DE102015208906A1

DE102015208906A1 - Saugstrahlpumpe mit variabler Düsengeometrie und Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015208906A1
Application number: DE102015208906.1A
Authority: DE
Inventors: Volker Kirschner; Thomas Riemay; Alfred Elsässer
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-05-13
Filing date: 2015-05-13
Publication date: 2016-11-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Saugstrahlpumpe zum Antreiben eines Saugmediums (36) mit Hilfe eines Treibmediums (32), mit einer Treibdüse (30), durch welche das Treibmedium (32) geleitet wird, mit einer Saugdüse (38), durch welche das Saugmedium (36) angesaugt wird, mit einem Pumpengehäuse (17), in welchem die Treibdüse (30) und die Saugdüse (38) angeordnet sind. Erfindungswesentlich ist, dass die Treibdüse (30) einen variablen Strömungsquerschnitt aufweist.

Ferner betrifft die Erfindung eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine (20) mit einem Impaktor (11), einer solchen Saugstrahlpumpe (16) und einer Saugleitung (40), welche von einem Kurbelgehäuse (14) der Brennkraftmaschine (20) zu der Saugstrahlpumpe (16) führt und Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse (14) leitet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Saugstrahlpumpe zum Antreiben eines Saugmediums mit Hilfe eines Treibmediums, mit einer Treibdüse, durch welche das Treibmedium geleitet wird, mit einer Saugdüse, durch welche das Saugmedium angesaugt wird, mit einem Gehäuse in welchem die Treibdüse und die Saugdüse angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Impaktor und einer solche Saugstrahlpumpe.
Die meisten Kraftfahrzeuge sind mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, die in der Regel für den Antrieb des Fahrzeugs sorgt. Eine derartige Brennkraftmaschine, vorzugsweise wenn sie als Kolbenmotor ausgestaltet ist, weist ein Kurbelgehäuse auf. Im Kurbelgehäuse befindet sich eine Kurbelwelle, die über Pleuel mit Kolben der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist. Leckagen zwischen den Kolben und den zugehörigen Zylinderwänden führen zu einem Blow-By-Gas-Strom, durch den Blow-By-Gas von den Brennräumen in das Kurbelgehäuse gelangt. Zur Vermeidung eines unzulässigen Überdrucks im Kurbelgehäuse sind moderne Brennkraftmaschinen mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet, um die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse abzuführen.
Zur Reduzierung von Schadstoffemissionen wird mit Hilfe der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung das Blow-By-Gas üblicherweise einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine zugeführt, welche die Brennräume der Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt. Im Kurbelgehäuse herrscht ein Ölnebel, so dass das Blow-By-Gas Öl mit sich führt. Dieses Öl kann als Öltröpfchen Elemente in dem Ansaugtrakt, wie beispielsweise einen Turbolader, beschädigen. Um diese Elemente zu schützen und zur Reduzierung des Ölverbrauchs besitzt die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung üblicherweise eine Ölabscheideeinrichtung und vorzugsweise einen Ölrücklauf, der das abgeschiedene Öl zum Kurbelgehäuse zurückführt.
Bei den Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen lassen sich grundsätzlich passive Systeme von aktiven Systemen unterscheiden. Passive Systeme nutzen zum Antreiben des Blow-By-Gases die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Unterdruck in der Frischluftanlage. Aktive Systeme erzeugen zusätzlich einen Unterdruck zur Absaugung des Blow-By-Gases aus dem Kurbelgehäuse. Dadurch kann eine höhere Druckdifferenz bei der Ölabscheidung eingesetzt werden, so dass die Abscheidung verbessert ist. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, beispielsweise durch einen Kompressor oder Turbolader, ist bekannt, eine Saugstrahlpumpe zu verwenden, welche durch die komprimierte Luft der Aufladeeinrichtung angetrieben wird und somit einen Unterdruck erzeugt, mit dessen Hilfe ein höherer Differenzdruck generiert werden kann.
Insbesondere bei Abgasturboladern kann sich dadurch das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine, bei Teillast oder im Leerlauf erheblich verschlechtern, da in der Aufladeeinrichtung Energie entzogen wird, wenn aufgrund der geringen Leistung des Motors sowieso nur geringe Energie vorhanden ist.
Aus der WO 2013/017832 A1 ist beispielsweise eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung bekannt, bei welcher ein Unterdruck zur Entlüftung des Kurbelgehäuses mittels einer Saugstrahlpumpe erzeugt wird. Die Saugstrahlpumpe wird dabei durch komprimierte Luft aus einem Turbolader angetrieben.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Fahrzeug der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein besseres Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine auszeichnet. Gleichzeitig soll eine hohe Effizienz hinsichtlich der Ölabscheidewirkung realisiert werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Saugstrahlpumpe derart auszubilden, dass die Leistung sich bedarfsgerecht selbständig einstellt. Dadurch kann ohne zusätzliche Steuereinrichtung und insbesondere fremdenergiefrei eine verbesserte Kurbelgehäuseentlüftung erzielt werden, ohne das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine negativ zu beeinflussen. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Treibdüse einen variablen Strömungsquerschnitt aufweist. Die Treibdüse kann beispielsweise bei geringen Ladedrücken, bei welchen eine Entnahme von Ladeluft besonders schädlich für das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine wäre, einen sehr kleinen Strömungsquerschnitt aufweisen oder sogar komplett geschlossen sein. Bei hohen Druckdifferenzen kann sich der Strömungsquerschnitt beispielsweise erweitern und somit die benötigte und gewünschte Saugleistung erzielt werden.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Treibdüse derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquerschnitt der Treibdüse größer wird, wenn eine Druckdifferenz an der Treibdüse ansteigt. Auf diese Weise kann die schädliche Entnahme von Ladeluft bei geringen Ladedrücken vermieden werden, während bei hohen Ladedrücken eine ausreichende Pumpleistung durch die Saugstrahlpumpe erzielt werden kann.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einem Strömungsquerschnitt der kleinste Querschnitt entlang eines Strömungsweges durch das betreffende Bauteil, beispielsweise die Treibdüse, oder ein Ventil, verstanden.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einer Druckdifferenz an einem Bauteil die Differenz des Drucks stromauf dieses Bauteils abzüglich des Drucks stromab dieses Bauteils verstanden, insbesondere die Druckdifferenz zwischen einem Einlass und einem Auslass des betreffenden Bauteils.
Eine weitere günstige Möglichkeit sieht vor, dass ein Düsenabschnitt der Treibdüse aus einem elastischen Material gebildet ist, so dass der Strömungsquerschnitt der Treibdüse größer wird, wenn eine Druckdifferenz an der Treibdüse ansteigt. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass am Ausgang der Treibdüse das Treibmedium auch bei geringen Entnahmemengen von Ladeluft eine hohe Strömungsgeschwindigkeit aufweist und dadurch eine gute Pumpleistung gegeben ist. Durch das Ansteigen des Strömungsquerschnitts kann die Pumpleistung der Saugstrahlpumpe bei hohen Ladedrücken erhöht werden, wenn eine größere Pumpleistung für die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung auch notwendig ist. Dadurch dass die Änderung des Strömungsquerschnitts an dem Düsenabschnitt der Treibdüse erfolgt, kann auch bei geringen Drücken und damit geringen Strömungsquerschnitten eine verhältnismäßig hohe Strömungsgeschwindigkeit des Treibmediums erzielt werden. Wäre der begrenzende variable Strömungsquerschnitt stromauf des Düsenabschnitts angeordnet, würden deutlich geringere Strömungsgeschwindigkeiten des Treibmediums erzielt werden.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Düsenabschnitt der Treibdüse einen in Strömungsrichtung sich verjüngenden Abschnitt und einen sich erweiternden Abschnitt aufweist. Der in Strömungsrichtung sich verjüngende Abschnitt bewirkt eine Beschleunigung des Treibmediums. Der sich erweiternde Abschnitt kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Treibmediums die Schallgeschwindigkeit erreicht hat ebenfalls einen Beschleunigungseffekt auf das Treibmedium ausüben. Dadurch wird eine gute Pumpleistung der Saugstrahlpumpe erzielt.
Eine weitere besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass der Düsenabschnitt einen runden, insbesondere kreisförmigen Querschnitt aufweist. Runde bzw. kreisförmige Querschnitte sind besonders gut für Düsen geeignet, da eckige Querschnitte zusätzliche Strömungsinhomogenitäten und Turbulenzen erzeugen können.
Eine vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Treibdüse einen Anschlag aufweist, der den Strömungsquerschnitt auf einen Höchstwert begrenzt. Dadurch kann die maximale Saugleistung der Saugstrahlpumpe reduziert werden. Bei sehr hohen Ladedrücken könnte ansonsten die Saugleistung der Saugstrahlpumpe zu groß werden und dadurch zu viel Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse absaugen.
Eine weitere vorteilhafte Lösung sieht vor, dass der Anschlag sich ringförmig um die Treibdüse erstreckt. Ein ringförmiger Anschlag hat den Vorteil, dass der Anschlag gleichmäßig an dem Düsenabschnitt anliegt und somit die eigentliche Düsengeometrie der Treibdüse nicht verändert.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Treibdüse in der Saugdüse angeordnet ist. Dadurch kann das in der Treibdüse beschleunigte Treibmedium besonders günstig das Saugmedium in der Saugdüse mitreißen und somit die Pumpwirkung erzielen.
Eine weitere besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass die Saugdüse die Treibdüse umgibt. Durch eine derartige Ausgestaltung ist das Treibmedium, nach dem es aus der Treibdüse ausgetreten ist vollständig von dem Saugmedium umgeben, so dass die Impulsübertragung von dem Treibmedium auf das Saugmedium besonders effektiv erfolgen kann.
Eine günstige Variante sieht vor, dass die Saugdüse und die Treibdüse koaxial zueinander angeordnet sind. Dadurch kann das Saugmedium besonders gleichmäßig durch das Treibmedium angetrieben werden. Insbesondere können Toträume vermieden werden.
Eine an sich unabhängige aber mit der vorstehenden Lösung kombinierbare Lösung sieht vor, dass die Saugstrahlpumpe im Gehäuse der Saugstrahlpumpe ein Begrenzungsventil aufweist, das derart ausgebildet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils kleiner wird, wenn eine Druckdifferenz zwischen Ventileinlass und Ventilauslass ansteigt. Ein solches Begrenzungsventil begrenzt den maximalen Durchfluss von Treibmedium durch die Saugstrahlpumpe und begrenzt auf diese Weise die maximale Leistung der Saugstrahlpumpe. Dadurch kann beim Einsatz in einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung verhindert werden, dass der Druck im Kurbelgehäuse zu stark abfällt und eventuell Öl abgesaugt wird.
Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass das Begrenzungsventil stromauf der Treibdüse angeordnet ist. Durch eine derartige Anordnung des Begrenzungsventils kann die Durchflussmenge des Treibmediums eingestellt werden, ohne das Prinzip der Saugstrahlpumpe zu sehr zu beeinflussen.
Eine vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das Begrenzungsventil ein Ventilglied aufweist, das ein elastisches Material aufweist, so dass sich das Ventilglied abhängig von der Druckdifferenz zwischen Ventileinlass und Ventilauslass verformt und/oder bewegt. Auf diese Weise ist das Begrenzungsventil selbstregelnd, es wird also keine zusätzliche Steuereinrichtung benötigt, um das Begrenzungsventil zu steuern. Das Begrenzungsventil kann also eine maximale Strömung von Treibmedium durch die Saugstrahlpumpe begrenzen.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit sieht vor, dass das Ventilglied des Begrenzungsventils mindestens eine elastische Lamelle aufweist, welche radial nach innen und entgegen der Strömungsrichtung des Treibmediums geneigt verläuft, so dass sich die mindestens eine Lamelle des Begrenzungsventils bei hohen Druckdifferenzen und/oder hohen Strömungsgeschwindigkeiten nach innen neigt, und den Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils verringert. Dies ist eine einfache Ausgestaltung des Begrenzungsventils und ermöglicht somit einen kostengünstigen und effektiven Aufbau des Begrenzungsventils.
Ferner wird die oben genannte Aufgabe durch eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Impaktor, einer Saugstrahlpumpe gemäß der vorstehenden Beschreibung und einer Saugleitung, welche von einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zur Saugstrahlpumpe führt und Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse leitet, gelöst. Zweckmäßig ist, dass der Impaktor in der Saugleitung angeordnet ist, der Impaktor Ölnebel aus dem Blow-By-Gas abscheidet, die Saugstrahlpumpe stromab des Impaktors angeordnet ist, das Saugmedium der Saugstrahlpumpe Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse ist und das Treibmedium der Saugstrahlpumpe Ladeluft einer Aufladeeinrichtung der Brennkraftmaschine ist. Somit können die Vorteile der Saugstrahlpumpe besonders günstig für eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgenutzt werden, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine günstige Lösung sieht vor, dass die Saugstrahlpumpe das Blow-By-Gas antreibt, insbesondere aus dem Impaktor absaugt. Auf diese Weise kann für die Ölabscheidung im Impaktor eine größere Druckdifferenz zur Verfügung gestellt werden, so dass der Ölnebelabscheidegrad im Impaktor verbessert werden kann.
Eine weitere günstige Lösung sieht vor, dass an die Saugdüse der Saugstrahlpumpe ein Auslass des Impaktors angeschlossen ist. Auf diese Weise kann ohne Umwege die am Impaktor benötigte Druckdifferenz durch die Saugstrahlpumpe erzeugt werden.
Eine besonders günstige Lösung sieht vor, dass die Saugstrahlpumpe, der Impaktor und ein Ölsammelbereich in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dadurch kann eine besonders kompakte Bauweise der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung erzielt werden.
Für eine noch kompaktere Bauweise der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung kann vorgesehen sein, dass ein Druckregelventil in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
1 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung,
2 eine Schnittdarstellung durch ein gemeinsames Gehäuse der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung,
3 eine Schnittdarstellung durch eine Saugstrahlpumpe mit einer variablen Düsengeometrie, bei einem niedrigen Differenzdruck,
4 eine Schnittdarstellung durch die Saugstrahlpumpe aus 3 bei mittleren bis hohen Differenzdrücken,
5 eine Schnittdarstellung einer Treibdüse einer Saugstrahlpumpe mit einem Anschlag, bei einem niedrigen Differenzdruck,
6 eine Schnittdarstellung der Treibdüse aus 5 bei mittleren bis hohen Differenzdrücken,
7 eine Schnittdarstellung einer Treibdüse gemäß einer anderen Ausführungsform mit einem Anschlag,
8 eine Schnittdarstellung durch eine Treibdüse mit einem Begrenzungsventil bei niedrigen Drücken,
9 eine Schnittdarstellung durch die Treibdüse aus 8 bei einem mittleren Druck,
10 eine Schnittdarstellung durch die Treibdüse aus 9 bei einem hohen Druck, und
11 eine Schnittdarstellung durch eine Saugstrahlpumpe mit einer vollständig elastischen Treibdüse.
Eine in 1 dargestellte Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 weist eine Ölabscheideeinrichtung, die als Impaktor 11 ausgebildet ist und durch welche Blow-By-Gase aus einem Kurbelgehäuse 14 geleitet werden, um Ölnebel aus dem Blow-By-Gas abzuscheiden, und eine Saugstrahlpumpe 16, welche einen Unterdruck erzeugt, um die Blow-By-Gase anzutreiben, auf. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 wird zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 14 einer Brennkraftmaschine 20 verwendet, wie sie beispielsweise in einem Fahrzeug 22, insbesondere Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
Bei Hubkolbenmaschinen, wie beispielsweise Otto-Motoren oder Diesel-Motoren, gelangen aufgrund des hohen Drucks während der Verbrennung Gase aus dem Brennraum in das Kurbelgehäuse 14. Die Gase strömen dabei zwischen Kolben und Zylinderwand in das Kurbelgehäuse 14. Diese Gase werden Blow-By-Gase genannt. Die Blow-By-Gase würden sich mit der Zeit in dem Kurbelgehäuse 14 ansammeln und einen erheblichen Druck aufbauen. Um dies zu verhindern, ist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 vorgesehen.
Da die Blow-By-Gase, welche aus dem Kurbelgehäuse 14 entlüftet werden, üblicherweise Ölnebel aufweisen, werden diese einem Ansaugtrakt 13 der Brennkraftmaschine 20 zugeführt. Um die Brennkraftmaschine 20 und ggf. im Ansaugtrakt 13 befindlicher Einheiten, wie beispielsweise Aufladeeinrichtungen 24 nicht mit dem Ölnebel zu belasten, ist der Impaktor 11 vorgesehen. Der Impaktor 11 verursacht eine Druckdifferenz, bzw. benötigt eine gewisse Druckdifferenz, um ausreichend hohe Abscheideraten zu erzielen. Aus diesem Grund wird, beispielsweise bei reinen Saugbrennkraftmaschinen der Unterdruck im Ansaugtrakt 13 der Brennkraftmaschine 20 ausgenutzt, um eine Druckdifferenz für den Impaktor 11 bereitzustellen. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, welche beispielsweise einen Kompressor oder einen Turbolader 26 aufweisen, kann die Saugstrahlpumpe 16 vorgesehen sein, welche durch von der Aufladeeinrichtung 24 erzeugte komprimierte Ladeluft 28 angetrieben wird, und einen Unterdruck erzeugt. So kann eine größere Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse 14 und dem Ausgang des Impaktors 11 erzeugt werden. Dadurch kann ein besserer Abscheidegrad erzielt werden. Dies ist insbesondere interessant, da ein zulässiger Maximaldruck im Kurbelgehäuse 14 nicht überschritten werden sollte.
Die Entnahme der Ladeluft 28 hinter der Aufladeeinrichtung 24 führt allerdings zu Leistungseinbußen der Brennkraftmaschine 20. Insbesondere bei der Verwendung eines Turboladers 26 verschlechtert sich dadurch das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine 20 vor allem bei geringen Leistungen. So ist beispielsweise im Leerlauf oder im Teillastbereich der Turbolader 26 bei einer geringen Drehzahl, und erzeugt somit nur einen geringen Ladedruck 29. Wenn gerade in so einer Situation noch zusätzlich Ladeluft 28 entnommen wird, um die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 zu unterstützen, wird die Motorleistung stark reduziert. In einem höheren Lastbereich oder bei Volllast hingegen ist der Turbolader 26 bei voller Drehzahl und kann ausreichend Ladeluft 28 und einem ausreichend hohen Ladedruck 29 erzeugen, so dass häufig sogar ein Wastegate eingesetzt wird, um unzulässig hohe Drehzahlen des Turboladers zu vermeiden. In solchen Situationen ist die Entnahme von Ladeluft 28 unschädlich für die Leistung der Brennkraftmaschine 20.
Die Saugstrahlpumpe 16 weist ein Pumpengehäuse 17 und eine darin angeordnete Treibdüse 30 auf, durch welche Treibmedium 32 geleitet wird. Ferner bildet das Pumpengehäuse 17 eine Saugdüse 38 und einen Mischbereich 34. Durch eine Geometrie der Treibdüse 30 wird das Treibmedium 32 in der Treibdüse 30 beschleunigt und tritt in der Saugstrahlpumpe 16 in den Mischbereich 34 ein, in welchem das Treibmedium 32 mit einem Saugmedium 36 in Kontakt kommt. Durch die Geschwindigkeit des Treibmediums 32 erfolgt eine Impulsübertragung auf das Saugmedium 36, so dass das Saugmedium 36 durch das Treibmedium 32 in dem Mischbereich 34 mitgerissen wird und auf diese Weise angetrieben wird. Das Saugmedium 36 wird über die Saugdüse 38 dem Mischbereich 34 zugeführt. Vorzugsweise ist die Saugdüse derart angeordnet, dass ein Auslass der Saugdüse 38 in der Nähe des Auslasses der Treibdüse 30 ist. Vorzugsweise umgibt die Saugdüse 38 die Treibdüse 30, so dass die Saugdüse und die Treibdüse 30 im Wesentlichen koaxial zueinander angeordnet sind.
Um für die Ölabscheidung eine ausreichende Druckdifferenz am Impaktor 11 zu erreichen wird das Blow-By-Gas als Saugmedium 36 verwendet. Es wird also eine fluidische Verbindung von einem Auslass des Impaktors 11 und einem Einlass der Saugdüse 38 der Saugstrahlpumpe 16 hergestellt. Dazu kann der Impaktor 11 insbesondere in einer Saugleitung 40, welche das Kurbelgehäuse 14 mit der Saugstrahlpumpe 16 verbindet angeordnet sein.
Um die Saugstrahlpumpe 16 anzutreiben wird als Treibmedium 32 die Ladeluft 28 der Aufladeeinrichtung 24 verwendet. Da wie oben beschrieben eine Entnahme von Ladeluft 28 unter bestimmten Umständen schädlich für das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine ist, ist die Treibdüse 30 derart ausgebildet, dass ein Strömungsquerschnitt der Treibdüse 30 bei geringen Druckdifferenzen, die an der Treibdüse 30 anliegen, klein ist und sich vergrößert bei steigenden Druckdifferenzen.
Dazu weist die Treibdüse 30 einen Düsenabschnitt 42 auf, welcher aus einem elastischen Material 44 gebildet ist. Das elastische Material 44 weitet sich auf, wenn eingangsseitig an der Treibdüse 30 ein hoher Druck anliegt und ausgangsseitig kein entsprechender Gegendruck vorhanden ist, so dass sich ein Strömungsquerschnitt des Düsenabschnitts 42 vergrößert. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Einlass der Treibdüse 30 und einem Auslass der Treibdüse 30 sich vergrößert.
Der Düsenabschnitt 42 der Treibdüse 30 weist einen sich in Strömungsrichtung des Treibmediums 32 verjüngenden Bereich und einen sich erweiternden Bereich auf. Dadurch kann das Treibmedium durch die Treibdüse 30, insbesondere durch den Düsenabschnitt 42, beschleunigt werden, so dass der Sogeffekt verstärkt wird.
Durch die Ausgestaltung mit dem elastischen Material 44 wird insbesondere ermöglicht, dass bei geringen Ladedrücken nur ein geringer Volumenstrom an Ladeluft 28 als Treibmedium 32 verwendet wird. Dieser wird allerdings aufgrund des geringen Strömungsquerschnitts in der Treibdüse 30 stark beschleunigt. Dadurch kann auch mit einem geringen Volumenstrom eine gute Pumpleistung erzielt werden.
Bei höheren Ladedrücken vergrößert sich der Strömungsquerschnitt, so dass die Saugstrahlpumpe die volle Leistung entfalten kann.
Allerdings darf der Druck innerhalb des Kurbelgehäuses 14 nicht zu sehr abfallen. Aus diesem Grund ist eine zu große Pumpleistung der Saugstrahlpumpe 16 ebenfalls nicht erwünscht. Aus diesem Grund kann ein Anschlag 46 vorgesehen sein, der ein Öffnen des Düsenabschnitts 42 begrenzt, so dass der Strömungsquerschnitt des Düsenabschnitts 42 einen Maximalwert nicht überschreitet. Auf diese Weise kann die Leistung der Saugstrahlpumpe 16 begrenzt werden, so dass ein zu starkes Abpumpen des Kurbelgehäuses 14 vermieden werden kann.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann auch ein Druckregelventil 48 vorgesehen sein, das die Saugleitung 40 verschließt, wenn der Druck in dem Kurbelgehäuse 14 unter einen Minimalwert abgefallen ist.
Der Anschlag 46 umgibt den Düsenabschnitt 42 der Treibdüse 30 ringförmig. Der Anschlag 46 bildet somit eine kreisförmige Öffnung 47 innerhalb welcher sich der Düsenabschnitt 42 radial ausdehnen kann, um den Strömungsquerschnitt der Treibdüse 30 zu variieren.
Wie beispielsweise in 5 und 6 dargestellt kann der Anschlag 46 hülsenförmig mit einer ringförmig umlaufenden nach innen ragenden Schulter 50 ausgebildet sein, welche die radiale Ausdehnung des Düsenabschnitts 42 begrenzt.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann, beispielsweise in 7 dargestellt, ein Ring 51 vorgesehen sein, welcher um den Düsenabschnitt 42 der Treibdüse 30 gelegt ist und auf diese Weise ebenfalls die maximale radiale Ausdehnung des Düsenabschnitts 42 begrenzt.
Bei einer in den 8, 9 und 10 dargestellten Variante der Treibdüse 30 ist zusätzlich zu dem Düsenabschnitt 42 mit variabler Düsengeometrie ein Begrenzungsventil 52 vorgesehen, welches in dem Pumpengehäuse 17, vorzugsweise in einer gemeinsamen Treibdüsenhülse 54 zusammen mit dem Düsenabschnitt 42 angeordnet ist.
Das Begrenzungsventil 52 weist elastisches Material 44 auf, das abhängig von einer Druckdifferenz, die an dem Begrenzungsventil 52 anliegt, sich verformt. Auf diese Weise verändert sich ein Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils 52 abhängig von der an dem Begrenzungsventil 52 anliegenden Druckdifferenz. Insbesondere verringert sich der Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils 52 bei steigenden Druckdifferenzen. Dadurch kann die maximale Leistung der Saugstrahlpumpe 16 begrenzt werden, wodurch ein zu starkes Abpumpen der Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse 14 vermieden werden kann.
Das Begrenzungsventil 52 weist mindestens eine Ventilglied 55 aus dem elastischen Material 44 auf, welches durch das Treibmedium 32, abhängig von einer Strömungsgeschwindigkeit des Treibmediums 32 bewegt werden kann. Vorzugsweise weist das Ventilglied mindestens eine Lamelle 56 auf, die sich von einem rohrförmigen Basisabschnitt 58 des Begrenzungsventils 52 aus radial nach innen und entgegen der Strömungsrichtung des Treibmediums 32 erstreckt. Durch die Strömung des Treibmediums 32 wird die mindestens eine Lamelle 56 in Strömungsrichtung gebogen, wodurch die Lamelle 56 radial weiter nach innen ragt, so dass der Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils 52 verringert wird. Bei der Verwendung von mehreren, beispielsweise vier Lamellen 56 kann erzielt werden, dass das Begrenzungsventil 52 sich komplett verschließt, wenn eine ausreichend hohe Druckdifferenz an dem Begrenzungsventil 52 anliegt.
Der Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils 52 ändert sich sowohl abhängig von der Druckdifferenz, die an dem Begrenzungsventil 52 anliegt, als auch von der Strömungsgeschwindigkeit der Ladeluft 28 in dem Begrenzungsventil 52.
Gerade wenn das Begrenzungsventil 52 geschlossen ist, ist allein die Druckdifferenz entscheidend. Wenn das Begrenzungsventil 52 maximal geöffnet ist, ist allerdings die Druckdifferenz am Begrenzungsventil 52 eher gering. In einem solchen Fall ist die Strömungsgeschwindigkeit des Treibmediums, welches durch das Begrenzungsventil 52 strömt, ausschlaggebend für eine Änderung des Strömungsquerschnitts des Begrenzungsventils 52.
Bei einer in 11 dargestellten Variante der Saugstrahlpumpe 16 ist die gesamte Treibdüse 30 aus dem elastischen Material 44 gebildet.
Wie beispielhaft in 2 dargestellt weist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 ein gemeinsames Gehäuse 59 auf, in welchem die Saugstrahlpumpe 16, der Impaktor 11, und ein Ölsammelbereich 60 angeordnet sind. Vorzugsweise ist auch das Druckregelventil 48 ebenfalls in dem gemeinsamen Gehäuse 59 angeordnet.
Der Impaktor 11, die Saugstrahlpumpe 16 und das Druckregelventil 48 sind derart in dem Gehäuse 59 angeordnet, dass bezogen auf eine Strömung des Blow-By-Gases das Druckregelventil 48 stromauf des Impaktors 11 angeordnet ist und dass die Saugstrahlpumpe 16 stromab des Impaktors 11 angeordnet ist. Dadurch kann die Saugstrahlpumpe 16 das Blow-By-Gas antreiben, insbesondere von dem Impaktor 11 absaugen.
Im Ölsammelbereich 60 wird Öl, das durch den Impaktor 11 aus dem Blow-By-Gas abgeschieden wurde gesammelt. Von dort kann das Öl durch einen Ölablauf 62 zurück in das Kurbelgehäuse 14 geleitet werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2013/017832 A1 [0006]

Claims

Saugstrahlpumpe zum Antreiben eines Saugmediums (36) mit Hilfe eines Treibmediums (32), – mit einer Treibdüse (30), durch welche das Treibmedium (32) geleitet wird, – mit einer Saugdüse (38), durch welche das Saugmedium (36) angesaugt wird, – mit einem Pumpengehäuse (17), in welchem die Treibdüse (30) und die Saugdüse (38) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibdüse (30) einen variablen Strömungsquerschnitt aufweist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibdüse (30) derart ausgebildet ist, dass der Strömungsquerschnitt der Treibdüse (30) größer wird, wenn eine Druckdifferenz an der Treibdüse (30) ansteigt.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, – dass ein Düsenabschnitt (42) der Treibdüse (30) aus einem elastischen Material (44) gebildet ist, so dass der Strömungsquerschnitt der Treibdüse (30) größer wird, wenn eine Druckdifferenz an der Treibdüse (30) ansteigt.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenabschnitt (42) der Treibdüse (30) einen in Strömungsrichtung sich verjüngenden Abschnitt und einen sich erweiternden Abschnitt aufweist.
Saugstrahlpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibdüse (30) einen Anschlag (46) aufweist, der den Strömungsquerschnitt auf einen Höchstwert begrenzt.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (46) sich ringförmig um die Treibdüse (30) erstreckt.
Saugstrahlpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, – dass die die Treibdüse (30) in der Saugdüse (38) angeordnet ist, und/oder – dass die Saugdüse (38) die Treibdüse (30) umgibt, und/oder – dass die Saugdüse (38) und die Treibdüse (30) koaxial zueinander angeordnet sind.
Saugstrahlpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (16) im Pumpengehäuse (17) der Saugstrahlpumpe ein Begrenzungsventil (52) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass ein Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils (52) kleiner wird, wenn eine Druckdifferenz zwischen Ventileinlass und Ventilauslass ansteigt.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsventil (52) stromauf der Treibdüse (30) angeordnet ist.
Saugstrahlpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungsventil (52) ein Ventilglied (55) aufweist, das ein elastisches Material (44) aufweist, so dass sich das Ventilglied (55) abhängig von der Druckdifferenz zwischen Ventileinlass und Ventilauslass verformt und/oder bewegt.
Saugstrahlpumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (55) des Begrenzungsventils (52) mindestens eine elastische Lamelle (56) aufweist, welche radial nach innen und entgegen der Strömungsrichtung des Treibmediums (32) geneigt verläuft, so dass sich die mindestens eine Lamelle (56) des Begrenzungsventils (52) bei hohen Druckdifferenzen und/oder hohen Strömungsgeschwindigkeiten nach innen neigt, und den Strömungsquerschnitt des Begrenzungsventils (52) verringert.
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine (20) mit einem Impaktor (11), einer Saugstrahlpumpe (16) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und einer Saugleitung (40), welche von einem Kurbelgehäuse (14) der Brennkraftmaschine (20) zu der Saugstrahlpumpe (16) führt und Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse (14) leitet, – wobei der Impaktor (11) in der Saugleitung (40) angeordnet ist, – wobei der Impaktor (11) Ölnebel aus dem Blow-By-Gas abscheidet, – wobei die Saugstrahlpumpe (16) stromab des Impaktors (11) angeordnet ist, – wobei das Saugmedium (36) der Saugstrahlpumpe (16) das Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse (14) ist, und – wobei das Treibmedium (32) der Saugstrahlpumpe (16) Ladeluft (28) einer Aufladeeinrichtung (24) der Brennkraftmaschine (20) ist.
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, – dass die Saugstrahlpumpe (16) das Blow-By-Gas antreibt, insbesondere aus dem Impaktor (11) absaugt, und/oder – dass an die Saugdüse (38) der Saugstrahlpumpe (16) ein Auslass des Impaktors (11) angeschlossen ist.
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugstrahlpumpe (16), der Impaktor (11), und ein Ölsammelbereich (60) in einem gemeinsamen Gehäuse (59) angeordnet sind.
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckregelventil (48) in dem gemeinsamen Gehäuse (59) angeordnet ist.