-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, die mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Bei einer als Kolbenmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine gelangt im Betrieb der Brennkraftmaschine aufgrund unvermeidlicher Leckagen zwischen Zylinder und Kolben Verbrennungsabgas, so genanntes Blow-by-Gas, in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Hierdurch kann es im Kurbelgehäuse zu einem unerwünschten Druckanstieg kommen. Mit Hilfe einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung lässt sich ein derartiger Druckanstieg vermeiden. Hierzu wird das Blow-by-Gas mit Hilfe der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung aus dem Kurbelgehäuse abgeführt und vorzugsweise einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine zugeführt. Im Blow-by-Gas ist jedoch Öl, insbesondere in Form eines Ölnebels, enthalten, das aus dem Kurbelgehäuse stammt. Zur Reduzierung des Ölverbrauchs ist es daher üblich, das im Blow-by-Gas mitgeführte Öl abzuscheiden und zum Kurbelgehäuse zurückzuführen. Zu diesem Zweck kommt ein Ölabscheider zum Einsatz. Neben den flüssigen Verunreinigungen können auch feste Verunreinigungen aus dem Gas abgeschieden werden. Derartige feste Verunreinigungen sind beispielsweise Russpartikel, die ebenfalls im Abgas enthalten sind und die auch im Öl enthalten sein können.
-
Bei passiven Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen kann beispielsweise der in der Frischluftanlage herrschende Unterdruck dazu genutzt werden, das Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse abzusaugen. Bei derartigen passiven Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen ist der am Ölabscheider bereitstellbare Differenzdruck vergleichsweise gering, so dass der Ölabscheider mit relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten arbeiten muss, wodurch die Abscheidewirkung begrenz sein kann. Um hohe Abscheidegrade erzielen zu können, kommen häufig aktive Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen zum Einsatz, bei denen entweder die Absaugung des Blow-by-Gases mit Hilfe einer Fördereinrichtung erfolgt oder bei denen der Ölabscheider als aktiver Ölabscheider ausgestaltet ist. Als Fördereinrichtung kommt beispielsweise eine Pumpe, ein Gebläse oder ein Verdichter zum Einsatz. Ein aktiver Ölabscheider ist beispielsweise eine rotierend angetriebene Zentrifuge. Der Aufwand zur Realisierung eines derartigen aktiven Ölabscheiders ist jedoch sehr hoch, so dass passive Ölabscheider in Verbindung mit einer Fördereinrichtung bevorzugt werden, wie zum Beispiel ein Impaktor.
-
Bei konventioneller Bauweise können Fördereinrichtung und Ölabscheider zu einer Abscheideeinrichtung zusammengefasst sein und in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sein. Hierdurch baut die Abscheideeinrichtung vergleichsweise kompakt, lässt sich vollständig vormontieren und lässt sich dadurch vergleichsweise einfach an der Brennkraftmaschine montieren. Dennoch kann es zu Fällen kommen, bei denen nur wenig Einbauraum im Bereich der Brennkraftmaschine zur Verfügung steht, was die Montage einer solchen Abscheideeinrichtung erschwert.
-
Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist aus der
DE 10 2014 013 714 A1 bekannt und zeichnet sich dadurch aus, dass die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung eine Fördereinrichtung zum Fördern von Blow-by-Gas und einen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Blow-by-Gas aufweist, wobei die Fördereinrichtung einen Sauganschluss und einen Druckanschluss aufweist und außerhalb der Zylinderkopfhaube angeordnet ist, wobei der Ölabscheider einen Rohgaseinlass, einen Reingasauslass und einen Ölauslass aufweist und an oder in der Zylinderkopfhaube angeordnet ist, wobei eine Verbindungsleitung den Ölabscheider mit der Fördereinrichtung fluidisch verbindet. Bei dieser bekannten Brennkraftmaschine ist die Fördereinrichtung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung durch eine Strahlpumpe gebildet, deren Saugmittelanschluss mit dem Reingasauslass des Ölabscheiders verbunden ist. Der Treibmitteleinlass der Strahlpumpe ist stromab eines Verdichters an eine Frischluftanlage der Brennkraftmaschine angeschossen, während der Gemischauslass der Strahlpumpe stromauf des Verdichters an die Frischluftanlage angeschlossen ist.
-
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine mit Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine verbesserte Montierbarkeit auszeichnet.
-
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Brennkraftmaschine mit aktiver Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung den Ölabscheider und die Fördereinrichtung in Form separater Komponenten zu realisieren und über eine Verbindungsleitung miteinander zu verbinden. Hierdurch ist es möglich, Ölabscheider und Fördereinrichtung unabhängig voneinander zum Beispiel an der Brennkraftmaschine zu montieren, wodurch der knappe Bauraum im Bereich der Brennkraftmaschine besser ausgenutzt werden kann. Des Weiteren ergeben sich verbesserte Variationsmöglichkeiten hinsichtlich der Kombination der Fördereinrichtung mit verschiedenen Ölabscheidern. Ebenso lässt sich die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung durch diese mehrteilige Bauweise einfach an unterschiedliche Einbausituationen anpassen.
-
Im Einzelnen schlägt die Erfindung für die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung vor, die Fördereinrichtung mit einem Sauganschluss und mit einem Druckanschluss auszustatten und den diesbezüglich separaten Ölabscheider mit einem Rohgaseinlass, einem Reingasauslass und einem Ölauslass auszustatten. Die Verbindungsleitung sorgt nun für eine fluidische Verbindung zwischen Fördereinrichtung und Ölabscheider. Da sich die Verbindungsleitung beliebig räumlich gestalten lässt, ergeben sich vielfältige Möglichkeiten für die Positionierung von Fördereinrichtung und Ölabscheider relativ zueinander und relativ zur Brennkraftmaschine.
-
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine umfasst einen Motorblock, der wenigstens einen Zylinder enthält, in dem ein Kolben hubverstellbar angeordnet ist. Ferner ist ein Zylinderkopf vorgesehen, der an der einen Seite, üblicherweise an der Oberseite des Motorblocks angeordnet ist. Außerdem ist ein Kurbelgehäuse vorgesehen, das an der anderen Seite, üblicherweise an der Unterseite des Motorblocks angeordnet ist. Eine Zylinderkopfhaube deckt den Zylinderkopf an einer vom Kurbelgehäuse abgewandten Seite ab. Die Brennkraftmaschine ist nunmehr mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. Im montierten Zustand ist der Ölauslass fluidisch mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbunden. Üblicherweise befindet sich der Ölsumpf in einer Ölwanne, die das Kurbelgehäuse nach unten abschließt bzw. einen vom Motorblock abgewandten Abschnitt des Kurbelgehäuses bildet.
-
Erfindungsgemäß ist die Fördereinrichtung außerhalb der Zylinderkopfhaube angeordnet. Dabei kann die Fördereinrichtung an einer Außenseite der Zylinderkopfhaube an der Zylinderkopfhaube angeordnet sein. Ebenso ist denkbar, die Fördereinrichtung beabstandet zur Zylinderkopfhaube zum Beispiel am Zylinderkopf oder am Motorblock oder an einer Peripherie der Brennkraftmaschine anzuordnen, z.B. im Motorraum eines damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs.
-
Erfindungsgemäß ist der Ölabscheider an oder in der Zylinderkopfhaube angeordnet. Die Integration des Ölabscheiders in die Zylinderkopfhaube lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren. Insbesondere kann der Ölabscheider dabei eine vormontierbare Einheit bilden, die besonders einfach in die Zylinderkopfhaube eingesetzt werden kann.
-
Erfindungsgemäß ist der Ölabscheider auf der Druckseite der Fördereinrichtung angeordnet. In der Folge führt die Verbindungsleitung von der Fördereinrichtung zum Ölabscheider. Zusätzlich zur Verbindungsleitung sind erfindungsgemäß eine Rohgasleitung und eine Reingasleitung vorgesehen. Die Rohgasleitung ist ausgangsseitig mit dem Sauganschluss der Fördereinrichtung fluidisch verbunden und ist eingangsseitig fluidisch mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden. Die Reingasleitung ist eingangsseitig mit dem Reingasauslass des Ölabscheiders fluidisch verbunden und ist ausgangsseitig fluidisch mit einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine verbunden. Schließlich ist die Verbindungsleitung eingangsseitig mit dem Druckanschluss der Fördereinrichtung und ausgangsseitig mit dem Rohgaseinlass des Ölabscheiders fluidisch verbunden. Somit ist der Ölabscheider bezüglich der Gasströmung stromab der Fördereinrichtung angeordnet.
-
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann im Zylinderkopf ein Blow-by-Gas-Pfad ausgebildet sein, der vom Kurbelgehäuse zu einem in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Ansaugraum führt. Somit gelangt während des Betriebs der Brennkraftmaschine das Blow-by-Gas vom Kurbelgehäuse durch den Blow-by-Gas-Pfad in den Ansaugraum der Zylinderkopfhaube. Die Zylinderkopfhaube kann ferner mit einem Abführanschluss ausgestattet sein, der mit dem Ansaugraum fluidisch verbunden ist. Die Rohgasleitung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ist nun mit diesem Abführanschluss fluidisch verbunden, so dass sie letztlich den Sauganschluss der Fördereinrichtung mit dem Abführanschluss der Zylinderkopfhaube verbindet. Bei dieser Bauweise lassen sich Blow-by-Gas-Pfad, Ansaugraum und Abführanschluss völlig unabhängig vom Ölabscheider positionieren, wodurch der zur Verfügung stehende Bauraum optimal ausgenutzt werden kann.
-
Bei einer anderen Weiterbildung kann die Zylinderkopfhaube einen Zuführanschluss aufweisen, der direkt oder indirekt, nämlich über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Rohgaspfad mit dem Rohgaseinlass des Ölabscheiders fluidisch verbunden ist. Die Verbindungsleitung der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ist dann mit dem Zuführanschluss fluidisch verbunden. Somit verbindet die Verbindungsleitung den Druckanschluss der Fördereinrichtung mit dem Zuführanschluss der Zylinderkopfhaube. Auch diese Maßnahme vereinfacht die Ausnutzung des vorhandenen Bauraums, um die gewünschte fluidische Verschaltung der einzelnen Komponenten der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung zu realisieren.
-
Bei einer anderen Weiterbildung kann die Zylinderkopfhaube einen Entnahmeanschluss aufweisen, der direkt oder indirekt, nämlich über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Reingaspfad mit dem Reingasauslass des Ölabscheiders fluidisch verbunden ist. In diesem Fall ist die Reingasleitung mit dem Entnahmeanschluss fluidisch verbunden, so dass die Reingasleitung den Entnahmeanschluss der Zylinderkopfhaube mit der Frischluftanlage der Brennkraftmaschine fluidisch verbindet.
-
Bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Ölabscheider auf der Saugseite der Fördereinrichtung angeordnet. In der Folge führt die Verbindungsleitung vom Ölabscheider zur Fördereinrichtung. Ferner ist die Verbindungsleitung bei dieser nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eingangsseitig mit dem Reingasauslass fluidisch verbunden und ausgangsseitig mit dem Sauganschluss fluidisch verbunden. Zusätzlich zur Verbindungsleitung ist bei dieser nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform eine Zuführleitung vorgesehen. Diese Zuführleitung ist eingangsseitig mit dem Druckanschluss fluidisch verbunden und ausgangsseitig mit einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine fluidisch verbunden. Somit ist der Ölabscheider bezüglich der Gasströmung stromauf der Fördereinrichtung angeordnet.
-
Vorteilhaft ist eine nicht erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der die Brennkraftmaschine einen durch den Motorblock und den Zylinderkopf hindurch geführten Blow-by-Gas-Pfad aufweist, der vom Kurbelgehäuse zu einem in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Ansaugraum führt. Der der Rohgaseinlass ist direkt oder über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Rohgaspfad mit dem Ansaugraum fluidisch verbunden. Ferner weist die Zylinderkopfhaube einen Verbindungsanschluss auf, der durch den Reingasauslass gebildet ist oder direkt oder über einen in der Zylinderkopfhaube ausgebildeten Reingaspfad mit dem Reingasauslass fluidisch verbunden ist und an den die Verbindungsleitung eingangsseitig angeschlossen ist.
-
Die nicht erfindungsgemäße Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass im Vergleich zur erfindungsgemäßen Lösung weniger Leitungen erforderlich sind, die außerhalb der Zylinderkopfhaube verlaufen.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung ein Gehäuse aufweisen, das den Sauganschluss und den Druckanschluss aufweist und das einen Kanal enthält, der das Blow-by-Gas von einem fluidisch mit dem Sauganschluss verbundenen Kanaleinlass zu einem fluidisch mit dem Druckanschluss verbundenen Kanalauslass führt. Somit lässt sich die Fördereinrichtung vergleichsweise einfach realisieren.
-
Bei einer Weiterbildung kann der Kanal ringförmig ausgestaltet sein, wobei konzentrisch zum Kanal ein Laufrad um eine Rotationsachse drehbar im Gehäuse angeordnet ist. Das Laufrad weist radial außen Laufschaufeln auf, die im Kanal angeordnet sind. Bei rotierendem Laufrad bewegen sich die Laufschaufeln im Kanal in Umfangsrichtung. Dabei fördern die Laufschaufeln Gas vom Kanaleinlass zum Kanalauslass. Gleichzeitig kann dabei am Kanaleinlass ein Unterdruck erzeugt werden, während am Kanalauslass ein Überdruck erzeugt werden kann. Insoweit wirkt das rotierende Laufrad wie ein Verdichter.
-
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung als Seitenkanalverdichter ausgestaltet sein. Ein derartiger Seitenkanalverdichter zeichnet sich dadurch aus, dass der ringförmige Kanal in der Umfangsrichtung in einen Förderabschnitt, der sich in der Drehrichtung des Laufrads vom Kanaleinlass zum Kanalauslass erstreckt, und einen Totabschnitt unterteilt ist, der sich in der Drehrichtung des Laufrads vom Kanalauslass zum Kanaleinlass erstreckt. Der Kanal weist quer zur Umfangsrichtung einen Kanalquerschnitt auf, der im Förderabschnitt und im Totabschnitt einen Kernbereich aufweist, in dem die Laufschaufeln rotieren. Im Förderabschnitt ist der Kanalquerschnitt gegenüber diesem Kernbereich axial und/oder radial, also seitlich vergrößert. Im Unterschied dazu ist der Kanalquerschnitt im Totabschnitt gegenüber dem Kernbereich nicht vergrößert, so dass der Kanalquerschnitt im Totabschnitt nur durch den Kernbereich gebildet ist, in dem die Laufschaufeln rotieren. Durch die Rotation des Laufrads wird das Gas innerhalb des Förderabschnitts radial und axial in die seitlichen Erweiterungen des Kanalquerschnitts verdrängt, so dass dort der Druck ansteigt, während im Kernbereich der Druck abnimmt. Ein derartiger Seitenkanalverdichter lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren und eignet sich zur Erzeugung vergleichsweise hoher Druckdifferenzen.
-
Bei einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung außerdem einen Antrieb zum drehenden Antreiben des Laufrads aufweisen. Beispielsweise kann der Antrieb einen Elektromotor aufweisen, dessen Antriebswelle direkt oder indirekt mit dem Laufrad drehfest verbunden ist.
-
Bevorzugt handelt es sich beim Ölabscheider um einen passiven Ölabscheider. Ein derartiger passiver Ölabscheider nutzt nur die kinetische Energie der Gasströmung zur Abscheidung und benötigt keine zusätzliche, externe Energie. Besonders zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei welcher der Ölabscheider mit einem Impaktor ausgestattet ist oder bei welcher der Ölabscheider selbst als Impaktor ausgestaltet ist. Bei entsprechender Druckdifferenz lässt sich mit Hilfe eines Impaktors eine sehr hohe Abscheidewirkung realisieren. Gleichzeitig lässt sich ein derartiger Impaktor vergleichsweise preiswert realisieren. Üblicherweise umfasst ein Impaktor einerseits eine Eintrittsöffnung für Gas und mehrere Austrittsöffnungen für Gas, deren durchströmbarer Querschnitt deutlich kleiner ist als der durchströmbare Querschnitt der Eintrittsöffnung. Insbesondere ist die Summe der durchströmbaren Querschnitte aller Austrittsöffnungen kleiner als der durchströmbare Querschnitt der Eintrittsöffnung. Somit wird die Gasströmung beim Durchströmen der Austrittsöffnungen beschleunigt. Ferner besitzt der Impaktor üblicherweise eine Prallwand, die den Austrittsöffnungen gegenüberliegt, so dass die Gasströmung vorzugsweise frontal, also senkrecht, auf die Prallwand trifft. An der Prallwand erfolgt dann eine abrupte Strömungsumlenkung, der das Gas einfach folgen kann, während darin mitgeführte feste und/oder flüssige Verunreinigungen gegen die Prallwand prallen, daran abgebremst werden und daran haften bleiben bzw. darin eindringen. Beispielsweise kann die Prallwand aus einem Material bestehen, das für die Verunreinigungen durchlässig ist. Die Verunreinigungen können so beispielsweise von der direkt angeströmten Vorderseite der Prallwand innerhalb der Prallwand auf Randbereiche oder auf eine Rückseite der Prallwand transportiert werden.
-
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Brennkraftmaschine einen Ölpfad aufweist, der von der Zylinderkopfhaube durch den Zylinderkopf und durch den Motorblock hindurch bis zu einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine führt. Der Ölsumpf ist dabei zweckmäßig in einer Ölwanne ausgebildet, die sich an einer vom Motorblock abgewandten Seite des Kurbelgehäuses befindet und einen Bestandteil des Kurbelgehäuses bildet oder das Kurbelgehäuse abschließt. Jedenfalls ist der Ölauslass des Ölabscheiders mit dem Ölpfad fluidisch verbunden, so dass das mit Hilfe des Ölabscheiders aus dem Blow-by-Gas abgeschiedene Öl aus dem Ölauslass in den Ölpfad gelangt und entlang des Ölpfads bis in den Ölsumpf gelangt.
-
Der Ölabscheider kann optional aus einem Grobölabscheider und einem Feinölabscheider bestehen. In der Strömungsrichtung des Blow-by-Gases ist dabei der Grobölabscheider vor dem Feinölabscheider angeordnet. Die Fördereinrichtung kann dabei bezogen auf die Strömungsrichtung des Blow-by-Gases nach dem Feinölabscheider angeordnet sein. Bevorzugt kann die Fördereinrichtung zwischen Grobabscheider und Feinölabscheider angeordnet sein. Ebenso kann die Fördereinrichtung stromauf des Grobölabscheiders oder anstelle des Grobölabscheiders angeordnet sein.
-
Ottomotoren weisen üblicherweise eine Teil- und Volllastentlüftung auf. Die Fördereinrichtung kann sich in einem von beiden Entlüftungen genutzten Teilpfad befinden. In diesem Fall ist die Fördereinrichtung bevorzugt stromauf des Ölabscheiders, vorzugsweise stromauf des Feinölabscheiders angeordnet. Dabei kann die Fördereinrichtung vor oder nach dem Grobölabscheider angeordnet sein. Hierbei wäre auch ein regeneratives Bremsen der elektrisch angetriebenen Fördereinrichtung denkbar. Beispielsweise ist im saugmotorischen TeillastBetrieb bei aktiver Teillastentlüftung und der relative Druck zur Umgebung nach einer Drosselklappe niedriger als ein Differenzdruck über den Ölabscheider. Hierdurch können ein Druckabfall im Kurbelgehäuse begrenzt und ein Belüftungsvolumenstrom reduziert werden. Demnach kann die Fördereinrichtung im Teillastpfad angeordnet sein. Alternativ kann sich die Fördereinrichtung ausschließlich im Volllastpfad befinden.
-
Die Fördereinrichtung kann einen eigenen Ölrücklauf aufweisen, der das in der Fördereinrichtung abgeschiedene Öl wieder in das Kurbelgehäuse zurückführt. Zweckmäßig werden sämtliche Blow-by-Gas führenden Leitungen mit Gefälle angeordnet, so dass sich keine stehenden Ölvolumina bilden. In den Leitungen können Rückschlagventile angeordnet sein, um die Nutzung der Teil- bzw. Volllastentlüftung abhängig vom Druck an der Einleitstelle in die Frischluftanlage Saugrohr zu steuern oder aber den Ölrücklauf in Richtung Kurbelgehäuse zu öffnen bzw. zu schließen.
-
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 stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet ist,
- 2 eine Prinzipdarstellung wie in 1, jedoch bei einer nicht erfindungsgemäßen Ausführungsform der Brennkraftmaschine,
- 3 eine stark vereinfachte geschnittene Draufsicht einer Fördereinrichtung,
- 4 eine stark vereinfachte geschnittene Seitenansicht der Fördereinrichtung,
- 5 eine stark vereinfachte Schnittansicht eines Ölabscheiders.
-
Entsprechend den 1 und 2 umfasst eine Brennkraftmaschine 1, die beispielsweise in einem Fahrzeug angeordnet ist, einen Motorblock 2, einen Zylinderkopf 3, ein Kurbelgehäuse 4 und eine Zylinderkopfhaube 5. Der Motorblock 2 enthält einen, vorzugsweise mehrere Zylinder 6, in denen jeweils ein Kolben 7 hubverstellbar angeordnet ist. Der jeweilige Kolben 7 steht dabei über eine Pleuelstange 8 mit einer Kurbelwelle 9 in Verbindung, die im Kurbelgehäuse 4 angeordnet ist. Der Zylinderkopf 3 ist an der Oberseite des Motorblocks 2 angeordnet und enthält üblicherweise das obere Ende des jeweiligen Zylinders 6 sowie Gaswechselventile 10 zum Steuern von Gaswechselvorgängen in dem jeweiligen Zylinder 6. Insbesondere kann im Zylinderkopf 3 auch eine hier nicht gezeigte Ventilsteuerung zum Ansteuern der Gaswechselventile 10 angeordnet sein. Das Kurbelgehäuse 4 ist an einer Unterseite des Motorblocks 2 angeordnet und enthält die Kurbelwelle 9. Ferner befindet sich im Kurbelgehäuse 4 in einem vom Motorblock 2 abgewandten unteren Bereich ein Ölsumpf 11. Zweckmäßig ist der Ölsumpf 11 dabei in einer Ölwanne 12 angeordnet, die einen vom Motorblock 2 abgewandten Bereich des Kurbelgehäuses 4 bildet bzw. das Kurbelgehäuse 4 nach unten abschließt.
-
Die Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Frischluftanlage 13 ausgestattet, die dem jeweiligen Zylinder 6 Frischluft zuführt. Ferner ist eine Abgasanlage 14 vorgesehen, die Verbrennungsabgas aus dem jeweiligen Zylinder 6 abführt. Die Brennkraftmaschine 1 ist hier außerdem aufgeladen, wozu eine Ladeeinrichtung, hier in Form eines Abgasturboladers 15 zum Einsatz kommt. Der Abgasturbolader 15 weist einen in der Frischluftanlage 13 angeordneten Verdichter 16 sowie eine in der Abgasanlage 14 angeordnete Turbine 17 auf, die auf geeignete Weise miteinander antriebsverbunden sind.
-
Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 18 ausgestattet. Mit Hilfe der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 18 kann während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 im Kurbelgehäuse 4 anfallendes Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 4 abgeführt und beispielsweise der Frischluftanlage 13 zugeführt werden. Das Blow-by-Gas entspricht dabei Abgas, das aufgrund unvermeidbarer Leckagen zwischen Zylinder 6 und Kolben 7 in das Kurbelgehäuse 4 gelangt. Das Blow-by-Gas ist in den 1 und 2 durch Pfeile angedeutet und mit 19 bezeichnet. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 18 weist eine Fördereinrichtung 20 zum Fördern des Blow-by-Gases 19 sowie einen zur Fördereinrichtung 20 separaten Ölabscheider 21 zum Abscheiden von festen und/oder flüssigen Verunreinigungen aus dem Blow-by-Gas 19 auf. Hauptsächlich scheidet der Ölabscheider 21 dabei Öl aus dem Blow-by-Gas 19 aus. Gleichzeitig kann dabei auch eine Abscheidung von Russpartikeln erfolgen.
-
Die Fördereinrichtung 20 weist einen Sauganschluss 22 und einen Druckanschluss 23 auf. Der Ölabscheider 21 weist einen Rohgaseinlass 24, einen Reingasauslass 25 sowie einen Ölauslass 26 auf. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 18 ist außerdem mit einer Verbindungsleitung 29 ausgestattet, die den Ölabscheider 21 fluidisch mit der Fördereinrichtung 20 verbindet. Mit Hilfe dieser Verbindungsleitung 29 lassen sich die Fördereinrichtung 20 und der Ölabscheider 21, die separate Bauteile bilden, unabhängig voneinander relativ zur Brennkraftmaschine 1 anordnen. Beispielsweise kann der Ölabscheider 21 in die Brennkraftmaschine 1 integriert sein als die Fördereinrichtung 20.
-
Im Beispiel der 1 ist der Ölabscheider 21 bezüglich der Blow-by-GasStrömung stromab der Fördereinrichtung 20 angeordnet, so dass die Verbindungsleitung 29 von der Fördereinrichtung 20 zum Ölabscheider 21 führt. Im Beispiel der 2 dagegen ist der Ölabscheider 21 bezüglich der Blow-by-GasStrömung stromauf der Fördereinrichtung 20 angeordnet, so dass die Verbindungsleitung 29 vom Ölabscheider 21 zur Fördereinrichtung 20 führt.
-
Die Fördereinrichtung 20 ist gemäß den 1 und 2 außerhalb der Zylinderkopfhaube 5 angeordnet. Sie kann beispielsweise am Zylinderkopf 3 oder am Motorblock 2 befestigt sein. Ebenso ist denkbar, die Fördereinrichtung 20 an einer Peripherie der Brennkraftmaschine 1 zu befestigen, zum Beispiel in einem Motorraum eines Kraftfahrzeugs, das mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestattet ist. Ebenso ist denkbar, die Fördereinrichtung 20 an einer Außenseite der Zylinderkopfhaube 5 anzuordnen.
-
Der Ölabscheider 21 ist an oder in der Zylinderkopfhaube 5 angeordnet. Dabei kann der Ölabscheider 21 mehr oder weniger in die Zylinderkopfhaube 5 integriert sein. In den Beispielen der 1 und 2 bildet der Ölabscheider 21 einen kleinen Abschnitt einer Außenkontur der Zylinderkopfhaube 5 und erstreckt sich größtenteils innerhalb der Zylinderkopfhaube 5.
-
Bei den hier gezeigten Beispielen weist die Brennkraftmaschine 1 außerdem einen Blow-by-Gas-Pfad 30 auf, der vom Kurbelgehäuse 4 durch den Motorblock 2, durch den Zylinderkopf 3 in einen Ansaugraum 31 führt, der in der Zylinderkopfhaube 5 ausgebildet ist. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 kann durch diesen Blow-by-Gas-Pfad 30 Blow-by-Gas 19 vom Kurbelgehäuse 4 zum Ansaugraum 31 strömen.
-
Bei der stromabseitigen Anordnung des Ölabscheiders 21 gemäß 1 ist die Brennkraftmaschine 1 ferner mit einer Rohgasleitung 27 und mit einer Reingasleitung 28 ausgestattet. Die Rohgasleitung 27 ist ausgangsseitig mit dem Sauganschluss 22 fluidisch verbunden, während sie eingangsseitig mit dem Kurbelgehäuse 4 fluidisch verbunden ist. Die Reingasleitung 28 ist eingangsseitig mit dem Reingasauslass 25 fluidisch verbunden, während sie ausgangsseitig fluidisch mit der Frischluftanlage 13 verbunden ist. Die Verbindungsleitung 29 ist eingangsseitig mit dem Druckanschluss 23 und ausgangsseitig mit dem Rohgaseinlass 24 fluidisch verbunden.
-
Die Zylinderkopfhaube 5 weist gemäß 1 einen Abführanschluss 32 auf, der fluidisch mit dem Ansaugraum 31 verbunden ist. Die Rohgasleitung 27 ist nunmehr eingangsseitig an diesen Abführanschluss 32 angeschlossen und ausgangsseitig an den Sauganschluss 22 der Fördereinrichtung 20 angeschlossen. Somit saugt die Fördereinrichtung 20 über die Saugleitung 27 das Blow-by-Gas 19 aus dem Abführraum 31 an. Über den Blow-by-Gas-Pfad 30 saugt die Fördereinrichtung 20 somit indirekt das Blow-by-Gas 19 auch aus dem Kurbelgehäuse 4 an.
-
Die Zylinderkopfhaube 5 ist im Beispiel der 1 außerdem mit einem Zuführanschluss 33 ausgestattet, der über einen in der Zylinderkopfhaube 5 ausgebildeten Rohgaspfad 34 mit dem Rohgaseinlass 24 des Ölabscheiders 21 fluidisch verbunden ist. Die Verbindungsleitung 29 ist nun eingangsseitig an den Druckanschluss 23 der Fördereinrichtung 20 und ausgangsseitig an dem Zuführanschluss 33 der Zylinderkopfhaube 5 angeschlossen. Der Zuführanschluss 33 kann auch direkt mit dem Rohgaseinlass 24 verbunden sein oder durch diesen gebildet sein.
-
Im hier gezeigten Beispiel der 1 weist die Zylinderkopfhaube 5 außerdem einen Entnahmeanschluss 35 auf, der über einen in der Zylinderkopfhaube 5 ausgebildeten Reingaspfad 36 mit dem Reingasauslass 25 des Ölabscheiders 21 fluidisch verbunden ist. Die Reingasleitung 28 ist eingangsseitig an den Entnahmeanschluss 35 und ausgangsseitig über eine Anschluss- oder Einleitstelle 37 an die Frischluftanlage 13 angeschlossen. Die Einleitstelle 37 befindet sich zweckmäßig stromauf des Verdichters 16.
-
Bei der stromaufseitigen Anordnung des Ölabscheiders 21 gemäß 2 ist die Brennkraftmaschine 1 ferner mit einer Zuführleitung 66 ausgestattet. Die Zuführleitung 66 ist ausgangsseitig an die Frischluftanlage 13 angeschlossen. Eine entsprechende Anschluss- oder Einleitstelle ist wieder mit 37 bezeichnet. Die Einleitstelle 37 befindet sich zweckmäßig wieder stromauf des Verdichters 16. Die Zuführleitung 66 ist eingangsseitig an den Druckanschluss 23 der Fördereinrichtung 20 angeschlossen.
-
Die Zylinderkopfhaube 5 weist gemäß 2 einen Verbindungsanschluss 67 auf, der über einen in der Zylinderkopfhaube 5 ausgebildeten Reingaspfad 35 mit dem Reingasauslass 25 des Ölabscheiders 21 fluidisch verbunden ist. Ebenso kann der Verbindungsanschluss 67 auch direkt mit dem Reingasauslass 25 verbunden sein oder durch diesen gebildet sein. Ferner ist der Rohgaseinlass 24 über einen in der Zylinderkopfhaube 5 ausgebildeten Rohgaspfad 34 fluidisch mit dem Ansaugraum 31 verbunden. Ebenso kann der Rohgaseinlass 24 direkt in den Ansaugraum 31 münden. Somit saugt die Fördereinrichtung 20 über die Verbindungsleitung 29 das gereinigte Blow-by-Gas 19 aus dem Ölabscheider 21 an. Durch den Ölabscheider 21 hindurch und über den Blow-by-Gas-Pfad 30 saugt die Fördereinrichtung 20 somit indirekt das Blow-by-Gas 19 auch aus dem Kurbelgehäuse 4 an.
-
Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine 1 bei den Beispielen der 1 und 2 einen Ölpfad 38 auf, der von der Zylinderkopfhaube 5 zum Ölsumpf 11 führt. Dabei ist der Ölpfad 38 durch den Zylinderkopf 3 und durch den Motorblock 2 hindurchgeführt. Außerdem verläuft der Ölpfad 38 hier innerhalb des Kurbelgehäuses 4 entlang einer den Innenraum 39 des Kurbelgehäuses 4 begrenzenden Gehäusewand 40 des Kurbelgehäuses 4. Somit kann abgeschiedenes Öl entsprechend Pfeilen 41 ohne abzutropfen vom Motorblock 2 bis in den Ölsumpf 11 gelangen.
-
Entsprechend den 3 und 4 kann die Fördereinrichtung 20 ein Gehäuse 42 aufweisen, das den Sauganschluss 22 und den Druckanschluss 23 aufweist. Ferner enthält das Gehäuse 42 einen Kanal 43, der das Blow-by-Gas 19 von einem Kanaleinlass 44 zu einem Kanalauslass 45 führt. Der Kanaleinlass 44 ist mit dem Sauganschluss 22 fluidisch verbunden. Der Kanalauslass 45 ist mit dem Druckanschluss 23 fluidisch verbunden. Beim hier gezeigten Beispiel ist der Kanal 43 ringförmig ausgestaltet, wobei er in der Umfangsrichtung in einen größeren Förderabschnitt 46 und einen kleineren Totabschnitt 47 unterteilt ist. In einer Strömungsrichtung des Blow-by-Gases führt der Förderabschnitt 43 vom Kanaleinlass 44 zum Kanalauslass 45, während der Totabschnitt 47 in dieser Strömungsrichtung vom Kanalauslass 45 zum Kanaleinlass 44 führt.
-
Konzentrisch zum Kanal 43 ist im Gehäuse 42 außerdem ein Laufrad 48 angeordnet, das im Gehäuse 42 um eine Rotationsachse 49 drehbar gelagert ist. Das Laufrad 48 weist radial außen mehrere Laufschaufeln 50 auf, die im Kanal 43 angeordnet sind. Bei rotierendem Laufrad 48 bewegen sich die Laufschaufeln 50 in der Umfangsrichtung im Kanal 43 und laufen in diesem um. In 3 ist das Laufrad 48 nur mit unterbrochener Linie angedeutet. Ferner sind auch nur einige der Laufschaufeln 50 mit unterbrochener Linie angedeutet. Zweckmäßig ist die Fördereinrichtung 20 als Seitenkanalverdichter ausgestaltet. In diesem Fall besitzt der Kanal 43 senkrecht zur Umlaufrichtung einen Kanalquerschnitt 51, der im Totabschnitt 47 und im Förderabschnitt 46 einen Kernbereich 52 aufweist, in dem sich die Laufschaufeln 50 bewegen. Im Totabschnitt 47 besitzt der Kanalquerschnitt 51 ausschließlich diesen Kernbereich 52. Im Förderabschnitt 46 besitzt der Kanalquerschnitt 51 zusätzlich zum Kernbereich 52 einen gemäß 4 oben an den Kernbereich 52 axial angrenzenden oberen Seitenbereich 53 sowie einen gemäß 4 unten an den Kernbereich 52 axial angrenzenden unteren Seitenbereich 54. Außerdem ist hier ein radial an den Kernbereich 52 angrenzender äußerer Seitenbereich 55 vorgesehen. Bei rotierendem Laufrad 48 sinkt der Druck im Kernbereich 52 ab, während er in den Seitenbereichen 53, 54, 55 ansteigt.
-
Gemäß 4 weist die Fördereinrichtung 20 bei einer vorteilhaften Ausführungsform außerdem einen Antrieb 56 auf, der zum drehenden Antreiben des Laufrads 48 mit diesem antriebsverbunden ist. Beispielsweise umfasst der Antrieb 56 einen Elektromotor 57, dessen Antriebswelle 58 im Beispiel direkt mit dem Laufrad 48 drehfest verbunden ist.
-
Gemäß 5 kann der Ölabscheider 21 als Impaktor 59 ausgestaltet sein. Der Ölabscheider 21 bzw. der Impaktor 59 weist wie zuvor den Rohgaseinlass 24, den Reingasauslass 25 und den Ölauslass 26 auf. Der Impaktor 59 ist mit einer Lochplatte 60 ausgestattet, die sich vollständig über den vom Blow-by-Gas 19 innerhalb des Impaktors 59 durchströmbaren Querschnitt erstreckt. Die Lochplatte 60 weist mehrere Durchtrittsöffnungen 61 auf, die hier senkrecht zur Ebene der Lochplatte 60 verlaufen und die Lochplatte 60 durchsetzen. Da alle Durchtrittsöffnungen 61 zusammen einen gemeinsamen durchströmbaren Querschnitt aufweisen, der deutlich kleiner ist als der durchströmbare Querschnitt unmittelbar stromauf der Lochplatte 60, werden die Durchtrittsöffnungen 61 von der Gasströmung mit erhöhter Geschwindigkeit durchströmt. Insoweit können die Durchtrittsöffnungen 61 auch als Düsenöffnungen bezeichnet werden. Dementsprechend kann auch die Lochplatte 60 als Düsenplatte bezeichnet werden. Im Beispiel besitzt die Lochplatte 60 für jede Durchtrittsöffnung 61 ein Rohr 62, das die jeweilige Durchtrittsöffnung 61 axial, also senkrecht zur Plattenebene verlängert.
-
Axial beabstandet zur Lochplatte 60 weist der Impaktor 59 eine Prallwand 63 auf, die so positioniert ist, dass die aus den einzelnen Durchtrittsöffnungen 61 austretenden Gasströme weitgehend senkrecht auf die Prallwand 63 auftreffen. Dabei wird das Gas stark abgelenkt, während die darin mitgeführten Verunreinigungen an der Prallwand 43 haften bleiben. Die Prallwand 63 ist zweckmäßig aus einem für die Verunreinigungen durchlässigen Material hergestellt. Beispielsweise ist die Prallwand 63 durch ein Vliesmaterial gebildet. Ebenso kann die Prallwand 63 durch einen offenporigen Schaumkörper gebildet sein. Im Beispiel liegt die Prallwand 63 auf einem Gitter 64 auf. Durch den an der Prallwand 63 anströmseitig anstehenden Staudruck werden die daran abgeschiedenen Verunreinigungen in das Material der Prallwand 63 hineingedrückt und abströmseitig daraus wieder herausgedrückt. Hierdurch gelangen die Verunreinigungen in einen Sammelraum 65, von dem aus sie über den Ölauslass 26 aus dem Impaktor 59 abgeführt werden. Der Ölauslass 26 kann mit einem hier nicht gezeigten Steuerventil gesteuert sein.
