DE202006009537U1

DE202006009537U1 - Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine

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Publication number: DE202006009537U1
Application number: DE200620009537
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2006-02-09
Filing date: 2006-02-09
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2016-02-10

Abstract

Einrichtung (1) zur Entlüftung des Kurbelgehäuses (20) einer Brennkraftmaschine (2), mit einem Unterdruckregelventil (3) zur selbsttätigen Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse (20), wobei das Unterdruckregelventil (3) im Verlauf einer vom Kurbelgehäuse (20) zu einem Ansaugtrakt (21) der Brennkraftmaschine (2) führenden Entlüftungsleitung (25) angeordnet ist und kurbelgehäuseseitig einen Gaseinlaß (31) und ansaugtraktseitig einen Gasauslaß (32) aufweist, wobei der Durchlaßquerschnitt des Unterdruckregelventils (3) durch eine Stellmembran verstellbar ist, die einerseits von dem im Gaseinlaß (31) herrschenden Druck und andererseits von einem Referenzdruck derart beaufschlagt ist, daß eine Verringerung des Drucks im Gaseinlaß (31) eine Schließbewegung der Stellmembran relativ zu einem zugehörigen Ventilsitz gegen ein eine Rückstellkraft in Öffnungsrichtung ausübendes Kraftelement (33) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasauslaß (32) des Unterdruckregelventils (3) und dem Ansaugtrakt (21) eine als Drossel wirkende, die Druckdifferenz zwischen dem Gaseinlaß (31) und dem Gasauslaß (32) des Unterdruckregelventils (3) verkleinernde Komponente (4) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einem Unterdruckregelventil zur selbsttätigen Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse, wobei das Unterdruckregelventil im Verlauf einer vom Kurbelgehäuse zu einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine führenden Entlüftungsleitung angeordnet ist und kurbelgehäuseseitig einen Gaseinlaß und ansaugtraktseitig einen Gasauslaß aufweist, wobei der Durchlaßquerschnitt des Unterdruckregelventils durch eine Stellmembran verstellbar ist, die einerseits von dem im Gaseinlaß herrschenden Druck und andererseits von einem Referenzdruck derart beaufschlagt ist, daß eine Verringerung des Drucks im Gaseinlaß eine Schließbewegung der Stellmembran relativ zu einem zugehörigen Ventilsitz gegen ein eine Rückstellkraft in Öffnungsrichtung ausübendes Kraftelement bewirkt.
Bei Brennkraftmaschinen allgemein gelangt während ihres Betriebes ein Teil des Verbrennungsgases aus den Zylinderräumen an den Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse. Zur Vermeidung eines schädlichen Überdrucks im Kurbelgehäuse ist eine Entlüftung des Kurbelgehäuses erforderlich. Diese Entlüftung erfolgt üblicherweise mittels einer Entlüftungsleitung, welche das Kurbelgehäuse mit dem Ansaug trakt der Brennkraftmaschine verbindet. Für eine optimale Funktion der Brennkraftmaschine, insbesondere der im und am Kurbelgehäuse vorhandenen Dichtungen, ist die Einhaltung eines gewissen Ünterdrucks im Kurbelgehäuse erforderlich, wobei der Unterdruck bestimmte Grenzen nach oben und unten nicht über- bzw. unterschreiten sollte. Dieser Unterdruck kann aber nicht ohne weitere Maßnahmen in dem gewünschten Bereich gehalten werden, weil im Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine, wie Otto-Motor, je nach deren Belastungszustand und Drehzahl sehr stark schwankende Unterdrücke auftreten. Bei voller Belastung der Brennkraftmaschine mit offener Drosselklappe ist ein relativ geringer Unterdruck im Ansaugtrakt festzustellen, während bei Teillast oder im Schiebebetrieb der Brennkraftmaschine ein sehr großer Unterdruck im Ansaugtrakt auftritt, der bis zu etwa –800 hPa erreichen kann. Die Menge des aus dem Kurbelgehäuse abzuführenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases verhält sich allerdings dazu meist gerade umgekehrt, weil bei Vollast der Brennkraftmaschine die anfallende Gasmenge größer und bei Teillast oder im Schiebebetrieb kleiner ist.
Im Gegensatz zu einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine treten diese Probleme bei einem Dieselmotor in einem wesentlich geringeren Maß auf, weil dieser ohne Drosselklappe arbeitet. Der dort mögliche stärkste Unterdruck im Ansaugtrakt liegt bei höchstens 5 bis 10% des stärksten auftretenden Unterdrucks im Ansaugtrakt eines Otto-Motors.
Um dieser spezifischen Problematik des Otto-Motors zu begegnen, ist es bekannt, in die Entlüftungsleitung ein selbsttätiges Unterdruckregelventil einzubauen. Bei einfachen Unterdruckregelventilen tritt in der Praxis aber der Nachteil auf, daß ihr Regelverhalten von dem Unterdruck im Ansaugtrakt relativ stark beeinflußt wird, weil der am Gasauslaß wirkende Ansaugtrakt-Unterdruck eine in Schließrichtung wirkende Kraft auf die Stellmembran ausübt. Dies führt zu dem sogenannten Angieren der Stellmembran an ihren Ventilsitz bei starken Unterdrücken im Ansaugtrakt, was mit zunehmendem Unterdruck im Ansaugtrakt ein unerwünschtes Ansteigen des Drucks im Kurbelgehäuse zur Folge hat.
Zur Behebung dieses Nachteils sind verschiedene Unterdruckregelventile entwickelt worden.
Ein erstes Unterdruckregelventil für diesen Zweck ist aus der DE 38 22 789 A1 bekannt. Hierbei ist ein Ventilgehäuse mit einem Gaseinlaß und einen Gasauslaß sowie mit einem im Ventilgehäuse verschiebbar gelagerten Ventilkörper versehen, durch dessen Verschiebebewegung der freie Strömungsquerschnitt des Ventils reduzierbar ist. Der Gaseinlaß ist mit dem Kurbelgehäuse verbunden, der Gasauslaß ist mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden. Der Ventilkörper ist derart in Schließrichtung durch den den Durchfluß des Kurbelgehäuseentlüftungsgases verursachenden Unterdruck am Gasauslaß und in Öffnungsrichtung von einem Federelement, vorzugsweise eine Blattfeder, mit einer definierten, progressiven Charakteristik der Federkraft in Abhängigkeit von dessen Auslenkung aus seiner Ausgangslage beaufschlagbar, daß das Unterdruckregelventil durch eine Überlagerung dieser beiden Beaufschlagungskräfte eine mit wachsendem Unterdruck am Gasauslaß degressiv fallende Charakteristik des Volumenstroms durch die Strömungsdurchtrittsöffnung aufweist.
Als nachteilig ist bei diesem bekannten Unterdruckregelventil insbesondere anzusehen, daß es nur einen sehr ge ringen Verstellweg des Ventilkörpers relativ zum Ventilsitz bietet, so daß schon kleine Verstellwege sehr große Änderungen des Durchlaßquerschnitts hervorrufen. Damit führen kleine mechanische Ungenauigkeiten schon zu einer relativ großen Streuung der festzustellenden Durchlaßquerschnitte bei an sich baugleichen Unterdruckregelventilen und gleichem anliegenden Unterdruck. Eine Vergrößerung des Bewegungsweges ist hier aufgrund der vorzugsweise verwendeten Blattfeder in der Praxis kaum möglich, da die Blattfeder nur einen begrenzten Federweg zuläßt. Schließlich ist bei diesem bekannten Unterdruckregelventil die Beeinflussung der Ventilcharakteristik, d.h. des jeweils vorliegenden Durchlaßquerschnitts in Abhängigkeit von den herrschenden Druckverhältnissen, nur schwierig und nur in begrenztem Umfang möglich. Damit ist dieses bekannte Unterdruckregelventil nur schwer an unterschiedliche Anwendungsfälle, die unterschiedliche Charakteristiken verlangen, anpaßbar.
Ein weiteres selbsttätiges Unterdruckregelventil für den gleichen Verwendungszweck ist aus der DE 40 22 129 C2 bekannt. Charakteristisch für dieses Ventil ist die Ausführung als Doppelventil mit zwei in einem Ventilgehäuse untergebrachten, hintereinander geschalteten Ventilsitzen und -platten für unterschiedliche Drücke, wobei beide Ventilplatten mit einer einzigen Membran verstellbar sind. Hierdurch soll auch bei großen Schwankungen des Unterdrucks im Ansaugtrakt ein möglichst konstanter Druck in dem zu entlüftenden Kurbelgehäuse gewährleistet werden.
Bei diesem bekannten Unterdruckregelventil ist insbesondere der hohe mechanische Aufwand mit vielen Einzelteilen als nachteilig anzusehen, da hierdurch hohe Herstellungskosten verursacht werden und die Gefahr von Fehlfunktio nen des Ventils erhöht wird. Außerdem wird die Membran durch das an ihr gehalterte Zwischenventil mechanisch belastet. Diese Belastung kann in der Praxis, insbesondere bei Einsatz an einer Brennkraftmaschine, durch stetige Erschütterungen und Bewegungen zu einem vorzeitigen Verschleiß und Undichtwerden der Membran führen.
Ein weiteres pneumatisches Unterdruckregelventil ist aus DE 200 16 214 U1 bekannt. Bei diesem bekannten Ventil ist zur Verbesserung der Regelcharakteristik vorgesehen, daß es zwei Kraftelemente zur Erzeugung der Rückstellkraft, die auf die Stellmembran wirkt, aufweist, wobei ein erstes Kraftelement seine Rückstellkraft über den gesamten Bewegungsweg der Stellmembran auf diese ausübt und wobei ein zweites Kraftelement seine Rückstellkraft nur über einen zweiten Teil des Bewegungsweges der Stellmembran auf diese ausübt, wobei dieser zweite Teil des Bewegungsweges der Weg zwischen einer Teilöffnungsstellung und der Schließstellung der Stellmembran ist. Bevorzugt ist weiter vorgesehen, daß die zwei Kraftelemente durch zwei Federn gebildet sind, von denen die erste in ständigem Wirkeingriff mit der Stellmembran steht und von denen die zweite erst nach einem ersten Teil des Bewegungsweges der Stellmembran in Schließrichtung in Wirkeingriff mit dieser gelangt. Die beiden Federn sind bevorzugt Schraubenfedern unterschiedlicher Länge. Zwar wird die Regelcharakteristik hier verbessert, allerdings erfordert dies ein zusätzliches Bauteil, nämlich die zweite Feder, die zusätzlich gefertigt und eingebaut werden muß.
Die EP 0 471 142 A2 offenbart ein weiteres Drückregelventil für den Einbau in eine Entlüftungsleitung an einer Brennkraftmaschine, insbesondere zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugrohr bzw. Luftfilter, mit einem Ventilgehäuse, das aus einem topfförmigen Gehäuseunterteil und einem Ge häusedeckel zusammengesetzt ist, mit einem in das Gehäuseunterteil einmündenden Zuflußstutzen und einem aus dem Gehäuseunterteil ausmündenden Abflußstutzen, dessen zentral innerhalb des Ventilgehäuses angeordnetes Stutzenende als Ventilsitz ausgebildet ist, sowie mit einer an ihrem Rand in einer Nut zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäuseunterteil abgedichtet eingeklemmten Membran, die das Ventilgehäuse in eine Ventilkammer und eine über einen Belüftungskanal mit der Atmosphäre verbundene Belüftungskammer unterteilt. Dabei weist die Membran eine dem Ventilsitz am Stutzenende zugewandte Ventilplatte auf. Weiter umfaßt das Ventil eine Druckfeder, welche sich an dem Boden des Gehäuseunterteils abstützt und eine Kraft auf die Membran in Richtung des Gehäusedeckels ausübt. Zwischen der Ventilplatte der Membran und dem ersten Ventilsitz am Gehäuseunterteil ist ein Zwischenventil angeordnet, welches einen zweiten Ventilsitz aufweist, der der Membran zugewandt ist und mit der Ventilplatte der Membran zusammenwirkt und eine Ventilplatte aufweist, welche dem Ventilsitz des Gehäuseunterteils zugewandt ist und mit diesem zusammenwirkt. Dabei ist das Zwischenventil an der Membran derart angeordnet, daß eine axiale Relativbewegung zwischen der Membran und dem Zwischenventil möglich ist. Hier werden also zwei Ventile für unterschiedliche Drücke miteinander verknüpft, wobei beide Ventile an der einzigen Membran angeordnet sind.
Als nachteilig sind bei diesem bekannten Druckregelventil insbesondere die vielen Einzelteile anzusehen, die die Fertigung und Montage des Ventils aufwendig und dadurch teuer machen. Zudem ist auch hier die Stellmembran durch die damit verbundenen Teile des Ventils mechanisch relativ stark belastet, was mit der Zeit zu Schäden an der Stellmembran führen kann.
Die WO 2005/088417 A1 zeigt ein pneumatisches Druckregelventil, das im Verlauf einer Gasleitung angeordnet ist, deren Durchlaß mittels des Druckregelventils in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen einem Referenzdruck und einem oder mehreren an mindestens einem Eingang des Druckregelventils anliegenden Gasdrücken selbsttätig veränderbar ist. Dabei ist im Druckregelventil eine Stellmembran vorgesehen, die einerseits von dem Referenzdruck und andererseits von dem Gasdruck oder den Gasdrücken sowie von einer Regelfeder beaufschlagt ist, wodurch bei Veränderung des Differenzdrucks zwischen den an die Stellmembran angrenzenden Bereichen die Stellmembran verstellt wird und die Stellmembran selbst oder ein von der Stellmembran betätigter Schließkörper den Durchlaß durch einen Abströmquerschnitt des Druckregelventils vergrößert oder verkleinert. Dabei bildet eine an den Abströmquerschnitt membranseitig angrenzende Struktur des Druckregelventils einen Anschlag für die Stellmembran oder für den von der Stellmembran betätigten Schließkörper in deren Schließstellung. Weiterhin ist im Druckregelventil mindestens ein Voranschlag so angeordnet, daß bei Bewegung der Stellmembran in Schließrichtung die Stellmembran oder der von der Stellmembran betätigte Schließkörper zuerst in Kontakt mit dem Voranschlag gelangt. Bei weiterer Bewegung der Stellmembran in Schließrichtung verkleinert die Stellmembran oder der von der Stellmembran betätigte Schließkörper dann unter elastisch-flexibler Verformung oder unter weiterer elastisch-flexibler Verformung den Durchlaß weiter und gelangt in einer Endstellung auch in Kontakt mit dem Anschlag.
Auch mit diesem bekannten Druckregelventil wird die angestrebte Verbesserung der Regelcharakteristik des Ventils erreicht, wobei zudem vorteilhaft keine zusätzliche Feder und kein sonstiges zusätzliches Kraftelement benötigt werden. Ein zusätzlicher Aufwand entsteht hier allerdings dadurch, daß zusätzlich zu dem eigentlichen Anschlag für die Endstellung oder Schließstellung der Stellmembran noch zusätzlich ein Voranschlag in das Ventil integriert werden muß.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einem einfachen und unkomplizierten und damit kostengünstigen Unterdruckregelventil eine zuverlässige Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine gewährleistet, wobei der Druck im Kurbelgehäuse auch bei stark schwankenden und großen Unterdrücken im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine in einem vorgegebenen Druckbereich gehalten werden soll.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Einrichtung der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Gasauslaß des Unterdruckregelventils und dem Ansaugtrakt eine als Drossel wirkende, die Druckdifferenz zwischen dem Gaseinlaß und dem Gasauslaß des Unterdruckregelventils verkleinernde Komponente angeordnet ist.
Mit der Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß am Gasauslaß des Unterdruckregelventils nicht mehr unmittelbar der im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine herrschende, im Extremfall sehr starke Unterdruck anliegt, sondern nur noch ein reduzierter Unterdruck. Damit wird der Einfluß des Unterdruck im Ansaugtrakt auf das Regelverhalten des Unterdruckregelventils entsprechend vermindert, was insgesamt zu einer verbesserten Regelcharakteristik des Unterdruckregelventils führt, ohne daß das Unterdruckregelventil selbst verändert werden muß. Verändert werden erfindungsgemäß vielmehr die Druckbedingungen, unter denen das Unterdruckregelventil in der Einrichtung arbeitet. Die Verminderung des am Gasauslaß des Unterdruckregelventils noch wirkenden Unterdrucks hängt von der Ausgestaltung der als Drossel wirkenden Komponente ab. Je größer deren Drosselwirkung ist, desto geringer ist der am Gasauslaß des Unterdruckregelventils noch wirkende Unterdruck. Hier muß je nach technischen Randbedingungen jeweils ein geeigneter Kompromiß gefunden werden, wofür der Fachmann durch entsprechende Berechnungen und Versuche geeignete Auslegungen finden kann. Da für die Einrichtung nur ein einfaches und kostengünstiges Unterdruckregelventil benötigt wird, ist die Einrichtung insgesamt einfach und dadurch kostengünstig, wobei eine gute Regelcharakteristik der Einrichtung insgesamt erzielt wird.
Besonders gut kommen die erfindungsgemäßen Vorteile zum Tragen, wenn die Einrichtung Teil einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine, insbesondere eines Otto-Motors, ist, weil bei derartigen Brennkraftmaschinen die Druckdifferenz zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugtrakt besonders groß werden kann.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist vorgesehen, daß die als Drossel wirkende Komponente einen volumenstromabhängigen Differenzdruck aufweist, derart, daß bei größeren Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Differenzdruck größer und bei kleineren Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Differenzdruck kleiner ist. Hiermit wird vorteilhaft ein gewisser Selbstregulierungseffekt für die Einrichtung erzielt. Außerdem wird hierbei die Tatsache ausgenutzt, daß sich infolge der Druckschwankungen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine im Bereich der Entlüftungsleitung hinter dem Unterdruckregelventil Zustandsänderungen des Kurbelgehäuseentlüftungsgases ergeben. Insbesondere führt ein starker Unterdruck im Ansaugtrakt zu einer Verringerung der Dichte und damit zu einer Vergrößerung des Volumens des Kurbelgehäuseentlüftungsgases. Damit steigt der Differenzdruck der als Drossel wirkenden Komponente an, wenn der Unterdruck im Ansaugtrakt stärker wird. Auf diese Weise wird vorteilhaft die Wirkung der als Drossel wirkenden Komponente für das Unterdruckregelventil immer stärker, je stärker der Unterdruck im Ansaugtrakt wird, was eine positive, gewünscht Charakteristik darstellt.
Damit im Kurbelgehäuse kein schädlicher Überdruck entstehen kann, schlägt die Erfindung weiter vor, daß die als Drossel wirkende Komponente so ausgelegt ist, daß deren Differenzdruck bei allen Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas kleiner bleibt als eine gleichzeitig herrschende Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt. Die konkrete Auslegung der als Drossel wirkenden Komponente im Einzelfall hängt von den Motorkennfelddaten der Brennkraftmaschine und den dabei auftretenden Drücken im Kurbelgehäuse und im Ansaugtrakt sowie den dabei anfallenden Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas ab.
Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß weiterhin, daß die als Drossel wirkende Komponente so ausgelegt ist, daß deren Differenzdruck bei bezogen auf den maximalen Volumenstrom kleinen Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas zwischen 0,5 und 15 hPa, vorzugsweise etwa 10 hPa, beträgt. Damit ist unter Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine, bei denen kleine Volumenströme an Kurbelgehäuseentlüftungsgas auftreten, gewährleistet, daß die als Drossel wirkende Komponente einen ausreichend niedrigen Differenzdruck aufweist, der unerwünschte positive Kurbelgehäusedrücke ausschließt.
Weiter ist vorgesehen, daß die als Drossel wirkende Komponente so ausgelegt ist, daß deren Differenzdruck bei bezogen auf den maximalen Volumenstrom mittleren bis großen Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas mehr als 20 hPa, vorzugsweise bis 100 hPa und maximal bis 800 hPa, beträgt. Bei diesen Volumenströmen ist es erwünscht, daß die als Drossel wirkende Komponente einen größeren Differenzdruck aufweist, um die störende Wirkung des Unterdrucks im Ansaugtrakt auf das Unterdruckregelventil zu reduzieren.
Um mit der als Drossel wirkenden Komponente einen zusätzlichen technischen Nutzen der Einrichtung zu erzielen, hat bevorzugt die als Drossel wirkende Komponente eine ölabscheidende Wirkung auf den sie durchströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgasstrom. Auf diese Weise wird in der Komponente, die als Drossel wirk, gleichzeitig im Kurbelgehäuseentlüftungsgas mitgeführtes Öl aus dem Gasstrom abgeschieden und so vom Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine ferngehalten. Hierdurch werden Störungen des Betriebes der Brennkraftmaschine, die durch Ölpartikel im Ansaugtrakt hervorgerufen werden können, vermieden.
In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die als Drossel wirkende Komponente mindestens ein auch Feinöl abscheidender Ölnebelabscheider ist. Hiermit wird gewährleistet, daß auch feine Ölpartikel, das heißt Ölnebel, aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas in der als Drossel wirkenden Komponente aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Hierdurch wird eine wirksame Entölung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases erzielt.
Eine besonders gute Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgasstrom wird dadurch erreicht, daß, wie bevorzugt vorgesehen ist, die als Drossel wirkende Kompo nente durch mindestens einen Zyklonabscheider gebildet ist. Mit einer als Zyklonabscheider ausgebildeten und gleichzeitig als Drossel wirkenden Komponente lassen sich die Drosselwirkung und die Abscheidewirkung durch geeignete Auslegung in Abhängigkeit vom jeweiligen Einsatzfall optimieren, so daß der Zyklonabscheider sowohl eine gute Charakteristik hinsichtlich der gewünschten Drosselwirkung als auch eine gute Charakteristik hinsichtlich der ebenfalls gewünschten Ölabscheidewirkung erreicht.
Die erfindungsgemäße Einrichtung ist bei Brennkraftmaschinen sowohl ohne als auch mit einem Turbolader oder Kompressor verwendbar.
Eine Ausgestaltung der Einrichtung schlägt im Hinblick darauf vor, daß bei einer turbolader- oder kompressorlosen Brennkraftmaschine die Entlüftungsleitung ansaugtraktseitig in einen in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen hinter einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe liegenden Bereich des Ansaugtrakts mündet. Hiermit wird insbesondere gewährleistet, daß auch bei an sich kleinen Druckdifferenzen zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugtrakt noch die in diesen Betriebszuständen maximal gerade zur Verfügung stehende Druckdifferenz voll genutzt werden kann, um das Kurbelgehäuse zu entlüften und dabei vorzugsweise gleichzeitig eine Ölnebelabscheidung vorzunehmen.
Bei Brennkraftmaschinen mit Turbolader oder Kompressor tritt der stärkste Unterdruck je nach Betriebszustand der Maschine in verschiedenen Bereichen des Ansaugtrakts auf, nämlich entweder vor dem Turbolader oder Kompressor oder hinter diesem. Deshalb ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Einrichtung vorgesehen, daß bei einer Brennkraftmaschine mit Turbolader oder Kompressor die Entlüf tungsleitung hinter der als Drossel wirkende Komponente in zwei Leitungszweige verzweigt ist, daß ein erster Leitungszweig über ein erstes Rückschlagventil in einen in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen vor dem Turbolader oder Kompressor liegenden Bereich des Ansaugtrakts mündet und daß ein zweiter Leitungszweig über ein zweites Rückschlagventil in einen in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen hinter dem Turbolader oder Kompressor liegenden Bereich des Ansaugtrakts mündet. Auf diese Weise wird auch bei einer Brennkraftmaschine mit Turbolader oder Kompressor stets die jeweils maximal zur Verfügung stehende Druckdifferenz nutzbar gemacht. Die Durchströmung entweder des ersten oder des zweiten Leitungszweiges regelt sich selbsttätig über die beiden darin vorgesehenen Rückschlagventile.
Schließlich ist für die erfindungsgemäße Einrichtung noch vorgesehen, daß die als Drossel wirkende, eine ölabscheidende Wirkung aufweisende Komponente einen Ölauslaß mit einem nachgeschalteten Ölsammelraum aufweist, der mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine über eine Ölrückführleitung mit einem eine Gasströmung vom Kurbelgehäuse zur Komponente verhindernden Ablaufventil verbunden ist. Hiermit wird das in der Komponente abgeschiedene Öl dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine selbsttätig wieder zur Verfügung gestellt. Gleichzeitig werden durch das Ablaufventil die Funktion der Einrichtung störende Gasströmungen durch die Ölrückführleitung ausgeschlossen.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Einrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung.
Links unten in der Zeichnungsfigur ist rein schematisch ein Brennkraftmaschine 2 dargestellt, die ein Kurbelgehäuse 20 aufweist. Über einen Ansaugtrakt 21 ist der Brennkraftmaschine 2 Verbrennungsluft zuführbar. Die Verbrennungsluft wird der Umgebungsluft entnommen und in einem Anfangsbereich des Ansaugtrakts 21 zur Reinigung durch einen Luftfilter 22 geführt. In Strömungsrichtung der Verbrennungsluft folgt dann im Verlauf des Ansaugtrakts 21 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Turbolader oder Kompressor 23, der für eine Verdichtung der Verbrennungsluft sorgt. Zwischen dem Turbolader oder Kompressor 23 und der Brennkraftmaschine 2 ist schließlich noch eine Drosselklappe 24 angeordnet, die zur Leistungsregelung der Brennkraftmaschine 2 verstellbar ist.
Zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 20 dient eine Einrichtung 1. Als Teil dieser Einrichtung 1 führt eine Entlüftungsleitung 25 vom Kurbelgehäuse 20 zum Ansaugtrakt 21. Im Verlauf dieser Entlüftungsleitung 25 ist in Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen zunächst ein Unterdruckregelventil 3 angeordnet. Ein Gaseinlaß 31 des Unterdruckregelventils 3 ist dabei mit dem vom Kurbelgehäuse kommenden Abschnitt der Entlüftungsleitung 25 verbunden. Ein Gasauslaß 32 des Unterdruckregelventils 3 ist mit einem weiteren Abschnitt der Entlüftungsleitung 25 verbunden, der vom Unterdruckregelventil 3 zum Ansaugtrakt 21 führt.
Das Unterdruckregelventil 3 ist von bekannter Bauart und als einfaches Membranventil ausgeführt. Eine im Inneren des Unterdruckregelventils 3 angeordnete, in der Zeichnung nicht dargestellte Stellmembran wird einerseits von dem am Gaseinlaß 31 anstehenden Gasdruck und andererseits von einem Referenzdruck, üblicherweise der atmosphärische Luftdruck, beaufschlagt. Außerdem wirkt ein in der Zeich nung schematisch dargestelltes Kraftelement 33, üblicherweise eine Schraubenfeder, in Öffnungsrichtung auf die Stellmembran des Unterdruckregelventils 3. Die Funktion des Unterdruckregelventils 3 besteht darin, bei abnehmendem Druck, d. h. bei stärker werdendem Unterdruck, im Kurbelgehäuse 20 den Durchlaßquerschnitt der Entlüftungsleitung 25 zu verkleinern, um einen minimalen Druck im Kurbelgehäuse 20, beispielsweise –30 hPa, nicht zu unterschreiten. Bei steigendem Druck im Kurbelgehäuse 20 wird der Durchlaßquerschnitt durch das Unterdruckregelventil 3 vergrößert.
In Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen hinter dem Unterdruckregelventil 3 ist im Verlauf der Entlüftungsleitung 25 eine eine Drosselwirkung aufweisende Komponente 4 angeordnet. Diese Komponente 4 sorgt dafür, daß ein Druckabfall oder ein Differenzdruck erzeugt wird, wodurch der am Gasauslaß 32 des ünterdruckregelventils 3 anliegende Unterdruck reduziert wird. Dies verbessert die Funktion des Unterdruckregelventils 3, weil der störende Einfluß eines besonders starken Unterdrucks im Ansaugtrakt 21 der Brennkraftmaschine 2, wie er insbesondere bei einem Otto-Motor auftritt, teilweise vom Unterdruckregelventil 3 ferngehalten wird. Damit wird auch der damit verbundene störende Einfluß des starken Unterdrucks im Ansaugtrakt auf das Druckregelventil zumindest teilweise vom Unterdruckregelventil ferngehalten. Auf diese Weise wird eine Verbesserung der Regelcharakteristik des Unterdruckregelventils 3 erreicht, ohne daß dieses selbst technisch verändert wird; vielmehr sorgt die Komponente 4 mit ihrer Drosselwirkung für diese verbesserte Regelcharakteristik.
Damit die Komponente 4 einen zusätzlichen technischen Nutzen erhält, ist sie im dargestellten Ausführungsbei spiel als Zyklonabscheider 4' ausgebildet. Der Zyklonabscheider 4' sorgt dafür, daß Ölpartikel, auch feine Partikel in Form von Ölnebel, aus dem durch die Komponente 4 strömenden Kurbelgehäuseentlüftungsgasstrom mit einem hohen Wirkungsgrad abgeschieden werden.
Wie bei Zyklonabscheidern an sich bekannt, strömt das Gas durch einen Gaseinlaß 41 vorzugsweise tangential in das Innere des Zyklonabscheiders 4' ein und wird dadurch in eine Wirbelströmung versetzt. Durch den Gasauslaß 42 strömt dann vom Ölnebel befreites Gas aus dem Zyklonabscheider 4' ab, während das infolge von Fliehkraftwirkung im Zyklonabscheider 4' niedergeschlagene Öl durch einen Ölauslaß 43 unter Schwerkraftwirkung nach unten abfließt.
Das vom Öl befreite Gas fließt hinter dem Zyklonabscheider 4' weiter durch die Entlüftungsleitung 25, die sich dann in zwei Leitungszweige 25.1 und 25.2 verzweigt. Der erste Leitungszweig 25.1 führt über ein erstes Rückschlagventil 26.1 in einen Abschnitt des Ansaugtraktes 21, der zwischen dem Luftfilter 22 und dem Turbolader oder Kompressor 23 liegt. Der zweite Leitungszweig 25.2 führt über ein zweites Rückschlagventil 26.2 in einen Abschnitt des Ansaugtrakts 21, der in Strömungsrichtung der Verbrennungsluft gesehen hinter dem Turbolader oder Kompressor 23, hier zwischen der Drosselklappe 24 und dem Motor 2, liegt. Alternativ kann der zweite Leitungszweig 25.2 auch zwischen dem Turbolader oder Kompressor 23 und der Drosselklappe 24 in den Ansaugtrakt 21 münden.
Durch die Rückschlagventile 26.1 und 26.2 stellt sich selbsttätig eine Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases entweder durch den ersten Leitungszweig 25.1 oder durch den zweiten Leitungszweig 25.2 ein, je nachdem in welchem Betriebszustand sich die Brennkraftmaschine 2 gerade befindet.
Bei einer turbolader- oder kompressorlosen Brennkraftmaschine 2 genügt eine durchgehend einsträngige Entlüftungsleitung 25, die dann hinter dem Luftfilter 22 und entweder vor oder hinter der Drosselklappe 24 in den Ansaugtrakt 21 mündet.
Das in der Komponente 4 bzw. im Zyklonabscheider 4' abgeschiedene und durch den Ölauslaß 43 abfließende Öl wird in einem Ölsammelraum 44 gesammelt. Von dort führt eine Ölrückführleitung 45 mit einem eingeschalteten Ablaufventil 46 zum Kurbelgehäuse 20 bzw. zu einer hier nicht eigens dargestellten Ölwanne der Brennkraftmaschine 2. Damit wird das abgeschiedene Öl dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine 2 selbsttätig wieder zur Verfügung gestellt. Das Ablaufventil 46 verhindert eine unerwünschte Rückströmung von Öl oder Gas aus der Brennkraftmaschine 2 in den Zyklonabscheider 4'.
Schließlich zeigt das in der Zeichnungsfigur dargestellte Ausführungsbeispiel der Einrichtung 1 und der Brennkraftmaschine 2 noch eine Kurbelgehäusebelüftungsleitung 27, die von dem Abschnitt des Ansaugtrakts 21 zwischen dem Luftfilter 22 und dem Turbolader oder Kompressor 23 zum Kurbelgehäuse 20 der Brennkraftmaschine 2 verläuft und in deren Verlauf ein weiteres Rückschlagventil 28 angeordnet ist. Über die Belüftungsleitung 27 wird dem Kurbelgehäuse 20 bei Vorliegen entsprechender Druckverhältnisse zwischen dem vorgenannten Abschnitt des Ansaugtraktes 21 und dem Kurbelgehäuse 20 selbsttätig Frischluft zur Kurbelgehäusebelüftung zugeführt.

1: Einrichtung insgesamt
2: Brennkraftmaschine
20: Kurbelgehäuse
21: Ansaugtrakt
22: Luftfilter
23: Turbolader oder Kompressor
24: Drosselklappe
25: Entlüftungsleitung
25.1, 25.2: Zweige von 25
26.1, 26.2: Rückschlagventile in 25.1, 25.2
27: Belüftungsleitung
28: Rückschlagventil in 27
3: Unterdruckregelventil
31: Gaseinlaß von 3
32: Gasauslaß von 3
33: Kraftelement
4: Komponente mit Drosselwirkung
4': Zyklonabscheider
41: Gaseinlaß von 4
42: Gasauslaß von 4
43: Ölauslaß von 4
44: Ölsammelraum
45: Ölrückführleitung
46: Ablaufventil

Claims

Einrichtung (1) zur Entlüftung des Kurbelgehäuses (20) einer Brennkraftmaschine (2), mit einem Unterdruckregelventil (3) zur selbsttätigen Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse (20), wobei das Unterdruckregelventil (3) im Verlauf einer vom Kurbelgehäuse (20) zu einem Ansaugtrakt (21) der Brennkraftmaschine (2) führenden Entlüftungsleitung (25) angeordnet ist und kurbelgehäuseseitig einen Gaseinlaß (31) und ansaugtraktseitig einen Gasauslaß (32) aufweist, wobei der Durchlaßquerschnitt des Unterdruckregelventils (3) durch eine Stellmembran verstellbar ist, die einerseits von dem im Gaseinlaß (31) herrschenden Druck und andererseits von einem Referenzdruck derart beaufschlagt ist, daß eine Verringerung des Drucks im Gaseinlaß (31) eine Schließbewegung der Stellmembran relativ zu einem zugehörigen Ventilsitz gegen ein eine Rückstellkraft in Öffnungsrichtung ausübendes Kraftelement (33) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gasauslaß (32) des Unterdruckregelventils (3) und dem Ansaugtrakt (21) eine als Drossel wirkende, die Druckdifferenz zwischen dem Gaseinlaß (31) und dem Gasauslaß (32) des Unterdruckregelventils (3) verkleinernde Komponente (4) angeordnet ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Teil einer drosselklappengeregelten Brennkraftmaschine (2), insbesondere eines Otto-Motors, ist.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) einen volumenstromabhängigen Differenzdruck aufweist, derart, daß bei größeren Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Differenzdruck größer und bei kleineren Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Differenzdruck kleiner ist.
Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) so ausgelegt ist, daß deren Differenzdruck bei allen Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas kleiner bleibt als eine gleichzeitig herrschende Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse (20) und dem Ansaugtrakt (21).
Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) so ausgelegt ist, daß deren Differenzdruck bei bezogen auf den maximalen Volumenstrom kleinen Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas zwischen 0,5 und 15 hPa, vorzugsweise etwa 10 hPa, beträgt.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) so ausgelegt ist, daß deren Differenzdruck bei bezogen auf den maximalen Volumenstrom mittleren bis großen Volumenströmen an Kurbelgehäuseentlüftungsgas mehr als 20 hPa, vorzugsweise bis 100 hPa und maximal bis 800 hPa, beträgt.
Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) eine ölabscheidende Wirkung auf den sie durchströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgasstrom hat.
Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) mindestens ein auch Feinöl abscheidender Ölnebelabscheider ist.
Einrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende Komponente (4) durch mindestens einen Zyklonabscheider (4') gebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer turbolader- oder kompressorlosen Brennkraftmaschine (2) die Entlüftungsleitung (25) ansaugtraktseitig in einen in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen hinter einer im Ansaugtrakt (21) vorgesehenen Drosselklappe (24) liegenden Bereich des Ansaugtrakts (21) mündet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Brennkraftmaschine (2) mit Turbolader oder Kompressor (23) die Entlüftungsleitung (25) hinter der als Drossel wirkende Komponente (4) in zwei Leitungszweige (25.1, 25.2) verzweigt ist, daß ein erster Leitungszweig (25.1) über ein erstes Rückschlagventil (26.1) in einen in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen vor dem Turbolader oder Kompressor (23) liegenden Bereich des Ansaugtrakts (21) mündet und daß ein zweiter Leitungszweig (25.2) über ein zweites Rückschlagventil (26.2) in einen in Strömungsrichtung der Ansaugluft gesehen hinter dem Turbolader oder Kompressor (23) liegenden Bereich des Ansaugtrakts (21) mündet.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die als Drossel wirkende, eine ölabscheidende Wirkung aufweisende Komponente (4) einen Ölauslaß (43) mit einem nachgeschalteten Ölsammelraum (44) aufweist, der mit dem Kurbelgehäuse (20) des Motors (2) über eine Ölrückführleitung (45) mit einem eine Gasströmung vom Kurbelgehäuse (20) zur Komponente (4) verhindernden Ablaufventil (46) verbunden ist.