CN111005788B - 从气流分离颗粒的装置、颗粒分离器及曲轴箱通风系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在内燃机内从气流中、优选从曲轴箱通风装置的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置，该装置包括限定流路开口的阀座及可移动阀芯，其可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯邻接接触所述阀座并且所述邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯沿轴向致动方向自所述轴向邻接点移动，其中，所述阀芯和/或所述阀座的至少一个邻接接触表面的轮廓使得在所述闭合位置上允许流体流通。

Description

从气流分离颗粒的装置、颗粒分离器及曲轴箱通风系统

技术领域

本发明涉及一种在内燃机内从气流(特别是曲轴箱通风装置的窜气流)分离颗粒(特别是油颗粒)的装置。本发明还涉及一种颗粒分离器，其具有至少两个相应的在内燃机内从气流(优选从曲轴箱通风装置的窜气流)分离颗粒(特别是油颗粒)的装置。本发明还涉及一种内燃机的曲轴箱通风系统。

背景技术

分离器、特别是油分离器在现有技术中是已知的。主要存在两种类型的分离器，即，有源分离器和无源分离器。有源分离器的特征是为实现较高的分离效率，要消耗额外的能量来作用于颗粒上。例如，在已知的电分离系统中，对颗粒充电，使得它们被反极性表面吸引，随后可被分离。在无源分离器中，不会向系统引入额外的能量。例如，无源分离器利用气流的动能。在这种情况下，例如，颗粒通过曲径或旋风传送，使得它们可以因其质量惯性而从气流中分离出来，其中，颗粒可由此从气流中除去，气流随后被清洁。在油分离器中，油颗粒被返回到油路，清洁后的气流被返回到内燃机的进气中。

DE 20 2010 001 191公开了一种油分离阀，在该阀中，弹簧加载的阀盘与限定用于气流通过的开口的固定阀座相互作用。在这种情况下，通气开口设置在阀盘上，并且还允许气流在油分离阀闭合状态下通过阀座开口，从而可以实现流体分离功能。然而，这种分离装置的缺点是这种通气开口(特别是若干潜在通气开口)的分离效果有限。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的缺点，特别是通过一种从气流中分离颗粒的分离装置、颗粒分离器及曲轴箱通风系统，显著提高了在阀芯打开位置以及闭合位置上的分离率。

该目的分别通过独立权利要求1、10、13和14的特征实现。

因此，本发明提出一种在内燃机中从气流(优选从曲轴箱通风装置的窜气流)分离颗粒(如，油颗粒)的装置。在下文中，本发明的用于分离颗粒的装置也被简称为“分离装置”。术语“油分离器”或“油分离装置”将适于专门用于油颗粒的分离。在本发明分离器用于具有内燃机的机动车辆的示例性应用中，在工作活塞和汽缸(其内容置所述工作活塞)之间产生的窜气会在内燃机曲轴箱内腔内积聚。替代地，所谓的窜气还在内燃机(例如，往复式活塞发动机)的汽缸和汽缸盖之间和/或汽缸盖和汽缸盖罩之间产生。窜气通常不仅含有空气和油，而且还含有燃烧气和未燃烧燃料成分，可对内燃机的功能产生负面影响。例如，通过借助于管道系统连接至内燃机新鲜空气供给装置的曲轴箱通风装置可降低、优选阻止窜气流引起的曲轴箱内的压力增大。本发明的分离装置可例如沿着流动方向布置在曲轴箱通风装置内，特别是该布置使得含有燃烧气和/或未燃烧燃料成分的窜气流被送至所述分离装置，在所述分离装置内进行诸如油颗粒等颗粒的分离，特别是油分离，由此，分离出的颗粒可与气流分开地排出，并且优选被清洁的气流可被送至新鲜空气供给装置，而不会对内燃机造成损坏。本发明的分离装置优选是无源分离装置，如上所述，其不需要将额外的能量引入分离系统。

本发明的分离装置包括阀座，其限定流路开口。在这种情况下，阀座需相对于气流布置成使得气流能够至少部分地流过所述流路开口。所述分离装置优选限定分离空间，所述分离空间位于阀芯或所述流路开口的下游，并且气流可通过所述流路开口流入所述分离空间。例如，所述阀座面向气流的一侧可具有平板形状。所述流路开口优选可自所述面向气流的一侧通过所述阀座连续延伸至背离气流、优选面向所述分离空间的一侧。例如，所述流路开口具有有角的、卵形的或圆形的形状，优选圆形形状。

本发明的分离装置还包括可移动的阀芯。在这种情况下，所述阀芯可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯与所述阀座邻接接触；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯从邻接接触释放并沿轴向致动方向移动。所述邻接接触可限定轴向邻接点，术语“轴向”应从轴向致动方向的角度进行解释。当所述阀芯由一打开位置移动到闭合位置上时，即移动到由所述轴向邻接点限定的与所述阀座的邻接接触，所述阀芯进行沿轴向闭合方向的轴向运动，其中，所述轴向闭合方向反向于所述轴向致动方向延伸。该闭合方向基本平行于且反向于所述轴向致动方向延伸，其中，所述轴向致动方向和所述轴向闭合方向可统称为轴向方向，但方向相反。术语“打开位置”是指阀芯相对于阀座阀芯和阀座没有邻接接触(即，阀芯不位于所述邻接点上)的位置。

根据本发明的第一方面，所述阀芯和/或所述阀座的至少一个邻接接触表面的轮廓设计成使得在所述闭合位置上允许流体通过。在这种情况下，所述阀芯和所述阀座各自在轴向邻接点邻接接触的表面可形成至少一个邻接接触表面。由于所述邻接接触表面(即，为实际阻止流体流过所述流路开口在所述阀芯的闭合位置上相应地与阀座或阀芯接触的表面)的轮廓，气流还能够在所述阀芯的闭合位置上通过所述流路开口到达所述分离空间，以便在闭合位置上也确保一定程度的分离效果。因此，可显著提高所述分离装置的效率。例如，所述流路开口和所述阀芯基本上实现为旋转对称的和/或基本上彼此同轴地布置。在这种情况下，所述阀芯在横向于、特别是垂直于所述轴向(即，所述轴向致动方向或轴向闭合方向)延伸的径向方向上的尺寸大于所述流路开口的相应尺寸。例如，所述阀芯具有盘状形状，所述盘形可具有轴向套环部，所述轴向套环部在其径向外端与所述阀座接触。

所述阀芯和/或所述阀座的至少一个邻接接触表面不限于特定的结构，而是可具有任意轮廓，只要可以保证在闭合位置上可实现流体流通即可。例如，所述阀座的邻接接触表面和所述阀芯的邻接接触表面在其形状上可彼此适配使得在闭合位置上允许流体流通。

根据一示例性实施例中的本发明的分离装置，所述阀芯和/或所述阀座的至少一个邻接接触表面的轮廓包括至少一个突起和/或至少一个凹陷。例如，所述至少一个突起和/或所述至少一个凹陷可产生本发明的效果，即，所述阀芯和所述阀座的相向邻接接触表面不以完全接触方式(在这种情况下将会阻止流体流通)彼此邻接，而是至少部分地不彼此接触，特别是沿轴向观察沿圆周至少部分地不彼此接触，以确保流体流通。根据本发明的一示例性改进，所述至少一个突起和/或所述至少一个凹陷实现为线性的和/或基本垂直于所述轴向延伸。成组的多个突起和/或成组的多个凹陷可设置在所述阀芯和/或所述阀座的至少一个邻接接触表面上，使得它们相对于轴向致动方向沿圆周方向均匀分布。例如，两个相邻凹陷或突起分别等距地彼此间隔开。

根据一示例性实施例中的本发明的分离装置，于所述闭合位置上，在所述阀芯和所述阀座之间存在一至少部分地沿周向的间隙。换句话说，所述阀芯和所述阀座、特别是所述阀芯和所述阀座的相向邻接接触表面在圆周方向上至少部分地不彼此接触。

根据一示例性改进中的本发明的分离装置，根据要调节的预定泄漏气体体积流量来确定周向上的间隙长度和/或轴向上的间隙尺寸。应该清楚的是，根据本发明分离装置相应的安装位置和应用领域，可能需要不同的泄漏气体体积流量。允许的泄漏气体体积流量可通过要在周向方向以及轴向方向上进行调节的预定间隙尺寸进行限制。所述阀芯可沿轴向相对于所述阀座可移动地安装，使得所述阀芯在所述分离装置的非致动状态下处于所述闭合位置上。一旦气流撞击在所述分离装置上，就允许一定的泄漏气体体积流量通过所述流路开口。在这种情况下，气流沿轴向致动方向在所述阀芯上施加压力(该压力取决于气流速度)，其中，所述阀芯的重量抵消了气流压力。一旦气流压力克服了将所述阀芯保持在闭合位置上的力(优选所述阀芯的重量)，所述阀芯就沿轴向致动方向从所述闭合位置(即，所述邻接点)移动到打开位置上，以允许增大的气流通过所述流路开口，并防止动压力增加。

根据一示例性实施例中的本发明的分离装置，所述至少一个邻接接触表面包括流入边缘和流出口边缘，所述流入边缘优选设置在上游，所述流出口边缘优选设置在下游。例如，自所述流入边缘延伸至所述流出口边缘并优选由所述轮廓形成的流体通道以弯曲方式实现，以便偏转和/或导引气流。所述流体通道可以是弯曲的，例如，使得由于气流中的颗粒撞击在所述流体通道的导流表面上而使颗粒从气流中分离出来，所述流体通道的所述导流表面例如通过形成所述流体通道的壁实现。这样，可以增大本发明分离装置的分离率或提高其分离效率。

在一示例性实施例中的本发明的分离装置，弹簧、优选螺旋弹簧沿轴向方向、优选沿反向于轴向致动方向的闭合方向将所述阀芯预紧到所述闭合位置上。例如，所述弹簧可支撑在所述阀芯上，使所述阀芯移入所述闭合位置上。所述弹簧可例如设计成使得在所述阀芯的闭合位置上所述弹簧处于未致动的、未变形的闲置状态或被预紧(特别是预变形)到一定程度，使得弹簧力沿轴向闭合方向(即，也处于闭合位置)连续作用在阀芯上，这样使得可以调节和/或改进阀芯的响应特性。术语“响应特性”一般是指所述阀芯对气压波动的响应性。

根据本发明的一个改进，以以下方式对弹簧常数进行选择和/或以以下方式确定垂直于所述轴向致动方向定向或延伸并在闭合位置上由所述轮廓形成的流体通道表面(特别是关于所述阀芯的总流入表面)的尺寸：使得在所述阀芯沿所述轴向致动方向由所述闭合位置开始移动之前在闭合位置上确保高达优选20l/min、特别是30l/min、40l/min、50l/min或60l/min的流体流通体积。术语“阀芯的总流入表面”可例如是指所述阀芯的能够与撞击气流接触的表面，即能够被此气流撞击上的表面。所述弹簧由此施加反向于气流压力定向且将所述阀芯压入所述闭合位置的弹簧力，其中，所述弹簧力将所述阀芯保持在闭合位置上，直到气流施加的压力克服了此弹簧力。关于此点，允许高达此点的所述流体流通体积限定了闭合位置上的泄漏气流体积。通过上述情况相应地调节或可实现的泄漏体积流量可按比例调节并适于本发明分离器相应的安装位置或应用领域。例如，实现所述阀芯的快速或灵敏响应特性是有利的。如果所述阀芯在轴向致动方向上具有较大的运动幅度，则使较大的弹簧力作用于所述阀芯上也是所期望的。

在一示例性实施例中的本发明的分离装置，所述弹簧可具有渐进式弹簧常数和/或额外的弹簧可沿轴向致动方向与该弹簧串联布置。例如，至少一个弹簧可呈渐进式盘绕。所述至少一个弹簧和所述至少一个额外弹簧可沿轴向方向串联布置使得所述阀芯附近的上游弹簧具有比下游弹簧低的弹簧常数。所述阀芯附近的弹簧支撑在所述阀芯上，所述下游弹簧支撑在所述阀芯附近的所述弹簧上和/或支撑在所述分离装置的壳体部(例如，盖)上，所述壳体部与所述阀座相对设置。

替代地或额外地，所述弹簧常数可以线性方式或指数方式增加。除了使用渐进式盘绕弹簧和串联布置的弹簧外，为此还可以并行布置多个弹簧。然而，经证实，使用具有渐进式盘绕的弹簧芯的弹簧和/或串联布置的具有不同弹簧常数的弹簧并将该弹簧或所述多个弹簧置于导向销上是有利的，因为由此可避免并行布置的多个弹簧对径向方向上额外的空间的需求。关于渐进式弹簧的特性，经证实，以下述方式选择渐进是有利的：使得弹簧常数随着阀芯沿致动方向移动而增加。这样，可以确保即便是在气流的流体压力较低的情况下也能将阀芯从闭合位置移动到打开位置上，但只有在高流体压力下才达到最大打开位置。相比于具有恒定弹簧特性的弹簧，特别是相同的总轴向范围，所述阀芯的响应特性可由此在更大的气流流体压力范围内进行调整。

本发明的另一实施例中，所述装置优选包括多件式壳体，其中，所述壳体具有含有流路开口的流入外壳部和可与该流入外壳部相连的盖部，并且，所述阀芯和所述弹簧支撑在所述壳体内、和/或各壳体部优选通过夹紧连接彼此相连、和/或所述壳体(特别是所述流入外壳部)可通过企口接合与曲轴箱相连。所述流入外壳部和所述阀座优选实现为整体件。

所述壳体限定分离空间，气流通过所述流路开口流入此分离空间并通过分离喷嘴流出所述分离空间。下文中将对优选实施例中的这些分离喷嘴作进一步描述。所述分离空间包括所述阀座和所述流入外壳部(特别是所述阀芯)之间的流动空间、和/或所述阀芯与所述盖部之间的旁路空间。所述流动空间和所述旁路空间优选通过所述阀芯上的至少一个泄漏开口、通过设计所述阀座和/或阀芯的邻接接触点(特别是所述邻接点)的轮廓、和/或通过在打开位置上所述阀座与所述阀芯之间的通道开口相连。在下文中，所述流动空间还被称为所述阀座和所述阀芯之间的间隙。

流入外壳部优选设计成用于固定在具有气体出口的气流源上，特别是固定在曲轴箱上。气体优选从所述气流源的所述气体出口流入所述阀座的流路开口，所述阀座特别是与所述流入外壳部实现为整体件。所述流入外壳部优选包括环形凹部、特别是环形空间，该环形凹部沿致动方向延伸，特别是在所述流路开口外沿致动方向径向地延伸，其中，所述环形空间沿致动方向闭合并沿闭合方向敞开。沿闭合方向敞开的所述环形空间沿致动方向突出超过所述邻接点。

所述盖部包括用于所述导向销的通道开口和/或用于将弹簧支撑在外壳侧面的支撑点。在所述盖部上可设置至少一个紧急通风口，尤其是仅一个紧急通风口。

在阀芯和/或阀座因例如结冰而发生堵塞的情况下，通过所述紧急通风口可将气流从分离装置和/或从气流源(如，曲轴箱)排出，使得分离装置的通风功能得以维持。所述紧急通风口使得可以绕过所述流动空间和/或所述旁路空间并且可通过所述紧急通风口使气流排出阀芯和/或阀座。在这种情况下，气流优选通过所述流入外壳部进入外壳，并通过所述紧急通风口离开所述外壳，其中，进入所述流入外壳部通过一旁路实现，并且，气流不通过所述阀座的流路开口。所述盖部上的紧急通风口优选沿径向向内和/或向外延伸超过径向腹板和/或超过所述邻接点。关于周向方向，所述紧急通风开口绕所述阀芯和/或阀座的旋转对称轴延伸10°-150°，优选20°-120°，特别是30°-90°。径向腹板在紧急通风口的周向位置处被打断，特别是通过在所述外壳流入部上设置旁路通道开口，以便由此优选地在所述外壳流入部上形成气流的旁路。所述紧急通风口优选以环形部的形式、或有角度地实现，特别是四边形。

在一示例性改进中的本发明的分离装置，至少一个分离喷嘴(优选具有恒定通流截面)布置在所述阀芯的下游，用于实现气流的雾化和/或限定排放。所述分离喷嘴可在所述分离空间内形成至少一个间隙或以这种间隙的形式实现。所述分离喷嘴可以所谓的静态喷嘴的形式实现，其中，该间隙截面和分离喷嘴的通流截面基本上是恒定的，而与阀芯的位置无关。所述分离喷嘴优选设置在所述阀芯和阀座之间的邻接接触的下游。例如，所述分离喷嘴可通过与阀座相对的壳体部(例如，盖)和通过所述阀座实现。所述壳体部和阀座在其形状上可相对于彼此适配和/或相对于彼此设置成在分离喷嘴的安装状态下，在操作期间基本恒定的间隙(颗粒分离通过该间隙实现)形成在壳体部和阀座之间的邻接接触的下游。在一打开位置上，例如，所述阀芯和阀座之间在邻接点处的流通截面为分离喷嘴通流(through-flow)截面的90％-200％，优选100％-180％，特别是120％-170％，其中，100％是指相等的截面面积。于打开位置上，在所述阀座和所述阀芯之间存在净流通截面，其优选限定沿径向定向的净截面区域，其中，该净截面区域随流动方向(即，沿轴向方向)变化，并且，气流经过所述阀座和阀芯通过所述净截面区域到达所述分离室，特别是通过所述阀座的流路开口。气流可沿着分离喷嘴入口和分离喷嘴出口之间的压力梯度加速，以便由此提高本发明分离装置的分离效率。

根据本发明的另一方面，提出了一种用于在内燃机中从气流(优选从曲轴箱通风装置的窜气)中分离颗粒(如，油颗粒)的装置。该方面可与前述方面和示例性实施例结合。

因此，本发明提出了一种用于在内燃机中从气流、优选从曲轴箱通风装置的窜气中分离诸如油颗粒等颗粒的装置。在下文中，本发明的用于分离颗粒的装置也被称为分离装置。术语“油分离器”或“油分离装置”将适于专门用于油颗粒的分离。在本发明分离器用于具有内燃机的机动车辆的示例性应用中，在工作活塞和汽缸(其内容置所述工作活塞)之间产生的窜气会在内燃机曲轴箱内腔内积聚。替代地，所谓的窜气还在内燃机(例如，往复式活塞发动机)的汽缸和汽缸盖之间和/或汽缸盖和汽缸盖罩之间产生。窜气通常不仅含有空气和油，而且还含有燃烧气和未燃烧燃料成分，可对内燃机的功能产生负面影响。例如，通过借助于管道系统连接至内燃机新鲜空气供给装置的曲轴箱通风装置可降低、优选阻止窜气流引起的曲轴箱内的压力增大。本发明的分离装置可例如沿着流动方向布置在曲轴箱通风装置内，特别是该布置使得含有燃烧气和/或未燃烧燃料成分的窜气流被送至所述分离装置，在所述分离装置内进行诸如油颗粒等颗粒的分离，特别是油分离，由此，分离出的颗粒可与气流分开地排出，并且优选被清洁的气流可被送至新鲜空气供给装置，而不会对内燃机造成损坏。本发明的分离装置优选是无源分离装置，如上所述，其不需要将额外的能量引入分离系统。

本发明的分离装置包括阀座，其限定流路开口。在这种情况下，阀座需相对于气流布置成使得气流能够至少部分地流过所述流路开口。所述分离装置优选限定分离空间，所述分离空间位于阀芯或所述流路开口的下游，并且气流可通过所述流路开口流入所述分离空间。例如，所述阀座面向气流的一侧可具有平板形状。所述流路开口优选可自所述面向气流的一侧通过所述阀座连续延伸至背离气流、优选面向所述分离空间的一侧。例如，所述流路开口具有有角的、卵形的或圆形的形状，优选圆形形状。

本发明的分离装置还包括可移动的阀芯。在这种情况下，所述阀芯可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯与所述阀座邻接接触；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯从邻接接触释放并沿轴向致动方向移动。所述邻接接触可限定轴向邻接点，术语“轴向”应从轴向致动方向的角度进行解释。当所述阀芯由一打开位置移动到闭合位置上时，即移动到由所述轴向邻接点限定的与所述阀座的邻接接触，所述阀芯进行沿轴向闭合方向的轴向运动，其中，所述轴向闭合方向反向于所述轴向致动方向延伸。该闭合方向基本平行于且反向于所述轴向致动方向延伸，其中，所述轴向致动方向和所述轴向闭合方向可统称为轴向方向，但方向相反。术语“打开位置”是指阀芯相对于阀座阀芯和阀座没有邻接接触(即，阀芯不位于所述邻接点上)的位置。

所述分离装置还包括至少一个泄漏元件，例如，泄漏突起或泄漏凹陷，特别是允许闭合位置上的流体流通的气体通道开口。所述至少一个泄漏元件可设置在例如所述阀座和/或阀芯上。所述至少一个泄漏元件不位于所述阀座和/或所述阀芯的彼此邻接接触的邻接接触表面的其中一者上。

根据本发明的该方面，所述阀芯在气流上游具有旋转对称的碗状体，其中，所述碗状体在轴向上沿反向于所述轴向致动方向的方向突出超过所述阀座，特别是超过至少5mm，尤其是超过至少10mm，优选超过所述阀芯纵向长度(特别是所述阀芯的总纵向长度)的至少10％、20％、30％、40％或50％。本发明的分离装置对于可用结构空间很小(特别是轴向结构空间很小)的应用是很有利的，这是因为尽管分离率很高，但分离装置的整个轴向范围却可保持得很小。由于所述阀芯的碗状体沿闭合方向突出，在气流到达轴向邻接点之前，所述气流已在所述阀芯和所述阀座之间的轴向邻接点上游撞击在所述阀芯上，使得已通过本发明的分离装置实现颗粒分离，从而提高整体分离率。所述碗状体具有碗状体底座，其反向于所述轴向致动方向(即沿所述闭合方向)突出超过所述邻接点至少5mm，特别是至少10mm，优选所述阀芯纵向长度的至少10％、20％、30％、40％或50％。此外，使用弹簧是有利的，所述弹簧引起所述阀芯沿闭合方向的运动，并且，所述弹簧的一个轴端支撑在所述阀芯上。所述弹簧在所述阀芯上(优选在所述碗状体上，特别是在所述碗状体底座上)的此支撑点可沿轴向、特别是沿闭合方向设置成使得所述弹簧的所述支撑点同样沿闭合方向突出超过所述邻接点。因此，可显著增加可用弹簧行程，而无需沿轴向方向增加分离装置的总轴向长度。所述至少一个泄漏元件允许用于实现闭合位置上泄漏气体体积流的流体流通。前述关于邻接接触表面轮廓的解释可类似地适用于所述至少一个泄漏元件。

在一示例性实施例中的本发明的分离装置中，所述至少一个泄漏元件设置在所述碗状体上，优选设置在所述碗状体的基本垂直于所述轴向致动方向延伸的底座上。这样可确保尽早形成能够到达所述分离装置以进行颗粒分离的泄漏气体体积流。

在本发明的另一优选实施例中，所述阀座形成旋转对称的中空体，该中空体的形状与所述碗状体互补。所述碗状体沿反向于所述致动方向延伸的闭合方向渐缩，其中，所述碗状体能够在所述中空体内伸缩地移入所述致动位置和所述闭合位置。替代地或额外地，所述中空体在所述阀芯沿致动方向和闭合方向移动期间对所述阀芯进行导引和/或所述中空体限定流路开口。优选地，所述中空体和/或所述碗状体的壳体开始时沿闭合方向以基本上呈圆柱体的方式延伸，然后沿径向逐渐变细，特别是呈漏斗状。所述碗状体(特别是所述壳体)的径向外表面和所述阀芯(特别是所述中空体)的径向内表面形成导流表面，含颗粒气流沿着该些导流表面在所述阀芯和所述阀座之间流动。优选地，所述中空体和所述壳体的圆柱部和/或锥形部的形状彼此互补，使得于闭合位置上在所述壳体和所述中空体之间形成具有基本恒定的间隙宽度的间隙。优选地，所述壳体和所述中空体之间的间隙开始时沿闭合方向以基本呈圆柱形的方式延伸，然后沿径向方向逐渐变细，特别是呈漏斗状。通过沿致动方向移动所述阀芯，所述壳体和所述中空体之间的间隙宽度增大。在所述阀芯沿致动方向和闭合方向移动期间，所述阀芯以伸缩方式移入、移出所述中空体。根据本发明相应的实施例，闭合位置上的间隙宽度可增大或减小。随着间隙宽度减小，对气流的流动阻力增大；反之亦然。减小间隙宽度使得可以增强阀座相对于阀芯的导引功能。

在一示例性改进的本发明的分离装置中，所述至少一个泄漏元件实现为排放元件的形式。所述至少一个泄漏元件优选实现为使得可通过所述至少一个泄漏元件实现特别是所分离出的颗粒的反向于轴向致动方向的流体回流，例如，排放。因此，可防止分离出的颗粒在所述分离空间内累积增加，而在分离空间内累积增加还会导致分离装置的分离效率降低。

根据本发明的另一方面，其可与前述方面和示例性实施例结合，提供了颗粒分离器。本发明的颗粒分离器包括至少两个用于在内燃机内从气流(优选从曲轴箱通风装置的窜气)中分离诸如油颗粒等颗粒的装置。在这种情况下，所述至少两个分离装置根据参照前述方面和示例性实施例描述的分离装置实现。

所述至少两个装置各自包括限定流路开口的阀座和可移动的阀芯。所述阀芯可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯与所述阀座邻接接触并且该邻接接触可限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯沿轴向致动方向自所述轴向邻接点移动。

所述至少两个装置彼此流体上连接，使得气流可在所述颗粒分离器的上游于所述两个装置之间分配、和/或气流可由一个装置流入另一个装置。例如，所述至少两个装置可彼此平行地布置，其中，“平行”应解释为：撞击在所述颗粒分离器上的气流可流入所述至少两个装置的两者内，例如，在这两个装置之间被分配。本发明颗粒分离器中所述至少两个装置的布置使得可以显著提高分离率。由于离开一个装置的气流可在于该装置内进行颗粒分离后流入所述至少两个装置中的另一个，以进行另一次颗粒分离，由此产生的气流明显更洁净，并且可随后返回到例如内燃机的新鲜空气供给装置。

对于所述分离装置的其他示例性实施例，参照前述方面和示例性实施例，其同样适用于此方面。

根据本发明的另一方面，提供内燃机的曲轴箱通风系统。一般的曲轴箱通风系统通常是用于防止来自内燃机燃烧循环的窜气引起的曲轴箱内压力的增大。曲轴箱通风系统包括具有流出口的曲轴箱，窜气可通过该流出口排出曲轴箱。例如，管路系统可与所述曲轴箱的流出口相连。根据本发明，所述曲轴箱通风系统包括与所述流出口流体相连的装置，用于从窜气中分离诸如油颗粒等颗粒，其中，所述分离装置根据前述方面之一或根据前述示例性实施例之一实现。

从属权利要求公开了优选实施例。

附图简要说明

本发明的其他性质、优点和特征可从下文中参照示例性附图对本发明优选实施例的描述中获得，附图中：

图1以示意图的形式示出了本发明的曲轴箱通风系统，该示意图示出了一示例中窜气的形成和本发明分离装置和颗粒分离器的安装位置；

图2为第一实施例中的用于分离装置的阀芯的侧视图；

图3为图2中阀芯的仰视图；

图3b示出了图3中的局部III；

图4为图2中阀芯沿图3中剖面线D-D的剖视图；

图5为第二实施例中的用于分离装置的阀芯的侧视图；

图6为图5中阀芯的仰视图；

图7为图5中阀芯沿图6中剖面线E-E的剖视图；

图8为第三实施例中的用于分离装置的阀芯的局部剖视侧视图；

图9为图8中阀芯的仰视图；及

图10为第一实施例中的具有两个分离装置的颗粒分离器的剖视图，其中，左侧分离装置示出于闭合位置上，右侧分离装置示出于打开位置上。

附图标记说明：

1-内燃机；3-新鲜空气供给装置；5-废气排放装置；7-曲轴箱通风装置；9-汽缸盖罩；11-汽缸盖；13-汽缸；15-曲轴箱；17-活塞；19-工作容积；21-曲轴箱内腔；23-气流；25-流出口；27-流路开口；29-曲轴箱通风系统；31-回流管；33-回流出口；35-回流入口；37-回流管；39-压气机叶轮；41-新鲜空气流；43-进气冷却器；45-废气；47-涡轮增压器；49-轴；51-分离装置；53-颗粒分离器；55-阀芯；57-碗状体；58-碗状体侧面；59-碗状体底座；61-壳体；63-壳体最大内径；65-壳体最小内径；67-阀芯套环；69-碗状体与阀芯套环之间的环形间隙；71-阀芯的邻接接触表面；73-阀座；74-轮廓；75-轮廓凹陷；77-阀座的邻接接触表面；79-导向销；80-端部；81-导向销和碗状体之间的环形空间；83-弹簧；82、84-轴端；85-泄漏元件；86-翻转部；87-纤维网；89-环；91-环内径；93-导向销的轴向范围；95-阀芯的总轴向范围；97-导向凸耳；99-阀芯的导流表面；100-外表面；101-导向突起；109-流路开口；110-外壳；111-流入外壳部；113-盖部；115-分离空间；117-弹簧在阀芯上的支撑点；119-中空体；121-阀座套环；122-端部；123-环形空间；125-径向腹板；126-环形间隙；127-轴向腹板；128-间隙；129-阀座的导流表面；131-用于导向销的通道开口；133-分离喷嘴；135-出口管；137-间隙；139-间隙；141-旁路空间；143-分离空间连接间隙；151-流入边缘；153-流出口边缘；155-流体通道；157-导流表面；159-流体通道元件；161-流体通道开口；163-内阀套环表面；A-致动方向；S-闭合方向；R-径向方向；U-圆周方向；B-对称旋转轴；B’-旋转轴；s-间隙

具体实施方式

在以下对示例性实施例的描述中，本发明用于分离颗粒的装置也被简称为分离装置，并总体上用附图标记51表示。参照图10对整个分离装置作了详细描述，图10示出了本发明的颗粒分离器，其总体上用附图标记53表示。

图1示出了本发明一实施例中的内燃机的曲轴箱通风系统，下面用附图标记29对其进行表示。曲轴箱通风系统29包括曲轴箱15和本发明的分离装置51，其中，曲轴箱15具有流出口25，窜气可通过该流出口排出曲轴箱15；分离装置51与流出口25流体上相连，并在图1中以示意性方式示出。应该清楚的是，为了形成本发明的曲轴箱通风系统29，本发明的颗粒分离器53也可以在流体上连接至该出口，而不是本发明的分离装置51与之相连。根据图1，分离装置51与流出口25之间的流体连接可通过管路系统实现，如出口管135，其将曲轴箱的流出口25流体上连接至分离装置51的流路开口27。在(未示出的)替代实施例中，分离装置51可安装在曲轴箱15上使得分离装置51的流路开口27对应于曲轴箱15的流出口25。

图1还示出了窜气形成及分离装置51和颗粒分离器53一般安装位置的示例。该图示出了内燃机1，其流体上连接至新鲜空气供给装置3、废气排放装置5和曲轴箱通风装置7。内燃机1包括汽缸盖罩9、汽缸盖11、汽缸13和曲轴箱15。活塞17在汽缸内被导引并将工作容积(swept volume)19与曲轴箱内腔21分开。在活塞17和汽缸13之间设置有密封环(未示出)，以相对于曲轴箱内腔21密封工作容积19。尽管如此，来自工作容积19的燃烧气体和/或未燃气体还是会在活塞17与汽缸13之间流入曲轴箱内腔21。由此产生的气流23也被称为“窜气流”，其不仅含有空气和油，还含有燃烧气和未燃烧的燃料成分。

为防止曲轴箱15内压力增大，通过曲轴箱通风装置7将气流23排出曲轴箱15，将其送入新鲜空气供给装置3。在这种情况下，曲轴箱通风装置7特别是包括曲轴箱15的流出口25与分离装置51的流路开口27之间的流体连接。分离装置29还通过回流管31流体上连接至曲轴箱15，回流管31用于使分离出的诸如油等颗粒返回曲轴箱。具体而言，回流管31将分离装置29的回流出口33与曲轴箱15上的回流入口35流体上相连。此外，回流管37将分离装置51流体上连接至分离装置29上游的新鲜空气供给装置3，以将已分离出诸如油等颗粒的气流送至新鲜空气供给装置3。由此产生的新鲜空气流41通过压气机叶轮39压缩，并借由进气冷却器43通过汽缸盖11送至内燃机1。未在活塞17和汽缸13之间到达曲轴箱15的燃烧气通过废气排放装置以废气45的形式被送至涡轮增压器47，所述涡轮增压器通过轴49驱动新鲜空气供给装置3内的压气机叶轮39。

应该清楚的是，本发明分离装置51在用作内燃机内的油分离器时其安装位置不限于图1所示的安装位置，并且也不限于在曲轴箱通风系统29中使用。例如，分离装置51还可用于分离在汽缸13与汽缸盖11之间和/或在汽缸盖11和汽缸盖罩9之间排出内燃机1的气流中的颗粒。另一潜在应用领域可见于新鲜空气供给装置3和/或废气排放装置5，其可通过连接压气机叶轮39和涡轮机叶轮47的轴49彼此流体连接。

图2-图4以侧视图(图1)、仰视图(图3)和沿剖面线D-D的剖视图(图4)的形式示出了第一示例性实施例中的用于本发明分离装置51的阀芯(valve element)55。本发明用于在内燃机中从气流(优选从曲轴箱通风装置的窜气流)分离诸如油颗粒等颗粒的分离装置51包括限定流路开口109的阀座73和可移动阀芯55，可移动阀芯55可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置，阀芯55邻接接触阀座73；于所述至少一个打开位置，阀芯55沿轴向致动方向从轴邻接点移开。阀芯55在其从闭合位置移动到打开位置期间所沿的轴向致动方向在下文中用附图标记A表示，反向于轴向致动方向A延伸且限定阀芯55至闭合位置的移动的闭合方向用附图标记S表示。沿闭合方向S或致动方向A的移动可统称为沿轴向的移动。垂直于致动方向A延伸的径向方向在下文中用附图标记R表示。阀芯55包括碗状体57，其具有碗状体底座59，该碗状体底座59基本沿径向R延伸，特别是以盘状方式延伸。壳体61基本沿致动方向A自碗状体底座59延伸。壳体61和碗状体底座59形成沿致动方向A朝侧面58开口的碗状体57。壳体61沿反向于致动方向A延伸的闭合方向S渐缩并与优选呈盘状的碗状体底座59相连。碗状体底座59和壳体61优选以旋转对称的方式实现，其中，壳体61的锥度被限制成使得壳体61的最大内径63不大于壳体61最小内径65的30％、50％、70％或110％。

阀芯套环67邻接壳体61或与壳体61相连，特别是与壳体61指向致动方向A的端部邻接或与其相连。阀芯套环67优选以旋转对称的方式实现，并且，开始时基本沿径向R自壳体61延伸(特别是以弧形方式)，然后基本沿闭合方向S延伸。阀芯套环67和碗状体57(特别是壳体61)限定阀芯55的朝闭合方向S开口的环形空间69。

套环67指向闭合方向S的一端优选形成阀芯57的基本上周向的邻接接触表面71，用于阀芯57与阀座73之间的邻接接触。阀芯55和阀座73之间的邻接接触可从绘示在图10左侧的分离装置55聚拢。周向方向在下文中用附图标记U表示。

根据图2-图9，阀芯57的邻接接触表面71和/或阀座73的邻接接触表面77可以是波形的(contoured)，以允许分离装置51的闭合位置上(即，邻接接触中)的流体流通。至少一个邻接接触表面71的轮廓(总体上用附图标记74表示)可包括至少一个突起和/或至少一个凹陷。例如，由于轮廓74，于闭合位置上在阀芯55和阀座73之间形成间隙(未示出)，该间隙沿周向U至少部分地延伸。在这种情况下，间隙沿周向U的延伸长度和/或在轴向上的间隙尺寸可根据在闭合位置上应允许的预定泄漏气体体积流量实现。在图中所示的实施例中，所述轮廓包括位于阀芯套环67的邻接接触表面71上的多个凹陷75(凹部)。多个凹陷75以等距方式沿周向分布在所述轮廓上，特别是分布在阀座套环上。在该实施例中，该轮廓包括13个凹陷75。然而，也可以设置更多或更少个凹陷75。在图中所示示例中，示出的凹陷75具有示例性矩形剖面，但是，它们也可以具有其他剖面形状，例如，圆形、椭圆形、三角形、五边形等剖面形状。经证实使凹陷75自沿径向R延伸的平面沿闭合方向S向下游倾斜是有利的，以引导流体流通通过阀座73的邻接接触表面77处的轮廓形成，由此可提高分离率，即，分离装置51的效率。

图3b示出了根据图3的轮廓74的放大局部III，特别是凹陷75。该图示出了阀芯55的邻接接触表面71具有流入边缘151，沿阀芯55流动的气流开始时会撞击流动边缘151。邻接接触表面71具有流出口边缘153，其与流入边缘151相对，并且，气流沿着该流出口边缘离开凹陷75。因此，凹陷75形成流体通道155，该通道155沿径向R延伸，并且，例如可具有弯曲形状、或沿径向R基本直的延伸(如图3b所示)。流体通道155用于从气流分离颗粒，这是由于气流中的颗粒撞击在导流表面157上，导流表面157限定了流体通道155，因此可理解为流体通道155的壁。

导向销79自碗状体底座59延伸，以沿致动方向A导引弹簧和/或阀芯。导向销79特别是沿碗状体57和/或套环67的对称旋转轴延伸并沿致动方向A延伸超过套环67和碗状体57，该对称旋转轴用附图标记B表示。沿反向于致动方向A延伸的闭合方向S，导向销79延伸超过阀芯55的邻接接触表面71，特别是阀芯套环67。导向销79和碗状体57(特别是壳体61)限定环形空间81，该环形空间朝致动方向A敞开并且沿着致动方向A变得越来越大。根据图10，导向销79与碗状体57之间的环形空间81不仅用于分离颗粒，而且用于容纳弹簧83，弹簧83支撑在碗状体57(特别是碗状体底座59)上，并且引起闭合方向S上的移动。

旋转对称的碗状体底座59沿轴向反向于轴向致动方向A(即，沿闭合方向S)突出邻接点至少5mm，特别是至少10mm，优选是阀芯纵向长度的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％或至少50％。该邻接点由阀座73和处于闭合位置上的阀芯55的共同的邻接接触表面71、77限定。碗状体底座59优选用作弹簧83的支撑点117，弹簧83支撑在阀芯55上，使轴端84沿闭合方向S，并且支撑在外壳110(特别是外壳110的盖部113)上，使另一轴端82沿致动方向A。由于碗状体底座59沿闭合方向S于轴向上突出邻接点，特别是阀芯73的邻接接触表面71，因此，弹簧82的支撑点117可同样沿闭合方向S突出该邻接点。由此，在不增加分离装置51沿致动方向A的总长度的情况下即可增大可用弹簧行程。通过这种方式，为有利于沿致动方向A的轴向长度，所需致动行程所需要的分离装置51的总轴向长度被部分地沿闭合方向S转移。

图5-图7以侧视图(图5)、仰视图(图6)和沿剖面线E-E的剖视图(图7)的形式示出了第二示例性实施例中的用于本发明分离装置51的阀芯55。为了提高本申请的可读性，对应特征用相同的附图标记表示。第二实施例中的本发明分离装置51的阀芯55中，在阀芯55中形成有至少一个泄漏元件85。该泄漏元件85可代替轮廓74进行设置或作为其附加设置。泄漏元件85以及轮廓74用于允许于阀芯55相对于阀座73的闭合位置上的流体流通，以便也实现分离装置51在闭合位置上的分离效果。

根据该些示例性图示，阀芯55包括轮廓74以及泄漏元件85。作为示例，根据图中(特别图6)所示的第二实施例，阀芯55中形成有4个泄漏元件85。泄漏元件85实现为通孔形式，该些通孔沿致动方向A渐缩。由于此锥度的存在，在气流通过泄漏元件85过程中气流会被加速，从而使得可促进颗粒的分离。在替代实施例中，泄漏元件85也可以实现为沿致动方向A变宽的孔的形式或具有恒定截面的孔的形式。同样，也不强制该些孔具有图中所示的圆形形状。这些孔也可以具有椭圆形形状或有角度地实现。泄漏元件85优选位于碗状体57的翻转部86上并基本沿致动方向A延伸，该翻转部86沿致动方向A突出地最远，并且壳体61和套环67与之相连。泄漏元件85可替代性地或额外地形成在例如壳体61内，并(以未示出的方式)基本沿径向R延伸，或者形成在碗状体底座59内并(以未示出的方式)基本沿致动方向A延伸。

为了进一步提高分离装置的分离率，本发明的分离装置51可包括纤维网87，其设置在分离装置51上，使得气流撞击和/或流过纤维网87。当使用纤维网87时，经证实，在套环67或壳体61沿致动方向A的一端上设置环89是有利的，其中，该环的内径91优选大于或等于壳体61的最大内径63。在这种情况下，泄漏元件85优选沿致动方向A延伸通过套环67和环89。经证实，在致动元件57中设置2-10个泄漏元件85、优选2-8个泄漏元件、特别是2-6个泄漏元件是有利的，其中，这些泄漏元件沿周向U彼此等距布置。

导向销79在阀芯57的邻接表面71与碗状体底座59之间的沿致动方向A上的轴向长度93可相对于阀芯55在致动方向A上的总轴向长度95进行调整，特别是可沿着反向于致动方向A延伸的闭合方向S转移，以减小在致动方向A上所需的结构空间。经证实，将导向销79在阀芯57的邻接表面71和碗状体底座59之间的轴向长度93实现为使得其对应于阀芯55总轴向长度95的至少10％、至少20％、至少30％、至少40％或至少50％是有利的。在图2-图4所示的实施例中，导向销79在阀芯57的邻接表面71与碗状体底座59之间的轴向长度93相当于阀芯57总轴向长度的约12.5％，在图5-图7所示的实施例中，其相当于阀芯57总轴向长度的约20％。这样，阀芯和分离装置(阀芯可插入该分离装置中)的轴向长度可沿闭合方向S进行转移，以由此减小致动方向A上的轴向长度。根据图7，导向销79沿致动方向A逐渐变细。该锥度优选起始于约阀芯套环67的轴向高度处，并沿致动方向A延伸一短部分，例如，延伸导向销79的总轴向长度95的约10％，然后，导向销79继续沿致动方向A以恒定截面延伸。沿致动方向A观察，至少一个导向凸耳97在导向销79沿致动方向A的上端80上沿径向R延伸，在一示例中设置多个导向凸耳97并且其基本沿周向U分布在导向销79上。导向凸耳97用于优选在分离装置51的外壳内导引导向销79，这些导向凸耳97可接合在为此设置的导向槽(未示出)内。

图2-图10示出的阀芯55包括导流表面99，用于使气流偏转，使得因颗粒撞击在导流表面99上使颗粒从气流中分离出来。关于此点，阀芯55的与气流接触并偏转和/或导引该气流的表面被称为导流表面99。导流表面99形成在阀芯55的外表面100上，背离轴向致动方向A。导流表面99优选由碗状体57(特别是壳体61)和阀芯套环67形成。阀芯55的导流表面99限定环形空间69，其朝闭合方向S敞开，使得沿致动方向A朝阀芯55流动的气流被偏转和/或导向。

图8-图9以侧视图(图8)和仰视图(图9)的形式示出了一示例性实施例中的用于本发明分离装置的阀芯55，在此实施例中设置有流体通道元件159，以允许闭合位置上的流体流通。关于此点，应清楚的是，图8和图9所示的流体通道元件159可分别作为泄漏元件85或轮廓74的附加或替代元件设置。为了提高本申请的可读性，对应特征用相同的附图标记表示。

流体通道元件159设置在阀芯55的导流表面99上。流体通道元件159设置成使得流体通道开口161形成在导流表面99上，其中，通过所述流体通道开口可实现闭合位置上的流体流通。例如，流体通道元件159可实现为涡轮叶片状导向突起101和/或涡轮叶片状导向凹陷，其也将气流转变为漩涡流，以增大分离装置51的分离率。根据图8-图9所示的实施例，设置有多个导向突起101，以提高其效果。涡轮叶片状导向突起101设置在径向上的内阀芯套环表面163上。此外，可以在阀座73的导流表面上(以未示出方式)设置额外的或替代的导向突起101和/或导向凹陷，以进一步提高分离率。

根据示例性实施例，所述导向突起101以螺旋方式成形，使得形成流体通道开口161。在这种情况下，导向突起101实现为材料幅(material webs)的形式，其以螺旋方式绕阀芯55的旋转轴B’连续延伸，其中，导向突起101分别与导流表面99或内阀芯套环表面163相连使得流体通道开口161保持畅通，以允许流体通过。

图10示出了一示例性实施例中的本发明的颗粒分离器，在该示例中，其包括两个本发明的分离装置51，这两个分离装置51彼此流体上连接；其中，左侧分离装置51示出在闭合位置上，右侧分离装置51示出在打开位置上。图10所示的分离装置51的阀芯55类似于图2-图4所示的阀芯55，其可以通过阀芯套环67与碗状体57之间的更大的环形空间69加以区分。

颗粒分离器53的分离装置51彼此平行布置，且彼此流体上连接。关于此点，术语“彼此平行布置”是指分离装置51布置成使得撞击在颗粒分离器53上的气流可同时流入两个分离装置51或在这两个分离装置51之间分配。每个分离装置51具有流路开口109，借由该流路开口撞击在颗粒分离器53上的气流可在两个分离装置51之间分配。尽管图10仅示出了两个分离装置51的颗粒分离器53形式的结合，但是，应该清楚的是，分离装置51的前述和下述内容适用于具有两个分离装置51的颗粒分离器53、以及适用于单个分离装置53并适用于具有两个以上平行分离装置51的颗粒分离器53。

分离装置51包括两件式外壳110。该外壳包括流入外壳部111和盖部113，该盖部113与流入外壳部111相连或可以与之相连。流入外壳部111和盖部113可借由夹紧连接件(未示出)彼此可分离地连接。流入外壳部111可借由企口(tongue-and-groove)接合(未示出)连接至曲轴箱。在优选实施例中，流入外壳部111能够通过企口接合连接至曲轴箱。分离装置51包括阀座73，其限定流路开口109。阀座73形成外壳110的一部分，特别是流入外壳部111的一部分。阀座73和流入外壳部111优选由一件式制成。在图中所示的颗粒分离器53中，两个分离装置51的阀座73与流入外壳部111由一件式制成。同样，两个分离装置51的盖部113由一件式制成。例如，为此可使用压铸方法。

外壳110限定分离空间115，分离空间115用于从气流分离颗粒，并用于容纳和导引阀芯55。阀芯55安装在分离空间115内。于闭合位置上，阀芯55与阀座73邻接。在此邻接接触期间，阀芯55的邻接接触表面71与阀座73的邻接接触表面77彼此接触。在这种情况下，阀芯55通过利用轴端84支撑在阀芯55上的弹簧83压靠阀座73。与轴端84相对的弹簧83的轴端82支撑在壳体的盖部113上。当具有足够压力的气流作用在阀芯55上时，阀芯55沿致动方向A由闭合位置移动到打开位置上。在这种情况下，气流作用于弹簧83的弹簧力，其中，也可以例如提供多弹簧布置，例如，至少两个弹簧83的串联布置。支撑在阀芯55和外壳盖113之间的弹簧83在阀芯55沿致动方向A移动过程中被压缩。随着阀芯55沿致动方向A的移动的进行，抵抗阀芯55的位移运动的弹簧力增大。通过使用具有渐进式盘绕的弹簧特性的弹簧和/或通过使用多个弹簧的串联布置，弹簧特性可适于阀芯55所需要的响应特性。

弹簧83置于导向销79上，导向销79自碗状体57(特别是碗状体底座59)沿致动方向A延伸。用于导向销79的导向销79突入或突出通过的通道开口131设置在外壳的一部分上，特别是盖部113上，盖部113沿致动反向A与碗状体底座59相对。通道开口131的尺寸设计成使得其在阀芯55沿致动方向A和/或闭合方向S移动期间对阀芯55进行导引。

弹簧83的空间需求(特别是在致动方向A上的空间需求)因弹簧83支撑在碗状体57上(特别是碗状体底座59上)而减小了，其中，从致动方向A上观察支撑点117形成在碗状体侧面指向致动方向A的最低点处。弹簧83对空间的需求因在阀芯55的闭合位置上弹簧83的支撑点117和/或碗状体底座59沿轴向反向于致动方向A突出邻接点71、77而替代地或额外地减小。这样，弹簧83的致动行程所需要的分离装置51的总长度可沿闭合方向S部分转移，有利于纵向方向A上的长度范围。这还使得可以减小包括分离装置51和气流源的布置(特别是曲轴箱通风系统29)的总轴向长度，其中，气流源在上游连接至分离装置51并且可实现为曲轴箱的形式，窜气由该曲轴箱流入所述分离装置。在这种情况下，本发明利用这样的事实：沿闭合方向S转移有利于致动方向A上的轴向长度的长度伸入气流源的已可用的结构空间中，使得可以在不减小该布置的总轴向长度的情况下增大弹簧83的致动行程。

阀座73实现为旋转对称的。阀座73包括中空体119，该中空体的形状与阀芯55的碗状体57互补。碗状体57和/或中空体119沿闭合方向S渐缩。在这种情况下，碗状体57和中空体119的形状彼此互补。碗状体59可在中空体119内伸缩地移动，以将阀芯55移动到闭合位置和/或打开位置上。由于碗状体57和中空体119的互补设计，在沿致动方向A和闭合方向S移动期间，通过阀座73(特别是中空体119)沿致动/闭合方向A、S对阀芯55进行导引。应该清楚的是，被导引的阀芯55在横向于(特别是垂直于)致动/闭合方向A、S延伸的方向上可具有一定的相对运动。事实上，术语“被导引”是指被导引部件(即，阀芯55)的运动至少在其他方向上受到限制、或者是指因导引发生的该部件(即，阀芯55)的居中。

根据图10，在本布置中，在分离装置51(图中右侧)的碗状体57和中空体119之间存在径向R上的间隙s，使得中空体119的导引允许沿径向方向R的一定运动。与之不同的是，图10中位于闭合位置上的分离装置51(图中左侧)的碗状体57与中空体119之间存在明显更小的间隙。

阀座73还包括阀座套环121，其与中空体119相连。在这种情况下，阀座套环121开始时自中空体119沿致动方向A的一端以弧形方式在径向A上延伸，然后基本上沿闭合方向S延伸。中空体119和阀座套环121限定朝闭合方向S敞口的环形空间123。中空体119和阀座套环121伸入由阀芯55限定的环形空间115。在闭合位置上，中空体119和阀座套环121在径向R上被阀芯55包围。

轴向邻接点77(阀座73的邻接接触面)由径向腹板125形成，阀座套环121与该径向腹板相连。基本上沿致动方向A和闭合方向S延伸的轴向腹板127在径向R上邻接径向腹板125。阀座套环121、径向腹板125和轴向腹板127限定环形空间126，其朝致动方向A敞口并在阀芯55沿致动方向A和闭合方向S移动期间对阀芯55进行导引。

图10中示出的阀芯55和阀座73以套环状(collar-shaped)方式实现，并且可在彼此内伸缩移动，使得套环状间隙128形成在阀芯55和阀座73之间，特别在闭合位置上。套环状间隙128特别是形成在阀座73的导流表面129和阀芯55的导流表面99之间。阀座73的导流表面129特别是由中空体119径向上的与气流接触的内表面和阀座套环121径向上的外表面形成。套环状间隙128使气流偏转至少130°、至少140°、至少150°、至少160°、至少170°或至少180°，其中，气流在阀芯55和阀座73的导流表面99、129之间流动。

阀芯55将由外壳110限定的分离空间115分割成阀芯55和阀座73之间的流动空间和阀芯55和盖部113之间的旁路空间141。气流沿着阀座73和阀芯55之间的导流表面99、129流过该流动空间。气流甚至可以通过阀芯55中的泄漏元件85、轮廓74或流体通道元件159于阀芯55位于闭合位置上时到达旁路空间141，在该旁路空间内也可以分离颗粒。由于邻接表面71、77的轮廓74、泄漏元件85或流体通道元件159，气流可在两个阀芯55处于闭合位置上时从一个分离装置51流入另一个分离装置，反之亦然。

在图10中，旁路空间141内设置有纤维网87，在所述纤维网上可对颗粒进行分离。在这种情况下，气流不必流过纤维网87。气流撞击到纤维网87上就足够了，以在其上分离颗粒。纤维网87以盘状方式实现，特别是呈环形，优选固定在外壳110的盖部113上。

具有恒定通流截面的分离喷嘴133设置在阀芯55的下游，用于气流的雾化和/或限定排放。该分离喷嘴特别是形成位于在安装状态下的外壳盖113和流入外壳部111之间的至少一个间隙。由于外壳盖113和流入外壳部111基本上以不可移动的方式彼此固定，所以该间隙的截面以及由此分离喷嘴133的通流截面基本上保持恒定，而无阀芯55的位置无关。由于此恒定通流截面，当阀芯55完全打开时，也可以确保通过至少一个分离喷嘴133的最小颗粒分离。分离喷嘴133设置在阀芯55与阀座73之间的邻接接触的下游。阀芯55的邻接接触表面71和阀座73的邻接接触表面77之间的环形间隙形成在最大打开位置。此环形间隙(特别是沿致动方向A的阀芯55与阀座73的邻接接触表面71、77之间的间隙)的通流截面大于分离喷嘴133的最大通流截面，特别是大于外壳盖113和流入外壳部111之间的间隙的轴向长度，特别是大至少20％、40％、60％、80％或100％。

根据图10，至少两个分离装置51可流体上彼此连接成颗粒分离器53，使得窜气流可从一个分离装置51流入另一个分离装置51。分离装置51在分离喷嘴133的下游流体上彼此相连。此流体连接的一示例性实施例示出在图10中。在这种情况下，气流可通过一个分离装置51的分离喷嘴133排出该分离装置51的分离空间115，并通过另一个分离装置51的分离喷嘴133进入该另一个分离装置51的分离空间115。分离空间连接间隙143设置在阀芯55和分离喷嘴133之间，特别是分离喷嘴133与阀芯套环67之间，其中，气流可通过所述连接间隙从流动空间流入旁路空间141，反之亦然。

上述内容、附图及权利要求中公开的特征对于单独地以及任意组合地实现本发明的不同实施例是重要的。

Claims (38)

1.用于在内燃机(1)内从气流中分离颗粒的装置(51)，该装置(51)包括：

-阀座(73)，其限定流路开口(27、109)；及

-可移动阀芯(55)，其可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯(55)邻接接触所述阀座(73)并且所述邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯(55)沿轴向致动方向(A)自所述轴向邻接点移动，

其特征在于，所述阀芯(55)和/或所述阀座(73)的至少一个邻接接触表面(71、77)的轮廓使得在所述闭合位置上允许流体流通，

于所述闭合位置上，所述阀芯(55)和所述阀座(73)之间存在至少部分地周向上的间隙，

根据要调节的预定泄漏气体体积流确定圆周方向(U)上的间隙范围和/或所述轴向方向上的间隙尺寸,

所述阀芯(55)在气流上游具有旋转对称的碗状体(57)，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点。

2.根据权利要求1所述的装置(51)，其特征在于所述阀芯(55)和/或所述阀座(73)的至少一个邻接接触表面(71、77)的轮廓(74)包括至少一个突起和/或至少一个凹陷，其中，所述至少一个突起和/或所述至少一个凹陷以线性方式实现；并且，成组的多个突起和/或成组的多个凹陷相对于所述轴向致动方向(A)沿圆周方向(U)以均匀分布的方式布置在所述阀芯(55)和/或所述阀座(73)的所述至少一个邻接接触表面上。

3.根据前述任一权利要求所述的装置(51)，其特征在于所述至少一个邻接接触表面包括流入边缘(151)和流出口边缘(153)，其中，自所述流入边缘(151)延伸至所述流出口边缘(153)的流体通道(155)以弯曲方式实现，以偏转气流，使得由于颗粒撞击在所述流体通道(155)的导流表面上而使所述颗粒从所述气流中分离出来。

4.根据权利要求1或2所述的装置(51)，其特征在于弹簧(83)沿所述轴向方向将所述阀芯(55)预紧到所述闭合位置上。

5.根据权利要求4所述的装置(51)，其特征在于以以下方式对弹簧常数进行选择和/或以以下方式确定垂直于所述轴向致动方向(A)定向的流体通道表面的尺寸：使得在所述阀芯(55)沿所述轴向致动方向(A)由所述闭合位置开始移动之前在所述闭合位置上确保高达20l/min的流体流通体积。

6.根据权利要求4所述的装置(51)，其特征在于所述弹簧(83)具有渐进式弹簧常数和/或额外的弹簧可沿所述轴向致动方向与该弹簧串联布置，其中，所述阀芯附近的上游弹簧(83)具有比下游弹簧低的弹簧常数，并且，所述阀芯附近的弹簧(83)支撑在所述阀芯(55)上，所述下游弹簧支撑在所述阀芯附近的所述弹簧(83)上。

7.根据权利要求1或2所述的装置(51)，其特征在于至少一个具有通流截面的分离喷嘴(133)布置在所述阀芯(55)的下游，用于实现气流的雾化和/或限定排放，其中，在一打开位置上，所述阀芯(55)和所述阀座(73)之间在所述邻接点处的流通截面相当于所述分离喷嘴(133)通流截面的90％-200％。

8.根据权利要求1所述的装置(51)，其特征在于，所述气流是曲轴箱通风装置(7)的窜气。

9.根据权利要求1所述的装置(51)，其特征在于，所述颗粒是油颗粒。

10.根据权利要求2所述的装置(51)，其特征在于，所述至少一个突起和/或所述至少一个凹陷垂直于所述轴向方向。

11.根据权利要求4所述的装置(51)，其特征在于，所述弹簧(83)是螺旋弹簧。

12.根据权利要求4所述的装置(51)，其特征在于，所述弹簧(83)支撑在所述阀芯(55)上，并使所述阀芯(55)移入所述闭合位置。

13.根据权利要求5所述的装置(51)，其特征在于，所述流体通道表面的尺寸是关于所述阀芯(55)的总流入表面的尺寸。

14.根据权利要求5所述的装置(51)，其特征在于，所述流体流通体积为30l/min。

15.根据权利要求5所述的装置(51)，其特征在于，所述流体流通体积为40l/min。

16.根据权利要求5所述的装置(51)，其特征在于，所述流体流通体积为50l/min。

17.根据权利要求5所述的装置(51)，其特征在于，所述流体流通体积为60l/min。

18.根据权利要求7所述的装置(51)，其特征在于，所述分离喷嘴(133)的通流截面是恒定通流截面。

19.根据权利要求7所述的装置(51)，其特征在于，所述阀芯(55)和所述阀座(73)之间在所述邻接点处的通流截面相当于所述分离喷嘴(133)通流截面的100％-180％。

20.根据权利要求7所述的装置(51)，其特征在于，所述阀芯(55)和所述阀座(73)之间在所述邻接点处的流通截面相当于所述分离喷嘴(133)通流截面的120％-170％。

21.用于在内燃机内从气流中分离颗粒的装置，该装置包括：

-阀座(73)，其限定流路开口(27、109)；

-可移动阀芯(55)，其可在闭合位置和至少一个打开位置之间移动，于所述闭合位置上，所述阀芯(55)邻接接触所述阀座(73)并且所述邻接接触限定轴向邻接点；于所述至少一个打开位置上，所述阀芯(55)沿轴向致动方向(A)自所述轴向邻接点移动，及

-至少一个泄漏元件(85)，以允许所述闭合位置上的流体流通；

其特征在于，所述阀芯(55)在气流上游具有旋转对称的碗状体(57)，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点，

于所述闭合位置上，所述阀芯(55)和所述阀座(73)之间存在至少部分地周向上的间隙，

根据要调节的预定泄漏气体体积流确定圆周方向(U)上的间隙范围和/或所述轴向方向上的间隙尺寸。

22.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于所述至少一个泄漏元件(85)布置在所述碗状体(57)上。

23.根据权利要求21或22所述的装置，其特征在于所述至少一个泄漏元件(85)实现为使得可通过所述至少一个泄漏元件(85)实现反向于所述轴向致动方向(A)的流体回流。

24.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述气流是曲轴箱通风装置(7)的窜气。

25.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述颗粒是油颗粒。

26.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述至少一个泄露元件(85)是泄露突起或泄露凹陷。

27.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少5mm。

28.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少10mm。

29.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少所述阀芯纵向范围的10％。

30.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少所述阀芯纵向范围的20％。

31.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少所述阀芯纵向范围的30％。

32.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少所述阀芯纵向范围的40％。

33.根据权利要求21所述的装置(51)，其特征在于，所述碗状体在轴向上反向于所述轴向致动方向(A)突出超过所述邻接点至少所述阀芯纵向范围的50％。

34.根据权利要求22所述的装置(51)，其特征在于，所述至少一个泄漏元件(85)布置在所述碗状体(57)的垂直于所述轴向致动方向(A)延伸的底座(59)上。

35.根据权利要求23所述的装置(51)，其特征在于，所述流体回流是所分离出的颗粒的流体回流。

36.根据权利要求23所述的装置(51)，其特征在于，所述流体回流是排放。

37.颗粒分离器(53)，具有至少两个根据前述任一权利要求所述的用于从气流中分离颗粒的装置，

其中，所述至少两个装置彼此流体上连接，使得气流可在所述颗粒分离器(53)的上游于所述两个装置之间分配并且气流可由一个装置流入另一个装置。

38.内燃机(1)的曲轴箱通风系统(29)，其特征在于其包括：

-具有流出口(25)的曲轴箱(15)，窜气可通过该流出口排出所述曲轴箱(15)；及

-根据权利要求1-36中任一项所述的用于在内燃机内从气流中分离颗粒的装置，所述流路开口与所述流出口(25)流体上连接。