Themen:
- Kurbelgehäuseentlüftung im Allgemeinen
- Kurbelgehäuseentlüftungsventil
- Blow-by-Gase
- Ausführungen zur Kurbelgehäuseentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung
- Ölabscheider
- Elektrische Heizung für die Kurbelgehäuseentlüftung
- Häufige Probleme mit der Kurbelgehäuseentlüftung
Kurbelgehäuseentlüftung allgemein:
Bei der Kurbelgehäuseentlüftung handelt es sich um ein System, das Abgase vom Kurbelgehäuse zum Ansaugkrümmer des Motors abführt. In der Ölwanne befindet sich neben dem Motoröl auch Luft. Diese Luft vermischt sich mit Öldämpfen und einer minimalen Menge an Verbrennungsgasen, die an den Kolbenringen im Motor vorbeiströmen Fuhrmann enden. Wir nennen sie „Blow-by“-Gase. Dieser Dampf darf nicht an die Außenluft abgegeben werden. Geschieht dies bewusst, wie früher bei alten Motoren, spricht man von negativer Kurbelgehäuseentlüftung. Dies ist allerdings umweltschädlich, denn die Abgase bestehen aus Verbrennungsrückständen, Wasserdampf und Benzindämpfen.
Heutzutage werden die Dämpfe über Schläuche und Rohre in den Ansaugtrakt des Motors geleitet (im Bild unten sichtbar). Dadurch werden die Kurbelgehäusedämpfe in den Motor gesaugt und nehmen dann am Verbrennungsprozess teil. Nach dem Verbrennen sind sie nicht mehr schädlich. Wir nennen die vollständig geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung eine „Positive Kurbelgehäuseentlüftung“, abgekürzt PCV. Die positive Kurbelgehäuseentlüftung ist mit einem sogenannten PCV-Ventil ausgestattet, das den Druck zum Kurbelgehäuse reguliert.
Kurbelgehäuseentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung werden oft verwechselt. Es gibt einen wesentlichen Unterschied zwischen Kurbelgehäuseentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung:
- Bei der Kurbelgehäuseentlüftung wird der Kurbelgehäusedampf abgeführt und Frischluft zugeführt;
- Bei der Kurbelgehäuseentlüftung werden nur die Kurbelgehäusedämpfe abgesaugt.
Kurbelgehäuseentlüftungsventil:
Bei der Kurbelgehäuseentlüftung handelt es sich sowohl um ein Rückschlagventil als auch um ein Druckregelventil, das den Überdruck aus der Kurbelgehäuseentlüftung zum Einlass des Motors ableitet, in der Gegenrichtung jedoch schließt. In den meisten Fällen ist das Kurbelgehäuseentlüftungsventil als federbelastetes Membranventil ausgeführt, das den Unterdruck im Kurbelgehäuse auf etwa 0,02 bis 0,03 bar gegenüber dem Außenluftdruck hält.
Beim Öffnen dieses PCV-Ventils werden die Wasserdämpfe und Blow-by-Gase von der Ansaugluft absorbiert und im Zylinder mitverbrannt.
Das Kurbelgehäuseentlüftungsventil ist auf der einen Seite mit der Außenluft und auf der anderen Seite mit dem Ansaugkrümmer verbunden. Ziel ist es, bei wechselnden Drücken im Ansaugkrümmer einen niedrigen, konstanten Druck im Kurbelgehäuse aufrechtzuerhalten.
- Im Leerlauf ist der Druck im Saugrohr niedrig (Unterdruck). Das Ventil ist fast geschlossen;
- Beim Beschleunigen wird die Drosselklappe leicht geöffnet und dann steigt der Luftdruck im Ansaugkrümmer (weniger Unterdruck). Das Ventil öffnet sich etwas weiter.
Beim Öffnen des Ventils bewegt sich die Dichtscheibe entgegen der Federkraft nach oben. Dadurch wird der Durchgang vergrößert, sodass mehr Kurbelgehäusedämpfe zum Einlass abgeführt werden können.
Blow-by-Gase:
Die Gase, die aus dem Brennraum in das Kurbelgehäuse gelangen, werden Blow-by-Gase genannt. Blow-by-Gase können auf vielen Wegen in das Kurbelgehäuse gelangen. Faktoren wie das Kolbenspiel, der Zustand der Kolbenringe sowie die Ovalität und der Verschleiß der Zylinderwand haben den größten Einfluss auf die Menge der von einem Motor erzeugten Blow-by-Gase.
Bei der Verbrennung entsteht pro Liter Kraftstoff etwa ein Kilogramm Wasserdampf, von dem ein Teil im Kurbelgehäuse entlang der Kolbenringe landet.
Beim Aufwärmen eines kalten Motors und eines fetten Gemisches beim Beschleunigen entstehen die meisten Blow-by-Gase, die dazu führen, dass unverbrannter oder unvollständig verbrannter Kraftstoff im Kurbelgehäuse landet. Die Blow-by-Gase bestehen zu 10 bis 40 % aus Öl und der Rest besteht aus Gasen wie H20, CO, Co2, HC und NOx.
Varianten der Kurbelgehäuseentlüftung und Kurbelgehäuseentlüftung:
Die Bilder zeigen einen Teil des Motorblocks, in dem die Art der Kurbelgehäuseentlüftung erkennbar ist. Die Komponenten der Kurbelgehäuseentlüftung sind durch pneumatische Symbole gekennzeichnet.
Die Legende zeigt die Bedeutung der Symbole.
Jede Art der Kurbelgehäuseentlüftung ist nummeriert (von 1 bis 7).
1. Ungeregelte Kurbelgehäuseentlüftung mit Ablass für das Gasventil:
Die Kurbelgehäuseentlüftung besteht aus einem Ölabscheider und einem Schlauch zum Luftschlauch zwischen Luftfilter und Drosselklappe. Dabei handelt es sich um die einfachste Variante der Kurbelgehäuseentlüftung, die uns in Pkws begegnet. Diese Konstruktion hat viele Nachteile:
– Die Dämpfe im Kurbelgehäuse können dazu führen Luftmassenmesser verschmutzen;
– Der Unterdruck im Kurbelgehäuse hängt vom Luftfilterwiderstand ab.
2. Kurbelgehäuseentlüftung mit Rückschlagventil vorne und Drossel nach der Drosselklappe:
Im Vergleich zu Nummer 1 (oben) ist die Belüftung besser, da bei Teillast ein besserer Luftstrom über die Drosselklappe erfolgt. Ein Nachteil besteht darin, dass die Konstruktion komplizierter ist als bei Nummer 1.
3. Kurbelgehäuseentlüftung mit Strömungsrichtungsänderung im Entlüftungsrohr:
Das große Plus: Dabei handelt es sich um eine Belüftung im Kurbelgehäuse und nicht nur um eine Entlüftung. Nachteile bestehen darin, dass ein zweiter Ölabscheider erforderlich ist und die Luftströmung im Ölabscheider umgekehrt wird.
4. Geregelte Kurbelgehäuseentlüftung mit Entleerung nach dem Gasventil:
Durch die Anordnung hinter der Drosselklappe entsteht in der Kurbelgehäuseentlüftung ein höherer Unterdruck (höhere Saugwirkung). Daher ist ein Druckregler erforderlich. Zwischen Ölabscheider und Einlassrohr befindet sich ein Druckregler, der erst bei einem bestimmten Kurbelgehäusedruck öffnet. Ohne Überdruck im Kurbelgehäuse ist der Druckregler geschlossen.
5. Geregeltes Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit Entlüftung für das Gasventil:
Auch den Druckregler sehen wir in dieser Ausführung. Der Zusatz bei diesem System ist der Schlauch zwischen dem Luftansaugrohr vor der Drosselklappe und dem Anschluss am Ventildeckel. Dadurch ist eine Belüftung möglich. Der Nachteil besteht darin, dass über der Drosselklappe Falschluft entsteht.
6. Unkontrollierte Kurbelgehäuseentlüftung eines aufgeladenen Motors:
Im Kurbelgehäuseentlüftungsschlauch zwischen Drosselklappe und Ansaugkrümmer befindet sich ein Rückschlagventil. Dadurch wird verhindert, dass der Turbo Überdruck in das Kurbelgehäuseentlüftungssystem bläst. Unter Volllastbedingungen würde dieses Überdruckventil geschlossen bleiben und der Kurbelgehäusedruck würde zu stark ansteigen. Aus diesem Grund ist an der Saugseite des Turbos ein zusätzlicher Ölabscheider mit Schlauch angebracht.
7. Kontrolliertes Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines aufgeladenen Motors:
Der Schlauch zum Ventildeckel ermöglicht eine Kurbelgehäuseentlüftung. Das Druckregelventil mit zwei Rückschlagventilen ermöglicht einen höheren Unterdruck für den Ölabscheider. Der Nachteil besteht darin, dass dieses System komplex ist.
Ölabscheider:
Um zu verhindern, dass Motoröl mit den Blow-by-Gasen über die Kurbelgehäuseentlüftung in den Ansaugkanal gesaugt wird, setzen Hersteller Ölabscheider ein. Ohne einen Ölabscheider könnten Komponenten wie Luftmassenmesser, Turbo, Ventile und Katalysator oder Partikelfilter verschmutzt oder beschädigt werden. Wie der Name schon sagt, trennt der Ölabscheider Luft und Ölrückstände. Ölabscheider gibt es in verschiedenen Ausführungen: Zyklon-, Labyrinth- und Elektrolyt-Ölabscheider. Diese drei Versionen werden in den folgenden Abschnitten beschrieben.
Zyklon-Ölabscheider:
Der Zyklon-Ölabscheider trennt das Öl und die Luft in den Kurbelgehäusedämpfen, indem er die Luft verwirbelt. Durch die beim Verwirbeln entstehende Zentrifugalkraft werden die schwereren Ölpartikel gegen die Innenseite des Gehäuses geschleudert.
Die verbleibenden Öltröpfchen werden über einen Schlauch zum Kurbelgehäuse zurückgeführt. Die Luft drückt das Druckregelventil gegen die Federkraft nach oben und wird dem Motoreinlass zugeführt. Auf dem Bild sehen wir, dass der Turbo diese Luft ansaugt.
Das Druckregelventil schließt, wenn im Kurbelgehäuse ein Unterdruck zu entstehen droht, beispielsweise wenn der Turbo viel Luft ansaugt. Ein zu hoher Unterdruck im Kurbelgehäuse könnte Dichtungen beschädigen.
Labyrinth-Ölabscheider:
Ein Labyrinth-Ölabscheider wird häufig mit einem Zyklonabscheider kombiniert. Im Labyrinth-Ölabscheider prallen die Kurbelgehäusedämpfe auf die Leitbleche. Die Öltröpfchen werden von der Luft getrennt und fallen zurück in das Kurbelgehäuse. Die verbleibenden Ölreste werden anschließend im Zyklonabscheider vom Dampf getrennt.
Bei erhöhtem Kurbelgehäusedruck und übermäßigen Kurbelgehäusedämpfen, beispielsweise durch übermäßigen Verschleiß der Kolbenringe, öffnet das Druckbegrenzungsventil, um zu verhindern, dass der Kurbelgehäusedruck zu stark ansteigt.
Die Bilder unten zeigen einen Ventildeckel eines 2.0 TDI-VW-Motors. Beide Arten von Ölabscheidern werden im Ventildeckel montiert.
Die folgenden Bilder zeigen die Positionen der Labyrinth- und Zyklon-Ölabscheider. Der Kurbelgehäusedampf gelangt in das Labyrinth (links). Im Labyrinth werden die groben Ölrückstände von der strömenden Luft getrennt. Aus dem Labyrinth gelangt der Kurbelgehäusedampf in den Zyklonbereich, um die letzten Ölreste aus der Luft zu entfernen.
Elektrostatischer Ölabscheider:
Die zuvor genannten Ölabscheider erreichen keine 100 % effektive Abscheidung. Wenn der Kurbelgehäusedampf solche Ölabscheider mit niedriger Geschwindigkeit passiert, was bei niedrigen Drehzahlen vorkommen kann, verbleiben immer noch kleine Öltröpfchen im Dampf. Der elektrostatische Ölabscheider entfernt auch diese kleinen Tröpfchen aus den Kurbelgehäusedämpfen. Der gereinigte Kurbelgehäusedampf enthält weniger als ein Prozent des Öls, das in den ungereinigten Kurbelgehäusedampf gelangt ist.
Die folgende Abbildung zeigt den elektrostatischen Ölabscheider.
Durch die Hochspannung werden selbst kleinste Öltröpfchen magnetisch, sodass sie im Abscheider haften bleiben. Auf diese Weise wird das Öl von der Luft getrennt.
Im Gehäuse befindet sich ein Transformator, der die Bordspannung von 12 bzw. 24 Volt (im Pkw oder Nutzfahrzeug) in eine Hochspannung von 9 bis 12 Kilovolt umwandelt.
Elektrische Heizung für die Kurbelgehäuseentlüftung:
Der Kurbelgehäusedampf enthält Wasserdampf. Im Abschnitt „Blow-by-Gase“ wurde bereits beschrieben, dass pro Liter Kraftstoff etwa ein kg Wasserdampf freigesetzt wird, von dem ein Teil im Kurbelgehäuse entlang der Kolbenringe landet. Bei einem kalten Motor, bei dem die Temperatur in der Kurbelgehäuseentlüftung weniger als 70 Grad Celsius beträgt, kondensiert der Wasserdampf als Wasser. Bei vielen Kaltstarts und kurzen Fahrten sammelt sich eine große Menge Wasser im Motorblock.
Während der Motor läuft, verdunstet ein Teil der Feuchtigkeit und der Dampf wird über die Kurbelgehäuseentlüftung abgeführt. Der Kurbelgehäusedampf kondensiert an den kälteren Teilen der Motorteile, einschließlich der Kurbelgehäuseentlüftungsschläuche. Um zu verhindern, dass der Dampf im Schlauch bei niedrigen Außenlufttemperaturen gefriert, bauen viele Automobilhersteller ein oder mehrere Heizelemente in einen Kurbelgehäuseentlüftungsschlauch ein.
Die Heizung wird beim Kaltstart vom Steuergerät aktiviert.
Bei Motoren ohne Heizelement oder bei nicht funktionierender Heizung besteht die Gefahr, dass der Entlüftungsschlauch einfriert. An dieser Stelle kommt es zu einer Verstopfung. Der Kurbelgehäusedruck wird dann deutlich höher. Aufgrund des erhöhten Kurbelgehäusedrucks kann es zu Ölleckagen durch die Kurbelwellendichtung oder -dichtungen (Ventildeckel- oder Ölwannendichtung) kommen.
Motoren, die nicht ausreichend Betriebstemperatur erreichen, können dazu führen, dass das Wasser in der Ölwanne gefriert. Da Öl auf dem Wasser schwimmt, blockiert das Eis den Ölfluss in das Ölsieb. Niedriger Öldruck führt zu Motorschäden. Die in diesem Absatz beschriebene elektrische Heizung bietet hierfür keine Lösung: Die Heizung verhindert das Einfrieren der Kurbelgehäuseentlüftungsschläuche, die sich möglicherweise oben im Motorraum befinden. Um zu verhindern, dass sich viel Wasser im Kurbelgehäuse ansammelt, empfiehlt es sich, den Motor häufig durch lange Fahrten warmlaufen zu lassen, Wartungsintervalle nicht zu verschieben und Kurzstreckenfahrten von wenigen Kilometern möglichst zu vermeiden.
Häufige Probleme mit der Kurbelgehäuseentlüftung:
- Verstopfte Kurbelgehäuseentlüftung: Im Kurbelgehäuse baut sich ein hoher Druck auf, der den Motorbetrieb behindert. Bei Motoren mit viel Weißschlamm (Ölrückstände mit Feuchtigkeit, verursacht durch immer kurze Fahrten, bei denen der Motor nie Betriebstemperatur erreicht, oder durch einen defekten Thermostat) kann es zu einer vollständigen Verstopfung der Kurbelgehäuseentlüftung kommen. Die Schläuche sind dann voller Schlamm und können im Winter einfrieren (da weißer Schlamm oft aus Feuchtigkeit besteht). In diesem Fall können die Schläuche spontan kollabieren.
- Rissige Schläuche: Öl greift Gummi an. Kurbelgehäusedämpfe enthalten Ölrückstände und die Ansaugschläuche bestehen häufig aus Gummi. Wenn diese Schläuche älter werden, können sie reißen. Diese Schläuche fühlen sich im Vorfeld oft wie Kaugummi an und sind ein Hinweis darauf, dass sie ausgetauscht werden müssen.
- Ein gerissener Kurbelgehäuseentlüftungsschlauch kann einen unangenehmen Ölgeruch im Motorraum und damit auch im Innenraum verursachen. Außerdem saugt der Motor Falschluft an, weil die zusätzlich angesaugte Luft nicht vom Luftmassenmesser gemessen wurde. Der Luftüberschuss kann dazu führen, dass der Motor unregelmäßig läuft, mehr Kraftstoff verbraucht und die Motorleuchte aufleuchtet.
- Verschmutzung des Motors: Kurbelgehäusedämpfe können trotz Ölabscheider noch kleine Öltröpfchen enthalten. Dies kann zu einer Verschmutzung des Ansaugtrakts des Motors, einschließlich des Drosselklappengehäuses und der Einlassventile, führen.
- Erhöhter Kurbelgehäusedruck: Dies ist kein Problem der Kurbelgehäuseentlüftung selbst, kann aber durch die Entlüftung beobachtet werden. Wenn viel Luft durch die Kurbelgehäuseentlüftung geblasen wird, kann es zu Schäden an einem oder mehreren (Kompressions-)Kolbenringen oder der Zylinderwand kommen. Während des Kompressionshubs (Blow-by) entweicht das Gemisch an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse. Um sicher zu wissen, ob die Ursache in den Kolbenringen liegt, muss ein Kompressionstest oder eine Zylinderdichtheitsprüfung durchgeführt werden. Bei einem Motor, der darunter leidet, wird das Motoröl durch den Kraftstoff und die Verbrennungsgase schneller verunreinigt und altert.
