Einrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses

Abstract

 Einrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer einen Ansaugbereich umfassenden Brennkraftmaschine mit einem Auslass für Gase am Kurbelgehäuse sowie einer Leitung zur Rückführung der Kurbelgehäusegase in den Ansaugbereich, mit einer multifunktionalen Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, umfassend einen ersten Funktionsbereich zur Reduktion einer Druckpulsation, einen zweiten Funktionsbereich zur ersten Ölabscheidung sowie einen dritten Funktionsbereich zur weiteren Ölabscheidung.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer einen Ansaugbereich umfassenden Brennkraftmaschine mit einem Auslass für Gase am Kurbelgehäuse sowie einer Leitung zur Rückführung der Kurbelgehäusegase in den Ansaugbereich.

[0002] Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen ist es unvermeidbar, dass Gase aus dem Brennraum vorbei an den Kolbenringen in das Kurbelgehäuse strömen. Diese Gase werden üblicherweise als Blowby-Gase bezeichnet und bedingen insbesondere bei einer Kolbenbewegung in Richtung des unteren Totpunkts UT einen Druckanstieg im Kurbelgehäuse. Üblicherweise ist daher eine Entlüftung für das Kurbelgehäuse vorgesehen, über welche ein Druckabbau erfolgen kann. Die abgeführten Kurbelgehäusegase werden mittels einer Entlüftungsleitung beispielsweise in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine rückgeführt, von dort angesaugt und der Verbrennung zugeführt. Insbesondere aufgrund der betriebsbedingten Bewegung und Temperatur im Kurbelgehäuse sind die durch die Kurbelgehäuseentlüftung abzuführenden Gase ölbeladen. Werden diese ölbeladenen Gase verbrannt, sind eine erhöhte Klingelgefahr, eine verkürzte Katalysatorlebensdauer und/oder verschlechterte Abgaswerte die Folge. Es ist daher erforderlich, Maßnahmen zur Ölabscheidung zu treffen um die Ölbeladung der abgeführten Kurbelgehäusegase zumindest zu reduzieren.

[0003] Es wurden bereits Maßnahmen zur Ölabscheidung aus Kurbelgehäuseentlüftungsgasen vorgeschlagen. Beispielsweise beschreibt die noch nicht veröffentlichte deutsche Patentanmeldung 102 36 332.3-13 eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine mit einer Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, welche ein innerhalb des Kurbelgehäuses im Bereich einer Entlüftungsleitung angeordnetes, rotierendes Schleuderrad mit Schaufeln umfasst. Der Schleuderradkörper ist scheibenartig ausgebildet und trägt radial verlaufende Schaufeln, welche sich in Schleuderradachsrichtung in Richtung eines Luftabströmstutzens erstrecken. Die Einlassöffnung des Luftabströmstutzens ist zumindest annähernd koaxial zum Schleuderrad angeordnet und die Öffnungsebene zur Schleuderradebene zumindest annähernd parallel, so dass der einlassseitige Endbereich des Luftabströmstutzens mit den luftabströmstutzenseitigen Schaufelkanten des rotierenden Schleuderrads einen Strömungsspalt einschließt. Die in der deutschen Patentanmeldung 102 36 332.3-13 beschriebene Kurbelgehäuseentlüftung ist sehr kompakt aufgebaut, besteht aus nur wenigen Bauteilen und ist daher günstig herstell- und montierbar. Ferner zeichnet sich die Kurbelgehäuseentlüftung durch eine besonders gute Wirksamkeit insbesondere bei einer hohen Ölbeaufschlagung der abzuführenden Gase aus. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass diese Einzelmaßnahme bei sehr leistungsstarken Brennkraftmaschinen ebenso wie bei besonders strengen Anforderungen an die Abgaswerte an ihre Grenzen stößt.

[0004] Die DE 100 53 096 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine mittels eines Ventils, wobei das Ventil ortsfest in einer Trennwand, die den Innenraum des Kurbelgehäuses in einen oberen Raum und einen unteren Raum aufteilt, angeordnet ist. Die beschriebene Anordnung führt durch die Reduzierung von Luftdruckschwankungen im Kurbelgehäuse zu einer geringeren Ölbeladung im Kurbelgehäuse und zu einer geringeren Ölverschäumung im Ölkreislauf. Darüber hinaus werden sowohl Leistung und Drehmoment der Brennkraftmaschine durch Reduktion von Reibungsverlusten am Kurbeltrieb erhöht. Auch diese Einzelmaßnahme ist für sich gesehen sehr wirksam, jedoch bei sehr leistungsstarken Brennkraftmaschinen ebenso wie bei besonders strengen Anforderungen an die Abgaswerte alleine nicht ausreichend.

[0005] Sowohl die deutsche Patentanmeldung 102 36 332.3-13 als auch die DE 100 53 096 A1 gehören in vollem Umfang mit allen Merkmalen zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung. Sie tragen zum technischen Ziel der Erfindung und somit zur Lösung der der anmeldungsgemäßen Erfindung zugrundeliegenden technischen Aufgabe bei. Das Schutzbegehren kann sich auf alle Merkmale, einzeln oder in Kombination, erstrecken.

[0006] Aufgabe der Erfindung ist es, eine eingangs genannte Einrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer einen Ansaugbereich umfassenden Brennkraftmaschine mit einem Auslass für Gase am Kurbelgehäuse sowie einer Leitung zur Rückführung der Kurbelgehäusegase in den Ansaugbereich bereitzustellen, welche auch bei sehr leistungsstarken Brennkraftmaschinen und/oder besonders strengen Anforderungen an die Abgaswerte ausreichend wirksam ist.

[0007] Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei gemäß dem zugrundeliegenden Gedanken eine multifunktionale Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, umfassend einen ersten Funktionsbereich zur Reduktion einer Druckpulsation, einen zweiten Funktionsbereich zur ersten Ölabscheidung sowie einen dritten Funktionsbereich zur weiteren Ölabscheidung vorgesehen ist.

[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

[0009] Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Funktionsbereich mit einem einer den Innenraum des Kurbelgehäuses in einen oberen und einen unteren Raum teilenden Trennwand zugeordneten Ventil gebildet. Die Trennwand teilt dabei vorteilhafterweise den Innenraum des Kurbelgehäuses in einen obenliegenden Kurbelraum und einen untenliegenden Ölraum. Als sehr zweckmäßig wird es angesehen, wenn das Ventil druckgesteuert oder von einem Stellglied betätigt ist.

[0010] Einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel zufolge ist der zweite Funktionsbereich mit einem Schleuderrad mit Schaufeln gebildet, dessen Schaufeln mit dem Eintrittsbereich einer Entlüftungsleitung einen (Ring-)Spalt einschließen. Zweckmäßigerweise weist das Schleuderrad dabei im Betrieb eine dem Entlüftungsstrom entgegengerichtete Förderrichtung auf.

[0011] Der dritte Funktionsbereich ist gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem Gestrickabscheider gebildet, welcher vorteilhafterweise in der Entlüftungsleitung dem Schleuderrad unmittelbar nachgeordnet ist. Sehr zweckmäßig ist es, wenn zur Aufnahme des Gestrickabscheiders die Entlüftungsleitung einen durchmessererweiterten Bereich aufweist.

[0012] Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Gestrickabscheider aus einem metallischen oder organischen Material oder aus einem kraftstoff- und ölbeständigen Kunststoff. Die Entlüftungsleitung ist zweckmäßigerweise ausgehend vom Kurbelgehäuse bis zum Ansaugbereich stetig steigend angeordnet.

[0013] Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaft

Figur 1

eine Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftung in Schnittansicht von vorne und

Figur 2

eine Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftung in seitlicher Schnittansicht.

[0014] Figur 1 zeigt eine zweizylindrige Brennkraftmaschine 100 in Boxerbauweise in Schnittansicht von vorne. Die Brennkraftmaschine umfasst zwei Zylinder welche einen Winkel von 180° einschließen, mit sich im Betrieb gegenläufig bewegenden Kolben 106. In Verbindung mit Brennkraftmaschinen dieser Bauart ist aufgrund der sich gleichzeitig nach UT bzw. zum oberer Totpunkt OT bewegenden Kolben 106 die erfindungsgemäße Einrichtung besonders von Vorteil. Zur besseren Übersicht ist vorliegend nur eine Seite bezeichnet.

[0015] Die Kolben 106 begrenzen in Richtung Kurbelwelle 122 Brennräume 120, zur Abdichtung der Brennräume 120 im Bereich der Kolben 106 gegen die Zylinderlaufbahn sind Kolbenringen 112 vorgesehen. Bei sehr hohem Druck in den Brennräumen 120, insbesondere im Verbrennungstakt, können dennoch entsprechend den eingezeichneten Pfeilen als Blowby-Gase bezeichnete Gase aus den Brennräumen an den Kolberingen 112 vorbei in den Kurbelraum 114 dringen, was einen Druckanstiegs im Kurbelraum 114 zur Folge hat.

[0016] Insbesondere in Hinblick auf den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 100 ist es erforderlich, die Blowby-Gase aus dem Kurbelraum 114 abzuführen, so dass die Kolbenunterseiten zumindest nicht übermäßig druckbeaufschlagt sind. Vorliegend ist das Kurbelgehäuse 102 mittels einer Trennwand 118 in einen oberen Raum 114 und einen unteren Raum 124 aufgeteilt. Zur Entlüftung des Kurbelraumes 114 ist in der Trennwand 118 ein Ventil 110, beispielsweise ein Membranventil, vorgesehen, welches bei einem erhöhten Druck im Kurbelraum 114 einen Druckausgleich entsprechend dem eingezeichneten Pfeil in den unteren Raum 124 ermöglicht. Das Ventil 110 ist insbesondere geeignet, die auf die Kolbenbewegung zurückgehende Druckpulsation zu glätten.

[0017] Dem unteren Raum 124 ist ein Ölsumpf 116 zugeordnet sowie Schächte 108 zur Aufnahme von hier nicht näher dargestellten Steuerketten, durch welche eine weitere Abfuhr der Blowby-Gase entsprechend den eingezeichneten Pfeilen in Richtung der Zylinderköpfe 104 erfolgt.

[0018] Aus dem Zylinderkopfbereich 104 erfolgt wie mit Figur 2 gezeigt, eine Abfuhr der ölbeladenen Blowby-Gase entsprechend den eingezeichneten Pfeilen vorbei an einem Schleuderrad 232, weiches mittels einer Welle 230 antreibbar ist in eine Entlüftungsleitung 238. Zweckmäßigerweise ist die Welle 230 eine Nockenwelle, welche endseitig das Schleuderrad 232 aufnimmt. Das Schleuderrad 232 weist einen scheibenartigen Grundkörper auf, welcher sich in Richtung des Einlasses der Entlüftungsleitung 238 erstreckende, radial angeordnete Flügel trägt. Die äußeren Flügelkanten schließen bei Rotation mit dem Einlass der Entlüftungsleitung 238 einen (Ring-)Spalt ein, welchen die Blowby-Gase in Entlüftungsrichtung passieren. Das Schleuderrad 232 fördert bei Drehung entgegen der Strömungsrichtung der Blowby-Gase, so dass eine erste Ölabscheidung erreicht wird, indem Öltropfen der turbulenten Strömung nicht folgen können, sich an Schaufeln des Schleuderrads 232 niederschlagen und wieder dem Ölsumpf 216 zugeführt werden.

[0019] Eine weitere Ölabscheidung erfolgt an einem in Entlüftungrichtung nachfolgenden Gestrickabscheider 234. Aufgrund des vorgeschalteten Schleuderrades 232 und der Pulsationsglättung durch das Ventil (Fig.1, 110) ist eine hinreichende Wirksamkeit dieser Maßnahme gegeben. Der Raum zur Aufnahme des Gestrickabscheiders 234 weist einen gegenüber der Entlüftungsleitung 238 erweiterten Durchmesser auf. Das eingebrachte Gestrick besteht beispielsweise aus einem metallischen oder organischen Material oder aus einem kraftstoff- und ölbeständigen Kunststoff. Beim Durchgang durch das Gestrick prallen im Blowby-Gas noch mitgeführte Öltropfen gegen die Leitungswandungen bzw. Fasern, agglomerieren, laufen schwerkraftbedingt entlang der Wandungen bzw. Fasern nach unten, sammeln sich dort und werden schließlich mittels des Schaufelrads 232 zurück in den Ölraum gefördert.

[0020] Die Entlüftungsleitung 238 verläuft ausgehend vom Kurbelgehäuse 202 stetig steigend und mündet in den Ansaugbereich 236 der Brennkraftmaschine 200.

Ansprüche

1. Einrichtung zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer einen Ansaugbereich umfassenden Brennkraftmaschine mit

- einem Auslass für Gase am Kurbelgehäuse

- sowie einer Leitung zur Rückführung der Kurbelgehäusegase in den Ansaugbereich,

gekennzeichnet durch eine multifunktionale Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, umfassend

- einen ersten Funktionsbereich zur Reduktion einer Druckpulsation,

- einen zweiten Funktionsbereich zur ersten Ölabscheidung sowie

- einen dritten Funktionsbereich zur weiteren Ölabscheidung.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Funktionsbereich mit einem einer den Innenraum des Kurbelgehäuses (102) in einen oberen (114) und eine unteren Raum (124) teilenden Trennwand (118) zugeordneten Ventil (110) gebildet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Raum (114) als Kurbelraum und der untere Raum (124) als Ölraum ausgebildet ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (110) druckgesteuert oder von einem Stellglied betätigt ist.

5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Funktionsbereich mit einem Schleuderrad (232) mit Schaufeln gebildet ist, dessen Schaufeln mit dem Eintrittsbereich einer Entlüftungsleitung (238) einen (Ring-)Spalt einschließen.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleuderrad (232) im Betrieb eine dem Entlüftungsstrom entgegengerichtete Förderrichtung aufweist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Funktionsbereich mit einem Gestrickabscheider (234) gebildet ist.

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gestrickabscheider (234) in der Entlüftungsleitung (238) dem Schleuderrad (232) unmittelbar nachgeordnet ist.

9. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufnahme des Gestrickabscheiders (232) die Entlüftungsleitung (238) einen durchmessererweiterten Bereich aufweist.

10. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gestrickabscheider (232) aus einem metallischen oder organischen Material oder aus einem kraftstoff- und ölbeständigen Kunststoff besteht.

11. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlüftungsleitung (238) ausgehend vom Kurbelgehäuse (202) bis zum Ansaugbereich (236) stetig steigend angeordnet ist.

Zeichnung