Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wasserstoffverbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Kurbelgehäuseentlüftung eines solchen Wasserstoffverbrennungsmotors.

Um eine möglichst emissionsarme Fortbewegung mittels Automobilen erreichen zu können, werden zunehmend Elektrofahrzeuge eingesetzt. Diese weisen jedoch eine vergleichsweise schwere Batterie und damit auch lediglich eine begrenzte Reichweite auf. Eine alternative ökologische Antriebsform stellt ein Wasserstoffverbrennungsmotor dar, sofern der darin verbrannte Wasserstoff ökologisch, beispielsweise mittels Solarenergie, erzeugt wird. Bei der Verbrennung entsteht lediglich Wasserdampf.

Im Großen und Ganzen sind derartige Wasserstoffverbrennungsmotoren nahezu identisch zu bisherigen Verbrennungsmotoren aufgebaut, sodass eine Vielzahl an bereits langjährig erprobten Komponenten auch in einem Wasserstoffverbrennungsmotor eingesetzt werden kann. Im Betrieb des Wasserstoffverbrennungsmotors kann es analog zu einem konventionellen Verbrennungsmotor, der beispielsweise Benzin oder Diesel verbrennt, zu einem Gasdurchtritt zwischen Kolben und Zylinder in ein Kurbelgehäuse kommen, wobei insbesondere bei einem Wasserstoffverbrennungsmotor dabei die Gefahr besteht, dass auch unverbrannter Wasserstoff in das Kurbelgehäuse gelangen und Werte erreichen kann, die oberhalb einer unteren Explosionsgrenze des Wasserstoffs liegen. Werden derartige kritische Grenzwerte erreicht, kann es beispielsweise zu einem Motorbrand oder zu einer Explosion kommen. Zugleich entstehen bei der Nutzung von Wasserstoff als Kraftstoff für Verbrennungsmotoren in der Verbrennungsreaktion hohe Mengen Wasser, die die bekannten Mengen von konventionellen Otto- oder Dieselmotoren überschreiten. Das Motor-Blowby (Kurbelgehäusegas) enthält deshalb neben dem Wasserdampf aus der angesaugten Umgebungsluft einen hohen Anteil Wasserdampf aus der Verbrennung. Durch eine Abkühlung kann es dort zur Kondensation von Wasser kommen. Dieses flüssige Wasser wird dann in das Motoröl im Ölsumpf des Kurbelgehäuses eingetragen, was zu einer Kontamination des Motoröls und in Folge zu einem erhöhten Verschleiß der Motorkomponenten und einem Schmierverlust führen kann.

Bisher erfolgte eine Kurbelgehäuseentlüftung über einen Ölnebelabscheider, der in der Lage war, einen Überdruck an Kurbelgehäusegas durch ein Entlüften zu reduzieren. Dabei erfolgte jedoch ausschließlich ein Entlüften des Kurbelgehäuses und kein Spülen desselben.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen Wasserstoffverbrennungsmotor anzugeben, welcher insbesondere zuverlässig betrieben werden kann.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Wasserstoffverbrennungsmotor eine Explosion bzw. einen Brand durch eine zu hohe Wasserstoffkonzentration in einem Kurbelgehäuse durch eine wasserstoffkonzentrationsabhängige Spülung des Kurbelgehäuses und/oder eine Korrosion durch eine zu hohe Feuchtigkeit im Kurbelgehäuse mittels einer feuchtigkeitsabhängigen Spülung des Kurbelgehäuses zu verhindern. Der erfindungsgemäße Wasserstoffverbrennungsmotor besitzt dabei ein Kurbelgehäuse, in welchem beispielsweise eine Kurbelwelle gelagert ist, die die translatorische Verstellbewegung von Kolben in eine rotatorische Bewegung umwandelt. Ebenfalls vorgesehen sind ein Wasserstoffsensor zur Erfassung einer Wasserstoffkonzentration in einem Kurbelgehäusegas sowie eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die derart ausgebildet ist, dass sie bei Überschreiten einer vordefinierten Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäusegas das Kurbelgehäuse mit Frischluft spült und dadurch die Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäuse reduziert. Die vordefinierte Wasserstoffkonzentration liegt dabei unterhalb einer unteren Explosionsgrenze, wodurch die Gefahr eines Motorbrandes oder gar einer Explosion zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Mit der erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftung, die das Kurbelgehäuse in Abhängigkeit der Wasserstoffkonzentration entlüftet bzw. spült, ist es möglich, die Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäuse laufend zu überwachen und zu reduzieren, sofern diese sich der unteren Explosionsgrenze, das heißt der vordefinierten Wasserstoffkonzentration, nähert. Ein derartiger Wasserstoffsensor muss dabei nicht zwingend im oder am Kurbelgehäuse angeordnet sein, sondern kann auch in einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses angeordnet werden.

Zusätzlich oder alternativ dazu können auch ein Feuchtesensor zur Erfassung einer Feuchtekonzentration in einem Kurbelgehäusegas und eine bzw. die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung vorgesehen sein, die derart ausgebildet ist, dass sie bei Überschreiten einer vordefinierten Feuchtigkeit im Kurbelgehäusegas das Kurbelgehäuse spült und dadurch die Feuchtigkeit im Kurbelgehäuse reduziert. Hierdurch ist eine aktive Spülung des Kurbelgehäuses mit Umgebungsluft zur Entfeuchtung des Kurbelgehäusegases (Blowbys) möglich.

Durch eine derartige Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung kann eine Verdünnung des Blowbys mit Umgebungsluft und dadurch eine Reduktion der absoluten Feuchte des Gasgemischs im Kurbelgehäuse erreicht werden, was den Vorteil bietet, dass eine Verminderung bzw. sogar eine Verhinderung von Kondensation beim Aufwärmen und nach dem Abstellen des Wasserstoffverbrennungsmotors erfolgt. Hierdurch lassen sich insbesondere ein Korrosionsrisiko erheblich senken und die Lebensdauer des Wasserstoffverbrennungsmotors erhöhen.

Im Normalbetrieb erfolgt dabei eine Absenkung der Taupunkttemperatur des Kurbelgehäusegases. Unter der Taupunkttemperatur wird üblicherweise der Kondensationspunkt der Luft verstanden, wobei sich bei einem Unterschreiten der Taupunkttemperatur Wasserdampf als Tau oder Nebel abscheiden kann. Durch die Absenkung der Taupunkttemperatur kann die Gefahr von Kondensation von Wasserdampf an Bauteilen und im Öl im Kurbelgehäuse zu niedrigeren Temperaturen hin verschoben werden, wodurch sich der Temperaturbereich ohne Kondensation im Normalbetrieb vergrößert.

Dies wirkt sich auch positiv auf ein Warmlaufen des Wasserstoffverbrennungsmotors aus, da das Temperaturfenster mit Kondensation durch das Spülen kleiner wird und weniger Wassereintrag in ein Motoröl bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Wasserstoffverbrennungsmotors entsteht.

Nach dem Abstellen des Wasserstoffverbrennungsmotors führt die aktive Spülung mittels der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung zu einer niedrigeren Feuchtigkeit des Gasgemischs im Kurbelgehäuse, so dass geringere Kondensatmengen anfallen, als bei Wasserstoffverbrennungsmotoren ohne aktive Spülung.

Trotzdem kann es bei höheren Außentemperaturen auch mit Spülung nach dem Abstellen des Wasserstoffverbrennungsmotors durch das Abkühlen desselben zu einer Unterschreitung der Taupunkttemperatur und damit zu einer unerwünschten Kondensation kommen, welchem durch ein zeitgesteuertes Nachlaufenlassen der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung entgegengewirkt werden kann. Hierdurch wird weitere Feuchtigkeit aus dem Kurbelgehäuse entfernt und die Taupunkttemperatur auf Werte unterhalb der Umgebungstemperatur gesenkt, wodurch es möglich ist, eine Kondensation vollständig zu verhindern und eine Korrosion von Motorkomponenten während des Stillstands zu vermeiden.

Auch unter extremen Bedingungen, wie beispielsweise in tropischer Umgebung (heiß und feucht, z.B. Umgebungstemperatur 30°C / 100% relative Feuchte) reduziert die aktive Spülung die Gefahr von Kondensation, da die absolute Feuchte der Umgebungsluft (Spülluft) in den meisten Betriebspunkten unter der Feuchte des Kurbelgehäusegases liegt.

Bei sehr kalter Umgebungstemperatur (kleiner als 0°C) und betriebswarmem Wasserstoffverbrennungsmotor sorgt die Spülluft für eine leichte Abkühlung des Gasgemischs im Kurbelgehäuse. Dadurch kann im Betrieb mit Spülluft die Taupunkttemperatur unterschritten und die Kondensation ausgelöst werden. Abhilfe kann hier eine passive Vorwärmung der Spülluft (bspw. durch Vorbeileiten an heißen Motorbauteilen) auf eine Temperatur im Bereich 0°C bis 10°C oder eine (kurzzeitige) Reduzierung der Spülluftmenge (Regelbarkeit des Spülgebläses) schaffen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist ein Temperatursensor zur Messung einer Temperatur des Kurbelgehäusegases vorgesehen. Neben der Wasserstoffkonzentration spielt selbstverständlich auch die Temperatur des Kurbelgehäusegases zur Beurteilung einer Explosionsgefahr bzw. einer Brandgefahr eine wesentliche Rolle. Über den Temperatursensor können die Temperatur des Kurbelgehäusegases permanent überwacht und eine Kurbelgehäuseentlüftung und damit auch eine Reduzierung der Wasserstoffkonzentration eingeleitet werden, sobald die erfasste Wasserstoffkonzentration und die erfasste Temperatur zusammen ein Risiko für einen Brand oder eine Explosion darstellen. Ein derartiger Temperatursensor kann dabei ebenfalls im oder am Kurbelgehäuse oder in einer dieses entlüftenden Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordnet werden. Der Temperatursensor kann dabei beispielsweise auch als Infrarotsensor ausgebildet und zur Flammendetektion genutzt werden. Sowohl ein solcher Temperatursensor als auch ein Wasserstoffsensor sind nicht nur kostengünstig zu implementieren, sondern zudem auch äußerst langlebig, wodurch die Überwachung der Wasserstoffkonzentration und die Einstufung einer Brand- bzw. Explosionsgefahr im Kurbelgehäuse langfristig zuverlässig gewährleistet werden kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist ein in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordneter Ölnebelabscheider zum Abscheiden von Öl aus dem Kurbelgehäusegas vorgesehen. Der Wasserstoffsensor und/oder der Feuchtesensor können/kann dabei in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromab des Ölnebelabscheiders angeordnet sein. Über einen derartigen Ölnebelabscheider kann Öl aus dem Kurbelgehäusegas abgeschieden und beispielsweise einem Ölsumpf in dem Kurbelgehäuse wieder zugeführt werden. Durch einen derartigen Ölnebelabscheider, welcher in konventionellen Verbrennungsmotoren bereits langjährig erprobt im Einsatz ist, kann auch ein unerwünschter Austrag von Öl in die Umgebung und damit eine Umweltbelastung zuverlässig vermieden werden. Durch die Anordnung des Wasserstoffsensors und/oder des Feuchtesensors stromab des Ölnebelabscheiders kann eine besonders optimierte Platzierung desselben erreicht werden, da dieser im nun durch den Ölnebelabscheider bereits gereinigten Entlüftungsstrom angeordnet wird, in welchem eine Verschmutzung des Wasserstoffsensors und/oder des Feuchtesensors durch beispielsweise Ölnebel nicht mehr oder nur in deutlich geringerem Maße zu befürchten ist.

Zweckmäßig ist eine Luftansaugleitung mit einem Verdichter vorgesehen, wobei die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromauf des Verdichters in die Ansaugleitung mündet. Über den Verdichter, welcher beispielsweise Teil eines Abgasturboladers sein kann, können ein Anteil der einer Brennkammer zuzuführenden Luft und damit ein der Verbrennung zuzuführender Sauerstoffanteil erhöht und dadurch die Leistung des Wasserstoffverbrennungsmotors gesteigert werden. Durch die Einmündung der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromauf des Verdichters in die Luftansaugleitung ist es zudem möglich, ein Absaugen von Kurbelgehäusegas aus dem Kurbelgehäuse des Wasserstoffverbrennungsmotors beispielsweise mittels einer Saugstrahlpumpe und damit ohne separat zu betreibende bzw. zu verschaltende oder mit Energie zu versorgende Pumpe zu erreichen. Selbstverständlich ist rein theoretisch auch denkbar, dass eine elektrische Pumpe zur Absaugung des Kurbelgehäusegases und damit zu einer Kurbelgehäuseentlüftung bzw. einem Spülen des Kurbelgehäuses eingesetzt wird. Unabhängig von der Ausführungsform der Pumpe kann diese hinsichtlich ihrer Leistung regelbar sein.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserstoffverbrennungsmotors ist in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromab des Ölnebelabscheiders ein Auslassventil angeordnet, welches in geöffnetem Zustand ein Ablassen bzw. Auslassen von Kurbelgehäusegas in die Umgebung ermöglichen. Über ein derartiges Auslassventil ist somit ein Ablassen des Wasserstoffs in die Umgebung möglich, was aus Umweltgesichtspunkten problemlos möglich ist. Bei geschlossenem Auslassventil wird der noch im Kurbelgehäusegas vorhandene Wasserstoff beispielsweise wieder stromauf des Verdichters der Luftansaugleitung zugeführt und kann dadurch einer nochmaligen Verbrennung im Wasserstoffverbrennungsmotor zugeführt werden, wodurch sich der Wirkungsgrad erhöht.

Zweckmäßig ist in dem Kurbelgehäuse oder in einer dieses abdeckenden Zylinderkopfhaube eine Druckentlastungseinrichtung angeordnet, die ab einem vordefinierten Druck bzw. Überdruck öffnet und ein Inneres des Kurbelgehäuses mit der Umgebung verbindet. Eine derartige Druckentlastungseinrichtung kann beispielsweise als Berstscheibe oder als Rückschlagventil ausgebildet sein und bei dem unwahrscheinlichen Fall einer Explosion von Wasserstoff im Kurbelgehäuse ein schadensfreies Ablassen der Explosionsgase bzw. des Explosionsüberdrucks ermöglichen. Eine derartige Druckentlastungseinrichtung kann selbstverständlich auch in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung vorgesehen werden, und zwar entweder zusätzlich oder alternativ. Besonders die Ausbildung der Druckentlastungseinrichtung als Rückschlagventil bietet dabei den großen Vorteil, dass selbst bei einem in Brand geraten des im Kurbelgehäuse vorhandenen Wasserstoffs ein zerstörungsfreies Ablassen des bei der Explosion des Wasserstoffes entstehenden Überdrucks ermöglicht wird. Rein theoretisch ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Druckentlastungseinrichtung als mittels eines Motorsteuergeräts betätigbares elektrisches Ventil ausgebildet ist und dadurch aktiv ansteuerbar ist.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Wasserstoffverbrennungsmotors ist eine Spülleitung mit einem Luftfilter vorgesehen, über welche Luft aus der Umgebung des Kurbelgehäuses ansaugbar ist. Wird beispielsweise eine tolerierbare Wasserstoffkonzentration und/oder eine Feuchtigkeit im Kurbelgehäusegas überschritten und spült daraufhin die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung das Kurbelgehäuse, so saugt sie das Kurbelgehäusegas aus dem Kurbelgehäuse ab, woraufhin dann über die Spülleitung und dem darin angeordneten Luftfilter gefilterte Luft aus der Umgebung in das Kurbelgehäuse eingesaugt und dadurch die Wasserstoffkonzentration und/oder die Feuchtig- keit/Feuchte reduziert wird. Durch das in der Spülleitung vorgesehenen Luftfilter kann gewährleistet werden, dass verschmutzungsfreie Luft in das Kurbelgehäuse angesaugt wird.

Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Wasserstoffverbrennungsmotors anzugeben, bei welchem die Kurbelgehäuseentlüftung bzw. -Spülung in Abhängigkeit einer Wasserstoffkonzentration und/oder einer Feuchtigkeit eines im Kurbelgehäuse vorhandenen Kurbelgehäusegases erfolgt. Die Wasserstoffkonzentration des Kurbelgehäusegases wird dabei mittels eines Wasserstoffsensors gemessen. Über die in den vorherigen Absätzen beschriebene Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung erfolgt nun ein Spülen des Kurbelgehäuses mit Frischluft und damit auch ein Reduzieren der Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäuse, sofern eine vordefinierte Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäusegas überschritten wird. Diese vordefinierte Wasserstoffkonzentration liegt dabei unterhalb der unteren Explosionsgrenze, sodass stets gewährleistet werden kann, dass weder eine Brand- noch eine Explosionsgefahr im Kurbelgehäuse aufgrund des dort vorhandenen Wasserstoffes besteht. Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es somit möglich, den Wasserstoffverbrennungsmotor langfristig schadensfrei zu betreiben, selbst bei einem gebrochenen Kolbenring, bei welchem zu befürchten ist, dass unverbrannte Wasserstoffanteile durch einen Bypass zwischen Zylinderwandung und Kolben in das Kurbelgehäuse gelangen. Zusätzlich oder alternativ kann die Feuchtigkeit des Kurbelgehäusegases mittels eines Feuchtesensors gemessen werden. Über die in den vorherigen Absätzen beschriebene Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung erfolgt nun ein Spülen des Kurbelgehäuses mit Frischluft und damit auch ein Reduzieren der Feuchtigkeit im Kurbelgehäuse, sofern eine vordefinierte Feuchtigkeit im Kurbelgehäusegas überschritten wird. Hierdurch können die Gefahr von Kondensation von Wasserdampf und damit eine Korrosionsgefahr reduziert werden, was es ermöglicht, den Wasserstoffverbrennungsmotor langfristig schadensfrei zu betreiben.

Zweckmäßig wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Temperatur des Kurbelgehäusegases mittels eines Temperatursensors gemessen. Da nicht nur die Wasserstoffkonzentration, sondern auch eine dabei vorliegende Temperatur ein wesentliches Kriterium zur Beurteilung einer Brandgefahr oder einer Explosionsgefahr darstellt, kann mittels eines derartigen Temperatursensors, welcher beispielsweise als Infrarotsensor ausgebildet ist, die Abschätzung des Brand-/Explo- sionsrisikos weiter verfeinert werden. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mittels eines in einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordneten Ölnebelabscheiders Öl aus dem Kurbelgehäusegas abgeschieden, wobei der Wasserstoffsensor und/oder der Feuchtesensor in der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung stromab des Ölnebelabscheiders angeordnet ist oder angeordnet sein kann. Besonders die Anordnung des Wasserstoffsensors und/oder des Feuchtesensors stromab des Ölnebelabscheiders bietet dabei den großen Vorteil, dass dieser verschmutzungssicher angeordnet werden kann, da beispielsweise das mit Ölnebel behaftete Kurbelgehäusegas bereits zuvor im Ölnebelabscheider gereinigt wurde.

Generell kann der Wasserstoffsensor und/oder der Feuchtesensor explosionsgeschützt im Bereich des Kurbelgehäuses oder der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung oder des Ölnebelabscheiders angeordnet werden, beispielsweise über eine gekapselte Elektronik und funkenfreie Werkstoffe. Auch ein druckseitiger Verbau stromab des Verdichters ist denkbar, um beispielsweise eine explosionsgeschützte Ausführung umgehen zu können. Wird beispielsweise der Wasserstoffsensor und/oder der Feuchtesensor im Bereich des Ölnebelabscheiders eingesetzt, so ist es möglich, diesen in die Elektronik des Ölnebelsensors zu integrieren und beispielsweise gemeinsame Steckverbindungen oder elektronische Bauteile zu nutzen. Auch kann beispielsweise ein als Zentrifugalabscheider ausgebildeter Ölnebelabscheider hinsichtlich seiner Drehzahl reguliert werden, beispielsweise in Abhängigkeit einer Wasserstoffkonzentration, die mittels des Wasserstoffsensors gemessen wird und/oder in Abhängigkeit einer Feuchtigkeit, die mit dem Feuchtesensor gemessen wird.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung. 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.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Die einzige Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Wasserstoffverbrennungsmotor.

Entsprechend der Figur 1 weist ein erfindungsgemäßer Wasserstoffverbrennungsmotor 1 , der beispielsweise in einem Kraftfahrzeug 2 eingesetzt werden kann, ein Kurbelgehäuse 3 sowie einen Wasserstoffsensor 4 zur Erfassung einer Wasserstoffkonzentration und/oder einen Feuchtesensor 32 zur Erfassung einer Feuchtigkeit in einem Kurbelgehäusegas 5 auf. In dem Kurbelgehäuse 3 dreht sich dabei eine Kurbelwelle 6, welche über Pleuel 7 mit Kolben 8 verbunden ist. Verbrannt wird in dem erfindungsgemäßen Wasserstoffverbrennungsmotor 1 jedoch kein konventioneller Kraftstoff, wie beispielsweise Benzin, sondern Wasserstoff. Ebenfalls vorgesehen ist eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 10, wobei die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 derart ausgebildet ist, dass sie bei Überschreiten einer vordefinierten Wasserstoffkonzentration und/oder einer Feuchtigkeit im Kurbelgehäusegas 5 das Kurbelgehäuse 3 spült und dadurch die Wasserstoffkonzentration und/oder die Feuchtigkeit im Kurbelgehäuse 3 reduziert. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 ist somit eine Kurbelgehäusespüleinrichtung. Hierdurch ist es möglich, beispielsweise in unerwünschter Weise zwischen dem Kolben 8 und einer Zylinderinnenwandung in das Kurbelgehäuse 3 gelangenden Wasserstoff bzw. Wasser/Feuchtigkeit konzentrationsabhängig aus dem Kurbelgehäuse 3 wieder zu entfernen und dadurch sowohl eine Explosionsgefahr als auch eine Brandgefahr deutlich zu reduzieren oder vorzugsweise sogar auszuschließen. Auch kann dadurch eine Verdünnung des Kurbelgehäusegases 5 mit Umgebungsluft und dadurch eine Reduktion der absoluten Feuchte des Kurbelgehäusegases 5 im Kurbelgehäuse 3 erreicht werden, was den Vorteil bietet, dass eine Verminderung bzw. sogar eine Verhinderung von Kondensation beim Aufwärmen und nach Abstellen des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 erfolgt. Hierdurch lassen sich insbesondere ein Korrosionsrisiko erheblich senken und die Lebensdauer des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 erhöhen.

Die vordefinierte Wasserstoffkonzentration, bei welcher die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 eine Entlüftung des Kurbelgehäuses 3 bzw. ein Spülen desselben vornimmt, liegt dabei unterhalb einer unteren Explosionsgrenze, wodurch vorzugsweise zu keiner Zeit eine Brand- oder Explosionsgefahr besteht.

Mit dem zusätzlichen oder alternativen Vorsehen eines Feuchtesensors 32 und der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 kann im Normalbetrieb des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 eine Absenkung der Taupunkttemperatur des Kurbelgehäusegases 5 (Blowby) im Kurbelgehäuse 3 erreicht und dadurch die Gefahr von Kondensation von Wasserdampf an Bauteilen und im Öl im Kurbelgehäuse 3 zu niedrigeren Temperaturen hin verschoben werden, wodurch sich der Temperaturbereich ohne Kondensation im Normalbetrieb vergrößert.

Dies wirkt sich auch positiv auf ein Warmlaufen des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 aus, da das Temperaturfenster mit Kondensation durch das Spülen kleiner wird und weniger Wassereintrag in das Motoröl bis zum Erreichen der Betriebstemperatur des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 entsteht.

Nach dem Abstellen des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 führt die aktive Spülung mittels der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 zu einem niedrigeren Feuchtegehalt des Kurbelgehäusegases 5 im Kurbelgehäuse 3, so dass geringere Kondensatmengen anfallen, als bei Wasserstoffverbrennungsmotoren ohne aktive Spülung.

Bei höheren Außentemperaturen kann es auch mit Spülung nach dem Abstellen des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 durch das Abkühlen desselben zu einer Unterschreitung der Taupunkttemperatur und damit zu einer unerwünschten Kondensation kommen, welchem durch ein zeitgesteuertes Nachlaufenlassen der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 entgegengewirkt werden kann. Hierdurch wird weitere Feuchtigkeit aus dem Kurbelgehäuse 3 heraus transportiert und die Taupunkttemperatur auf Werte unterhalb der Umgebungstemperatur gesenkt. Hierdurch ist es möglich eine Kondensation vollständig zu verhindern und eine Korrosion von Motorkomponenten während des Stillstands zu vermeiden.

Bei sehr kalter Umgebungstemperatur (kleiner als 0°C) und betriebswarmem Wasserstoffverbrennungsmotor 1 sorgt die Spülluft für eine Abkühlung des Kurbelgehäusegases 5, wodurch die Taupunkttemperatur unterschritten und die Kondensation ausgelöst werden kann. Abhilfe kann hier eine passive Vorwärmung der Spülluft (bspw. durch Vorbeileiten am heißen Kurbelgehäuse 3) auf eine Temperatur im Bereich 0°C bis 10°C oder eine (kurzzeitige) Reduzierung der Spülluftmenge (Regelbarkeit des Spülgebläses) schaffen.

Ebenfalls vorgesehen sein kann ein Temperatursensor 11 zur Messung einer Temperatur des Kurbelgehäusegases 5, wobei sowohl die Wasserstoffkonzentration als auch die Temperatur wichtige Kriterien zur Beurteilung einer Brand- oder Explosionsgefahr sind.

In der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 10 ist ein Ölnebelabscheider 12 zum Abscheiden von Öl aus dem Kurbelgehäusegas 5 vorgesehen, der beispielsweise als Zentrifugalabscheider ausgebildet sein kann. Das in dem Ölnebelabscheider 12 abgeschiedene Öl kann beispielsweise über eine Rückführleitung 13 wieder einem Ölsumpf 14 im Kurbelgehäuse 3 zugeführt werden.

Um eine Brennkammer 15 des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 sowohl mit Wasserstoff als Kraftstoff als auch mit Luft und damit mit Sauerstoff zu versorgen, ist eine Luftansaugleitung 16 vorgesehen, in dessen Verlauf ein Verdichter 17, der beispielsweise Bestandteil eines Abgasturboladers 18 sein kann, angeordnet ist. Der Abgasturbolader 18 wird dabei mittels der Verbrennungsabgase 19 des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 angetrieben. Zwischen dem Verdichter 17 und dem Wasserstoffverbrennungsmotor 1 kann darüber hinaus ein Ladeluftkühler 20 zum Kühlen der angesaugten Ladeluft vorgesehen sein. Ebenfalls vorgesehen sein kann ein Luftfilter 21 .

Zum Spülen des Kurbelgehäuses 3 und damit zu einer Reduzierung der Wasserstoffkonzentration oder der Feuchtigkeit des darin enthaltenen Kurbelgehäusegases 5 ist das Kurbelgehäuse 3 über eine Spülleitung 22 und einen Luftfilter 21' mit der Umgebung verbunden. Steigt somit die Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäusegas 5 und/oder die Feuchtigkeit über den vordefinierten Grenzwert, so wird das Kurbelgehäuse 3 mittels der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 gespült, indem Frischluft über die Spülleitung 22 und den Luftfilter 2T aus der Umgebung in das Kurbelgehäuse 3 angesaugt wird.

Betrachtet man die Figur 1 weiter, so kann man erkennen, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 10 stromauf des Verdichters 17 in die Luftansaugleitung 16 mündet. Eine Einmündungsstelle 23 kann dabei beispielsweise als Venturi-Düse bzw. als Saugstrahlpumpe ausgebildet sein.

Stromab des Ölnebelabscheiders 12 kann darüber hinaus ein Auslassventil 24 vorgesehen sein, welches in geöffnetem Zustand ein Ablassen von Kurbelgehäu- segas 5 in die Umgebung ermöglicht. Ein derartiges Auslassventil 24 kann beispielsweise ein sehr schnelles Ablassen von Kurbelgehäusegas 5 in die Umgebung bzw. auch ein sehr schnelles Spülen des Kurbelgehäuses 3 ermöglichen. In dem Kurbelgehäuse 3 bzw. in einer Zylinderkopfhaube 25 kann darüber hinaus eine Druckentlastungseinrichtung 26 angeordnet sein, die auf einen vordefinierten Druck bzw. Überdruck öffnet und ein Inneres des Kurbelgehäuses 3 bzw. des Zylinderkopfes mit der Umgebung verbindet. Eine derartige Druckentlastungseinrichtung 26 ist gemäß der Figur 1 im Bereich des Kurbelgehäuses 3 eingezeichnet, diese kann jedoch prinzipiell auch im Bereich der Kurbelgehäuseentlüftungsleitung 10 vorgesehen werden. Eine Ausbildung der Druckentlastungseinrichtung 26 ist dabei beispielsweise als Berstscheibe oder als Rückschlagventil möglich, wobei insbesondere die Ausbildung als Rückschlagventil den großen Vorteil bietet, dass nach dem Abbau des Überdrucks kein Austausch der Druckentlastungseinrichtung 26, wie beispielsweise bei einer gebrochenen Berstscheibe, erforderlich ist. Die Druckentlastungseinrichtung 26 kann auch als mittels eines Motorsteuergeräts betätigbares elektrisches Ventil ausgebildet sein, wobei in gleicher Weise auch das Auslassventil 24 als elektrisches Ventil ausgebildet sein kann und mittels des Motorsteuergeräts betätigbar ist.

Im Bereich der Ansaugleitung 16 kann darüber hinaus ein Heißfilm-Luftmassen- messer 27 vorgesehen sein, welcher eine eingespritzte Kraftstoff masse auf die Luftmasse abstimmt und dadurch für eine effiziente Kraftstoffverbrennung sorgt. Der Heißfilm-Luftmassenmesser 27 ist dabei zwischen dem Luftfilter 21 und einer Drosselklappe 28 angeordnet.

Darüber hinaus kann noch eine Verbindungsleitung 31 mit einem Ventil 29 vorgesehen sein, wobei die Verbindungsleitung 31 stromab des Verdichters 17 aus der Luftansaugleitung 16 abzweigt und stromauf des Verdichters 17 wieder in die Luftansaugleitung 16 einmündet. Im Bereich der Verbindungsleitung 31 ist darüber hinaus eine Venturi-Düse 30 angeordnet, über welche bei geöffnetem Ventil 29 eine erhöhte Absaugung von Kurbelgehäusegas 5 aus dem Kurbelgehäuse 3 ermöglicht.

Eine Kurbelgehäuseentlüftung des erfindungsgemäßen Wasserstoffverbrennungsmotors 1 erfolgt dabei nach dem nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, bei dem zunächst mittels des Wasserstoffsensors 4 eine Wasserstoffkonzentration in einem Kurbelgehäusegas 5 gemessen wird. Überschreitet die Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäusegas 5 einen vordefinierten Grenzwert, so wird die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 aktiviert und das Kurbelgehäuse 3 mit Frischluft gespült und dadurch die Wasserstoffkonzentration im Kurbelgehäuse 3 reduziert. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass mittels eines Feuchtesensors 32 eine Feuchtigkeit in dem Kurbelgehäusegas 5 gemessen und bei Überschreiten einer vordefinierten Feuchtigkeit im Kurbelgehäusegas 5 die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 9 aktiviert und das Kurbelgehäuse 3 gespült und dadurch die Feuchtigkeit im Kurbelgehäuse 3 reduziert wird. Eine Luftansaugung bei der Kurbelgehäuseentlüftung erfolgt dabei über die Spülleitung 22, die über den Luftfilter 2T mit der Umgebung verbunden ist. Das abgesaugte Kurbelgehäusegas 5 kann entweder über das Auslassventil 24 in die Umgebung abgelassen oder über die Luftansaugleitung 16 einer erneuten Verbrennung zugeführt werden. Hierdurch kann insbesondere eine Brand- und Explosionsgefahr von sich im Kurbelgehäuse 3 anreicherndem Wasserstoff zuverlässig vermieden werden. Zusätzlich oder alternativ kann auch eine Korrosionsgefahr reduziert werden. Die Erfassung der möglichen Brand- bzw. Explosionsgefahr kann dabei durch einen zusätzlichen Temperatursensor 11 unterstützt werden. Erfolgt doch ein Brand bzw. eine Explosion im Kurbelgehäuse 3, so kann über die Druckentlastungseinrichtung 26 eine Zerstörung des Kurbelgehäuses 3 und damit des Wasserstoffverbrennungsmotors 1 zuverlässig ausgeschlossen werden, da die Druckentlastungseinrichtung 26 ab einem vordefinierten Überdruck öffnet und die Brand- bzw. Explosionsgase in die Umgebung entlässt. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und dem erfindungsgemäßen Wasserstoffverbrennungsmotor 1 lässt sich somit Letzterer deutlich sicherer betreiben.

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