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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens ein Abgasrückführungssystem und wenigstens ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem mit wenigstens einem über eine Zuleitung mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine und über eine Ableitung mit einer Ansaugbrücke der Brennkraftmaschine verbundenen Ölnebelabscheider.
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In einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine treten Durchblasgase (Blow-by-Gase) auf, die über ein Entlüftungssystem der Brennkraftmaschine aus dem Kurbelgehäuse abgeführt und insbesondere aus Umweltschutzgründen in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeführt werden. Hierzu kann eine Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt genutzt werden. Das Entlüftungssystem weist eine Entlüftungsleitung vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt auf, an der ein Ölnebelabscheider angeordnet ist, um einen in den Blow-by-Gasen enthaltenen Ölnebel aus den Blow-by-Gasen abzuscheiden. Das abgeschiedene Öl wird dann von dem Ölnebelabscheider in das Kurbelgehäuse zurückgeführt.
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Die
DE 10 2007 030 277 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine weist einen Turbolader auf, in den ein Ölnebelabscheider integriert ist. Der Turbolader der Brennkraftmaschine weist eine Turbine mit einem Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse auf. Der Ölnebelabscheider weist einen Zentrifugalabscheider mit einem über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse auf.
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Die
DE 10 2016 005 948 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem mit einem Ölnebelabscheider mit einem Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse auf. Zudem weist die Brennkraftmaschine eine Turbine mit einem Turbinenläufer auf, der in dem Abscheidergehäuse des Ölnebelabscheiders aufgenommen ist. Der Abscheiderotor ist über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbunden.
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Die
DE 10 2013 019 095 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine weist einen Abgasturbolader mit einem Verdichter und einer Turbine auf. Der Verdichter weist ein Verdichterrad auf, das einen Ölnebelabscheider zum Abscheiden von Schmiermittel bildet und dazu ausgelegt ist, in der zu verdichtenden Luft enthaltenes Schmiermittel von der Luft abzuscheiden und zu wenigstens einem sich in einem Verdichtergehäuse erstreckenden Rücklaufkanal zum Abführen des abgeschiedenen Schmiermittels zu fördern.
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Die
DE 10 2009 057 504 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem mit einem Ölnebelabscheider. Der Ölnebelabscheider kann mit einer Turbine angetrieben werden, die einen Turbinenläufer und ein den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse aufweist. Der Ölnebelabscheider weist einen Zentrifugalabscheider mit einem über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse auf.
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Die
EP 3 156 114 B1 , welche als nächstkommender Stand der Technik betrachtet werden könnte, offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem mit einem über eine Zuleitung mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Ölnebelabscheider und eine Turbine mit wenigstens einem Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse, wobei der Ölnebelabscheider wenigstens einen Zentrifugalabscheider mit einem über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse aufweist.
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Die
EP 2 555 876 B1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend wenigstens ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem. Das Entlüftungssystem hat einen über eine Zuleitung mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Ölnebelabscheider. Die Brennkraftmaschine weist zudem eine Turbine mit einem Turbinenläufer auf, wobei der Ölnebelabscheider einen Zentrifugalabscheider mit einem über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse aufweist.
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Die
EP 2 522 431 B1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem mit einem über eine Zuleitung mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Ölnebelabscheider. Zudem weist die Brennkraftmaschine eine Turbine mit einem Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse auf, wobei der Ölnebelabscheider einen Zentrifugalabscheider mit einem über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse aufweist.
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Die
DE 20 2007 005 986 U1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Abgasrückführungssystem. Zudem weist die Brennkraftmaschine eine Turbine mit einem Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse auf, wobei das Turbinengehäuse einen Leitungsabschnitt des Abgasrückführungssystems bildet.
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Die
DE 10 2016 220 770 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, aufweisend ein Abgasrückführungssystem und ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem mit wenigstens einem über eine Zuleitung mit einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Ölnebelabscheider. Zudem weist die Brennkraftmaschine eine Turbine mit einem Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse auf. Das Turbinengehäuse bildet einen Leitungsabschnitt des Abgasrückführungssystems
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Die
JP 2005 - 69 205 A offenbart eine Brennkraftmaschine mit einem luftgekühlten Abgaskühler, der an einer Abgasrückführungsleitung angeordnet ist, die mit einem Abgaskrümmer und einer Ansaugbrücke der Brennkraftmaschine verbunden ist. Zudem weist die Brennkraftmaschine ein Gebläse auf, das durch eine Abgasströmung in der Abgasrückführungsleitung angetrieben wird, um dem Abgaskühler mit dem Gebläse Kühlluft zuzuführen.
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Die
KR 10 2010 0 116 208 A offenbart ein Verfahren zum Steuern eines Brennkraftmaschinensystems, das eine turbogeladene Maschine mit geteiltem Abgasstrom zwischen Blowdown- und Scavenging-Auslassventil, ein Einlass- und ein Auslassuntersystem, die mit der Maschine verbunden sind, und ein Abgasrückführungsuntersystem, das über das Einlass- und das Auslassuntersystem verbunden ist, aufweist. Es werden Abgasrückführungsgase mittels eines Abgasrückführungsuntersystems rezirkuliert, das über das Auslass- und das Einlassuntersystem verbunden ist. Zudem wird zumindest ein Abgasrückführungsventil verwendet, das mit einem Scavenging-Auslasskrümmer verbunden ist, der mit dem Scavenging-Auslassventil verbunden ist. Das Blowdown-Auslassventil wird mit dem Auslassuntersystem und das Scavenging-Auslassventil wird mit dem Abgasrückführungsuntersystem stromabwärts der Maschine verbunden. Es werden die Steuerzeiten der Auslassventile variiert, um den Abgasstrom zwischen einer Turboladerturbine in dem Auslassuntersystem und dem Abgasrückführungsuntersystem aufzuteilen. Ferner wird der Scavenging-Abgasstrom durch das Abgasrückführungsuntersystem aufgeteilt.
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Die US 2018 / 0 045 144 A1 offenbart ein Verfahren zum Entfernen von Verunreinigungen aus der Abgasrückführung durch Einblasen von Luft. Das Verfahren umfasst ein Durchführen eines Luftblasmodus, in dem, wenn in einem Einlasssystem, in dem ein Gemisch einem Motor zugeführt wird, ein aktueller Einlasssystemdruck einen Soll-Einlasssystemdruck überschreitet, ein Teil der Mischung, der als Druckluft dient, in einen Abgasrückführungspfad strömt, durch den ein Abgasteil, der als Abgasrückführungsgas dient und in das Einlasssystem strömt, einem mit dem Einlasssystem verbundenen Abgassystem des Motors zugeführt wird.
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Die
CA 2 809 394 C offenbart ein Verfahren zum Spülen einer Abgasrückführungsleitung einer Gasturbine. Die Gasturbine wird mit einer Spüldrehzahl betrieben, aus dem Verdichter wird Abblasluft abgeleitet und diese Luft wird zum Spülen in die Abgasrückführungsleitung eingeleitet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakter ausgebildete und energieeffizientere Brennkraftmaschine bereitzustellen.
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Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, die wenigstens eine Turbine mit wenigstens einem Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse aufweist, wobei der Ölnebelabscheider wenigstens einen Zentrifugalabscheider mit einem über eine Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen Abscheiderotor und einem den Abscheiderotor aufnehmenden Abscheidergehäuse aufweist, wobei das Turbinengehäuse einen Leitungsabschnitt des Abgasrückführungssystems bildet.
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Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale sowie Maßnahmen in beliebiger technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung charakterisiert und spezifiziert die Erfindung insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren zusätzlich.
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Erfindungsgemäß wird der Ölnebelabscheider bzw. dessen Zentrifugalabscheider mittels der Turbine angetrieben, während die Turbine mit rückgeführtem Abgas angetrieben wird. Zum Antreiben der Turbine muss somit weder eine Motorleistung eines Verbrennungsmotors der Brennkraftmaschine noch eine elektrische Leistung einer Batterie oder einer Lichtmaschine der Brennkraftmaschine verbraucht werden, wodurch ein Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine reduziert werden kann. Hierdurch ist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine sehr energieeffizient betreibbar.
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Da zum Antreiben des Zentrifugalabscheiders bzw. dessen Abscheiderrotors keine zusätzlichen Antriebskomponenten an der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine verbaut werden müssen, kann die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine deutlich kompakter und somit bauraumsparender und zudem leichtgewichtiger ausgebildet werden.
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Mittels des Ölnebelabscheiders wird das über die Zuleitung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine abgeführte Blow-by-Gas von dem darin enthaltenen Ölnebel befreit, so dass ein gereinigtes Blow-by-Gas entsteht, das über die Ableitung des Kurbelgehäuse-Entlüftungssystems der Ansaugbrücke der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Eventuell kann das gereinigte Blow-by-Gas mittels des Ölnebelabscheiders geringfügig verdichtet werden, was sich positiv auf die Effektivität der Brennkraftmaschine auswirken kann. Die Verwendung eines Zentrifugalabscheiders ermöglicht eine sehr effiziente Abscheidung des Ölnebels aus dem dem Zentrifugalabscheider zugeführten Blow-by-Gas.
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Der Turbinenläufer kann als Schaufelrad oder dergleichen ausgebildet sein. Das Turbinengehäuse kann einen Anschluss zum Einleiten von rückgeführtem Abgas in das Turbinengehäuse und einen Anschluss zum Ableiten von Abgas aus dem Turbinengehäuse aufweisen und im Übrigen gegenüber der Umgebung geschlossen sein. Das Turbinenläufergehäuse kann unmittelbar benachbart oder beabstandet von dem Abscheidergehäuse angeordnet sein. Das aus einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine abgezweigte und somit rückgeführte Abgas wird von dem Abgastrakt unter anderem mittelbar über das Turbinengehäuse der Ansaugbrücke der Brennkraftmaschine zugeführt, so dass das Turbinengehäuse einen Leitungsabschnitt des Abgasrückführungssystems bildet.
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Der Abscheiderotor kann Schaufeln oder dergleichen aufweisen bzw. herkömmlich ausgebildet sein. Der Abscheiderotor ist über die gemeinsame Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbunden. Das Abscheidergehäuse weist zusätzlich wenigstens einen Ölablauf auf, der über wenigstens eine Ölablaufleitung kommunizierend mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden ist. Die Ölablaufleitung kann an ihrem kurbelgehäuseseitigen Ende ein Rückschlagventil aufweisen, um zu verhindern, dass Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse in die Ölablaufleitung eindringen.
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Die Brennkraftmaschine kann wenigstens einen Verbrennungsmotor, beispielsweise Ottomotor oder Dieselmotor, aufweisen. Der Verbrennungsmotor kann aufgeladen sein, wozu die Brennkraftmaschine wenigstens einen Abgasturbolader aufweisen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Abgasrückführungssystem wenigstens eine von einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine abzweigende, in die Ansaugbrücke mündende, teilweise durch das Turbinengehäuse gebildete Abgasrückführungsleitung auf, an der wenigstens eine Abgaskühleinheit angeordnet ist, wobei die Abgaskühleinheit bezüglich einer Abgasströmung durch die Abgasrückführungsleitung stromauf des Turbinengehäuses angeordnet ist. Mittels der Abgaskühleinheit wird das rückgeführte Abgas gekühlt, was sich vorteilhaft auf die Verbrennung in der Brennkraftmaschine auswirkt. Zudem wird hierdurch und durch die nachgeschaltete Anordnung des Turbinengehäuses die Turbine weniger stark thermisch belastet, so dass kostengünstigere Werkstoffe zur Herstellung der Turbine verwendet werden können und die Turbine dauerhafter wird. Die Abgaskühleinheit kann als passive Einheit oder als ansteuerbare Einheit ausgebildet sein.
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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind das Abscheidergehäuse und das Turbinengehäuse unmittelbar miteinander verbunden, wobei die Welle durch eine Öffnung einer Trennwand zwischen dem Abscheidergehäuse und dem Turbinengehäuse geführt ist. Hierdurch ist kann die Brennkraftmaschine kompakter ausgebildet werden, da die Turbine und der Ölabscheider zu einer baulichen Einheit zusammengefasst sind. Die Welle ist vorzugsweise gegenüber der Trennwand abgedichtet, beispielsweise über eine O-Ring-Dichtung. Alternativ oder additiv kann die Welle über ein Lager drehbar an der Trennwand gelagert sein. Die Trennwand kann monolithisch ausgebildet oder durch zwei aneinander anliegende Wände von Abscheidergehäuse und Turbinengehäuse gebildet sein.
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Die obige Aufgabe wird zudem durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst, das wenigstens eine Brennkraftmaschine nach einer der oben genannten Ausgestaltungen oder einer beliebigen Kombination von wenigstens zwei dieser Ausgestaltungen miteinander aufweist.
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Mit dem Kraftfahrzeug sind die oben mit Bezug auf die Brennkraftmaschine genannten Vorteile entsprechend verbunden. Das Kraftfahrzeug kann beispielsweise ein Landfahrzeug, insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Nutzfahrzeug, sein.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine und
- 2 eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Baugruppe aus dem Ölabscheider und der Turbine.
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In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, weswegen diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 für ein nicht gezeigtes Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Verbrennungsmotor 2, eine mit dem Verbrennungsmotor 2 verbundene Ansaugbrücke 3 und einen mit dem Verbrennungsmotor 2 verbundenen Abgastrakt 4 auf.
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Zudem weist die Brennkraftmaschine 1 ein Abgasrückführungssystem 5 auf. Das Abgasrückführungssystem 5 weist eine von dem Abgastrakt 4 abzweigende, in die Ansaugbrücke 3 mündende Abgasrückführungsleitung 6 auf, an der eine Abgaskühleinheit 7 angeordnet ist.
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Des Weiteren weist die Brennkraftmaschine 1 ein Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem 8 auf. Das Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem 8 weist einen über eine Zuleitung 9 mit einem Kurbelgehäuse 10 der Brennkraftmaschine 1 und über eine Ableitung 11 mit der Ansaugbrücke 3 verbundenen Ölnebelabscheider 12 auf. Der Ölnebelabscheider 12 ist zudem über eine Ölablaufleitung 13 mit dem Kurbelgehäuse 10 verbunden.
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Ferner weist die Brennkraftmaschine 1 eine Turbine 14 mit einem in 2 gezeigten Turbinenläufer und einem den Turbinenläufer aufnehmenden Turbinengehäuse 15 auf. Die Abgasrückführleitung 6 ist teilweise durch das Turbinengehäuse 15 gebildet bzw. das Turbinengehäuse 15 bildet einen Leitungsabschnitt des Abgasrückführungssystems 5. Die Abgaskühleinheit 7 ist bezüglich einer Abgasströmung durch die Abgasrückführungsleitung 6 stromauf des Turbinengehäuses 15 angeordnet.
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Der Ölnebelabscheider 12 ist als Zentrifugalabscheider ausgebildet und weist einen über eine in 2 gezeigte Welle drehfest mit dem Turbinenläufer verbundenen, in 2 gezeigten Abscheiderotor und ein den Abscheiderotor aufnehmendes Abscheidergehäuse 16 auf.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der in 1 gezeigten Baugruppe aus dem Ölabscheider 12 und der Turbine 14. Es ist der Abscheiderotor 17 des Ölnebelabscheiders 12 gezeigt, der über die Welle 18 drehfest mit dem Turbinenläufer 19 der Turbine 14 verbunden ist. Das Abscheidergehäuse 16 und das Turbinengehäuse 15 sind unmittelbar miteinander verbunden. Die Welle 18 ist durch eine nicht gezeigte Öffnung einer Trennwand 20 zwischen dem Abscheidergehäuse 16 und dem Turbinengehäuse 15 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennkraftmaschine
- 2
- Verbrennungsmotor
- 3
- Ansaugbrücke
- 4
- Abgastrakt
- 5
- Abgasrückführungssystem
- 6
- Abgasrückführungsleitung
- 7
- Abgaskühleinheit
- 8
- Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem
- 9
- Zuleitung
- 10
- Kurbelgehäuse
- 11
- Ableitung
- 12
- Ölnebelabscheider
- 13
- Ölablaufleitung
- 14
- Turbine
- 15
- Turbinengehäuse
- 16
- Abscheidergehäuse
- 17
- Abscheiderotor
- 18
- Welle
- 19
- Turbinenläufer
- 20
- Trennwand
