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Die Erfindung betrifft eine Kombination aus einem Druckregelventil und einem Ölabscheider für Entlüftungsgase eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase in Brennkraftmaschinen entstehen u. a. durch ein Entweichen von Verbrennungsgasen in das Kurbelgehäuse. Diese Gase müssen aus dem Kurbelgehäuse entfernt werden. Um eine Umweltbelastung zu vermeiden, ist es üblich, die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase wieder der Verbrennung zuzuführen, indem sie in die angesaugte Frischluft eingeleitet werden. Dies erfordert aufgrund des Ölgehalts der Gase eine vorgeschaltete Ölabscheidung, damit die Verbrennung durch das Schmieröl nicht beeinträchtigt wird und das abgeschiedene Schmieröl wieder dem Ölkreislauf zugeführt werden kann. Die Ölabscheidung findet in einem Ölabscheider durch Umleitung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase und Querschnittserweiterungen statt. Nachteilig wirkt sich hierbei aus, dass sich häufig eine Hauptströmrichtung zwischen einem Austritt eines Zyklons und einem Eintritt in einen Entlüftungsstutzen ausbildet. Aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeiten kann es zu einem direkten Transport von noch nicht abgeschiedenem Öl in den Entlüftungsstutzen kommen, wodurch relativ viel Schmieröl der Verbrennung zugeführt wird, was die Abgaswerte verschlechtert und den Ölverbrauch der Brennkraftmaschine erhöht.
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Aus der
DE 299 08 116 U1 ist ein Ölabscheider bekannt, bestehend aus mindestens einem Zyklon, welcher einen Gaseinlass für Entlüftungsgase, einen Gasauslass für gereinigte Gase und mindestens einen Ölauslass für abgeschiedenes Öl aufweist, und aus einem sich an den Gasauslass anschließenden Entlüftungsgehäuse, welches über einen Entlüftungsstutzen mit einem Luftansaugtrakt einer Brennkraftmaschine in Verbindung bringbar ist. Das Entlüftungsgehäuse weist einen Querschnitt auf, der sprunghaft auf mindestens das doppelte vergrößert ist, wodurch eine plötzliche Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit bewirkt wird und die eventuell noch im Gasstrom transportierten Öltröpfchen an der Wandung abgeschieden werden.
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Es wird durch diese Ausführung des Ölabscheiders tatsächlich eine verbesserte Entölung der Gase bewirkt, jedoch nicht in dem Ausmaße und der Zuverlässigkeit wie erwünscht.
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Aus der nachveröffentlichten
DE 10 2004 002 310 A1 ist eine in einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine integrierte Kurbelgehäuseentlüftung mit einem oder mehreren Zyklonabscheidern bekannt. Das zu entölende Kurbelgehäusegas wird dazu über eine Eingangsöffnung aus dem Kurbelwellenraum in einen Vorabscheider eingeleitet. Von dort strömt es über jeweils einen Eingangskanal in die einzelnen Zyklonabscheider, in denen Öltröpfchen trägheitsbedingt aus der Gasströmung abgeschieden werden. Das gereinigte Kurbelgehäusegas verlässt den Zyklonabscheider über einen Gasausgangskanal und tritt zunächst in eine für alle Zyklonabscheider gemeinsame Reingasleitung und von dieser über eine Öffnung in einen ein Druckregelventil umfassenden Raum. Diesen Raum verlässt das gereinigte Kurbelgehäusegas, gesteuert durch das Druckregelventil, über eine Entlüftungsleitung und tritt anschließend in ein Saugrohr der Brennkraftmaschine ein. Das abgeschiedene Öl tritt aus dem Zyklonabscheider über einen Flüssigkeitsablauf aus und wird in den Kurbelwellenraum zurückgeführt.
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Aus der ebenfalls nachveröffentlichten
EP 1 447 531 A1 ist ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil mit integriertem Zyklonabscheider bekannt. Das zu reinigende Kurbelgehäusegas tritt über einen Gaseinlass in den Zyklonabscheider ein, in dem ein trägheitsbedingtes Abscheiden von Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäusegas erfolgt. Das Öl und das gereinigte Abgas verlassen den Zyklonabscheider über einen Ölauslass bzw. einen ringförmigen Gasauslass. Der Gasauslass wird zwischen einem in den Zyklonabscheider ragenden Tauchrohr und einem koaxial darin und durch den gesamten Zyklonabscheider geführten Saugkanal ausgebildet. Von dem Gasauslass strömt das gereinigte Kurbelgehäusegas über in einer Trennwand ausgebildete Durchbrechungen in eine Ventilkammer des Druckregelventils. Aus dieser Ventilkammer wird das Kurbelgehäusegas geregelt in den Saugkanal entlassen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölabscheider zur Verfügung zu stellen, welcher die oben genannten Nachteile beseitigt und eine verbesserte Ölabscheidung aus den Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ölabscheider der o. g. Art mit den Merkmalen aus Anspruch 1 in Kombination mit einem diesem nachgeschalteten Druckregelventil gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei einem Ölabscheider der o. g. Art ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Entlüftungsgehäuse stromab des Gasauslasses ein mit mindestens einer Strömungsöffnung versehenes, plattenartiges Strömungsleitelement aufweist, welches einen mit dem Gasauslass in Verbindung stehenden Zuströmbereich von einem mit einem Entlüftungsstutzen in Verbindung stehenden Abströmbereich mit vergleichmäßigter Strömung trennt.
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Die Unterteilung des Entlüftungsgehäuses in zwei Bereiche durch das Strömungsleitelement hat den Vorteil, dass die Geschwindigkeit der Entlüftungsgase nach dem Austritt aus dem Zyklon verringert wird, und die in der Strömung mitgeführten Öltröpfchen bei Berührung mit dem Strömungsleitelement an diesem hängen bleiben. Dies bewirkt eine verbesserte Ölabscheidung. Als weiterer Vorteil ist anzusehen, dass durch die vergleichmäßigte Strömung im Abströmbereich die Einstellung der Schaltpunkte eines erfindungsgemäß zwischen Abströmbereich und Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine befindlichen Druckregelventils erleichtert wird. Im Falle einer pulsierenden ungleichmäßigen Strömung besteht die Gefahr, dass zu viele ölhaltige Entlüftungsgase über den Luftansaugtrakt in die Verbrennung gelangen und die Abgaswerte verschlechtert werden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist das Strömungsleitelement mindestens eine Rippe auf, welche der Strömungsverteilung im Zuströmbereich dient und sich deshalb vorteilhafterweise in den Zuströmbereich hinein erstreckt.
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Für eine vorteilhafte Umlenkung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase kann die mindestens eine Rippe unter einem Winkel zum Strömungsleitelement angestellt angeordnet sein. Dieser Winkel liegt in einem Bereich zwischen 70° Grad und 110° Grad, insbesondere 80° Grad und 100° Grad, vorzugsweise 90° Grad.
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Die mindestens eine Rippe kann sich vorzugsweise kreisförmig in einem Radius um die Mittelachse des Strömungsleitelements erstrecken.
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Der Gasauslass kann derart angeordnet sein, dass dessen Mittelachse einen Abstand zu der Mittelachse des Strömungsleitelements aufweist, wobei dieser Abstand größer, kleiner oder auch gleich dem Radius sein kann, mit dem sich die mindestens eine Rippe um die Mittelachse des Strömungsleitelements erstreckt. Dies ermöglicht in Verbindung mit einer kreisförmig ausgebildeten Rippe einen Übergang von einer geradlinigen Strömung im Bereich des Gasauslasses zu einer zirkulierenden Strömung im Zuströmbereich.
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Die mindestens eine Rippe kann als Hilfsmittel zur Strömungsführung Unterbrechungen aufweisen.
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Das Strömungsleitelement kann bevorzugt aus Metall oder Kunststoff bestehen und weist einen vorwiegend kreisförmigen Grundkörper auf.
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Die mindestens eine Strömungsöffnung ist vorzugsweise bogenförmig um die Mittelachse des Strömungsleitelements angeordnet.
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Das Strömungselement kann mindestens eine radial verlaufende Leitrippe aufweisen, welche Abschnitte bilden kann, die über den Grundkörper hinausragen.
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Die Leitrippe kann alleinig, alternativ oder gemeinsam mit der mindestens einen kreisförmigen Rippe ausgebildet sein.
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Zur Vereinfachung der Montage und zur sicheren Befestigung des Strömungsleitelements können die über das Strömungsleitelement hinausragenden Abschnitte mit dem Entlüftungsgehäuse verbunden sein, vorzugsweise durch Reibschweißen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Entlüftungsgehäuse durch das Strömungsleitelement derart geteilt, dass der Zuströmbereich ein kleineres Volumen aufweist als der Abströmbereich.
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Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen.
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Es zeigen:
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1: eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders einer Brennkraftmaschine in Schnittansicht,
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2: einen Ölabscheider gemäß 1 von oben, wobei zur Darstellung des Innenraums das Entlüftungsgehäuse nicht dargestellt ist, und
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3: in einer Einzelheit X gemäß 1 die Lage des Gasauslasses und der sich kreisförmig erstreckenden Rippen.
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1 zeigt einen Ölabscheider 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine. Durch einen Gaseinlass 2 gelangen die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase entlang der Strömungspfeile S in einen Zyklon 3, welcher der Entölung dient. Das abgeschiedene Öl wird über einen Ölauslass 4, welcher sich an der geodätisch tiefsten Stelle des Zyklons befindet, dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine wieder zugeführt. Gegenüberliegend zum Ölauslass 4 ist ein Gasauslass 5 angeordnet, welcher sich zylinderförmig in den Innenraum des Zyklons 3 erstreckt. Die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase strömen nach dem Entölen durch den Gasauslass 5 in ein Entlüftungsgehäuse 6, welches einen gegenüber dem Gasauslass 5 schlagartig vergrößerten Querschnitt aufweist. Im Innenraum des Entlüftungsgehäuses 6 ist ein Strömungsleitelement 7 und ein Abschnitt eines Entlüftungsstutzens 8 angeordnet. Das Strömungsleitelement 7 unterteilt hierbei das Entlüftungsgehäuse 6 in einen Zuströmbereich 9 und einen Abströmbereich 10. Im Zuströmbereich 9 ist die Strömung S noch durch starke Druckschwankungen und Verwirbelungen geprägt, welche jedoch – bedingt durch das Strömungsleitelement 7 – im Abströmbereich 10 vergleichmäßigt und homogener ist. Das Strömungsleitelement 7 ist plattenartig ausgebildet und dessen Mittelachse 11 liegt koaxial zum Entlüftungsgehäuse 6. Es besteht aus einem kreisförmigen Grundkörper 12 und weist Rippen 13 auf, welche sich in einem Radius R1 (3) um die Mittelachse 11 erstrecken. Die Rippen 13 weisen an verschiedenen Stellen zur Beeinflussung der Strömung S Unterbrechungen 14 auf und sind in einem Winkel α von 90° Grad gegenüber dem Strömungsleitelement 7 angeordnet. Zur Anbindung des Strömungsleitelementes 7 an das Entlüftungsgehäuse 6 sind Leitrippen 15 vorgesehen, welche sich radial erstrecken und Abschnitte 16 aufweisen, die in radialer Richtung über den Grundkörper 12 hinausragen. Die Leitrippen 15 weisen in diesem Beispiel die gleiche Stärke wie der Grundkörper 12 auf, wobei diese aber auch stärker oder schwächer ausgeführt werden können. Die Strömung S tritt durch Strömungsöffnungen 17 vom Zuströmbereich 9 in den Abströmbereich 10 über. Die Strömungsöffnungen 17 sind bogenförmig ausgebildet (2) und konzentrisch zu der Mittelachse 11 des Strömungsleitelements 7. Die im Abströmbereich 10 befindlichen Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase, die nun eine beruhigte und vergleichmäßigte Strömung S aufweisen, werden durch den Entlüftungsstutzen 8 der für den Verbrennungsvorgang angesaugten Frischluft wieder zugeführt.
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2 zeigt eine Draufsicht auf den Ölabscheider 1, bei der das Entlüftungsgehäuse 6 nicht dargestellt ist. Dadurch sind die bogenförmige Ausbildung der Strömungsöffnungen 17 und die Abschnitte 16, mit welchen das Strömungsleitelement 7 an das Entlüftungsgehäuse 6 befestigt wird, gut sichtbar. Der Gasauslass 5 liegt direkt unter dem Strömungsleitelement 7 und ist daher gestrichelt dargestellt.
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In der 3 wird die Lage der Rippen 13, 13' in Bezug zum Gasauslass 5 dargestellt. Die Rippe 13 verläuft kreisförmig um eine Mittelachse 11 des Strömungsleitelements 7 mit einem Abstand R1, welcher größer ist als der Abstand A der Mittelachse 18 des Gasauslasses 5 von der Mittelachse 11. Die Rippe 13', hier gestrichelt als mögliche weitere Ausführungsform dargestellt, verläuft ebenfalls kreisförmig um die Mittelachse 11 des Strömungsleitelements 7 mit einem Radius R2, welcher kleiner ist als der Abstand A der Mittelachse 18 des Gasauslasses 5 von der Mittelachse 11. Es ist auch möglich, dass die Rippen 13, 13' gemeinsam in einer Ausführungsform vorhanden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ölabscheider
- 2
- Gaseinlass
- 3
- Zyklon
- 4
- Ölauslass
- 5
- Gasauslass
- 6
- Entlüftungsgehäuse
- 7
- Strömungsleitelement
- 8
- Entlüftungsstutzen
- 9
- Zuströmbereich
- 10
- Abströmbereich
- 11
- Mittelachse des Strömungsleitelements
- 12
- Grundkörper
- 13, 13'
- Rippe
- 14
- Unterbrechungen
- 15
- Leitrippen
- 16
- Abschnitte
- 17
- Strömungsöffnung
- 18
- Mittelachse des Gasauslasses
- α
- Winkel
- A
- Abstand
- R1, R2
- Radius
- S
- Strömung
