Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines mit einem gasförmigem Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotors, bei welchem während des Verbrennungsvorgangs den Kraftstoff und/oder Reaktionsprodukte des Kraftstoffs beinhaltendes Leckagegas in das Kurbelgehäuse gelangt. Das Entlüftungssystem umfasst eine Leckagegasabführleitung zum Abführen eines ein in das Kurbelgehäuse eingeleitetes Belüftungsgas und Leckagegas umfassenden Gasgemisches aus dem Kurbelgehäuse und eine oder mehrere Strömungseinstelleinrichtungen zum Einstellen des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches, wobei eine Strömungseinstelleinrichtung als Zentrifugalabscheider, insbesondere als Tellerseparator, zum Fördern des abgeführten Gasgemisches durch die Leckagegasabführleitung ausgebildet ist.

Die Erfindung betrifft ferner einen Verbrennungsmotor, welcher mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbar ist, wobei der Verbrennungsmotor ein Kurbelgehäuse und ein Entlüftungssystem für das Kurbelgehäuse umfasst.

Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Entlüften eines Kurbelgehäuses eines mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotors, bei welchem während des Verbrennungsvorgangs den Kraftstoff und/oder Reaktionsprodukte des Kraftstoffes beinhaltendes Leckagegas in das Kurbelgehäuse gelangt, mittels eines Entlüftungssystems, mit den Schritten: Abführen eines ein in das Kurbelgehäuse eingeleitetes Belüftungsgas und Leckagegas umfassenden Gasgemisches aus dem Kurbelgehäuse über eine Leckagegasabführleitung des Entlüftungssystems und Einstellen des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches mittels einer oder mehrerer Strömungseinstelleinrichtungen des Entlüftungssystems, wobei eine Strömungseinstelleinrichtung als Zentrifugalabscheider, insbesondere als Tellerseparator, zum Fördern des abgeführten Gasgemisches durch die Leckagegasabführleitung ausgebildet ist.

Zur Kurbelgehäuseentlüftung ist es erforderlich, ein Belüftungsgas in das Kurbelgehäuse einzuleiten, sodass ein das Belüftungsgas und das Leckagegas umfassendes Gasgemisch aus dem Kurbelgehäuse ausgeleitet werden kann. Zur Strömungserzeugung werden im Stand der Technik beispielsweise Tellerseparatoren eingesetzt.

Aus der Druckschrift US 7,152,589 B2 ist ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse bekannt, bei welchem die Drehzahl eines Tellerseparators in Abhängigkeit des Drucks im Kurbelgehäuse gesteuert wird. Auf diese Weise kann der Druck im Kurbelgehäuse konstant gehalten werden.

Aus dem Stand der Technik sind ferner Verbrennungsmotoren bekannt, welche mit einem gasförmigen Kraftstoff betrieben werden können. Die Druckschrift DE 10 2021 133 918 A1 offenbart beispielsweise ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse eines solchen Verbrennungsmotors.

Bei mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotoren dürfen sich weder der Kraftstoff noch die Reaktionsprodukte des Kraftstoffs im Kurbelgehäuse oder in der Leckagegasabführleitung ansammeln, da das abzuführende Gasgemisch bei einer zu hohen Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte leicht entzündlich und explosiv ist. Damit mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbare Verbrennungsmotoren sicher betrieben werden können, muss also gewährleistet sein, dass kein leicht entzündliches und explosives Gasgemisch durch das Kurbelgehäuse und dessen Entlüftungssystem strömt. Um einen sicheren Betrieb eines Verbrennungsmotors zu gewährleisten, kann es auch erforderlich sein, eine übermäßige Ansammlung von Wasserdampf im Kurbelgehäuse zu vermeiden. Das Wasser kann sich mit dem Motoröl vermischen, sodass die Schmiereigenschaften des Motoröls beeinträchtigt werden. Ferner kann das Wasser einfrieren, wodurch es ebenfalls zu einer Beschädigung des Verbrennungsmotors kommen kann.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht also darin, die Sicherheit beim Betrieb eines mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotors mit einer Kurbelgehäuseentlüftung zu erhöhen.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Entlüftungssystem der eingangs genannten Art, wobei das erfindungsgemäße Entlüftungssystem eine Steuerungseinrichtung aufweist, welche dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in zumindest einem Bereich des Entlüftungssystems zum Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder zum Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches zu steuern.

Durch das Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder das Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches wird verhindert, dass sich Kraftstoff und/oder Reaktionsprodukte des Kraftstoffes innerhalb des Kurbelgehäuses und/oder der Leckagegasabführleitung ansammeln, wodurch die Bildung eines leicht entzündlichen und explosiven Gasgemisches und/oder die übermäßige Verdünnung des Motoröls mit Wasser verhindert wird. Über die Steuerung der einen oder der mehreren Strömungseinstelleinrichtungen kann die Strömungsgeschwindigkeit und der Volumenstrom in dem Kurbelgehäuse und in der Leckagegasabführleitung erhöht werden, sodass die Abfuhr des das Leckagegas umfassenden Gasgemisches beschleunigt wird. Über die Steuerung der einen oder der mehreren Strömungseinstelleinrichtungen kann die Be- bzw. Entlüftung des Kurbelgehäuses bedarfsgerecht verstärkt werden. Durch das Entlüftungssystem können also beispielsweise leicht entzündliche und explosive Gasgemische und/oder Feuchtigkeit effektiv abgeführt werden. Das erfindungsgemäße Entlüftungssystem gewährleistet somit einen sicheren Betrieb eines mit einem gasförmigen Kraftstoff betreibbaren Verbrennungsmotors.

Der Kraftstoff kann beispielsweise Wasserstoff, Methan (CH ) oder Ammoniak (NH3) sein. Die Reaktionsprodukte können Stickoxide (NO _X ), Kohlenmonoxid (CO) oder Wasserdampf sein.

Eine Strömungseinstelleinrichtung ist als Zentrifugalabscheider, insbesondere als Tellerseparator, zum Fördern des abgeführten Gasgemisches durch die Leckagegasabführleitung ausgebildet. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Förderleistung des Zentrifugalabscheiders in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zu steuern. Über die Anpassung der Förderleistung kann die Strömungsgeschwindigkeit und/oder der Volumenstrom in der Leckagegasabführleitung erhöht werden, sodass die Abfuhr des das Leckagegas umfassenden Gasgemisches beschleunigt wird. Über die Anpassung der Förderleistung kann die Be- bzw. Entlüftung des Kurbelgehäuses verstärkt werden. Der Zentrifugalabscheider kann, insbesondere hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch, angetrieben sein.

Alternativ kann die als Zentrifugalabscheider ausgebildete

Strömungseinstelleinrichtung auch eine andere Förderrichtung zum Fördern des abgeführten Gasgemisches durch die Leckagegasabführleitung sein.

Der Zentrifugalabscheider kann einen Förderrotor umfassen, welcher mit mehreren Abscheideelementen ausgestattet ist. Die Abscheideelemente können Abscheideteller sein, welche zu einem Tellerpaket gestapelt sind. Der Zentrifugalabscheider bzw. Tellerseparator übernimmt neben der Förderfunktion also auch eine Abscheidefunktion. Der Zentrifugalabscheider, welcher als Tellerseparator ausgebildet sein kann, ist vorzugsweise dazu eingerichtet, flüssige Partikel, beispielsweise Ölpartikel, aus dem aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisch abzuscheiden. In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Entlüftungssystems weist der Zentrifugalabscheider einen Förderantrieb auf, welcher dazu eingerichtet ist, einen Förderrotor des Zentrifugalabscheiders rotatorisch anzutreiben. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, die Förderleistung des Zentrifugalabscheiders über die Einstellung einer Drehzahl an dem Förderantrieb zu steuern. Die Drehzahl an dem Förderantrieb kann beispielsweise über die Steuerung der Antriebsleistung eingestellt werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entlüftungssystems ist eine Strömungseinstelleinrichtung als Belüftungsventil zum Einstellen des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases ausgebildet. Die Steuerungseinrichtung ist vorzugsweise dazu eingerichtet, das Belüftungsventil in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zu verstellen. Das Verstellen des Belüftungssystems kann beispielsweise das Ändern des Strömungsquerschnitts des Belüftungsventils betreffen. Das Belüftungsgas kann Abgas sein. In diesem Fall wird das Kurbelgehäuse mit Abgas aus einer von Brennkammern des Verbrennungsmotors kommenden Abgasleitung gelüftet. Das Belüftungsgas kann ferner Frischluft sein. In diesem Fall wird das Kurbelgehäuse mit Frischluft aus einer zu Brennkammern des Verbrennungsmotors führenden Ansaugleitung belüftet.

Es ist darüber hinaus ein erfindungsgemäßes Entlüftungssystem bevorzugt, welches eine Belüftungsleitung zum Einleiten des Belüftungsgases in das Kurbelgehäuse umfasst, wobei das Belüftungsventil vorzugsweise an der Belüftungsleitung angeordnet ist. Die Belüftungsleitung ist vorzugsweise eine Hochdruckleitung, welche sich in Strömungsrichtung hinter einem Verdichter eines Abgasturboladers des Verbrennungsmotors befindet, oder eine Niederdruckleitung, welche sich in Strömungsrichtung vor einem Verdichter eines Abgasturboladers des Verbrennungsmotors befindet. Über das Belüftungsventil kann dann eine geeignete Druckabsenkung erfolgen, sodass die beabsichtigte Menge an Belüftungsgas in das Kurbelgehäuse eingeleitet wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Entlüftungssystem zumindest eine Messeinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich zu messen, wobei die Steuerungseinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet ist, die ein oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen in Abhängigkeit der von der Messeinrichtung gemessenen Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zum Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder zum Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches zu steuern. Beispielsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die Förderleistung des Zentrifugalabscheiders in Abhängigkeit der von der Messeinrichtung gemessenen Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zu steuern. Beispielsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, das Belüftungsventil in Abhängigkeit der von der Messeinrichtung gemessenen Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zu verstellen. Die zumindest eine Messeinrichtung kann dazu eingerichtet sein, die Menge und/oder Konzentration von Wasserstoff, Methan, Ammoniak, Stickoxiden und/oder Kohlenmonoxid oder die Feuchtigkeit, insbesondere die relative Luftfeuchte, in dem zumindest einen Bereich zu messen. Die zumindest eine Messeinrichtung kann ein Wasserstoff-Sensor, ein Methan-Sensor, ein Ammoniak-Sensor, ein Stickoxid-Sensor, ein Kohlenmonoxid-Sensor oder ein Feuchtigkeitssensor sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das erfindungsgemäße Entlüftungssystem eine Datenverarbeitungseinrichtung auf, welche dazu eingerichtet ist, die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte für den zumindest einen Bereich zu berechnen, wobei die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen in Abhängigkeit der von der Datenverarbeitungseinrichtung berechneten Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte für den zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zum Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder zum Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches zu steuern. Die Datenverarbeitungseinrichtung nutzt zum Berechnen der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte vorzugsweise einen Berechnungsdatensatz. Der Berechnungsdatensatz kann beispielsweise Betriebsparameter des Entlüftungssystems und/oder des Verbrennungsmotors umfassen. Der Berechnungsdatensatz kann ferner entlüftungssystemspezifische System parameter und/oder verbrennungsmotorspezifische Motorparameter umfassen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entlüftungssystems ist zumindest eine Messeinrichtung in dem Kurbelgehäuse angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist zumindest eine Messeinrichtung in einer Strömungseinstelleinrichtung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist zumindest eine Messeinrichtung an der Leckagegasabführleitung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist zumindest eine Messeinrichtung an einer zu Brennkammern des Verbrennungsmotors führenden Ansaugleitung angeordnet. Alternativ oder zusätzlich ist zumindest eine Messeinrichtung an einer von Brennkammern des Verbrennungsmotors kommenden Abgasleitung angeordnet. Zumindest eine Messeinrichtung kann in dem Zentrifugalabscheider angeordnet sein. Zumindest eine Messeinrichtung kann in Strömungsrichtung des das Leckagegas umfassenden Gasgemisches vor oder hinter dem Zentrifugalabscheider angeordnet sein. Die zumindest eine Messeinrichtung kann in oder an dem Belüftungsventil angeordnet sein.

Zumindest ein Bereich, in welchem die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte gemessen und/oder für welchen die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte berechnet wird, befindet sich vorzugsweise in dem Kurbelgehäuse, in einer Strömungseinstelleinrichtung, in der Leckagegasabführleitung, in einer zu Brennkammern des Verbrennungsmotors führenden Ansaugleitung oder in einer von Brennkammern des Verbrennungsmotors kommenden Abgasleitung. Zumindest ein Bereich, in welchem die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte gemessen und/oder für welchen die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte berechnet wird, kann sich in dem Zentrifugalabscheider befinden. Zumindest ein Bereich, in welchem die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte gemessen und/oder für welchen die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte berechnet wird, kann sich in Strömungsrichtung des das Leckagegas umfassenden Gasgemisches vor oder hinter dem Zentrifugalabscheider befinden. Zumindest ein Bereich, in welchem die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte gemessen und/oder für welchen die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte berechnet wird, kann sich in oder an dem Belüftungsventil befinden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Entlüftungssystem ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die eine oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen in Abhängigkeit der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zu steuern, wenn die Menge und/oder die Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems einen Grenzwert überschreitet. Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, die eine oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen unabhängig von der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems zu steuern, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems einen Grenzwert unterschreitet. Der Grenzwert kann bei Wasserstoff beispielsweise in einem Bereich zwischen 5 % und 30 %, insbesondere bei etwa 10 % liegen. Der Grenzwert kann bei Ammoniak beispielsweise in einem Bereich zwischen 1 % und 10 %, insbesondere bei etwa 4 % liegen.

Es ist ferner ein erfindungsgemäßes Entlüftungssystem bevorzugt, bei welchem die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet ist, die eine oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen in Abhängigkeit des Drucks im Kurbelgehäuse und/oder einer erforderlichen Medienabscheidung zu steuern. Bei der Steuerung der einen oder der mehreren Strömungseinstelleinrichtungen wird also neben der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich des Entlüftungssystems auch der Druck im Kurbelgehäuse und/oder die erforderliche Medienabscheidung berücksichtigt. Die erforderliche Medienabscheidung kann die erforderliche Ölnebelabscheidung betreffen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch einen Verbrennungsmotor der eingangs genannten Art gelöst, wobei das Entlüftungssystem des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgebildet ist. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors wird auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Entlüftungssystems verwiesen. Während des Betriebs des Verbrennungsmotors kann aufgrund des Entlüftungssystems die Abschaltung des Verbrennungsmotors vermieden werden, da eine kritische Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte aufgrund der bedarfsgerechten Entlüftung nicht überschritten wird. Insbesondere, wenn der Verbrennungsmotor ein Industriemotor ist, kann somit eine kostenintensive Unterbrechung eines Arbeitsprozesses vermieden werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, wobei im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Steuerungseinrichtung des Entlüftungssystems die eine oder die mehreren Strömungseinstelleinrichtungen in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in zumindest einem Bereich des Entlüftungsbereich zum Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases und/oder zum Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gasgemisches steuert. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit einem Entlüftungssystem nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ausgeführt. Hinsichtlich der Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird somit zunächst auf die Vorteile und Modifikationen des erfindungsgemäßen Entlüftungssystems verwiesen.

Eine Strömungseinstelleinrichtung ist als Zentrifugalabscheider, insbesondere als Tellerseparator, zum Fördern des abgeführten Gasgemisches durch die Leckagegasabführleitung ausgebildet, wobei die Steuerungseinrichtung vorzugsweise die Förderleistung des Zentrifugalabscheiders in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in zumindest einem Bereich des Entlüftungssystems steuert. Die Steuerungseinrichtung veranlasst vorzugsweise eine Erhöhung der Förderleistung des Zentrifugalabscheiders, wenn die Menge und/oder der Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte ansteigt. Alternativ oder zusätzlich veranlasst die Steuerungseinrichtung eine Verringerung der Förderleistung des Zentrifugalabscheiders, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte sinkt. Vorzugsweise ist eine Strömungseinstelleinrichtung als Belüftungsventil zum Einstellen des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse eingeleiteten Belüftungsgases ausgebildet, wobei die Steuerungseinrichtung vorzugsweise das Belüftungsventil in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in zumindest einem Bereich des Entlüftungssystems verstellt. Vorzugsweise veranlasst die Steuerungseinrichtung eine Vergrößerung des freien Strömungsquerschnitts des Belüftungsventils, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte ansteigt. Alternativ oder zusätzlich veranlasst die Steuerungseinrichtung eine Verkleinerung des freien Strömungsquerschnitts des Belüftungsventils, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte sinkt.

Alternativ kann die als Zentrifugalabscheider ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung auch eine andere Förderrichtung zum Fördern des abgeführten Gasgemisches durch die Leckagegasabführleitung sein.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem zumindest einen Bereich mittels zumindest einer Messeinrichtung des Entlüftungssystems gemessen. Alternativ oder zusätzlich wird die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte für den zumindest einen Bereich mittels einer Datenverarbeitungseinrichtung des Entlüftungssystems berechnet.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert und beschrieben. Dabei zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in einer schematischen Darstellung;

Fig. 2 einen weiteren erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in einer schematischen Darstellung; und

Fig. 3 einen weiteren erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor in einer schematischen Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt einen Verbrennungsmotor 100, welcher mit einem gasförmigen Kraftstoff, nämlich Wasserstoff, betreibbar ist. Der Verbrennungsmotor 100 umfasst ein Kurbelgehäuse 102 und ein Entlüftungssystem 10 für das Kurbelgehäuse 102. In den Brennkammern 104a-104d des Verbrennungsmotors 100 wird ein Luft- Wasserstoff-Gemisch verbrannt. Während des Verbrennungsmotors gelangt ein Leckagegas in das Kurbelgehäuse 102, wobei das Leckagegas den Kraftstoff, also Wasserstoff, und Reaktionsprodukte des Kraftstoffs, beispielsweise Stickstoffoxide (NO _X ), Kohlenstoffmonoxid (CO) oder Wasserdampf, beinhaltet.

Der Verbrennungsmotor 100 umfasst eine Ansaugleitung 106, welche durch einen Verdichter 110 eines Abgasturboladers 108 in einen Niederdruckbereich 112 und einen Hochdruckbereich 114 unterteilt wird. Die Ansaugleitung 106 führt zu den Brennkammern 104a-104d des Verbrennungsmotors 100, sodass den Brennkammern 104a-104d über die Ansaugleitung 106 Frischluft F für den Verbrennungsvorgang zugeleitet wird. Das während des Verbrennungsvorgangs entstehende Abgas A wird über eine Abgasleitung 116 aus den Brennkammern 104a-104d des Verbrennungsmotors 100 abgeführt. Eine Turbine 118 des Abgasturboladers 108 unterteilt die Abgasleitung 116 in einen Hochdruckbereich 120 und einen Niederdruckbereich 122.

Das Entlüftungssystem 10 umfasst eine Belüftungsleitung 12 zum Einleiten eines Belüftungsgases in das Kurbelgehäuse 102. Die Belüftungsleitung 12 ist eine Niederdruckleitung, welche mit dem Niederdruckbereich 112 der Ansaugleitung 106 verbunden ist. Das Belüftungsgas, welches von dem Entlüftungssystem 10 zur Kurbelgehäuseentlüftung genutzt wird, ist vorliegend also Frischluft F. Das Kurbelgehäuse 102 wird mit Frischluft F aus einer zu den Brennkammern 104a- 104d des Verbrennungsmotors 100 führenden Ansaugleitung 106 belüftet.

Das Entlüftungssystem 10 umfasst ferner eine Leckagegasabführleitung 14 zum Abführen eines Gasgemisches G aus dem Kurbelgehäuse 102. Das Gasgemisch G umfasst das in das Kurbelgehäuse 102 eingeleitete Belüftungsgas und das während des Verbrennungsvorgangs in das Kurbelgehäuse 102 gelangte Leckagegas.

Die Leckagegasabführleitung 14 führt zu einer Strömungseinstelleinrichtung 16a. Die Strömungseinstelleinrichtung 16a dient zum Einstellen des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse 102 eingeleiteten Belüftungsgases und des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse 102 abgeführten Gasgemisches G. Die Strömungseinstelleinrichtung 16a ist eine Fördereinrichtung zum Fördern des abgeführten Gasgemisches G durch die Leckagegasabführleitung 14. Konkret ist die Strömungseinstelleinrichtung 16a ein Zentrifugalabscheider, nämlich ein Tellerseparator, welcher neben einer Förderfunktion auch eine Abscheidefunktion übernimmt. Die als Tellerseparator ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16a dient zum Abscheiden von Ölpartikeln aus dem Gasgemisch G, wobei die abgeschiedenen Ölpartikel über die Ölrückführleitung 20 zurück in das Kurbelgehäuse 102 des Verbrennungsmotors 100 geführt werden.

Die als Tellerseparator ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16a weist einen

Förderantrieb 18 auf, über welchen die Förderleistung der Strömungseinstelleinrichtung 16a einstellbar ist. An die Strömungseinstelleinrichtung 16a schließt sich eine Gasrückführleitung 22 an, über welche das Gasgemisch G zurück in den Niederdruckbereich 112 der Ansaugleitung 106 gefördert wird.

Das Entlüftungssystem 24 umfasst ferner eine Steuerungseinrichtung 24, welche die als Tellerseparator ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16a in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs, also Wasserstoff, und/oder der Reaktionsprodukte in zumindest einem Bereich B1-B5 des Entlüftungssystems 10 zum Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse 102 eingeleiteten Belüftungsgases und zum Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse 102 abgeführten Gasgemisches G steuert. Die Steuerungseinrichtung 24 kann bei der Steuerung der Strömungseinstelleinrichtung 16a die Menge und/oder die Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in einem oder in mehreren Bereichen B1-B5 berücksichtigen.

Die Steuerungseinrichtung 24 ist dazu eingerichtet, die Förderleistung der als Tellerseparator ausgebildeten Strömungseinstelleinrichtung 16a in Abhängigkeit der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs oder der Reaktionsprodukte in einem oder mehreren Bereichen B1-B5 zu steuern. Über die Anpassung der Förderleistung kann die Strömungsgeschwindigkeit und der Volumenstrom in der Leckagegasabführleitung 14 erhöht werden, sodass die Abfuhr des Leckagegas umfassenden Gasgemisches G beschleunigt wird. Über die Anpassung der Förderleistung kann die Be- bzw. Entlüftung des Kurbelgehäuses 102 verstärkt werden. Die Steuerungseinrichtung 24 ist dazu eingerichtet, die Förderleistung der Fördereinrichtung über die Einstellung einer Drehzahl an dem Förderantrieb 18 zu steuern. Der Förderantrieb 18 ist ein Elektromotor.

Das Entlüftungssystem 10 kann eine oder mehrere Messeinrichtungen 26a-26e aufweisen, wobei die eine oder die mehreren Messeinrichtungen 26a-26e die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in einem Bereich B1-B5 messen. Das Entlüftungssystem 10 kann eine oder mehrere der dargestellten Messeinrichtung 26a-26e umfassen. Die Steuerungseinrichtung 24 ist folglich dazu eingerichtet, die Strömungseinstelleinrichtung 16a in Abhängigkeit der von einer oder mehreren Messeinrichtungen 26a-26e gemessenen Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in einem Bereich B1-B5 des Entlüftungssystems zum Verändern des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse 102 eingeleiteten Belüftungsgases und/oder zum Verändern des Volumenstroms des aus dem Kurbelgehäuse 102 abgeführten Gasgemisches G zu steuern. Die Messeinrichtungen 26a-26e können dazu eingerichtet sein, die Menge und/oder Konzentration von Wasserstoff, Methan und/oder Ammoniak in dem der jeweiligen Messeinrichtung 26a-26e zugeordneten Bereich B1-B5 zu messen. Als Messeinrichtung 26a-26e kann beispielsweise ein Wasserstoff-Sensor, ein Methan-Sensor, ein Ammoniak-Sensor, ein Stickoxid-Sensor, ein Kohlenmonoxid- Sensor oder ein Feuchtigkeitssensor eingesetzt werden.

Alternativ oder zusätzlich zu der einen oder den mehreren Messeinrichtungen 26a- 26e kann das Entlüftungssystem 10 auch eine Datenverarbeitungseinrichtung aufweisen, welche dazu eingerichtet ist, die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in einem oder mehreren Bereichen BIBS zu berechnen. Die Steuerungseinrichtung steuert dann die als Tellerseparator ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16a in Abhängigkeit der berechneten Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte.

Die Steuerungseinrichtung 24 veranlasst eine Erhöhung der Förderleistung der als Tellerseparator ausgebildeten Strömungseinstelleinrichtung 16a, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte ansteigt. Ferner veranlasst die Steuerungseinrichtung 24 eine Verringerung der Förderleistung der als Tellerseparator ausgebildeten Strömungseinstelleinrichtung 16a, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte sinkt.

In der Fig. 1 sind beispielhaft mögliche Positionen der Messeinrichtungen 26a-26e wiedergegeben. Die Messeinrichtung 26a ist in dem Kurbelgehäuse 102 angeordnet. Die Messeinrichtung 26b ist an der Leckagegasabführleitung 14 angeordnet. Die Messeinrichtung 26c ist in der als Tellerseparator ausgebildeten Strömungseinstelleinrichtung 16a angeordnet. Die Messeinrichtung 26d ist an der Gasrückführleitung 22 angeordnet. Die Messeinrichtung 26e ist an der zu den Brennkammern 104a-104d des Verbrennungsmotors 100 führenden Ansaugleitung 106 angeordnet.

Bei dem in der Fig. 2 dargestellten Verbrennungsmotor 100 ist die Belüftungsleitung 12 des Entlüftungssystems 10 mit dem Hochdruckbereich 114 der Ansaugleitung 106 verbunden.

Das Entlüftungssystem 10 umfasst ferner eine als Belüftungsventil ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16b zum Einstellen des Volumenstroms des in das Kurbelgehäuse 102 eingeleiteten Belüftungsgases. Die als Belüftungsventil ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16b ist an der Belüftungsleitung 12 angeordnet. Die Belüftungsleitung 12 ist eine Hochdruckleitung, welche sich in Strömungsrichtung der Frischluft F hinter dem Verdichter 110 des Abgasturboladers 108 befindet.

Die Steuerungseinrichtung 24 ist dazu eingerichtet, die als Belüftungsventil ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16b in Abhängigkeit einer Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in einem Bereich B1-B5 des Entlüftungssystems 10 zu verstellen. Das Verstellen des Belüftungsventils kann beispielsweise das Ändern des freien Strömungsquerschnitts des Belüftungsventils 16b betreffen.

Die Be- und Entlüftung des Kurbelgehäuses 102 kann folglich über ein Ansteuern der als Tellerseparator ausgebildeten Strömungseinstelleinrichtung 16a und über ein Ansteuern der als Belüftungsventil ausgebildeten Strömungseinstelleinrichtung 16b erfolgen. Vorzugsweise stimmt die Steuerungseinrichtung 24 die Betriebszustände der Strömungseinstelleinrichtungen 16a, 16b aufeinander ab.

Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Verbrennungsmotor 100 umfasst das Entlüftungssystem 10 ebenfalls zwei Strömungseinstelleinrichtungen 16a, 16b. Die Strömungseinstelleinrichtung 16a ist ein Tellerseparator. Die Strömungseinstelleinrichtung 16b ist ein Belüftungsventil. Die Belüftungsleitung 12 zum Einleiten des Belüftungsgases in das Kurbelgehäuse 102 ist in diesem Fall mit dem Hochdruckbereich 120 der Abgasleitung 116 verbunden. Die als Belüftungsventil ausgebildete Strömungseinstelleinrichtung 16b ist an der Belüftungsleitung 12 angeordnet. Die Belüftungsleitung 12 ist also eine Hochdruckleitung, welche sich in Strömungsrichtung des Abgases A vor der Turbine 118 des Abgasturboladers 108 befindet. Das Belüftungsgas ist in diesem Fall Abgas A. Das Kurbelgehäuse 102 wird also mit Abgas A aus der von der Brennkammern 104a-104d des Verbrennungsmotors 100 kommenden Abgasleitung 116 belüftet.

Die Steuerungseinrichtungen 24 der dargestellten Entlüftungssysteme 10 können dazu eingerichtet sein, die Strömungseinstelleinrichtungen 16a, 16b in Abhängigkeit der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem Entlüftungssystem 10 zu steuern, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte einen Grenzwert überschreitet. Ferner können die Steuerungseinrichtungen 24 dazu eingerichtet sein, die Strömungseinstelleinrichtungen 16a, 16b unabhängig von der Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte in dem Entlüftungssystem 10 zu steuern, wenn die Menge und/oder Konzentration des Kraftstoffs und/oder der Reaktionsprodukte einen Grenzwert unterschreitet. Ferner können die Steuerungseinrichtungen 24 dazu eingerichtet sein, die Strömungseinstelleinrichtungen 16a, 16b auch in Abhängigkeit des Drucks im Kurbelgehäuse 102 und/oder einer erforderlichen Medienabscheidung, also beispielsweise einer erforderlichen Ölnebelabscheidung, zu steuern.

Bezuqszeichen

10 Entlüftungssystem

12 Belüftungsleitung

14 Leckagegasabführleitung

16a, 16b Strömungseinstelleinrichtungen

18 Förderantrieb

20 Ölrückführleitung

22 Gasrückführleitung

24 Steuerungseinrichtung

26a-26e Messeinrichtungen

100 Verbrennungsmotor

102 Kurbelgehäuse

104a-104d Brennkammern

106 Ansaugleitung

108 Abgasturbolader

110 Verdichter

112 Niederdruckbereich

114 Hochdruckbereich

116 Abgasleitung

118 Turbine

120 Hochdruckbereich

122 Niederdruckbereich

A Abgas

B1-B5 Bereiche

G Gasgemisch

F Frischluft