmaschine,
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung gemäß Stand der Technik,
Fig. 3: eine perspektivische Darstellung einer beschriebenen Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung, und
Fig. 4: eine Schnittdarstellung der Verbrennungskraftmaschine aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 1 mit einer Verbrennungskraftmaschine 2 aufweisend ein Kurbelgehäuse 3 mit einem Hohlraum 17. An dem Kurbelgehäuse 3 sind vier Zylinder 4 angeordnet, die über jeweils einen Ansaugbereich 9 an eine Ansaugleitung 5 angebunden sind. Die Ansaugleitung 5 weist einen Luftfilter 8, eine Drosselklappe 21 und eine Kühlvorrichtung 22 auf. Weiterhin sind die Zylinder 4 über Auslassbereiche 10 an eine Abgasleitung 6 angebunden. Ein als ein Abgasturbolader ausgeführter Verdichter 7 ist sowohl an die Ansaugleitung 5, als auch an die Abgasleitung 6 angebunden. Überwiegend innerhalb der Verbrennungskraftmaschine 2 ist eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 11 angeordnet. Die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 11 ist an die vier ersten Anschluss- stellen 13 an die Ansaugleitung 5 in den Ansaugbereichen 9 stromabwärts des Verdichters 7 angebunden. An einer Abzweigungsstelle 25 zweigt sich ein Leitungsabzweig 12 der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 11 ab. Der Leitungsabzweig 12 ist an einer zweiten Anschlussstelle 14, die als eine nicht lösbare Verbindung 18 ausgeführt ist, stromaufwärts des Verdichters 7 an die Ansaugleitung 5 angebunden. An der Abzweigungsstelle 25 ist ein Regelventil 15 angeordnet. Der Leitungsabzweig 12 weist innerhalb der Verbrennungskraftmaschine 2 ein Rückschlagventil 16 auf. Die Durchlassrichtung des Rückschlagventils 16 ist von der Abzweigungsstelle 25 hin zur zweiten Anschlussstelle 14 orientiert. Fig. 2 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 2 gemäß Stand der Technik. Zu erkennen ist eine externe Leitung 26, die als ein Gummischlauch ausgeführt ist. Die externe Leitung 26 ist über lösbare Verbindungen außen an ein Kurbelgehäuse 3 und an eine Ansaugleitung 5 angebunden und dient der Entlüftung des Kurbelgehäuses 3. Die externe Leitung 26 kann ein Entweichen von Kurbelgehäusegas in die Umwelt nicht zuverlässig verhindern und auch eine Diagnose auf Undichtigkeit ist nur unter großem Aufwand möglich.
Fig. 3 zeigt eine oben beschriebene Verbrennungskraftmaschine 2 mit einem Kurbelgehäuse 3. Eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 11 ist überwiegend innerhalb eines Motorblocks 24 bzw. eines Zylinderkopfes 23 angeordnet. Weiterhin ist die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 11 hier über eine nicht lösbare Verbindung 18 an einer zweiten Anschlussstelle 14 mit einer Ansaugleitung 5 verbunden.
Fig. 4 zeigt die Verbrennungskraftmaschine 2 aus Fig. 3 in einer detaillierteren Darstellung. Zu erkennen ist, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 11 mit Aussparungen 19 realisiert ist, die einen eingegossenen Kanal 20 bilden. Bezugszeichenliste
I Kraftfahrzeug
2 Verbrennungskraftmaschine
3 Kurbelgehäuse
4 Zylinder
5 Ansaugleitung
6 Abgasleitung
7 Verdichter
8 Luftfilter
9 Ansaugbereich
10 Auslassbereich
I I Kurbelgehäuseentlüftungsleitung
12 Leitungsabzweig
13 erste Anschlussstelle
14 zweite Anschlussstelle
15 Regel ventil
16 Rückschlagventil
17 Hohlraum
18 nicht lösbare Verbindung
19 Aussparung
20 eingegossener Kanal
21 Drosselklappe
22 Kühlvorrichtung
23 Zylinderkopf
24 Motorblock
25 Abzweigungsstelle
26 externe Leitung

Claims

Patentansprüche
1. Verbrennungskraftmaschine (2) aufweisend einen Motorblock (24) und ei- nen Zylinderkopf (23), wobei in der Verbrennungskraftmaschine (2) zumindest ein Kurbelgehäuse (3) und mindestens ein Zylinder (4) angeordnet ist, der an mindestens eine Ansaugleitung (5) angebunden ist, wobei das Kurbelgehäuse (3) über eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) mit der mindestens einen Ansaugleitung (5) verbunden ist, und wobei die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) zumindest überwiegend innerhalb der Verbrennungskraftmaschine (2), insbesondere innerhalb des Motorblocks (24) und/oder innerhalb des Zylinderkopfes (23) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach Anspruch 1 weiterhin aufweisend einen Verdichter (7) zum Verdichten von Luft in der Ansaugleitung (5), wobei die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) verzweigt ist und an mindestens eine erste Anschlussstelle (13) an der Ansaugleitung (5) stromabwärts des Verdichters (7) angebunden ist und an einer Abzweigungsstelle (25) ein Leitungsabzweig (12) abzweigt, der an mindestens eine zweite Anschlussstelle (14) stromaufwärts des Verdichters (7) angeschlossen ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach Anspruch 2, wobei eine Mehrzahl von Zylindern (4) vorgesehen ist, und wobei für jeden der Zylinder (4) eine der mindestens einen ersten Anschlussstelle (13) vorgesehen ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei der Leitungsabzweig (12) teilweise außerhalb der Verbrennungskraftmaschine (2) angeordnet ist und über eine nicht lösbare Verbindung (18) an der ersten Anschlussstelle (13) mit der Ansaugleitung (5) verbunden ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei der Leitungsabzweig (12) zu höchstens 2JLj% außerhalb der Verbrennungskraftmaschine (2) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei der Leitungsabzweig (12) ein Rückschlagventil (16) aufweist, welches ii> nerhalbjier Verbrennungskraftmaschine (2) angeordnet ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei innerhalb der Verbrennungskraftmaschine (2) ein Regel ventil (15) vorgesehen ist, über das die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) an das Kurbelgehäuse (3) angebunden ist.
8. Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der Ansprüche 2 bis 7, wobei der innerhalb des Motorblocks (24) und/oder des Zylinderkopfes (23) verlaufende Teil der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) als Aussparungen (19) innerhalb des Materials des Motorblocks (24) und/oder des Zylinderkopfes (23) realisiert ist.
Verbrennungskraftmaschine (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung (11) als ein eingegossener Kanal (20) realisiert ist.
10. Kraftfahrzeug (1) mit einer Verbrennungskraftmaschine (2) gemäß
der vorhergehenden Ansprüche.
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