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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung
von Blow-By-Gasen, insbesondere eine Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung.
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Aus
der Praxis des Motorenbaus, insbesondere von Nutzkraftfahrzeug-Motoren
ist es bekannt, zur Kurbelgehäuse-Entlüftung eine Blow-By-Gas-Rückführung
vorzusehen, die die Blow-By-Gase vor den Verdichter und den Ladelüftkühler
zurückgeführt. Von dort durchlaufen die aus dem
Kurbelgehäuse abgesaugten Blow-By-Gase den gesamten Ansaugtrakt
bis zum Motoreintritt.
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Die
Blow-By-Gas-Rückführung stellt damit eine hohe
Verschmutzungsquelle, im Besonderen für den Ladelüftkühler,
dar, wobei durch Ölverschmutzungen in den Blow-By-Gasen
und die hohen Ladeluft-Temperaturen insbesondere Verkokungen an den
Wandungen stattfinden, die den Wärmeübergang im
Ladeluftkühler merklich herabsetzen. Ferner erfährt
der Verdichter durch Verschmutzungsablagerungen am Rad, an dem Diffusor
und dem Gehäuse über die kumulierte Betriebszeit
einen spürbaren Wirkungsgradabfall, der sich über
eine Verschlechterung der Luft-Kraftstoff-Verhältnisse
im motorischen Betrieb in Verbrauchsnachteilen des Motors bemerkbar macht.
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Um
den genannten Nachteilen zu begegnen, ist in der
DE 10 2004 053 946 A1 eine
Pumpeinrichtung vorgeschlagen, die es ermöglicht, die Blow-By-Gas-Rückführung
hinter dem Verdichter und dem Ladeluftkühler in den Ansaugtrakt
münden zu lassen. Diese Lösung ist durch die Pumpeinrichtung
jedoch verhältnismäßig verschleißbehaftet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verschleißarme
Vorrichtung und ein verschleißarmes Verfahren zur Behandlung
von Blow-By-Gasen, insbesondere eine verschleißarme Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung
zur Verfügung zu stellen.
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Die
Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit
den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 11.
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Gemäß der
Erfindung ist bei einer Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ein chemischer Reaktor
vorgesehen ist, zu dem die Gas-Zuführleitung führt
und in welchem die Blow-By-Gase einen Aufbereitungsprozess erfahren.
Durch die Aufbereitung ist es möglich, die Blow-By-Gase
wahlweise in die Umgebung abzugeben oder über einen ohnehin vorhandenen
Verdichter der Verbrennungsluft beizumischen, wobei weder die Umwelt
noch die Ansaugtrakt geschädigt wird. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
können verschleißbehaftete, insbesondere zusätzliche
bewegte Teile vermieden werden, so dass die Vorrichtung insgesamt
weniger verschleißbehaftet ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass im
Verlauf der Gas-Zuführleitung eine Heizvorrichtung vorgesehen ist,
in welcher die Blow-By-Gase vor dem Eintritt in den chemischen Reaktor
aufgeheizt werden.
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Bei
einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, als Reaktor
einen oder mehrere Katalysatoren zu verwenden, die in ihrer grundsätzlichen
Bauart und Funktionsweise aus dem Stand der Technik bekannt sind.
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Vorzugsweise
ist vorgesehen, dass die Heizvorrichtung ein Wärmetauscher
ist, denn dann ist es möglich, mit geringem technischen
Aufwand und geringem Energieaufwand aus den Abgasen oder anderen
Motorabwärmequellen die gewünschte Wärmezufuhr
zu bewirken. Um auch in der Motorstartphase, wenn ein Wärmetauscher
noch nicht optimal arbeitet, die gewünschte Wärmezufuhr
bereitstellen zu können, ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine elektrisch
betriebene Heizvorrichtung vorgesehen, die ggf. auch den Wärmetauscher
ersetzen kann.
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Vorzugsweise
ist der Wärmetauscher als Abgaswärmetauscher,
insbesondere als Abgas-Koaxialrohr ausgebildet ist. Bei einer solchen
Ausgestaltung ist die technische Umsetzung der Erfindung besonders
einfach möglich, da kaum zusätzlicher Bauraum
benötigt wird und sich ein solcher Wärmetauscher
im allgemeinen ohne weitere Änderungen eines Motor- und/oder
Karosserielayouts realisieren lässt.
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Unter
dem Gesichtspunkt, möglichst keine oder nur geringfügige Änderungen
des Motor- und/oder Karosserielayouts durchführen zu müssen, ist
es ferner vorteilhaft, wenn – wie gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – der
Reaktor mit einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung als gemeinsame
Baugruppe, insbesondere mit einem gemeinsamen Gehäuse oder
einem gemeinsamen Gehäuseabschnitt ausgebildet ist. Diese
Ausgestaltung hat ferner den Vorteil, dass sich die zur Aufbereitung
in dem Reaktor erforderlichen Temperaturen besser erreichen und
kontrollieren lassen.
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Um
eine zuverlässige Zufuhr der Blow-By-Gase zu gewährleisten
ist, ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung eine Absaugeinrichtung vorgesehen ist.
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Wenn – wie
gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
vorgesehen – die Absaugeinrichtung als Ejektor ausgebildet
ist, der vorzugsweise von dem Abgas der Brennkraftmaschine (Motor)
angetrieben wird, kommt die erfindungsgemäße Vorrichtung
ohne zusätzliche bewegte Teile aus. Die aufbereiteten Blow-By-Gase
werden dann vorzugsweise in die Umwelt abgegeben.
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Wenn – wie
gemäß einer weiteren alternativen bevorzugten
Ausgestaltung vorgesehen – die Absaugeinrichtung als Pumpe
mit kleinem Druckgefälle ausgebildet ist, können
die Blow-By-Gase der Verbrennungsluft vor dem Verdichter zugeführt
werden. Die Pumpe kann dabei verschleißarm ausgelegt werden,
denn sie braucht nur ein kleines Druckgefälle zu erzeugen.
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Anstelle
eines Ejektors oder einer Pumpe kann gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung als Absaugeinrichtung
ein Sauganschluss an dem Verdichter der Ladelufteinrichtung vorgesehen
sein, womit der Teileaufwand für die erfindungsgemäße
Vorrichtung sehr gering ist.
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Um
die Vorrichtung insgesamt möglicht gering zu belasten und
den Verschleiß auf ein Minimum zu begrenzen, ist gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung im Verlauf der
Gas-Zuführleitung ein Ölabscheider, insbesondere
ein Ölnebelabscheider vorgesehen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Behandlung
aller anfallenden Blow-By-Gase, insbesondere sowohl der Blow-By-Gase
aus dem Verdichter (Ladeluftturbolader) auch der Blow-By-Gase aus
dem Kurbelgehäuse. Da letztere jedoch in besonders großer
Menge auftreten, ist gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass die Gas-Zuführleitung mit
dem Kurbelgehäuse verbunden ist und somit die Vorrichtung
als Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung ausgestaltet
ist.
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Die
Vorteile der Erfindung zeigen sich auch in einem Verfahren zur Nachbehandlung
von Blow-By-Gasen einer Brennkraftmaschine, bei dem Blow-By-Gase
aus einer Maschinenkomponente abgesaugt und nachbehandelt werden,
wenn – wie gemäß der Erfindung vorgesehen – die
Nachbehandlung einen Aufbereitungsprozess in einem chemischen Reaktor
umfasst. Daher wird auch für das genannte Verfahren Schutz
beansprucht.
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Vorzugsweise
ist der Aufbereitungsprozess eine Hochtemperatur-Aufbereitung, wobei
die Blow-By-Gase vor dem Eintritt in den chemischen Reaktor aufgeheizt
werden. Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Aufheizung
durch einen Wärmetauscher und/oder eine elektrisch betriebene Heizvorrichtung
erfolgt. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Nachbehandlung eine dem
Aufbereitungsprozess vorgeschaltete Ölabscheidung umfasst.
Die jeweiligen Vorteile der vorgenannten bevorzugten Ausgestaltungen
des Verfahrens zeigen sich im Zusammenhang mit den entsprechenden
bevorzugten Ausgestaltungen der Vorrichtung.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
besonders bevorzugte erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen in schematischer Darstellung,
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1a einen Schnitt durch einen Abschnitt einer
Gas-Zuführleitung der Vorrichtung in 1, wobei
dieser Abschnitt als Wärmetauscher ausgebildet ist,
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2 eine
besonders bevorzugte zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen in schematischer Darstellung,
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3 eine
besonders bevorzugte dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen in schematischer Darstellung,
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4 eine
besonders bevorzugte vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen in schematischer Darstellung,
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5 eine
Pumpe zur Verwendung in einer Vorrichtung gemäß den 3 oder 4 in
einem ersten Schnitt, und
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6 die
Pumpe in 5 in einem zweiten Schnitt.
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Die
in 1 gezeigte besonders bevorzugte erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Behandlung
von Blow-By-Gasen 100 ist als Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 102 ausgebildet.
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Die
Vorrichtung 100 weist eine Gas-Zuführleitung 104 auf,
die Blow-By-Gase von einem technisch abgeschlossenen Bauteilraum 105,
nämlich einem Kurbelgehäuse 106 einer
Brennkraftmaschine zu einem chemischen Reaktor 108 führt.
Im Verlauf der Gas-Zuführleitung 104 sind ein Ölnebelabscheider 110,
ein Wärmetauscher 112 sowie eine elektrische Heizvorrichtung 114 angeordnet.
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In 1 ist
gezeigt, dass die Gas-Zuführleitung 104 hinter
dem Ölnebelabscheider 110 (Filter) in Bezug auf
eine oder mehrere Abgaskrümmerleitungen 116 so
günstig geführt ist, dass die Blow-By-Gase aus
dem Kurbelgehäuse 106 Wärme des Motorabgases
aufnehmen können. Diese Leitungsführung wird als
Wärmetauscher 112 bezeichnet, wobei der Wärmefluss
vom Abgas zum Blow-By-Gas optimal ist. Die gezeigte technische Lösung
der Leitungsführung ist hier ein Doppelrohr in Teilbereichen
des Krümmers 116, wobei die Gas-Zuführleitung 104 gasdicht
getrennt im Innern des Krümmers 116 verläuft,
wie in 1a gezeigt. Stromab des Wärmetauschers 112 ist
als Zuheizmöglichkeit für die Betriebsbereiche
des Motors mit geringen Abgastemperaturen die elektrische Heizvorrichtung 114 vorgesehen, welche
weggelassen werden kann.
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Das
Kernstück der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist der chemische Reaktor 108, in dem eine chemische Behandlung
der Blow-By-Gase mit Fluiden und deren Feststoffe in angepasster
Form durchgeführt wird, wobei diese Behandlung so ist,
dass sie den gesetzlichen Auflagen genügt, um die behandelten
Blow-By-Gase in die Umwelt abgeben zu können. In dem chemischen
Reaktor 108 werden z. B. mittels einer katalytischen Oxidation
die Kohlenwasserstoffe der Öldämpfe und weitere
Bestandteile quasi verbrannt und schädliche Gasbestandteile
wie NOx reduziert, wobei dies in einem Reaktor 108 erfolgt,
der zwar nahe bei, vorliegend in einem gemeinsamen Gehäuse
mit einem Abgaskatalysator 118 (Abgasnachbehandlungsvorrichtung)
angeordnet ist, von diesem jedoch gasdicht getrennt ist.
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Damit
sich die optimalen Temperaturen in dem chemischen Reaktor 108 für
die angestrebten wirkungsgradgünstigen Reaktionen einstellen
können, wird die sensierte Eintrittstemperatur mit Hilfe
eines Reglers 120 ggf. durch ein Zuheizen eingeregelt.
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Um
den Gasstrom in der Gas-Zuführleitung 104 zu bewirken
ist eine Absaugeinrichtung 122 vorgesehen, die in der Ausführungsform
gemäß 1 ein stromab der wesentlichen
Druckverlustquellen des Auspuff-Systems 124 angeordneter
Ejektor 126 ist. Die Einleitung der gereinigten Blow-By-Gase
und Zumischung zum gereinigten Abgasmassenstrom erfolgt direkt vor
dem Diffusor 128 im Bereich des engsten Strömungsquerschnitts
bei erniedrigtem statischen Druck hinsichtlich des Umgebungsdrucks.
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Die
weiteren Komponenten eines Aufladesystems mit Peripherie 130 (Ansaugtrakt)
der Brennkraftmaschine sind hinlänglich bekannt und sollen hier
nicht näher beschrieben werden. Jedoch wird der Vollständigkeit
halber darauf hingewiesen, dass das Aufladesystem 130 einen
Luftfilter 132, einen Vorverdichter 134 und einen
Ladeluftkühler 136 aufweist. Ferner ist eine von
dem Regler 120 gesteuerte Abgasrückführung
vorgesehen 138.
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Die
zweite Ausführungsform in 2 unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform in 1 hinsichtlich
der Abgabe der behandelten Blow-By-Gase und hinsichtlich der Absaugeinrichtung.
Da jedoch wesentliche Teile der Vorrichtung 200 gemäß der
zweiten Ausführungsform mit Teilen der Vorrichtung 100 gemäß der
ersten Ausführungsform übereinstimmen, werden
für gleiche Teile Bezugszeichen verwendet, die gegenüber
der ersten Ausführungsform um 100 erhöht
sind. Zur Erläuterung wird hiermit ausdrücklich
auf die erste Ausführungsform Bezug genommen.
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Wie
die Vorrichtung 100 gemäß der ersten Ausführungsform
ist die Vorrichtung 200 gemäß der zweiten
Ausführungsform als Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 202 ausgebildet.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist bei der zweiten
Ausführungsform eine Gas-Zuführleitung 204 vorgesehen,
die Blow-By-Gase von einem technisch abgeschlossenen Bauteilraum 205,
nämlich einem Kurbelgehäuse 206 zu einem
chemischen Reaktor 208 führt. Im Verlauf der Gas-Zuführleitung 204 sind
ein Ölnebenabscheider 210, ein Wärmetauscher 212 sowie
eine elektrische Heizvorrichtung 214 angeordnet. Hinsichtlich
der Ausgestaltung des Wärmetauschers 212, der
dem Wärmetauscher 112 gleicht, wird auf die Beschreibung
der ersten Ausführungsform verwiesen. Das gleiche gilt
für die Ausführung des chemischen Reaktors 208,
der wie der chemische Reaktor 108 gemäß der
ersten Ausführungsform ausgebildet ist, Ferner ist die
Funktionsweise der elektrischen Heizvorrichtung 214 wie
die der elektrischen Heizvorrichtung 114 gemäß der
ersten Ausführungsform.
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Anstelle
eines Ejektors weist die Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen 200 gemäß der zweiten
Ausführungsform als Absaugeinrichtung 222 jedoch
einen Sauganschluss 240 an einem Vorverdichter 234 auf,
so dass gereinigte Blow-By-Gase dem Aufladesystem 230,
das im übrigen wie das Aufladesystem 130 gemäß der
ersten Ausführungsform ausgebildet ist, zugeführt werden
können. Die gereinigten Blow-By-Gase werden also nach einem
Luftfilter 232 jedoch vor dem Vorverdichter 234 zugeführt, und
sie durchlaufen von dort auch den Ladeluftkühler 236.
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2 zeigt
ferner noch eine von einem Regler 220 gesteuerte Abgasrückführung 238 sowie
einen Abgaskatalysator 218, wobei beachtlich ist, dass wie
bei der ersten Ausführungsform der chemische Reaktor 208 und
der Abgaskatalysator 218 in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet, jedoch voneinander gasdicht getrennt ausgebildet sind.
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Da
die Blow-By-Gase in gereinigter Form vorliegen, ist die Zumischung
derselben zur Verbrennungsluft und die Durchströmung des
Gemisches durch den Vorverdichter 234 und den Ladeluftkühler 236 unkritisch.
Da der Entlüftungsanteil in den meisten Fällen
weiter unterhalb von 5 Promille liegt, ist der Einfluss auf die
Temperaturerhöhung der Verdichtereintrittstemperatur sehr
gering, wodurch der niedere Betrag der Verdichterleistungserhöhung
kaum spürbar ist. Zur Erläuterung des Vorgenannten
sei daran erinnert, dass man bei der Kurbelgehäuseentlüftung Gasmengen
in der Größenordnung unterhalb 1% des Motorluftdurchsatzes
betrachtet. Ein 12L-Dieselmotor hat in der Antriebsbetriebsweise
normalerweise eine maximale Entlüftungsmenge im Bereich
von ½% des Motordurchsatzes, während bei dem Einsatz von
Turbobrake-Bremssystemen Entlüftungsmengen im Bereich von
einem ¾% bis unter einem Prozent des Motorendurchsatzes
möglich sind. Diese Relativwerte der Entlüftungsmengen
dürften auch für einen breiten Hubraumbereich
der Verbrennungsmotoren nach oben wie auch nach unten charakteristisch
sein.
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Auch
die weiteren Komponenten des Aufladesystems mit Peripherie 230 (Ansaugtrakt)
bei der zweiten Ausführungsform sind hinlänglich
bekannt und sollen hier nicht näher beschrieben werden.
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Die
dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 300 zur Behandlung von Blow-By-Gasen in 3 unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform in 1 nur
hinsichtlich der Absaugeinrichtung. Da somit wesentliche Teile der Vorrichtung 300 gemäß der
dritten Ausführungsform mit Teilen der Vorrichtung 100 gemäß der
ersten Ausführungsform übereinstimmen, werden
für gleiche Teile Bezugszeichen verwendet, die gegenüber
der ersten Ausführungsform um 200 erhöht
sind. Zur Erläuterung wird hiermit ausdrücklich
auf die erste Ausführungsform Bezug genommen.
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Wie
die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
ist die Vorrichtung 300 gemäß der zweiten
Ausführungsform als Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 302 ausgebildet.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist bei der dritten
Ausführungsform eine Gas-Zuführleitung 304 vorgesehen,
die Blow-By-Gase von einem technisch abgeschlossenen Bauteilraum 305,
nämlich einem Kurbelgehäuse 306 zu einem
chemischen Reaktor 308 führt. Im Verlauf der Gas-Zuführleitung 304 sind
ein Ölnebenabscheider 310 und ein Wärmetauscher 312 angeordnet.
Hinsichtlich der Ausgestaltung des Wärmetauschers 312,
der dem Wärmetauscher 112 gleicht, wird auf die
Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Das
gleiche gilt für die Ausführung des chemischen
Reaktors 308, der wie der chemische Reaktor 108 gemäß der
ersten Ausführungsform ausgebildet ist. Eine elektrische
Heizvorrichtung wie bei der ersten Ausführungsform ist
nicht vorgesehen.
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Anstelle
eines Ejektors weist die Vorrichtung 300 zur Behandlung
von Blow-By-Gasen 300 gemäß der dritten
Ausführungsform als Absaugeinrichtung 322 jedoch
eine Pumpe 350 auf, die auch als Verdichter bezeichnet
werden kann und insbesondere ein 7 gr-Verdichter ist. Von dieser
Pumpe 350, die stromab des Ölnebelabscheiders 310 angeordnet
ist, werden die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse 306 durch
den Wärmetauscher 312 zu dem chemischen Reaktor 308 gefördert
und hinter diesem dem in dem Abgaskatalysator 318 gereinigten
Abgas zugeführt.
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Die
in 3 eingebaute und in den 5 und 6 in
Schnitten gezeigte Pumpe 350 könnte auch als hochdrehender,
kleiner Entlüftungsturbolader bezeichnet werden. Die Pumpe 350 wird über
einer Abgasversorgungsleitung 352 mit Abgas versorgt, und
das Abgas wird von der Pumpe 350 über eine Abgaszweigleitung 354 an
den Abgaskatalysator 318 weiter geleitet. Das verwendete
Abgas wird direkt hinter dem Wärmetauscher 312 abgezweigt. Die
Antriebsleistung wird freigestellt. Die Auslegungsdaten der Pumpe 350 sind:
Massenstrom
m dt = 7 g/s
Π++ = 1,5 –
Drehzahl
n = 150 000 l/min
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Die
vierte Ausführungsform in 4 unterscheidet
sich von der ersten Ausführungsform in 1 hinsichtlich
der Abgabe der behandelten Blow-By-Gase und hinsichtlich der Absaugeinrichtung.
Da jedoch wesentliche Teile der Vorrichtung gemäß der
zweiten Ausführungsform mit Teilen der Vorrichtung gemäß der
ersten Ausführungsform übereinstimmen, werden
für gleiche Teile Bezugszeichen verwendet, die gegenüber
der ersten Ausführungsform um 300 erhöht
sind. Zur Erläuterung wird hiermit ausdrücklich
auf die erste Ausführungsform Bezug genommen. Für
Teile, in denen die Vorrichtung 400 einer der Vorrichtungen
gemäß der zweiten bzw. dritten Ausführungsform
entspricht, werden Bezugszeichen verwendet, die gegenüber
der zweiten bzw. dritten Ausführungsform um 200 bzw. 100 erhöht
sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit verwiesen.
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Wie
die Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform
ist die Vorrichtung 400 gemäß der vierten
Ausführungsform als Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung 402 ausgebildet.
Wie bei der ersten Ausführungsform ist bei der vierten
Ausführungsform eine Gas-Zuführleitung 404 vorgesehen,
die Blow-By-Gase von einem technisch abgeschlossenen Bauteilraum 405,
nämlich einem Kurbelgehäuse 406 zu einem
chemischen Reaktor 408 führt. Im Verlauf der Gas-Zuführleitung 404 sind
ein Ölnebelabscheider 410 sowie ein Wärmetauscher 412 angeordnet.
Hinsichtlich der Ausgestaltung des Wärmetauschers 412,
der dem Wärmetauscher 112 gleicht, wird auf die
Beschreibung der ersten Ausführungsform verwiesen. Das
gleiche gilt für die Ausführung des chemischen
Reaktors 408, der wie der chemische Reaktor 108 gemäß der
ersten Ausführungsform ausgebildet ist.
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Anstelle
eines Ejektors weist die Vorrichtung zur Behandlung von Blow-By-Gasen 400 gemäß der vierten
Ausführungsform wie die dritte Ausführungsform
als Absaugeinrichtung 422 eine Pumpe 460 auf, wobei
gereinigte Blow-By-Gase über den Abgasstrom an die Umgebung
abgegeben werden. Die Pumpe 460 ist jedoch anders als die
Pumpe 350 ausgelegt, und sie wird mit „kaltem"
Abgas versorgt.
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4 zeigt
ferner noch eine von einem Regler 420 gesteuerte Abgasrückführung 438 sowie
einen Abgaskatalysator 418, wobei beachtlich ist, dass wie
bei der ersten Ausführungsform der chemische Reaktor 408 und
der Abgaskatalysator 418 in einem gemeinsamen Gehäuse
angeordnet, jedoch voneinander gasdicht getrennt ausgebildet sind.
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Die
in 4 gezeigte Pumpe 460 kann als quasi Kaltluft-Turbine
bezeichnet werden kann. Dabei sind die Anschlusspunkte der jetzt
verwendeten Kaltluft-Turbine (Pumpe 460) nach (stromab)
dem ATL-Verdichter 434 an einer Stelle zwischen dem Eintrittsdruckniveau
und dem Austrittsdruckniveau des ATL-Verdichters 434 physikalisch
sinnvoll gewählt.
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Ein
Zuheizen in die Blow-By-Gase vor dem chemischen Reaktor 408 (Nachbehandlungssystem) ist
bei einer angepasst ausgelegten Pumpe 460 nicht erforderlich,
da die Pumpe 460 einen Temperatursteigerungsbeitrag liefert.
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Zur
Abstimmung der Sauerstoffkonzentrationen der Entlüftungsmenge,
die dann für die Umwelt in der speziell konzipierten Nachbehandlungsvorrichtung
zu schadlosen chemischen Verbindungen umgewandelt wird, kann vor
der Pumpe 460 über einen Zuluft-Eintritt 462 Luft
aus der Umgebung angesaugt werden. Die Richtung der anzusaugenden
Luft wird durch ein Rückschlagventil 464 abgesichert,
bzw. das Ausströmen von schädlicher Entlüftungsmenge verhindert.
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Bei
der Entwicklung von kleinen Brennstoffzellen-Kompressoren (s. 5, 6),
die geometrisch mit 2d-Beschauflungen sehr einfach und kostengünstig
darstellbar sind, wurden kleine Massendurchsatzbereiche von 5 bis
15 g/s hardwaremäßig betrachtet, die nahe an den
Entlüftungsmengen der MDEG- und HDEP-Motorengrößen
liegen.
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Die
Turbinenseite
466 der Pumpe
460 (Entlüftungsturboladers)
wird analog kostengünstig in der 2d-Bauweise der Beschauflungen
realisiert. Die Firma Mann und Hummel hat für PKW-Motoren
einen sog. Sekundärluftlader (Patentanmeldung
WO-A-97/38212 ) entwickelt,
der für die Motorentlüftung mit gewissen Modifikationen
in dem erfindungsgemäßen System nutzbar ist.
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Aufgrund
der vorliegenden Komplexität der Rohrführungen,
zusammen mit der Pumpe 460 (Entlüftungsturbine)
und deren eingeschränkter Regelbarkeit, kann es auch sinnvoll
sein für die Pumpe 460 (Entlüftungsverdichter)
einen elektrischen Antrieb, der sehr leicht regelbar ist, vorzusehen.
Der Energieaufwand der Pumpe 460, der dann über
einen Elektromotor eingespeist würde, wäre deutlich
unterhalb ein Kilowatt für Nfz-Motoren der schweren Baureihe.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102004053946
A1 [0004]
- - WO 97/38212 A [0055]