DD239633A1

DD239633A1 - Kurbelgehaeusedurchlueftung

Info

Publication number: DD239633A1
Application number: DD27887085A
Authority: DD
Inventors: Hans-Dieter Langenhan; Heinz Kuempfel
Original assignee: Automobilwerk Eisenach Veb
Priority date: 1985-07-23
Filing date: 1985-07-23
Publication date: 1986-10-01

Abstract

Kurbelgehaeusedurchlueftung fuer Viertaktbrennkraftmaschinen zum Beseitigen der giftigen Durchblasgase und zum Reduzieren der Kondenswasserbildung sowie zum Verkuerzen der Warmlaufphase des Motors. Auch bei kalter Aussentemperatur und kalter Maschine soll Kondenswasser- und Kaltschlammbildung vermieden und der Kaltlaufverschleiss reduziert werden. Das wird erreicht durch Anwaermen der Frischluft fuer die Belueftung waehrend der Warmlaufphase. Dazu ist die Belueftungsleitung (20) mit zwei Zufuehrungen von einer Frischluftleitung (25) her versehen, einer Kaltluftleitung (24) und einer Warmluftleitung (23), deren Zugaenge von einer gemeinsamen Steuerklappe (26) geregelt sind. Die Stellung der Steuerklappe (26) ist abhaengig von der Motortemperatur, wobei zweckmaessigerweise die Regelorgane fuer die automatische Ansaugluft-Regulierung genutzt werden. Die Erfindung ist anwendbar bei Viertaktbrennkraftmaschinen. Fig. 1

Description

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäusedurchlüftung für Viertaktbrennkraftmaschinen, mit welcher die giftigeinDurchblasgase aus dem Kurbelgehäuse schadlos ih den Ansaugtrakt geführt werden und mit welcher gleichzeitig die Kondenswasserbildung im Kurbelgehäuse verhindert wird.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits bekannt, zur Vermeidung von Kondenswasserbildung im noch kalten Motor und ihren negativen Folgeerscheinungen, das Kurbelgehäuse nicht nur zu entlüften, sondern das Durchblasgas im Kurbelruam mit Frischluft zu vermischen. Damit sinkt der spezifische Wasserdampfgehalt des Gasgemisches im Kurbelraum. Gleichzeitig sinkt der Taupunkt auf eine niedrigere Temperatur ab. Damit wird es möglich, die sehrfeuchtigkeitshaltigen Durchblasgase daran zu hindern, ihre Feuchtigkeit an kalten Stellen des Motors, deren Temperatur unter dem Taupunkt liegt, abzusetzen

Ein mittelstarker Motor hat bei Vollast in 1 Stunde ca. 1 m³ Durchblasgas, in welchem ca. 60g Wasser enthalten sind. Diese Konzentration des Wasserdampfes entspricht einem Taupunkt von 43⁰C, d. h. an allen Flächen, die kälter als 43⁰C sind, kondensiert Wasser. Durch die Beimischung von Frischluft zum Durchblasgas, welche beispielsweise nur 10g/m³ Wasserdampf enthält (was bei ca. 11⁰C bei 100% Luftfeuchtigkeit der Fall wäre) ergäbe sich bei einer Mischung zu gleichen Teilen ein neuer Wassergehalt von 35g/m³ und damit ein neuer Taupunkt von ca.33°C. Diese niedrigere Temperatur wird beim Start des Motors viel früher erreicht und damit kommt auch die Wasserkondensation im Motor früher zum Stillstand.

Das Ziel der Kurbelgehäusedurchlüftung bei den bisher bekannten Ausführungen muß es sein, in allen Lastbereichen des Motors dem Durchblasgas soviel Frischluft wie möglich zuzusetzen. Das so entstehende Gasgemisch wird aus dem Kurbelhaus abgesaugt und der Motoransaugseite wieder zugeführt.

Praktisch kann jedoch nicht beliebig viel Frischluft dem Durchblasgas zugemischi werden, da dann sehr bald Öl mitgerissen wird.

Die Menge des Gemisches aus Durchblasgas und Frischluft wird in der Praxis daher durch ein Mengenregelveniil begrenzt.

Damit wird sowohl bei warmer als auch bei kalter Maschine, bei welcher die Kondensatbildung im Kurbelraum am stärksten ist, eine vergleichbar gleiche Belüftung über der Drehzahl erzielt

Es kommt aber besonders darauf an, an der kalten Maschine Vorsorge gegen Kondenswasserbildung zu schaffen, wobei aber keinesfalls Öl aus dem Kurbelraum ausgetragen werden darf.

Es ist weiterhin bekannt, das Rückschlagventil der Kurbelgehäusebelüftung zu beheizen, um ein Einfrieren des Ventils oder auch der Entlüftungsleitung selbst zu vermeiden/Dazu sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden,- z.B. eine elektrische Beheizung der Leitung zum Ventil (DE-AS 2432782) oder auch die Führung der Entlüftungsleitung durch das von erwärmter Luft durchströmte Luftfilter (DE-OS 2447058).

Ziel der Erfindung ,'"...

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine Kurbelgehäusedurchlüftung dahingehend zu verbessern, daß die Kondenswasserbildung gegenüber den bisher bekannten Kurbeigehäusedurchlüftungen weiter reduziert wird und darüber hinaus die Zeit bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Motors weiter verkürzt wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht somit darin, eine Kurbelgehäusedurchlüftung zu schaffen, welche auch bei niedrigen Außentemperaturen und entsprechend kalter Maschine die Bildung von Kondenswasser minimiert bzw. gänzlich verhindert und damit Korrosionserscheinungen im Kurbeiraum sowie der Kaitschlammbildurig im Motoröl vorbeugt und gleichzeitig die Warmluftphase des Motors verkürzt, ohne daß durch zu viel Durchlüftungsgas Öl aus dem Kurbelgehäuse mitgerissen werden kann. ' :

' Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine zum Kurbeigehäuse führende Belüftungsleitung, eine vom Kurbelgehäuse zum Ansaugrohr führende Entlüftu'ngsleitung sowie eine Vprwärmzone im Verlauf der Beiüftungsleitung vorgesehen sind, wobei die die Vorwärmzone durchströmende Frischluftmenge geregelt ist in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors, indem bei kalter Maschine der Durchlaß größer und bei erwärmter Maschine gedrosselt ist. Die Belüftungsleitung kann in vorteilhafter Ausgestaltung durch eine Frischluft führende Kaltluftleitung und eine dazu parallel geführte das Abgasrohr an einer Vqrwärmzone tangierenden gleichfalls Frischluft führende Warmluftleitung gespeist sein, wobei die Durchiässe von Kaltluftleitung und Warmluftleitung alternativ geregelt sind in Abhängigkeit von der Temperatur des Motors, indem bei kaltem Motor die Warmluftleitung geöffnet und die Kaltluftleitung gedrosselt ist und mitzunehmender Erwärmung des Motors zunehmend die Warmluftleitung gedrosselt und die Kaltluftleitüng geöffnet wird. Die Vorwärmzone ist zweckmäßigerweise ein um das Abgasrohr angeordneter Raum, durch welchen die Warmluftleitung führt. · ^: . '

Bei Vorhandensein einer Ansaugluftvorwärmung ist die Vorwärmzone zweckmäßigerweise einer Ansaugluftvorwärmzone für die Ansauggemischbildüng auf dem Abgasrohr nachgeordnet.

Der Frischlufteintritt in den Raum der Vorwärmzone ist in vorteilhafter Weise durch eine Steuerklappe geregelt, welche gleichsinnig mit einer Regelklappe'zur Regelung der Warmluft-und Frischluftanteilefür die Ansaugluft zum Vergaser arbeitet. Die Steuerklappe für die Regelung von Frischluftanteil und Warmluftanieil in der Belüftungsleitung kann zweckmäßigarweise auf der gleichen Welle wie die Regelklappe zur Regelung der Ansaugluftzusammensetzung angeordnet sein, wobei beide von gemeinsamen thermostatisch geregelten Ventilen gesteuert sind, welche in an. sich bekannter Weise von der Motprtemperatur und der Temperatur der aufbereiteten Ansaugluft sowie der Motorbelastung beaufschlagt sind.

Die Steuerklappe für die Regelung der die Vorwärmzone durchströmenden Frischluftmenge kann in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels und/oder des Öikreislaufes gestellt werden. Dazu ist zweckmäßigerweise die Steuerklappe an einer Aufzweigung der Frischluftleitung bzw. Belüftungsieitung in die Kaltluftleitung und die Warmluftleitung gesondert angeordnet und von einem Thermostaten betätigt, welcher vom Kühlwasser und/oder denn Öl beaufschlagt ist und bei Erreichung der Betriebstemperatur des Motors die Warmluftleitung schließt und die Kaltluftleitung öffnet. Der Thermostat kann vorteiihafterweise in einer Kurzschlußleitung des Kühlkreislaufes angeordnet sein. In der Entlüftungsleitung kann in an sich bekannter Weise ein Mengenbegrenzungsventil eingebaut sein. Im Ergebnis der vorgeschlagenen Maßnahmen wird nach dem Starten des kalten Motors, bei dem sich das Abgasrohr sehr schnell erwärmt, die dem Durchlüftungsgas des Kurbelraumes zugeführte Frischluft gleichermaßen erwärmt und so dem Durchblasgas beigemischt. Dieses erwärmte Gasgemisch kann wesentlich mehr Wasser in Dampfform halten als eine gleiche Menge Gasgemisch niedrigerer Temperatur. Dabei gibt das Gasgemisch einen wesentlichen Teil seiner Wärme auch an die Bauteile des Kurbeltriebes sowie das Öl im Kurbelhaus ab und erwärmt diese. Im Ergebnis wird die Kondensatbildung gerade während der kritischen Warmlauf phase entscheidend reduziert, wobei gleichzeitig die Warmlaufphase selbst verkürzt wird. Nachdem der Motor seine Betriebstemperatur erreicht hat, wird dem Motor über die Belüftungsleitung kaum noch Wärme zugeführt, so daß der Wärmehaushalt des Motors nicht gestört wird.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand voni Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1: das Schema eines Verbrennungsmotors mit Kurbelgehäusedurchlüftung und selbsttätiger Regelung der Ansauglufttemperatur;

Fig. 2: ein Detail einer weiteren Kurbelgshäusedurehiüftung;

Fig.3: das Schema eines weiteren vereinfachten Ausführungsbeispieis; " .

Fig.4: ein Detail einer abgewandelten Ausführungsform nach Fig.3.

Ein Verbrennungsmotor 1 mit Kurbelgehäuse 2, Zylinderkopf 3 und Zylinderkopfdeokel 4 weist ein Ansaugrohr 5 und ein Abgasrohr 6 auf. Am Ansaugrohr 5 befindet sich ein Vergaser 7. Dem Vergaser 7 vorgeschaltet ist eine an sich bekannte automatische Ansaugluftvorwärmung, bestehend aus einem Frisehluftansaugsiutzeri 8, einem Warmiuftansaugstuteen 9, einer Regelklappe 10 mit einer Unterdruckservodqse 11, einer RohrluftSeiiung 12 und einem Luftfilter 13. Der Reiniuftraurn 14 des Luftfilters 13 ist mit dem Vergaser 7 verbunden. Im Reinluftraum 14 befindet sich, wie bekannt, ei« thermostatisch geregeltes Ventil! 5, welches über die Leitung 16 verbunden ist mit einem zweiten thermostatisch geregelten Ventil 17 am Zylinderkopfdeckel 4 und mittels einer weiteren Leitung 18 mit der Unterdruckservodose 11. Der Warmlufiansaugstuizen 9 enthält eine Vorwärmzone 19 an der wärmsten Stelle des Abgasrohres 6.

In das Kurbelgehäuse 2 führt eine Belüftungsleitung 20. Aus dem Kurbeigehäuse 2 führt eine Entlüftungsleitung 21. Die Entlüftungsleitung 21 führt zum Ansaugrohr 5, wobei die Einmündungen sowohl vor als auch nach dem Vergaser 7 oder auch vor und nach dem Vergaser 7 liegen können. In die Entlüftungsleitung 21 ist zweckmäßigerweise ein ah sich bekanntes Mengenregelventil 22 eingeschaltet, welches unabhängig von der an Ein- und Ausgang anliegenden Druckdifferenz immer nur gleiche Mengen Gas passieren läßt. Die Belüftungsleitung 20 wird gespeist von einer Warmluftleitung 23 und einer Kaltluftleitung 24. Die Warmluftleitung 23 und die Kaltluftleitung 24 beginnen an einer Frischluftleitung 25, in welcher eine Steuerklappe 26 angeordnet ist, welche einen Durchgang von der Frischluftleitung 25 entweder in die Warmluftleitung 23 oder in die Kaltluftleitung 24 freigibt. Die Steuerklappe 26 kann in vorteilhafter Weise auf einer gemeinsamen Welle 27 mit der Regelklappe 10 gelagert sein (Fig. 1). Der Erfindung ist jedoch auch damit entsprochen, wenn die Steuerklappe 26 durch einen Thermostaten 28 bewegt wird, welcher in einer Kühlwasser oder Öl führenden/Leitung 29 (Fig. 2) angeordnet ist, z. B. einer Kurzschlußleitung im Kühlkreislauf. Dabei drückt bei zunehmender Erwärmung des Mediums in der leitung 29 ein Stößel 30 auf eine Betätigungsstange 31 und verstellt damit die Steuerklappe 26. Bei Abkühlung des Mediums in der Leitung 29 bewegt eins, Feder 32 die Steuerklappe 26 zurück. . .

Die Warmluftleitung 23 führt durch eine Vorwärmzone 3°3 am Abgasrohr 6, welche der Vorwärmzone 19 für die . Ansaugluftvorwärmung nachgeordnet ist. Die Frischluftleitung 25 kann durch einen Schlauch 34 mit dem Reinluftraum 14 des . Luftfilters 13 verbunden sein oder es wird in die Belüftungsleitung 20 ein zusätzliches Luftfilter 35 gesetzt. .

Wird ein so ausgerüsteter Verbrennungsmotor 1 gestartet dann erwärmt sich zuerst und zwar relativ schnell das Abgasrohr 6. Das Laufverhalten während der Warmlaufphase wird in an sich bekannter Weise durch die automatische Ansaugluftvorwärmung unterstützt, indem die Steuerklappe 10 den Frischluftansaügstutzen 8 abregelt und in der Vorwärmzone 19 angewärmte Luft über die Rohluftleitung 12 und das Luftfilter 13 dem Vergaser 7 zugeführt wird.

Gleichzeitig ist aber auch die Steuerklappe 26 in einer Stellung, in welcher die Kaltluftleitung 24 verschlossen und die Warmluftleitung 23 geöffnet ist. Der im Ansaugrohr 5 bestehende Unterdruck saugt über die Entlüftungsleitung 21 aus dem Kurbeigehäuse 2 die Durchblasgase ab und es entsteht auch im Kurbelgehäuse 2 ein Unterdruck, der über die Belüftungsleitung 20 gemindert wird. In der Startphase wird die Betüftungsleitung 20 aber ausschließlich durch die Warmluftleitung 23 und über die Vorwärmzone 33 gespeist, so daß dem noch kalten'Kurbelgehäuse 2 erwärmte Frischluft zugeführt wird;'Diese erwärmte Frischluft mischt sich den Durchblasgasen bei und nimmt in hohem Maße den Wasseranteil der Durchblasgase als Dampf auf. Darübep-hinaus gibt die erwärmte Frischluft einen Teil der Wärme an die Teile des Kurbeltriebesund an das Öl ab. Damit wird in gewissen Grenzen das Erreichen der Betriebstemperatur des Motors gefördert. Einer Kondensatbildung im Kurbelgehäuse 2 wird wirksam entgegnet.

Bei einer Ausführung nach Fig. 2 wird bei kalter Maschine auch das Medium in der Leitung 29 kalt sein, so daß der Thermostat 28 nicht anspricht und die Feder 32 die Steuerklappe 26 in einer Lage hält, in welcher die Kaltluftleitung 24 verschlossen und die Warmluftleitung 23 geöffnet ist. Mit zunehmender Erwärmung des Verbrennungsmotors 1 erwärmt sich auch das Ventil 17 mit seinem Thermostaten und gibt über die Leitung 18 den Unterdruck im Reinluftraum 14 des Luftfilters 13 zunehmend auf die Unterdruckservodose 11 weiter. Dieser bewegt die Regelklappe 10 zunehmend in eine Stellung, bei welcher der Frischluftansaügstutzen 8 geöffnet und der Warmluftansaugstutzen 9 geschlossen sind. Die Maschine kann jetzt das optimale Füllungsgewicht zum Erzielen der Maximalleistung ansaugen. Das thermostatisch gesteuerte Ventil 15 regelt dabei in an sich bekannter Weise die Konstanz einer optimalen Ansauglufttemperatur. Gleichzeitig wird aber auch die Steuerklappe 26 so verstellt, daß der Belüftungsleitung 20 durch die Kaltluftleitung 24 Frischluft zugeführt wird, während die Warmluftleitung 23 verschlossen ist.

Damit wird bei erwärmter Maschine dem Kurbelgehäuse 2 kühle Frischluft zugeführt und mit den Durchblasgasen vermischt. Da das Temperaturniveau dann auch bei Belüftung mit kalter Frischluft eine Kondensätbildüng unterbindet, wird durch diese Belüftung Jmit kühler Frischluft) einerseits eihe sichere Ableitung der giftigen Durchblasgase erzielt, aber auch eine zusätzliche Kühlung des Öls und des Kurbeltriebs erreicht. ' ^

In gleicher Weise wirkt auch die Ausführung nach Fig. 2, bei welchem das Medium in der Leitung 29 erwärmt ist und den Thermostaten 28 so verstellt, daß sein Stößel 30 mittels der Betätigungsstange 31 die Steuerklappe 26 zum Verschließen der Warmluftleitung 23 bringt. Sobald die Maschine ihre Betriebstemperatur unterschreitet und damit wieder erhöhte Gefahr von Kondenswasserbildung im Kurbelgehäuse 2 eintreten könnte, wird die Steuerklappe 26 durch die Feder 32so gestellt, daß die Warmluftleitung 23 geöffnet und die Kaltluftleitung 24zunehmend geschlossen wird. Das Kurbelgehäuse 2 wird nun solange wieder mit aufgeheizter Frischluft belüftet, bis der Verbrennungsmotor 1 seine Betriebstemperatur erreicht hat. Ein weiteres vereinfachtes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 3. Dabei wird gleichfalls die automatische Ansauglufttemperaturregelung für die Regelung der Kurbelgehäusedurchlüftung genutzt. Die Regelklappe 10' ist verbunden mit einer Steuerklappe 26'. Diese QfoiiorHanno 9fi' rirnccolt mt>hr nripr weniner Hen Durchlaß der Belüftunasleitund 20'. die eine Vorwärmzone 33 passiert. Damit

kann die Kajtluftleitung 24 aus Fig. 1 entfallen, wenn in Kauf genommen werden kann, daß die dem Durchblasgas zugemischte Frischluftmenge variieren kann, was zum Beispiel bei Dieselmotoren der Fall ist.

Eine weitere Abwandlung der Erfindung zeigt Fig.4, bei welcher die Steuerklappe 26' in der Beiüftungsleitung 20' den Durchlaß mehr oder weniger drosselt in. Abhängigkeit von der Temperatur in einer Leitung 29', welche als Kühiwasserkurzschiußieitung oder Ölleitung ausgeführt sein kann. Dazu ist ein Thermostat 28' vorgesehen, der in Verbindung mit einer Feder 32' die Steuerklappe 26'bewegt. '

Claims

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Patentansprüche:

1. KurbelgehäusedurchlüftungfürViertaktbrennkraftmaschinen mit einer zum Kurbelgehäuse führenden Belüftungsleitung,
einer vom Kurbelgehäuse zuni Ansaugrohr führenden Entlüfungsleitung, gekennzeichnet dadurch, daß eine Vorwärmzone
(33) im Verlauf der Belüftungsleitung (20) vorgesehen ist,wobei die die Vorwärmzone (33) durchströmende Frischluftmenge
geregelt ist in Abhängigkeit von der Temperatures Verbrennungsmotors (1), indem bei kalter Maschine der Durchlaß ' j größer und bei erwärmter Maschine der Durchlaß gedrosselt ist. \
2. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß die Belüftungsleitung (20) durch eine Frischluft ; führende Kaltluftleitung (24) und eine das Abgasrohr (6) an einer Vorwärmzone (33) tangierende Frischluft führende , \ Warmluftleitung (23) gespeist ist und das Mischungsverhältnis zwischen Kaltluft und Warmluft alternativ geregelt ist in | AbhängigkeitvoriderTemperatur des Motors, indem beikaltem Motordie Warmluftleitung (23) geöffnet und'die - j Kaltluftleitung (24)'gedrosselt ist und mit zunehmender Erwärmung des Verbrennungsmptors (1) zunehmend die ; Warmluftleitung (23) gedrosselt und die Kaltluftleitung (24) geöffnet wird. . j
3. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorwärmzone (33) ein um das ' Abgasrohr.(6) angeordneter Raum ist, durch welchen die Warmluftleitung (23) führt. '· · ' ί
4. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorwärmzone (33) einer Ansaugluft- ι Vorwärmzone (19) für die Ansauggemischbildung auf dem Abgasrohr (6) nachgeordnet ist. j
5. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß der Lufteintritt in den Raum der I Vorwärmzone (33) durch eine Steuerklappe (26) geregelt ist, welche gleichsinnig mit einer an sich bekannten Regelklappe ! (lOlzurRegelungderWarmluft-undFrischluftanteilefürdieAnsaugluftzumVergaserftJarbeitet. i
6. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß dje Steuerklappe (26) auf einer j gemeinsamen Welle (27) mit der Regelklappe (10) angeordnet ist, wobei beide von gemeinsamen thermostatisch geregelten j Ventilen (15,17) und einer Unterdruckservodose (11) gesteuert sind, welche in einer für die Gemischbildung an sich
bekannten Weise von der Motortemperatur und der Temperatur der aufbereiteten Ansaugluft sowie der Motorbelastung i beaufschlagt sind. j
7. KurbelgehäusedurchlüftungnachAnspruch2bis4,gekennzeichnetdadurch,daßdieSteuerklappe(26)fürdieRegelurigder ! die Vorwärmzone (33) durchströmenden Frischluftmenge in Abhängigkeit von der Temperatur des Kühlmittels und/oder

des Ölkreislaufes geregelt ist. , . j
8. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch 1 bis 4 sowie Anspruch 7, gekennzeichnet dadurch, daß die Steuerklappe (26) j an einer Aufzweigung der Frischluftleitung (25) bzw. der Belüftungsleitung (20) in die Kaltluftleitung (24) und die
Warmluftleitung (23) gesondert angeordnet und von einem Thermostaten (28) betätigt ist, welcher vom Kühlwasser und/ ί oder Öl beaufschlagt ist und bei Erreichen der Betriebstemperatur des Motors die Warmluftleitung (23) schließt und die

' Kaltluftleitung (24) öffnet.
9. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch,daß derThermostat (28) in einer Kurzschlußleitung
(29) des Kühlkreislaufes angeordnet ist.
10. Kurbelgehäusedurchlüftung nach Anspruch 1 bis 9, gekennzeichnet dadurch, daß in der Entlüftungsleitung (21) in an sich
bekannter Weise ein Mengenbegrenzungsventil enthalten ist.