DE102008037350B4 - Kurbelgehäuseentlüftungssystem sowie damit ausgestatteter Verbrennungsmotor - Google Patents
Kurbelgehäuseentlüftungssystem sowie damit ausgestatteter Verbrennungsmotor Download PDFInfo
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Abstract
Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV, von positive crankcase ventilation)-System (56) für einen Verbrennungsmotor (10) mit einem Motorblock (12), der ein Kurbelgehäuse (14) definiert, welches Gase (62) und darin suspendierte Ölpartikel (60) enthält, wobei das PCV-System (56) umfasst: ein Wellenelement (18), das drehbar innerhalb des Motorblocks (12) gelagert ist und einen allgemein zylindrischen Hohlraum (44) definiert, der sich in Längsrichtung innerhalb des Wellenelements (18) erstreckt, und zumindest eine Öffnung (46) definiert, die dazu dient, die Gase (62) und Ölpartikel (60) aus dem Kurbelgehäuse (14) zu dem allgemein zylindrischen Hohlraum (44) weiterzuleiten; ein Abdeckelement (28), das entfernbar an dem Motorblock (12) befestigt ist und dazu dient, zumindest einen Abschnitt des Wellenelements (18) zu umschließen, wobei das Abdeckelement (28) zumindest teilweise einen PCV-Versorgungsdurchgang (36) und einen Ölablassdurchgang (38) definiert; ein hohles Rohrelement (34), das an dem Abdeckelement (28) gebildet ist, und wobei zumindest ein Abschnitt des Rohrelements (34) koaxial innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44) des Wellenelements (18) aufgenommen ist, um ein äußeres Gebiet (52) und ein inneres Gebiet (54) des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44) zu definieren, wobei das äußere Gebiet (52) mit dem Ölablassdurchgang (38) verbunden ist und das innere Gebiet (54) mit dem PCV-Versorgungsdurchgang (36) verbunden ist; einen Zentrifugalabscheider (48), der innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44) angeordnet ist und dazu dient, eine Rotation der Gase (62) und Ölpartikel (60) innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44) zu bewirken; wobei zumindest ein Teil der Ölpartikel (60) durch den Zentrifugalabscheider (48) zu dem äußeren Gebiet (52) des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44) zum Weiterleiten an den Ölablassdurchgang (38) gezwungen wird und zumindest ein Teil der Gase (62) von dem inneren Gebiet (54) zu dem PCV-Versorgungsdurchgang (36) weitergeleitet wird.
Description
- Technisches Gebiet
- Die vorliegende Erfindung betrifft Kurbelgehäuseentlüftungssysteme sowie einen damit ausgestatteten Verbrennungsmotor.
- Zum besseren Verständnis der Erfindung sei an dieser Stelle auf den allgemeinen Stand der Technik verwiesen, der unter anderem durch die folgenden Druckschriften repräsentiert wird:
DE 10 2005 013 803 A1 ,DE 10 2004 045 630 A1 ,DE 102 26 695 A1 ,DE 199 31 740 C2 ,US 6 783 571 B2 ,US 6 584 964 B1 ,US 5 261 380 A undUS 4 651 704 A . - Hintergrund der Erfindung
- Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV, von positive crankcase ventilation)-Syteme wurden in Verbrennungsmotoren verwendet, um den Ausstoß von Schadstoffen zu reduzieren, indem die Durchblasegase und Kurbelgehäusedämpfe oder PCV-Gase in Brennräume des Verbrennungsmotors für eine anschließende Verbrennung darin rezirkuliert werden. Dies wird üblicherweise dadurch bewerkstelligt, dass die PCV-Gase von einem durch den Verbrennungsmotor definierten Kurbelgehäuse in ein Einlasssystem oder einen Einlasskrümmer geleitet werden, wo sie anschließend in die Brennräume gesaugt werden. Wenn die Gase in einen Einlasskrümmer gesaugt werden, ist im Allgemeinen ein PCV-Ventil erforderlich, um die Menge der Gasströmung zu steuern, da der Krümmer-Unterdruck stark und im Allgemeinen reziprok zu der Menge an PCV-Gasen, die rezirkuliert werden muss, variiert. Wo die PCV-Gase jedoch in das Lufteinlasssystem rezirkuliert werden, war es im Allgemeinen ausreichend, die Gasströmung mithilfe einer Öffnung zu steuern.
- Die Gase, die von dem Kurbelgehäuse in das PCV-System eintreten und zu den Brennräumen strömen, können darin suspendierte Ölpartikel aufweisen. Die Ölpartikel können mit den PCV-Gasen durch das PCV-System zu dem Einlasssystem und den Brennräumen gelangen, in denen sie mit der Luft und dem Kraftstoff verbrannt werden. Wenn die Menge an solchen Ölpartikeln zu groß wird, können die Motoremissionen und der Ölverbrauch zunehmen. Aus diesem Grund können PCV-Systeme eine Filtervorrichtung umfassen, um Ölpartikel von den Gasen zu trennen und die Menge an Öl zu reduzieren, die zu den Brennräumen strömt und in diesen verbrannt wird. Solch eine Filtervorrichtung kann ein halbdurchlässiges Filterelement umfassen, durch das die PCV-Gase strömen. Das Filterelement besitzt typischerweise kleine Öffnungen oder Zwischenräume, durch die die PCV-Gase und die darin enthaltenen Ölpartikel strömen müssen. Die Öffnungen sind ausreichend dimensioniert, sodass das Öl aus den PCV-Gasen gefiltert wird und in dem Filterelement bleibt. Das Filterelement kann mit Öl verstopft werden und dadurch die Gasströmung hierdurch behindern. Eine weitere Überlegung bezieht sich auf das Frieren oder Vereisen des PCV-Systems in kalten Klimagebieten. Kondensiertes Wasser in dem PCV-System kann sich ansammeln und frieren und die Gasströmung behindern oder das Vereisen von Einlasssystemkomponenten zulassen. Durch Befestigen der PCV-Systemkomponenten innen an dem Motor wird das Risiko des Vereisens reduziert.
- Zusammenfassung der Erfindung
- Es ist ein Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV)-System für einen Verbrennungsmotor mit einem Motorblock vorgesehen, der ein Kurbelgehäusevolumen definiert, welches Gase und darin suspendierte Ölpartikel enthält. Das PCV-System umfasst ein Wellenelement, das drehbar innerhalb des Motorblocks gelagert ist und einen allgemein zylindrischen Hohlraum definiert, der sich in Längsrichtung innerhalb des Wellenelements erstreckt. Das Wellenelement definiert ferner zumindest eine Öffnung, die dazu dient, die Gase und Ölpartikel von dem Kurbelgehäusevolumen zu dem allgemein zylindrischen Hohlraum weiterzuleiten.
- Ein Abdeckelement ist entfernbar an dem Motorblock befestigt und dient dazu, zumindest einen Abschnitt des Wellenelements zu umschließen. Das Abdeckelement definiert zumindest teilweise einen PCV-Versorgungsdurchgang und einen Ölablassdurchgang. Ein hohles Rohrelement ist an dem Abdeckelement gebildet, und zumindest ein Abschnitt des Rohrelements ist koaxial innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes des Wellenelements aufgenommen, um ein äußeres Gebiet und ein inneres Gebiet des allgemein zylindrischen Hohlraumes zu definieren. Das äußere Gebiet ist mit dem Ölablassdurchgang verbunden und das innere Gebiet ist mit dem PCV-Versorgungsdurchgang verbunden.
- Ein Zentrifugalabscheider ist innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes angeordnet und dient dazu, eine Rotation der Gase und Ölpartikel innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes zu bewirken. Zumindest ein Teil der Ölpartikel wird durch den Zentrifugalabscheider zu dem äußeren Gebiet des allgemein zylindrischen Hohlraumes zum Weiterleiten an den Ölablassdurchgang gezwungen. Außerdem wird zumindest ein Teil der Gase von dem inneren Gebiet zu dem PCV-Versorgungsdurchgang weitergeleitet.
- Die oben stehenden Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
- Kurzbeschreibung der Zeichnungen
-
1 ist eine schematische grafische Darstellung eines Abschnitts eines Verbrennungsmotors mit einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem, das einen Zentrifugalabscheider innerhalb einer Ausgleichswelle des Verbrennungsmotors enthält; -
2 ist eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Abdeckelements mit einem Rohrelement gemäß der vorliegenden Erfindung; und -
3 ist eine perspektivische Umgebungs-Querschnittsansicht des Verbrennungsmotors von1 , welche Komponenten des Kurbelgehäuseentlüftungssystems weiter veranschaulicht. - Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
- Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Ansichten durchgehend denselben oder ähnlichen Komponenten entsprechen, ist in
1 ein Abschnitt eines Verbrennungsmotors, allgemein bei10 bezeichnet, schematisch dargestellt. Der Verbrennungsmotor10 umfasst einen Motorblock12 , der zumindest teilweise ein Kurbelgehäusevolumen14 definiert. Der Verbrennungsmotor10 umfasst ferner eine Kurbelwelle16 und ein Wellenelement18 , z. B. eine Ausgleichswelle. Die Kurbelwelle16 und das Wellenelement18 sind durch jeweilige erste und zweite Lager20 und22 drehbar innerhalb des Motorblocks gelagert. - Ein erstes Zahnradelement
24 ist an der Kurbelwelle16 für eine einheitliche Rotation mit dieser befestigt, während ein zweites Zahnradelement26 an dem Wellenelement18 für eine einheitliche Rotation mit diesem befestigt ist. Das erste und das zweite Zahnradelement24 und26 stehen kämmend miteinander in Eingriff, um eine rotatorische zeitliche Steuerung zwischen der Kurbelwelle16 und dem Wellenelement18 aufrechtzuerhalten. Ein Fachmann auf dem Gebiet des Motorbaus wird weitere Mittel kennen, um die rotatorische zeitliche Steuerung zwischen der Kurbelwelle16 und dem Wellenelement18 aufrechtzuerhalten, z. B. ein Kettenantriebssystem. - Ein Abdeckelement
28 ist entfernbar an dem Motorblock12 befestigt und dient dazu, das Wellenelement18 teilweise zu umschließen. Ein Endabschnitt30 der Kurbelwelle16 erstreckt sich durch das Abdeckelement28 hindurch. Eine Wellendichtung32 wie z. B. eine Lippendichtung ist an dem Abdeckelement28 befestigt und dient dazu, abdichtend in den Endabschnitt30 der Kurbelwelle16 einzugreifen, um eine Abdichtung des Kurbelgehäusevolumens14 zu bewirken. Das Abdeckelement28 ist vorzugsweise aus einem Gussmetall- oder Verbundmaterial gebildet und umfasst ein Rohrelement34 , das sich davon weg erstreckt. Das Abdeckelement definiert einen Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV)-Versorgungsdurchgang36 und einen Ölablassdurchgang38 . Der Ölablassdurchgang38 umfasst ein Einweg-Sperrventil40 . Eine Wellendichtung42 ist an dem Abdeckelement28 befestigt und greift abdichtend in das Wellenelement18 ein. - Das Wellenelement
18 umfasst eine innere Wand43 , die einen allgemein zylindrischen Hohlraum44 definiert, der sich in Längsrichtung entlang des Wellenelements18 erstreckt, und weist einen in1 mit D bezeichneten Durchmesser auf. Das Wellenelement18 definiert ferner Öffnungen46 , die sich radial nach innen erstrecken. Ein Wirbel- oder Zentrifugalabscheider48 ist innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes44 angeordnet. Der Zentrifugalabscheider48 umfasst eine Vielzahl von Schaufeln oder Flügeln50 . Zumindest ein Abschnitt des Rohrelements34 ist innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes44 aufgenommen. Das Rohrelement34 als solches ist koaxial innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes44 angeordnet; das Rohrelement34 dient dazu, den zylindrischen Hohlraum44 in ein äußeres Gebiet52 und ein inneres Gebiet54 zu unterteilen. - Das Wellenelement
18 , der Zentrifugalabscheider48 und das Abdeckelement28 wirken zusammen, um einen Abschnitt eines PCV-Systems, allgemein bei56 bezeichnet, zu bilden. Während des Betriebes des Verbrennungsmotors10 ist das PCV-System56 wirksam, um Gase, durch den Pfeil58 angezeigt, von innerhalb des Kurbelgehäusevolumens14 in einen Brennraum (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors10 zur Verbrennung darin einzuleiten. Die Gase58 können Luft und Durchblasegase umfassen. - Außerdem umfassen die Gase
58 typischerweise eine Menge an mitgerissenem Öl darin. Um niedrige Abgasemissionen und einen niedrigen Ölverbrauch aufrechtzuerhalten, ist es wünschenswert, das Öl aus den Gasen58 vor dem Einleiten in den Brennraum des Verbrennungsmotors10 zu entfernen. - Die Gase
58 treten durch die Öffnungen46 , die durch das Wellenelement18 definiert sind, in das PCV-System56 ein. Anschließend werden die Gase58 in den Zentrifugalabscheider48 eingeleitet, der auf Grund der Rotation des Wellenelements18 dazu dient, eine Rotationsbewegung oder einen Drall auf die Gase58 zu übertragen. Die auf die Gase58 als Ergebnis der Rotationsbewegung ausgeübten Zentrifugalkräfte bewirken, dass die relativ schweren Öltropfen oder -partikel, als Pfeile60 angezeigt, nach außen in Richtung der inneren Wand43 des Wellenelements18 gezwungen werden, während die relativ leichten PCV-Gase, durch Pfeile62 angezeigt, zentral innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes44 angeordnet bleiben. - Zumindest ein Teil der Ölpartikel
60 wird in das äußere Gebiet52 für eine anschließende Einleitung in den Ölablassdurchgang38 eingeleitet, um zu dem Kurbelgehäusevolumen14 weitergeleitet zu werden. Zumindest ein Teil der PCV-Gase62 wird in das innere Gebiet54 eingeleitet, um zu dem PCV-Versorgungsdurchgang36 für eine anschließende Einleitung in den Brennraum des Verbrennungsmotors10 weitergeleitet zu werden. - Eine Öffnung
64 ist durch das Abdeckelement28 definiert und dient dazu, eine Verbindung zwischen dem PCV-Versorgungsdurchgang36 und dem Ölablassdurchgang38 bereitzustellen. Die Öffnung64 ermöglicht es, dass in den PCV-Gasen enthaltene Ölpartikel60 , die aus der Suspension innerhalb des PCV-Versorgungsdurchgangs36 ausgefallen sind, durch den Ölablassdurchgang38 abgelassen werden, um wieder in das Kurbelgehäusevolumen14 eingeleitet zu werden. Das Einweg-Sperrventil40 dient dazu, eine freie Strömung von Ölpartikeln60 in das Kurbelgehäusevolumen14 zuzulassen, während es den Eintritt von Gasen58 von innerhalb des Kurbelgehäusevolumens14 in den Ölablassdurchgang38 blockiert. - Die Öffnungen
46 sind oberstromig des Zentrifugalabscheiders in einem Abstand A positioniert, während der Zentrifugalabscheider48 oberstromig des Rohrelements34 in einem Abstand B positioniert ist. In einer nicht einschränkenden beispielhaften Ausführungsform wird der Abstand A zumindest das Zweifache des Durchmessers D des allgemein zylindrischen Hohlraumes44 betragen, während der Abstand B zumindest das Zehnfache des Durchmessers D des allgemein zylindrischen Hohlraumes44 betragen wird. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist das Wellenelement18 innerhalb des Kurbelgehäusevolumens14 in einem ruhigen Bereich oder einem Bereich mit wenig Wirbelung angeordnet, sodass das innerhalb der Gase58 mitgerissene Öl minimiert ist. - Unter nunmehriger Bezugnahme auf
2 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf1 ist eine perspektivische Darstellung eines beispielhaften Abdeckelements28 von1 gezeigt. Das Abdeckelement28 umfasst ein Rohrelement34 , das sich von diesem weg erstreckt. Bei der Montage des Abdeckelements28 an dem Motorblock12 erstreckt sich das Rohrelement34 von dem Abdeckelement28 innerhalb des zylindrischen Hohlraumes44 nach innen, wie in3 weiter veranschaulicht. - Unter nunmehriger Bezugnahme auf
3 und unter fortgesetzter Bezugnahme auf die1 und2 ist eine perspektivische Umgebungs-Querschnittsansicht des Verbrennungsmotors10 von1 gezeigt. Der Motorblock12 umfasst eine Vielzahl von Trennwänden66 , die dazu dienen, die Kurbelwelle16 , in1 gezeigt, drehbar zu lagern. Die Trennwände66 definieren ferner das Kurbelgehäusevolumen14 . Das Abdeckelement28 ist mithilfe einer Vielzahl von Schraubverbindern68 wie z. B. Bolzen oder Schrauben entfernbar an dem Motorblock12 befestigt. Das Rohrelement34 des Abdeckelements28 erstreckt sich in den zylindrischen Hohlraum44 hinein und dient dazu, den zylindrischen Hohlraum44 in das äußere Gebiet52 und das innere Gebiet54 zu unterteilen, wie in1 erläutert.
Claims (8)
- Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV, von positive crankcase ventilation)-System (
56 ) für einen Verbrennungsmotor (10 ) mit einem Motorblock (12 ), der ein Kurbelgehäuse (14 ) definiert, welches Gase (62 ) und darin suspendierte Ölpartikel (60 ) enthält, wobei das PCV-System (56 ) umfasst: ein Wellenelement (18 ), das drehbar innerhalb des Motorblocks (12 ) gelagert ist und einen allgemein zylindrischen Hohlraum (44 ) definiert, der sich in Längsrichtung innerhalb des Wellenelements (18 ) erstreckt, und zumindest eine Öffnung (46 ) definiert, die dazu dient, die Gase (62 ) und Ölpartikel (60 ) aus dem Kurbelgehäuse (14 ) zu dem allgemein zylindrischen Hohlraum (44 ) weiterzuleiten; ein Abdeckelement (28 ), das entfernbar an dem Motorblock (12 ) befestigt ist und dazu dient, zumindest einen Abschnitt des Wellenelements (18 ) zu umschließen, wobei das Abdeckelement (28 ) zumindest teilweise einen PCV-Versorgungsdurchgang (36 ) und einen Ölablassdurchgang (38 ) definiert; ein hohles Rohrelement (34 ), das an dem Abdeckelement (28 ) gebildet ist, und wobei zumindest ein Abschnitt des Rohrelements (34 ) koaxial innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) des Wellenelements (18 ) aufgenommen ist, um ein äußeres Gebiet (52 ) und ein inneres Gebiet (54 ) des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) zu definieren, wobei das äußere Gebiet (52 ) mit dem Ölablassdurchgang (38 ) verbunden ist und das innere Gebiet (54 ) mit dem PCV-Versorgungsdurchgang (36 ) verbunden ist; einen Zentrifugalabscheider (48 ), der innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) angeordnet ist und dazu dient, eine Rotation der Gase (62 ) und Ölpartikel (60 ) innerhalb des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) zu bewirken; wobei zumindest ein Teil der Ölpartikel (60 ) durch den Zentrifugalabscheider (48 ) zu dem äußeren Gebiet (52 ) des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) zum Weiterleiten an den Ölablassdurchgang (38 ) gezwungen wird und zumindest ein Teil der Gase (62 ) von dem inneren Gebiet (54 ) zu dem PCV-Versorgungsdurchgang (36 ) weitergeleitet wird. - Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach Anspruch 1, das ferner ein Einweg-Sperrventil (
40 ) umfasst, welches innerhalb des Ölablassdurchgangs (38 ) angeordnet ist. - Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach Anspruch 1, das ferner eine Wellendichtung (
42 ) umfasst, die an dem Abdeckelement (28 ) befestigt ist und dazu dient, abdichtend mit dem Wellenelement (18 ) in Eingriff zu stehen. - Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach Anspruch 1, wobei das Wellenelement (
18 ) eine Ausgleichswelle ist. - Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Öffnung (
46 ) oberstromig des Zentrifugalabscheiders (48 ) in einem Abstand (A) des zumindest Zweifachen des Durchmessers (D) des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) positioniert ist. - Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach Anspruch 1, wobei das Rohrelement (
34 ) unterstromig des Zentrifugalabscheiders (48 ) in einem Abstand des zumindest Zehnfachen des Durchmessers des allgemein zylindrischen Hohlraumes (44 ) positioniert ist. - Kurbelgehäuseentlüftungssystem nach Anspruch 1, wobei sich die zumindest eine Öffnung (
46 ) radial nach innen erstreckt. - Verbrennungsmotor (
10 ) mit einem Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV)-System (56 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
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