CN110382828A - 油分离设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于净化曲轴箱排风气体的油分离设备(1)，其包括具有进气口(8)和出口(9)的壳体(7)以及在壳体(7)中地布置在进气口(8)与出口(9)之间的油分离器(11)，其中，与进气口(8)连接的导气通道(14)的远离进气口(8)的纵向端部构造有通口(15)，在该通口上布置有呈盘状构成的节流膜片(10)，该节流膜片沿导气通道(14)的纵向方向(16)能在闭合位置与打开位置之间运动地受支承，其中，导气通道(14)与出口通道(22)形成环状间隙(23)，由此在打开位置中，曲轴箱排风气体从导气通道(14)经由喷嘴间隙(26)流入环状间隙中，并且其中，壳体(7)具有附加开口(21)，在该附加开口上能将参考气压施加在节流膜片(10)的远离导气通道(14)的一侧上。节流膜片(10)径向延伸超出环状间隙(23)地构成，并具有在边缘成型的密封区域(27)，该密封区域密封地布置在壳体(7)中构成的凹部(28)中，使得节流膜片(10)将附加开口(21)与进气口(8)在流体技术上分隔开。

Description

油分离设备

技术领域

本发明涉及一种用于净化曲轴箱排风气体的油分离设备，该油分离设备包括：壳体，该壳体具有能与曲轴箱流动连接的进气口和能与内燃机的抽吸区域流动连接的出口；以及在壳体中布置在进气口与出口之间的油分离器，其中，在壳体内部延伸有与进气口流动连接的导气通道，其中，在导气通道的远离进气口的纵向端部上构造有通口，在其上布置有呈盘状地构成的节流膜片，该节流膜片沿导气通道的纵向方向地能在闭合位置与打开位置之间运动地支承在壳体中，在闭合位置中，节流膜片贴靠在导气通道的通口的边缘上并封闭通口，在打开位置中，通口的边缘与节流膜片之间形成环状的喷嘴间隙，其中，导气通道至少分区段地被与出口流动连接的出口通道包围，并且导气通道与出口通道形成环状间隙，由此在节流膜片的打开位置中，曲轴箱排风气体能从导气通道经由喷嘴间隙流动到环状间隙，其中，油分离器在环状间隙内侧地附接在出口通道上并附接在穿流过喷嘴间隙的曲轴箱排风气体的横向于导气通道的纵向方向延伸的流动路径中，并且其中，壳体具有附加开口，在该附加开口上能将参考压力施加在节流膜片的远离导气通道的一侧上。

背景技术

净化曲轴箱排风气体涉及分布在排风气体的气相中的形式为1μm或更小量级的小油滴的分散相的相分离。这种相分离的物理过程称为油分离，对此需要持续不断地供应能量(功率供应)。每个被动驱动的油分离器在此从曲轴箱排风系统中获取一定份额的形式为压力损失的可用功率，其例如在穿流过过滤器的孔隙时或在穿流过旋风分离器的情况下所造成。油分离器吸收的功率越大，用于较高油分离的潜力就越大。但曲轴箱排风系统中的可用功率有限，并且此外依赖于发动机运行状态地还发生强烈波动。

为了进行油分离，尤其是在汽车领域中公知有不同的结构类型的油分离器，它们在本发明的意义内根据下述实施方案被区分成调节式和非调节式的油分离器。

在本发明的意义内，非调节式的油分离器不包括具有用于可变地匹配压力损失的调节变量和设定变量的调节回路。排风气体穿流过非调节式的油分离器，并且其在特定的体积流量下始终具有相同的压力损失，这种压力损失根据油分离器独特的压力损失特性曲线而随着体积流量的提升而持续不断地提升。内燃机的曲轴箱压力发生波动并且该曲轴箱压力由油分离器的和抽吸管道负压的与排风体积流量相关的压力损失得到(抽吸(管道)负压-压力损失＝曲轴箱压力；当中间未接有附加的负压发生器时，则可用的抽吸负压仅大致相应于抽吸管道负压)。

根据法律规定和发动机制造商规范，不应出现不允许的曲轴箱超压。因为曲轴箱压力与抽吸管道压力的输入变量和油分离器的压力损失有关，因此在非调节式的油分离器中，油分离器的压力损失必须保持极低，以此即使在只有非常小的抽吸管道负压(高负荷，低转速)的发动机运行状态下，曲轴箱压力也尽量保持在负压范围内。与之相比，在具有高的抽吸管道负压且只有较小的排风气体体积流量(低负荷，高转速)的发动机运行状态下，油分离器的更高的压力损失有益于使用可用功率进行油分离(抽吸管道负压x窜气体积流量＝可用功率)。因为非调节式的油分离器的被设计成较小压力损失的压力损失特性曲线可能不变，因此在特定的发动机运行状态下，针对油分离的更高的可用功率视发动机而定地可能仅利用到非常小的份额。

对于迄今所公知的非调节式的油分离器(非切换或切换的旋风分离器、冲击器和其他)，视发动机而定地，尤其是在更高的转速的情况下，虽然为了高效地分离随着转速和负荷的提升而增大的进油需要更高份额的功率消耗来防止油耗提升，但可用功率可能仍只有极小部分用于进行油分离。

当受发动机结构类型限制而存在于曲轴箱内的功率显著高于供非调节式的油分离器使用的功率并且未使用的功率导致不允许的高的曲轴箱负压时，则迄今的非调节式的油分离器需要附加的负压限制阀(“压力调节阀”)。

另外，非调节式的油分离器无法自动使其压力损失与不同的边缘条件(抽吸(管道)负压、体积流量)相匹配。

为了净化受油微粒污染的曲轴箱排风气体，对于系列应用来说采用了迄今的非调节式的油分离器，其分离了部分呈油雾形式的油微粒。这些非调节式的油分离器部分地基于惯性原理，其中，通过例如在旋风分离器内部曲轴箱排风气体的急剧偏转，使得油雾微粒不再会跟随流动并被抛出。还公知有基于扩散分离器原理的油分离器。DE 37 01587C1公知了一种既基于扩散分离器原理又基于惯性分离器原理的油分离器。在该油分离器中，在作为惯性分离器的旋风分离器前接有基于扩散分离器原理的由合成的非织造织物或金属网制成的过滤器。

但在过滤器仅被穿流的情况下，存在如下风险，即该过滤器可能随时间推移受到污染并且因此正如众所周知的内燃机的滤油器那样是无法免维护的。在曲轴箱排风气体流出旋风分离器之后，它流过也被称为压力调节阀的负压限制阀。需要负压限制阀是非调节式的油分离器的具有表征性的缺点。因为在大多数发动机运行状态下，非调节式的油分离器只能利用较小份额的可用曲轴箱排风功率来进行油分离，因此必须通过负压限制阀的附加的流动阻力来消减过剩的功率。在没有这样的负压限制阀的情况下，在非调节式的油分离器中的过剩的功率将根据发动机和油分离器的设计方案而定地可能会导致不允许的高的曲轴箱负压，这会使密封部和对于压力敏感的构件受过载。

EP 2 052 136 B1中描述了一种非调节式的油分离器的改进方案。在该油分离器中，为了提高效率，将多个较小的、切向来流的通流管并联，其中一些在出气口侧被配备有依赖于流动压力打开的阀。通过并联添加的另外的通流管，用于根据惯性原理进行油分离所需的通流管中在较大体积流量范围内的高流速可以保持在大致恒定的水平，由此得到了相应恒定的高程度的油分离。即使当经由添加另外的通流管可以限制压力损失或减少压力损失提升时，从调节技术的角度来看，该切换的油分离器并非是调节式的油分离器，这是因为添加附加的通流管直接依赖于阀上的体积流量和由此造成的流动压力。

为了解决即使在排风体积流量与抽吸管道负压相互独立波动时也将曲轴箱排风系统中可用的功率用来进行油分离的问题(曲轴箱排风系统中可用功率＝抽吸管道负压x窜气体积流量)，DE 44 04 709C1中公开了一种基于旋风分离器的调节的液体分离器，其切向的入口横截面经由由压力储罐和促动器构成的气动的调整设备在其宽度方面是可变的。这种系统的缺点是用于保证预期功能的技术上的耗费。促动器由单独的压力储罐驱动并且必须附加地经由弹性屈服的来流面和出流面相对内壁部密封。附加地，促动器还必须气密地穿透壁部到切向进入开口。但这样的气密实施方案需要十分严格的公差，这就同时提高了在降低干扰影响(例如因杂质、构件变形或热膨胀差异)的情况下提升了摩擦直至完全卡塞并且不再保证功能的风险。

DE 11 2007 003 054 B4中描述了一种用于从内燃机的曲轴箱排风气体中分离油的气液分离器，其同样具有操纵执行器盘的压力储罐。执行器盘横向于流动方向运动并且依赖于曲轴箱压力与大气压力之间的压差地释放不同的流动横截面。该通过差压调节的油分离器的缺点在于，必须在壳体内部的面上吸引执行器盘，并且在此必须克服静摩擦和滑动摩擦，这不仅与表面性质有关，而且尤其与作用到执行器盘上的力有关，该力随着压力损失因调准的流动横截面变小而更高地提升。由于摩擦导致调节迟滞(执行器的行程缩短)，从而降低了调节范围。

此外，由DE 10 2014 223 291 A1公知有一种前述类型的油分离设备。在该油分离设备中，使用单个的冲击器，其盘阀与膜片连接，该膜片在内侧与曲轴箱气体接触，而在外侧上优选暴露于作为参考压力的环境大气压力。由此得到了如下调节，在吸射泵功率提高(并因此产生更高的抽气负压)时该调节降低了油分离器的开口横截面，从而能够提升油分离器上的压差，并因此改善油分离。在此，虽然调节不受运行期间出现的摩擦力或密封问题的不利影响，但在该油分离设备中的缺点是调节范围受到限制，这是因为油分离设备在所有三个所述的工作范围内始终有一定份额的体积流量流过永久敞开的通过开口。这些永久敞开的通过开口在缸壁中构成，窜气通过该壁向冲击器的方向流动。在此，盘阀布置在缸的头部端部处，其中，该盘阀能沿缸的纵向方向运动，以便要么密封气缸的头部端部，从而使窜气仅流过永久敞开的通过开口，要么从头部端部抬升，以便除了永久敞开的通过开口所形成的横截面之外还释放了附加的横截面。在此，封闭盘作为调节器地被加载以作为参考压力的大气压力。在此不利的是，由永久敞开的通过开口限制的调节范围可能会导致在曲轴箱排风气体的体积流量非常小或甚至不产生体积流量时，永久敞开的通过开口的压力损失不足或者甚至不产生压力损失，并且使抽吸负压以不允许的高的份额或完全地被转移直到曲轴箱内。尤其是当该分离器的出口经由线路与尤其是汽油发动机的在节流阀下游之后的抽吸区域连接或者与性能卓越的负压发生器连接时，则存在这种风险。在这种情况下，需要附加的负压限制阀，其降低分离器处用于油雾分离的可用功率。此外，与盘阀连接的膜片在高抽吸负压的情况下受到相应高的作用力，这些力在将大气压力作为参考压力施加到远离曲轴箱气体的一侧上用来进行调节时可能会导致膜片过载。即使当经由油分离设备避免了曲轴箱内超压时，接驳有膜片和大气压力加载的封闭盘只有在压力高于大气压力时(即在曲轴箱中超压时)才抬升并打开。用于抬升或打开封闭盘所需的超压在此随着抽吸负压的增大而提升，并且附加地通过弹簧的朝闭合方向起作用的弹簧力而提高。因为通过开口永久性释放了流动横截面，因此在实际意义上并不发生完全调节整个流动横截面。

另外，由EP 2 531 273 B1公知了一种具有不受限制的调节范围的调节的分离器。该油分离器的调节基于能够在缸管上沿着纵向轴线运动的膜片。呈滚动膜片形式的膜片可以在其运动中在纵向方向上覆盖或释放一个或多个狭缝形式的穿流开口，其中，这些穿流开口构造在缸管的壁中并通向外管的内壁上的折流面。由于实施为滚动膜片的膜片仅在狭缝的区域内受到由抽吸负压与曲轴箱压力之间的压差所产生的力，使得膜片材料上的机械负荷可以保持较低。此外，由抽吸负压与曲轴箱压力的压差产生的力横向于膜片的运动方向地延伸，从而该力不对调节产生不利影响。但针对该油分离器的所需的装入空间却相对较大。这种油分离器的另一缺点在于，滚动膜片可能起皱或错误滚过，并且如在滚动膜片中通常已知的那样，压降应仅作用于一个方向，这是因为否则存在滚动膜片倒翻的风险，这样例如在油分离器的气密测试中可能出现超压。

发明内容

本发明的任务是提供一种解决方案，其以结构简单的方式提供油分离设备，利用该油分离设备使得即使在压力波动且排风气体体积流量波动的情况下也能够实现良好的油分离。

在开头所述类型的油分离设备中，该任务根据本发明通过如下方式来解决，即，节流膜片径向延伸超出环状间隙地构成，并且具有在边缘成型的密封区域，该密封区域密封地布置在壳体中构成的凹部中，使得节流膜片将附加开口与进气口在流体技术上分隔开。

本发明的有利和适宜的设计方案和改进方案由从属权利要求得到。

通过本发明提供一种用于净化曲轴箱排风气体的油分离设备，其特征在于具有符合功能要求的设计结构并具有简单又廉价的结构。有利地，与非调节式的油分离设备相比，根据本发明的油分离设备无需根据现有技术中众所周知的压力调节阀(例如参见内燃机手册，Vieweg+Teubner出版社，2002版，第144页，图7至78)，从而使构件数和制造成本相比非调节式的油分离设备有所降低。取消压力调节阀还具有简化设计(例如气缸盖罩的设计)和组装花费的有利效果。根据本发明的调节式的油分离设备自动匹配于随时间变化的边缘条件，并且避免了综合特性曲线的关键区域内超压，而尽管如此在所有综合特性曲线区域内仍最大限度地利用功率。另外，根据本发明的油分离设备相比公知的油分离设备具有更少的机械可运动的构件，其还受到更低的公差要求。有别于具有滚动膜片的油分离设备地，在根据本发明的油分离设备中，在调整节流膜片或喷嘴间隙的横截面时不存在静摩擦力或滑动摩擦力，这是因为喷嘴间隙的横截面变化因节流膜片的环绕的凸肩与导气通道的通口的边缘之间的无接触式的距离变化而发生。如果只存在抽吸负压并同时发动机不产生曲轴箱排风气体的体积流量时，节流膜片的环绕的凸肩与导气通道的通口的边缘之间才会出现接触和所需的密封，如下详述。为了调节油分离，根据本发明的用于净化曲轴箱排风气体的油分离设备除惯性分离器之外还具有节流膜片。油分离设备的壳体具有进气口，该进气口能与曲轴箱流动连接，从而使得受油微粒污染的气体通过进气口流入油分离器的壳体中。另外，油分离设备还具有出口，该出口能与内燃机的抽吸区域，例如抽吸管道连接。经由单独的另外出口或出口的支路，优选地进行排油或回油。优选地，分离的油被引导返回到曲轴箱中。

在曲轴箱排风气体的流动方向上，在出口前接有油分离器。尤其是为了分离细小油滴，该油分离器优选地具有起分离作用的功能面，优选织物。然而，作为油分离器地，也可以设置有仅一个或附加地按照惯性油分离原理工作的油分离器，例如旋风分离器。

沿流动方向观察，在油分离器前接有节流膜片。根据运行状态而定地，节流膜片可以构造有喷嘴状的节流开口或喷嘴间隙，其中，喷嘴间隙优选是导气通道的通口的边缘之间的呈环状构成的间隙。替选地，当节流膜片布置在其打开位置时，该节流膜片也可以构造有多个单个开口、狭缝等。根据本发明，喷嘴间隙的流动横截面是可变的，也就是说，依赖于发动机运行状态地，出现相应的尺寸规格的喷嘴间隙。

根据本发明，节流膜片在其姿态方面可变化或可改变地受支承。通过改变节流膜片的姿态或位置，可以改变喷嘴间隙的流动横截面。相应地，节流膜片以如下方式构造，即，使其能沿通过进气口流入壳体中的油气混合物的流动方向运动。在此，该流动方向相应于导气通道的纵向方向，油气混合物沿该纵向方向流入壳体中。通过这种节流膜片的运动，改变了喷嘴间隙的流动横截面。出于沿流动方向的运动的原因，根据本发明的油分离设备具有以下优点：例如节流膜片移位期间出现的摩擦几乎完全不存在，而假如出现最小的摩擦力，则它们独立于抽吸压力与曲轴箱压力之间的压差地保持恒定水平。由流动的油气混合物的压差招致的力结合由抽吸管道产生的力一起顺向或逆向节流膜片的运动方向起作用，并且因此有别于相对于节流膜片的运动方向垂直或成角度作用的力地，不会引起所出现的摩擦发生变化。

在本发明的设计方案中，节流膜片呈旋转对称构造，其中优选的是，节流膜片的对称轴线沿轴向方向、即沿入流气体的主流方向延伸。替选地，节流膜片也可以呈非对称构造。

还优选的是，节流膜片基本上呈盘状地构造。

无论节流阀体的设计方案怎样都优选的是，油气混合物在进气口中的流动方向轴向地或平行于节流膜片的运动方向地延伸。在此，沿相对节流膜片的径向方向地发生均匀地在喷嘴间隙的圆周上穿流过喷嘴间隙。由于喷嘴间隙在圆周上优选均匀地延伸，使得节流膜片上的径向力相互抵消。由此避免了节流膜片上的横向力和与之相关的壳体内侧或导轨上的摩擦力。

因为根据本发明，在节流膜片远离导气通道的一侧或侧面上应存在大气压力，因此壳体具有附加开口，在该附加开口施加有大气压力，或该附加开口与存在大气压力的区域联接。尤其地，附加开口可以与周围环境连接。

另外可能的是，在油分离器下游地产生附加的负压。这一点可以通过如下方式来实现，即，使出口与负压发生器连接，或者由负压发生器在该区域内产生负压。例如，可以设置有吸射泵作为适用的负压发生器。由此可能的是，油分离设备在受发动机结构类型决定的现有的功率之外的功率吸收的提升有利于完全油分离或改善油分离。

为了分离穿过喷嘴间隙到达的油，沿流动方向在节流间隙下游布置根据惯性原理和/或根据扩散原理的油分离器。在此，可以设置有过滤元件作为扩散分离器，其中，该过滤元件可以呈环状或带状地构成。

本发明在设计方案中设置的是，节流膜片具有环绕的凸肩，该环绕的凸肩构造在节流膜片的面向导气通道的一侧上，并且在闭合位置中，节流膜片贴靠在导气通道的通口的边缘上，其中，在节流膜片的打开位置中，在通口的边缘与节流膜片的环绕凸肩之间形成喷嘴间隙。因此，凸肩表现出如下限定的轮廓，其在节流膜片的闭合位置中与通口的边缘接触，并禁止了曲轴箱排风气体流向出口方向。

在本发明的设计方案中特别有利的是，沿径向的方向观察，在密封区域与通口的边缘之间布置有环绕的节流膜片支撑面，旋转对称构造的节流膜片的环绕且可弹性变形的膜片弯曲区域至少在闭合位置中支撑地贴靠在该节流膜片支撑面上。因为节流膜片相对于导气通道或出口通道地径向地超过环状间隙向外延伸，因此至少是节流膜片的延伸超过环状间隙的区段通常暴露于出口处产生的抽吸负压，该抽吸负压将节流膜片的该区段朝出口的方向或节流膜片的闭合位置的方向吸引，由此能缩小喷嘴间隙。因此，出口处的抽吸负压是使节流膜片的调节特性变差的干扰变量。节流膜片支撑面起反作用，这是因为它朝出口的方向支撑了膜片弯曲区域，该膜片弯曲区域是允许节流膜片在闭合位置到不同的打开位置之间运动的节流膜片的至少一个柔性的区域。在节流膜片的闭合位置中，膜片弯曲区域在节流膜片支撑面上完全滚开或展开，而当节流膜片从闭合位置运动到打开位置时，膜片弯曲区域在一定程度上剥离。

在优选的设计方案中设置的是，节流膜片支撑面径向向内延伸直到节流膜片的环绕的凸肩。这种优选的实施方案具有以下优点：得到结构上的自由度，该自由度允许在结构上与节流膜片支撑面的内径无关地来匹配从油分离器到喷嘴间隙的径向距离。由此能够使从油分离器的折流面或起分离作用的功能面到喷嘴间隙的距离实施得大于节流膜片支撑面31的内径的径向距离，以便一方面能够为油雾微粒分离选择最佳的从油分离器的折流面或起分离作用的功能面到喷嘴间隙的距离，并且另一方面以便与之独立地，使基本上在节流膜片支撑面的内径与环绕的凸肩之间的针对抽吸负压的作用面保持尽可能小，这有利于优化调节特性。

在节流膜片的远离导气通道的一侧上的大气压力用作参考压力，曲轴箱压力应被调准到该参考压力的量级。为了实现这一点，本发明在另一设计方案中设置的是，喷嘴间隙布置在涉及节流膜片的直径上并比节流膜片支撑面的内径小至多15％。由此，得到了在节流膜片的远离导气通道的一侧和节流膜片10的面向曲轴箱压力一侧上的针对大气压力的有效的作用面。由于在面积量度方面，节流膜片的被加载以曲轴箱压力的一侧的尺寸规格近似于节流膜片的被加载以大气压力的一侧，因此节流膜片支撑面与喷嘴间隙之间的剩余的环形面积就相应较小。这样的优点是，膜片的只有很小的环形的作用面暴露于在出口上产生的抽吸负压。

在结构形式紧凑方面，结构上特别有利的是，在本发明的设计方案中，节流膜片支撑面构造为成型元件的第一侧边，其中，第二侧边形成油分离器的直接的折流面或用作针对起分离作用的功能面的附接面。因此，油分离器和节流膜片支撑面作为一件式的且呈环状构成的构件地来提供，由此便于组装模块化构建的油分离设备。

在本发明的设计方案中还设置的是，节流膜片支撑面的内径小于折流面的内径并小于起分离作用的功能面的内径。

经证实，在良好和稳定的调节特性方面有利于油分离设备设计方案和尺寸规格的是，喷嘴间隙的直径仅比膜片弯曲区域支撑面的内径小至多15％。

用于附接油分离器的结构上简单又紧凑的可行方案在于，环状间隙具有至少一个撑托面，油分离器贴靠地保持在其上。

本发明在另一设计方案中设置的是，节流膜片能抵抗弹性的弹簧元件的向打开方向的力地朝向闭合位置的方向运动地支承在壳体上，其中，弹性的弹簧元件既支撑在壳体上又支撑在节流膜片面向导气通道的一侧上。换而言之，弹簧元件朝打开方向作用于节流膜片，其中，在内燃机的关断状态下，在盘状的节流膜片上没有任何压差的情况下并且在没有曲轴箱排风气体体积流量的情况下，通过弹簧元件调整出最小的喷嘴间隙，从而通过弹簧元件在导气通道的通口的边缘与节流膜片的环绕凸肩之间预先调整出预先确定的距离。

在本发明的另一实施方案中，可以有利于从曲轴箱排风气体中分离油的是，油分离器具有起分离作用的功能面，尤其是非织造织物或织物的功能面。

最后，本发明在设计方案设置的是，出口与负压发生器、尤其是吸射泵流动连接。负压发生器按照吸射泵类型地以流动动态的力工作，而无需外部的机械驱动装置，例如电动机、皮带传动机构等。

在本发明的另一设计方案中有利的是，在节流膜片的远离导气通道的一侧上的参考压力是大气压力。

同样有利的是，油分离设备构造为模块化的功能结构组件。在此优选的是，实施为模块化的功能结构组件的油分离设备被置入在引导曲轴箱排风气体的壳体元件中，并且经由密封部或气密的焊接部实现未被净化与经净化的曲轴箱排风气体之间的以及净化的曲轴箱排风气体与大气压力水平下的环境空气之间的空间上的气密的分隔。

最后优选的是，环绕的喷嘴间隙和/或壳体绕圆周地基本上具有圆形的或椭圆形的或多边形的轮廓。

总之，根据本发明的油分离设备是一种调节式的油分离设备。利用该油分离设备，可以使曲轴箱中的可用功率以及来自负压发生器的附加的功率被利用到高达100％的高份额。这在整个发动机综合特征曲线上是可行的，从而由此能够实现油分离程度的提升，这是因为调节式的油分离器最优地与波动的发动机运行条件相匹配。因此不再需要附加的负压限制阀。因此，结构显然更加简单。

在本发明的含义内，术语“通道”应视为表述“管道”的同义词，其应被理解为纵长的中空体，其横截面并非必然呈圆形，而是也可以具有矩形的、椭圆形的或其他的横截面。另外，表述“环绕”应被理解为例如可以呈环状构成的径向环绕的元件。

附图说明

本发明的主题的更多细节、特征和优点下面由结合附图以下描述得到，附图中示出了本发明的示例性优选实施例。其中：

图1示出被装入在气缸盖罩中的根据本发明的油分离设备的剖视图；

图2示出根据本发明的油分离设备的俯视透视图；

图3示出根据本发明的油分离设备的仰视透视图；

图4示出根据本发明的油分离设备的局部透视图；

图5示出根据本发明的油分离设备的流入筒的剖视透视图；

图6示出根据本发明的油分离设备的油分离器的细节剖视图；

图7示出根据本发明的油分离设备的壳体下部的俯视图；

图8示出根据本发明的油分离设备的壳体下部的剖视透视图；

图9示出根据本发明的油分离设备的节流膜片和支盘的侧剖视图；

图10示出根据本发明的油分离设备在喷嘴间隙略敞开时的侧剖视图；

图11示出根据本发明的油分离设备在喷嘴间隙敞开更大时的侧剖视图；

图12示出根据本发明的油分离设备的选定构件的细节剖视图；

图13示出根据替选实施方式的根据本发明的油分离设备在喷嘴间隙闭合时的侧剖视图；

图14示出根据替选实施方式的根据本发明的油分离设备在喷嘴间隙敞开时的侧剖视图；以及

图15示出根据替选实施方式的根据本发明的油分离设备在喷嘴间隙敞开最大时的侧剖视图。

具体实施方式

图1中示出了如下剖视图，在其中，根据本发明的用于净化曲轴箱排风气体的油分离设备1示范性地被整合在具有壳体上部2a和壳体下部2b的双壳式的壳体元件2中。该示例性的装入图旨在表明根据本发明的油分离设备1能够非常容易地整合到壳体中，例如气缸盖罩中。经由曲轴箱排风气体入口3，待净化的曲轴箱排风气体到达至油分离设备1，如结合图1中的箭头所示，载有油雾微粒的曲轴箱排风气体流过该油分离设备。在流过油分离设备1之后，该气流经由曲轴箱排风气体出口4从壳体元件2流出，其中，较大且易于分离的油雾微粒可以经由第一排油部5从壳体2排出，而在油分离设备1中分离的细油雾微粒可以经由第二排油部6从壳体2排出。为了促进流动通过油分离设备1，通常在曲轴箱排风气体出口4处布置有吸射泵(图1中未示出)。

图2和3中示出了根据本发明的油分离设备1的不同透视图，其中，图2示出俯视图，而图3示出仰视图。从这两个仅示出油分离设备1的壳体7的图中可以看出油分离设备1的紧凑又扁平的结构形式。

下面将结合图4至12阐述根据本发明的油分离设备1的结构。图4示出了具有壳体7的油分离设备1的零件图，该壳体包括壳盖7a、经由挂钩连接部与壳盖7a嵌接的壳体下部7b以及流入筒7c。壳体7具有进气口8(例如参见图3和10)，该进气口能与曲轴箱流动连接(例如参见图1)并构造在入流筒7c上，并且该壳体具有出口9(例如参见图8和12)，该出口能与发动机的抽吸区域流动连接并且该出口构造在壳体下部7b上。

含油雾的曲轴箱排风气体通过进气口8流入壳体7中，其中，曲轴箱排风气体基本上沿主流方向12的方向流入(参见图10)。经净化的气体通过出口9从壳体7流出并且然后如图1所述地到达发动机的抽吸区域或抽吸管道中。在壳体7内部并在进气口8与出口9之间，在壳体7内部布置有节流膜片10和油分离器11。壳体下部7b以其壁部构成导气通道14，该导气通道与进气口8流动连接，并且该导气通道通向节流膜片10。在导气通道14远离进气口8的纵向端部处构成通口15，在该通口上布置有呈盘状构成的节流膜片10。导气通道14被与出口9流动连接的出口通道22包围，其中，导气通道14与出口通道22形成环状间隙23。在此，出口通道22构造为围绕导气通道14环绕的环，其经由四个在导气通道14的圆周上均匀分布的接片24与导气通道14连接，并且因此被固定在壳体下部7b上。

壳体7或流入筒7c具有布置在壳体7的中央并沿导气通道14的纵向方向16延伸的引导栓柱17。引导栓柱17用于引导并支承支盘18，节流膜片10被贴靠地保持在该支盘上。支盘18具有中央的开口19，引导栓柱17伸入该中央开口中。通过引导栓柱17，使节流膜片10沿导气通道14的纵向方向16运动成为可能，从而使节流膜片10能在闭合位置与打开位置之间运动地支承在壳体7中，在闭合位置中，节流膜片10贴靠在导气通道14的通口15的边缘25上并封闭通口15，在打开位置中，通口15的边缘25与节流膜片10之间形成环状的喷嘴间隙26。在存在喷嘴间隙26的打开位置中(例如参见图10)，曲轴箱排风气体可以从导气通道14经由喷嘴间隙26流动到环状间隙23中，如图1中示范性地通过显示流动的箭头来示出。另外，在壳盖7a中布置有具有附加开口21的节流孔板20。因此构造在壳体7中的附加开口21与周围环境连接，从而在壳盖7a内部始终存在大气压力。在此，大气压力代表从节流膜片10的远离导气通道14的一侧施加的参考压力。因此，节流膜片10在流动技术上将附加开口21与进气口8和出口9分隔开，其中，盘状的节流膜片10为此目的而径向延伸超出环状间隙23地构成并且具有在边缘侧的环绕成型的密封区域27，该密封区域密封地以如下方式布置在被构造在壳体7或壳体下部7b中的凹部28中，即，使得壳盖7a的内部进而是节流膜片10的远离进气口8的一侧被加载以大气压力。

节流膜片10具有环绕的凸肩29，该环绕的凸肩构造在节流膜片10的面向导气通道14一侧上。在节流膜片10的闭合位置中，环绕的凸肩29贴靠在导气通道14的通口15的边缘25上，其中，在节流膜片10的打开位置中，在通口15的边缘25与节流膜片10的环状的凸肩29之间形成了喷嘴间隙26。

在所示的实施例中，油分离器11被设置为惯性分离器。通过该油分离器，使气流，也就是说油气混合物强烈换向，从而使油沉降到惯性油分离器11的内侧上。尤其地，油分离器11具有折流壁11a，在所示的实施例中，该折流壁具有支持油分离的表面11b。该表面可以通过表面塑造或通过设置非织造织物或织物来实现。油分离器11在环状间隙26内侧地附接在出口通道22上并附接在穿流过喷嘴间隙26的曲轴箱排风气体的横向于导气通道14的纵向方向16延伸的流动路径中。根据曲轴箱中进而也是进气口8的区域内存在的压力，以能运动的方式支承的节流膜片10由于存在的力和压差在图10中沿纵向方向16向上或向下运动。这就引起了膜片弯曲区域30升高或降低(参见图11)，该膜片弯曲区域作为节流膜片10上的环绕的区段地相对环状凸肩29径向向外错开地构造，从而构成变化的喷嘴间隙26，或者如果存在抽吸负压的话，就使得环状凸肩29贴靠在通口15的边缘上，而不从发动机产生曲轴箱排风气体体积流量，以避免抽吸负压转移到曲轴箱中。

此外，在根据本发明的油分离设备1中设置的是，从径向方向观察，在密封区域27与通口15的边缘25之间布置有环绕的节流膜片支撑面31，旋转对称构造的节流膜片10的环状且可弹性变形的膜片弯曲区域30至少在闭合位置中支撑在该节流膜片支撑面上。节流膜片支撑面31布置在起分离作用的功能面11b和折流壁11a上方并径向向内至多延伸到节流膜片10的环绕的凸肩29。在此，环绕的凸肩的厚度应如下这样地设计，即，得到沿纵向方向16相对于节流膜片支撑面31的高度偏移，从而确保出自喷嘴间隙26的射束冲击相对置的起分离作用的表面11b。在此，所需的高度偏移与所需的最大喷嘴间隙26相协调，这一情况在各自的内燃机中在最小的抽吸负压和最大的曲轴箱排风气体体积流量的情况下得到。

在没有用于节流膜片10的节流膜片支撑面31的情况下，节流膜片10在膜片弯曲区域30中将因大气压力和抽吸负压之间的压差而向抽吸负压的方向(即出口9的方向)吸引。在此，在闭合位置中，有力作用到节流膜片10上，该力在没有例如通过弹簧元件所引起的朝向打开方向的附加反作用力的情况下，一方面将导致喷嘴间隙26较小，因此导致曲轴箱超压。用于节流膜片10的节流膜片支撑面31作为止挡面则避免了节流膜片10在膜片弯曲区域30内向抽吸负压方向吸引。由此，最小化地直到完全相应避免了节流膜片朝向闭合方向的附加力。这导致，无需弹簧元件来施布附加的开启力来将曲轴箱压力保持在大气压力的水平。优选地，节流膜片支撑面31径向向内延伸直到节流膜片(10)的环状的凸肩29，如图13至15中关于油分离设备1的替选实施方式所示，其中，这种替选实施方式与图1、10和11中油分离设备1的实施方式的区别在于节流膜片支撑面31径向向内延伸量以及环绕的凸肩29的形状。关于油分离设备1的有利设计方案应当注意，喷嘴间隙26布置在涉及节流膜片10的直径32上，该直径比节流膜片支撑面31的内径33小至多15％(例如参见图11)。节流膜片支撑面31构造为横截面为L形的成型元件50的侧边11c，其中，另一个侧边11a形成油分离器11的折流面。在此情形下，成型元件50贴靠在构造在环状间隙23内部的至少一个撑托面51上。

在图中所示的实施例中，节流膜片10能克服弹性的弹簧元件52的力地运动到闭合位置中地支承在壳体7上，其中，弹性的弹簧元件52既支撑在壳体7上又支撑在节流膜片10的面向导气通道14的一侧上。弹簧元件52朝打开方向地作用于节流膜片10上，其中，在内燃机的关断状态下，盘状节流膜片10上没有任何压差并且没有曲轴箱排风气体体积流量，通过弹簧元件52调整出最小的喷嘴间隙23，从而通过弹簧元件52在导气通道14的通口15的边缘25与节流膜片10的环状的凸肩29之间预先调整出预先确定的距离或喷嘴间隙26。

在上文描述了根据本发明的油分离设备1的结构特征之后，下面将描述油分离设备1的功能。

在图1、10、11和13至15所示的油分离设备1中，含油雾的曲轴箱排风气体通过进气口8进入壳体7中。在此，含油雾的曲轴箱排风气体沿主流方向12的方向进入壳体8中。如通过图1中的箭头所示，含油雾的曲轴箱排风气体侧向地从呈盘状且旋转对称构造的节流膜片10旁流动经过，并且然后通过起节流阀体作用的节流膜片10的环状的凸肩29与通口15的边缘25之间的环绕的喷嘴间隙26离开。在流动方向上，作为惯性油分离器11的折流壁11a与环绕的喷嘴间隙26邻接，该惯性油分离器优选具有起分离作用的功能面11b，例如非织造织物或织物，其中，油分离器也可以是未示出的主要基于扩散分离原理的分离器。

在如图所示的油分离设备1中，油分离通过使曲轴箱排风气体在折流壁11a或起分离作用的功能面11b上强烈偏转来实现，折流壁或起分离作用的功能面最大限度地加速了通过狭窄的喷嘴间隙26的油分离的提升。以高流速冲击到折流壁11a或起分离作用的功能面11b上的曲轴箱排风气体的急剧偏转可以使油雾微粒因其惯性而不跟随并沉积在折流壁11a或功能面11b上。所分离出的油被输送回曲轴箱中。

在油分离设备的运行中，出现了匹配于相各自运行条件的喷嘴间隙26，因此该喷嘴间隙并非恒定而是可变的，并且该喷嘴间隙的横截面通过自调节的调节逻辑而始终如下这样地被调整，即，使得喷嘴间隙26的压力损失至多与当前可用的抽吸负压一样大，从而将曲轴箱压力调整到大气压力的量级中，或优选地调整出在个位数的毫巴范围内的较低的负压作为调节的目标变量或额定值。在这种状态下，存在尽可能最小的喷嘴间隙横截面，其可以在不产生曲轴箱超压的情况下被调整。由于曲轴箱排风气体体积流量几乎与背压无关，因此在尽可能最小的喷嘴间隙的情况下实现最大的流速。由于几乎完全利用抽吸负压将曲轴箱排风气体加速到在发动机的所有的综合特性曲线范围内的最大流速，因此始终得到了在折流壁11a或功能面11b上的最优的油分离程度。

喷嘴间隙横截面的这种自调节的特性通过在远离曲轴箱排风气体的一侧上给节流膜片10加载以大气压力来实现。在节流膜片10远离进气口8的一侧上的大气压力用作参考压力，曲轴箱压力的量级应被调准到该参考压力上。为了实现这一点，喷嘴间隙26优选布置在应仅比节流膜片支撑面31的直径小至多15％的直径上。由此，得到了在节流膜片10的远离进气口8一侧和节流膜片19的面向进气口8一侧上的针对大气压力的有效的作用面。由于在面积量度方面，节流膜片10的被加载以曲轴箱压力的一侧的尺寸规格近似于节流膜片10的被加载以大气压力的一侧，因此节流膜片支撑面31与喷嘴间隙26之间的剩余的环形面积就相应较小。这样的优点是，节流膜片10的只有很小的环形的作用面暴露于存在的抽吸负压。由此，不仅在高抽吸负压的情况下使节流膜片10的机械负荷最小化，而且尽可能最小的节流膜片的抗抽吸负压的作用面导致了更好的调节特性，这是因为该调节应在大气压力与曲轴箱压力之间进行，而抽吸负压则作为干扰变量而影响到该调节。在针对抽吸负压的膜片作用面过大的情况下，相应更高的力将朝节流膜片10的闭合方向起作用，这仅能部分地通过例如经由弹簧元件朝打开方向的反作用力来补偿，而不会由此使调节特性变差。

此外，将喷嘴间隙26布置在相对于壳体7的直径尽可能大的直径上的优点是，采用与根据现有技术被置入到气缸盖罩的壳体中的一样极小的油分离器，使得即使在喷嘴间隙26具有十分之几毫米到几毫米量级的极小孔隙的情况下，也释放较大的流动横截面，从而即使在低抽吸负压和高曲轴箱排风气体体积流量的情况下，也可以确保足够大的喷嘴间隙26来防止曲轴箱超压。

图14中示出了出入如下状态下的油分离设备1，在其中，节流膜片支撑面31向内超过起分离作用的功能面11b地延伸直到膜片的环状的凸肩29的紧邻近处。这种具有突出超过起分离作用的功能面11b的节流膜片支撑面31的实施方式的优点是，获得结构上的自由度，其允许在结构上与节流膜片支撑面31的内径33无关地来匹配从起分离作用的功能面11b到喷嘴间隙26的径向距离。利用该实施方案，能够使从起分离作用的功能面11b到喷嘴间隙26的距离实施得大于节流膜片支撑面31的内径33的径向距离，以便一方面能够为油雾微粒分离选择最佳的从起分离作用的功能面11b到喷嘴间隙26的距离，并且另一方面以便与之无关地，使基本上在节流膜片支撑面31的内径33与环绕的凸肩29之间的针对抽吸负压的作用面保持尽可能的小，这有利于优化调节特性。

结构上应注意，在膜片弯曲区域30完全被贴靠在节流膜片支撑面31上时环状的凸肩29同时贴靠在通口15的边缘25上，如图13所示，或者环状的凸肩29仍与通口15的边缘25具有最小距离，但该最小距离可以经由膜片弯曲区域30的向内突出超过节流膜片支撑面31的小部分的较小的变形而闭合，以便能够实现环状的凸肩29完全密封在通口15的边缘25上。

在不具有用于膜片弯曲区域30的固定不动的节流膜片支撑面31的情况下，节流膜片10在膜片弯曲区域30中将因大气压力与抽吸负压之间的压差而被压向抽吸负压的方向，尤其是在折流壁11a的径向距离较大的情况下。在此，朝闭合方向将有力作用到节流膜片10上，该力在没有例如通过弹簧元件朝打开方向的附加的反作用力的情况下导致喷嘴间隙26过小，并且因此导致曲轴箱超压。用于膜片弯曲区域30的节流膜片支撑面31作为止挡面避免了节流膜片10在膜片弯曲区域30内向抽吸负压方向吸引。由此最小化地甚至完全避免了朝向节流膜片10的闭合方向的相应的附加力。结果是，尤其是当分别仅需使用很小的喷嘴间隙横截面时，不一定需要弹簧元件52来施布附加的开启力，来使曲轴箱压力保持在大气压力的水平。

优选地，在省去附加的弹簧元件的情况下，当膜片弯曲区域30完全贴靠在节流膜片支撑面31上时，将节流膜片10的环状凸肩29与通口15的边缘25之间的距离设置到十分之几的量级。该间隙很容易就能够将曲轴箱压力水平转换到毫巴为单位的个位数的负压的量级。在此，利用了膜片弯曲区域小部分向内突出超过节流膜片支撑面31的弹性特性，该膜片弯曲区域小部分类似于弹簧在力作用下变形并且可以承担弹簧元件52的功能。基于膜片弯曲区域突出部分的弹性，使得即使当在施加抽吸负压时不存在曲轴箱排风气体的体积流量并因此能够实现环状的凸肩29与通口15的边缘25之间所需的气密密封时，结构上设置的喷嘴间隙26也可以完全闭合。

下面描述在调节根据本发明的油分离设备1时的喷嘴间隙横截面的变化。

基于形式为节流膜片10的调节器在喷嘴间隙26的区域内的一旦在不存在曲轴箱排风气流的体积流量的情况下出现抽吸负压则存在的完全闭合状态(例如参见图13)地，一旦存在最小的曲轴箱排风气体的体积流量，就在节流膜片10的环状凸肩29与通口15的边缘25之间的区域内释放喷嘴间隙26(例如参见图14)。

通过膜片弯曲区域30从节流膜片支撑面31略微局部抬升，能够实现抬升节流膜片10并最终释放喷嘴间隙26。以类似于剥离的滚开形式发生节流膜片支撑面31的抬升，从而在较小喷嘴间隙26的情况下，膜片弯曲区域30在较大直径上继续贴靠在节流膜片支撑面31上。这在功能上的关键优点是，使得由于膜片弯曲区域30略微局部抬升，抽吸负压的作用面也仅略微增大，从而即使在诸如由汽油发动机或者在使用附加的功率高的负压发生器情况下所已知的较高抽吸负压的情况下，朝闭合方向作用到膜片弯曲区域30上的力也出现得较少并且几乎不影响调节特性。

当抽吸负压小并且曲轴箱排风气体的体积流量高时，存在最大的喷嘴间隙26(例如参见图15)。在这种状态下，更大部分的膜片弯曲区域30抬离节流膜片支撑面31。在这种状态下，膜片弯曲区域30中的作用面虽然更大；但由于该状态下的抽吸负压较小，所以朝闭合方向起作用的力以及对调节特性的最终影响也相应较小。

根据本发明的调节式的油分离器1具有结合支盘18承担调节器的功能的盘状的节流膜片10在曲轴箱排风部中没有附加的负压发生器的情况下在发动机的发动机运转中表现出下述调节特性：

在具有导致相应的小的抽吸管道负压、较小的负荷和较小的排风气体体积流量的低转速的发动机运行状态下，调节器或者说节流膜片10释放了类同于无压差的初始状态的较大的或最大的喷嘴间隙26的流动横截面，该流动横截面结合同时较小的排风气体体积流量，导致喷嘴间隙26中的流速更小且压力损失更小。

如果在低负保持不变定的情况下将转速提高到高转速，则在排风气体的体积流量近似恒定的情况下抽吸管道负压提高。由于抽吸管道负压较高而喷嘴间隙26中压力损失开始仍较小，导致了曲轴箱负压的提升，也就是说，相对调节器或者说节流膜片10的被加载以大气压力的一侧的压差更大，因此使节流膜片向压降的方向运动并且使喷嘴间隙26的流动横截面降低，直到所提升的压力损失使曲轴箱负压降低到额定值。

如果从先前的具有高转速和低负荷的发动机运行状态开始地将负荷提高到高负荷，则排风气体的体积流量提高，初始仍较小的喷嘴间隙26的流动横截面产生更高的压力损失并因此降低曲轴箱负压。一旦曲轴箱负压下降到低于额定值，调节器就被曲轴箱侧的弹簧元件52抵抗调节器尚留的一小部分力，直到向更大喷嘴间隙横截面的方向移位，从而所造成的较低压力损失使曲轴箱负压可以提升到额定值。

上述调节特性是指在没有附加负压发生器的情况下用于常规内燃机的曲轴箱排风时的调节的分离器的调节特性。

在使用附加的负压发生器，例如吸射泵或电动泵的情况下，分离效率提高。

于是，调节部或本身调整的喷嘴间隙26与负压发生器结合曲轴箱排风气体体积流量分别产生的负压有关，而不再直接与内燃机的转速有关。

根据本发明的调节式的油分离设备1由模块化的功能结构组件以及所联接的形式为油分离器11的喷射流所冲击到的以用于进行油雾分离的功能元件构成，模块化的功能结构元件在几乎完全利用曲轴箱排风系统中可用的功率的情况下经由调节或可变调整的喷嘴间隙26地被最大限度地加速了排风气体体积流量的流速。

调节回路一般可以如下所述：

在非调节式的油分离器中，内燃机的曲轴箱负压根据发动机的运行状态地波动，并且该曲轴箱负压由抽吸管道负压和与排风体积流量有关的油分离器压力损失之差(抽吸管道负压-油分离器压力损失＝曲轴箱压力)得到。为了使曲轴箱压力保持在恒定的最小负压水平以用于利用最大可用的曲轴箱排风功率，根据本发明需要经调节地匹配压力损失。

使用来自大气压力与曲轴箱压力的压差作为由节流膜片10和支盘18构成的调节器的调节变量。无论发动机的运行状态怎样，都需要恒定的较小的曲轴箱负压作为针对调节变量的额定值(曲轴箱压力[绝对的]-大气压力[绝对的]<0)。

一旦基于平衡状态地在发动机运行期间作为调节变量的大气压力与曲轴箱压力的压差略有变化，则相应地略微偏离了额定值并且使节流膜片10执行向压降方向的相对运动。节流膜片10的该相对运动用于如下这样地在机械上匹配喷嘴间隙26的流动横截面并因此间接匹配作为调节变量的油分离设备1的压力损失，即，再次满足作为调节变量的额定值的恒低的曲轴箱负压(反馈)。对于调节功能特别重要的是，喷嘴间隙26的流动横截面会发生改变，因此可以排除或至少减少因喷嘴间隙入口处的背压或者说抽吸压力与曲轴箱压力之间的压差而有损于调节功能。利用作为调节变量的大气压力与曲轴箱压力的压差、调节器的相对运动、和由于喷嘴间隙26的流动横截面变化而改变的压力损失、以及将设定变量反馈到调节变量上直到再次调节出低的曲轴箱负压作为额定值，得到了闭合的调节回路。因为这是自调节的过程，所以调节回路的各个步骤相互连续进行而无任何时间延迟，从而使所力求的低的曲轴箱负压始终保持为调节变量的额定值。

关于曲轴箱压力侧的弹簧元件52的弹簧常数，可以由尺寸来确认应被调准为额定值的低的曲轴箱负压。在根据图13已述的优选的实施方案中，无需弹簧元件52地曲轴箱压力被调节到大气压力的量级。随着弹簧元件52的弹簧常数提升，用于使调节器朝向更小喷嘴间隙26的方向移位所需的力将增大，也就是说只有当曲轴箱负压更高时，调节器才使喷嘴间隙26缩小到相同的流动横截面。在曲轴箱侧的弹簧元件52具有更大的弹簧常数的情况下，由于喷嘴间隙26的平均流动横截面更大，使得平均压力损失将相应地变小，而曲轴箱负压更大。在喷嘴间隙26形成的压力损失与喷嘴间隙26中和其后的流速直接相关。邻接喷嘴间隙26的惯性油分离器11被来流的流速越大，针对高的油分离的潜力就越高。因此，针对曲轴箱侧的弹簧元件52优选地选择尽可能小的弹簧常数，以便为了最大限度的油分离，在喷嘴间隙26中实现高流速。

在具有导致相应的较小的抽吸管道负压的低转速和导致较小的排风气体体积流量的低负荷的发动机运行状态下，调节器释放了类同于无压差的初始状态的较大或最大的喷嘴间隙26的流动横截面，该流动横截面结合同时较小的排风气体体积流量地导致喷嘴间隙26中的流速更小且压力损失更小。

如果在低负荷保持不变下将转速提高到高转速，则在排风气体的体积流量近似保持不变的情况下抽吸管道负压将提高。由于抽吸管道负压较高且喷嘴间隙26中初始压力损失尚低，得到了曲轴箱负压的提升，也就是说，相对调节器或者说节流膜片10加载有大气压力的一侧的压差更大，因此调节器或者说节流膜片将向压降的方向运动并且使喷嘴间隙26的流动横截面封闭，直到所提升的压力损失使曲轴箱负压降低到额定值。

如果从先前的具有高转速和低负荷发动机运行状态开始，将负荷提高到高负荷，则排风气体的体积流量件提高，在起初尚小的喷嘴间隙26的流动横截面上产生了更高的压力损失，并因此曲轴箱负压降低。一旦曲轴箱负压下降到低于额定值的较小的曲轴箱负压的值的话，则调节器就被弹簧元件52也抵抗调节器尚留的一小部分力地一直向更大喷嘴间隙横截面的方向移位，直到所造成的较小的压力损失使曲轴箱负压能够提高到额定值。

与非调节式的油分离器相比，根据本发明的油分离设备具有以下优点：

·由于利用了曲轴箱排风系统中的全部的可用的功率，使用于更高的油分离的潜力更高。

·消除了压力调节阀的后果/副作用。

·由于取消外部附接的压力调整阀，简化了油分离器或气缸盖罩的设计。

·由于取消压力调节阀，使组装工作量较小。

·模块化的结构(可在装入ZSB之前测试模块的功能)。

·由于前四点而节约成本的潜力。

·再无外部附接压力调节阀的泄漏风险。

·无需对分离器进行变型设计(根据发动机和运行条件自动调节出最大容许压力损失)。

·自动匹配随时间变化的边界条件(例如，因发动机磨损导致窜气体积流量更高，空气滤清器已满＝>抽吸管道负压更高)。

·断油安全性更佳(调节式的油分离器在附加的外来窜气时不会增加压力损失！＝>更佳地排出所分离的油)。

·避免了综合特性曲线关键区域(低转速，高负荷)中的超压，尽管如此仍在所有综合特性曲线范围内都最大限度地利用功率。

·由于自调节而无需电子设备。

·不会提高燃料消耗(与主动驱动的油分离器相比)。

此外，与所公知的调节式的油分离器相比，根据本发明的油分离设备尤其是可以具有以下优点：

·公差要求更低。

·机械运动构件更少。

·在调整节流膜片或喷嘴间隙横截面时无静摩擦力或滑动摩擦力。

·在喷嘴间隙26的区域内无接触地实现喷嘴间隙横截面的变化。

·由于盘状的节流膜片10而十分紧凑的结构形式。

·无限制的调整范围，全部曲轴箱排风气体体积流量被导引通过喷嘴间隙，无需额外的流动横截面作为通向所公开的油分离设备的旁路。

·盘状的节流膜片10由于节流膜片支撑面31而提高针对高抽吸负压的机械耐性。

·提高节流膜片对曲轴箱超压的耐性，该曲轴箱超压在内燃机制造商的超压密封测试中在内燃机首次调试之前被施布。

Claims (15)

1.一种用于净化曲轴箱排风气体的油分离设备(1)，所述油分离设备包括：

壳体(7)，所述壳体具有能与曲轴箱流动连接的进气口(8)和能与内燃机的抽吸区域流动连接的出口(9)；以及

油分离器(11)，所述油分离器在所述壳体(7)中布置在所述进气口(8)与所述出口(9)之间，

其中，在所述壳体(7)内部延伸有与所述进气口(8)流动连接的导气通道(14)，

其中，所述导气通道(14)的远离所述进气口(8)的纵向端部构造有通口(15)，在所述通口上布置有呈盘状地构成的节流膜片(10)，所述节流膜片沿所述导气通道(14)的纵向方向(16)地能在闭合位置与打开位置之间运动地支承在所述壳体(7)中，在所述闭合位置中，所述节流膜片(10)贴靠在所述导气通道(14)的通口(15)的边缘(25)上并封闭所述通口(15)，在所述打开位置中，在所述通口(15)的边缘(25)与所述节流膜片(10)之间形成环绕的喷嘴间隙(26)，

其中，所述导气通道(14)至少分区段地被与所述出口(9)流动连接的出口通道(22)包围，并且所述导气通道(14)与所述出口通道(22)形成环状间隙(23)，由此在所述节流膜片(10)的打开位置中，所述曲轴箱排风气体能从所述导气通道(14)经由所述喷嘴间隙(26)流动到所述环状间隙(23)中，

其中，所述油分离器(11)在所述环状间隙(23)内侧地安置在所述出口通道(22)上并安置在穿流过所述喷嘴间隙(26)的曲轴箱排风气体的横向于所述导气通道(14)的纵向方向(16)延伸的流动路径中，并且

其中，所述壳体(7)具有附加开口(21)，在所述附加开口上能将参考压力施加在所述节流膜片(10)的远离所述导气通道(14)的一侧上，

其特征在于，

所述节流膜片(10)径向地延伸超出所述环状间隙(23)地构成，并具有在边缘成型的密封区域(27)，所述密封区域密封地布置于在所述壳体(7)中构成的凹部(28)中，使得所述节流膜片(10)将所述附加开口(21)与所述进气口(8)在流体技术上分隔开。

2.根据权利要求1所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述节流膜片(10)具有环绕的凸肩(29)，所述环绕的凸肩构造在所述节流膜片(10)面向的所述导气通道(14)的一侧上，并在所述节流膜片(10)的闭合位置中，所述环绕的凸肩贴靠在所述导气通道(14)的通口(15)的边缘(25)上，其中，在所述节流膜片(10)的打开位置中，在所述通口(15)的边缘(25)与所述节流膜片(10)的环绕凸肩(29)之间构成所述喷嘴间隙(26)。

3.根据权利要求1或2所述的油分离设备(1)，其特征在于，从沿径向方向观察，在所述密封区域(27)与所述通口(15)的边缘(25)之间布置有环绕的节流膜片支撑面(31)，所述节流膜片(10)的环绕且能弹性变形的膜片弯曲区域(30)至少在所述闭合位置中支撑在所述节流膜片支撑面上。

4.根据权利要求3所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述节流膜片支撑面(31)径向向内延伸直到所述节流膜片(10)的环绕的凸肩(29)。

5.根据权利要求3或4所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述喷嘴间隙(26)布置在涉及所述节流膜片(10)的直径(32)上，所述直径比所述节流膜片支撑面(31)的内径(33)小至多15％。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的分油设备(1)，其特征在于，所述节流膜片支撑面(31)构造为成型元件(50)的第一侧边(11c)，其中，第二侧边(11a)形成所述油分离器(11)的直接的折流面(11a)或用作针对起分离作用的功能面(11b)的安置。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的分油设备(1)，其特征在于，所述节流膜片支撑面(31)的内径小于所述折流面(11a)的内径并小于所述起分离作用的功能面(11b)的内径。

8.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述环状间隙(23)具有至少一个撑托面(51)，所述油分离器(11)贴靠地保持在所述撑托面上。

9.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述节流膜片(10)能抵抗弹性的弹簧元件(52)向打开方向的力地朝向闭合位置的方向运动地支承在所述壳体(7)上，其中，所述弹性的弹簧元件(52)既支撑在所述壳体(7)上又支撑在所述节流膜片(10)的面向所述导气通道(14)的一侧上。

10.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述油分离器(11)具有起分离作用的功能面(11b)，尤其是织物。

11.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述出口(9)与负压发生器、尤其是吸射泵流动连接。

12.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，作用在所述节流膜片(10)的远离所述导气通道(14)一侧上的参考压力是大气压力。

13.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述油分离设备实施为模块化的功能结构组件。

14.根据权利要求13所述的油分离设备(1)，其特征在于，实施为模块化的功能结构组件的油分离设备被置入在引导曲轴箱排风气体的壳体元件(2)中，并且经由密封部(70、80)或气密焊接部实现未被净化的与净化的曲轴箱排风气体之间以及净化的曲轴箱排风气体与大气压力水平下的环境空气之间的空间气密的分隔。

15.根据前述权利要求中任一项所述的油分离设备(1)，其特征在于，所述环绕的喷嘴间隙(26)和/或所述壳体(7)从周边出发基本上具有圆形的或椭圆形的或多边形的轮廓。