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Die
Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftung
einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Beim
Betrieb von Brennkraftmaschinen tritt ein Teil der heißen
Verbrennungsgase zwischen den Kolben und der Zylinderwand hindurch
in das Kurbelgehäuse ein, wo es mit dem Motoröl
in Berührung kommt. Zur Vermeidung einer Überdruckbildung
im Kurbelgehäuse muss das eintretende, auch als Blow-by-Gas
bezeichnete Gas abgeführt werden, wozu es üblicherweise
in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine eingeleitet und dort der
frischen Verbrennungsluft beigemischt wird. Dieser Entlüftungsstrom
weist bei seiner Entnahme aus dem Motor einen unerwünscht
hohen Ölanteil auf, der vor Einspeisung in den Verbrennungsluftstrom
abgeschieden werden muss.
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Zur
Abscheidung des Ölanteiles aus dem Entlüftungsstrom
sind nach dem Stand der Technik als eine Untergruppe der Trägheitsabscheider
Drallabscheider in der Entlüftungsleitung bekannt, in denen
der Entlüftungsstrom tangential zur Erzeugung eines Wirbels
eingespeist wird. Der Drall des Wirbels erzeugt unter Einwirkung
der Fliehkräfte eine Separierung des Öls vom Entlüftungsstrom,
wobei sich das separierte Öl an den Wänden des
jeweiligen Abscheiders absetzt und von dort abgeleitet, also abgeschieden
wird.
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Für
Trägheitsabscheider gilt allgemein, dass die minimal erreichte
Größe der abgeschiedenen Öltröpfchen
und somit auch der Abscheidegrad vom erzielten Druckverlust abhängt.
Dabei ist der maximal zulässige Druckverlust eines Trägheitsabscheiders bei
der Kurbelgehäuseentlüftung in der Regel nicht ausreichend,
um die mit einem Trägheitsabscheider physikalisch möglichen
Abscheideleistungen zu erreichen.
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Wegen
des vom Motorbetriebspunkt abhängigen Blow-by-Volumenstromes
ergibt sich zusätzlich, dass auch der Abscheidegrad vom
jeweiligen Motor-Betriebspunkt abhängt. Die maximale Abscheideleistung
wird daher nur in einem bestimmten Betriebspunkt erreicht, während
sie bei allen anderen Betriebszuständen deutlich geringer
ist.
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Eine
spezielle Bauform der Trägheitsabscheider bilden Drallabscheider,
bei denen dem Blow-by-Gas ein Drall aufgeprägt wird. Durch
die entstehenden Kräfte werden die trägen Öltröpfchen
aus dem Blowby-Gas von der Luft getrennt und abgeschieden.
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Zur
Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme sind Anordnungen
mit parallel geschalteten Drallabscheidern bekannt, bei denen abhängig
vom Lastzustand der Brennkraftmaschine ein oder mehrere Drallabscheider
zu- oder abgeschaltet werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass
die einzelnen Drallabscheider zumindest näherungsweise
unter optimalen Bedingungen betrieben werden. Zur Abdeckung des
gesamten Leistungsspektrums ist jedoch eine entsprechende Anzahl
von Drallabscheidern und zugehörigen Ventilsteuerungen
erforderlich. Die Anordnung ist aufwändig, kostenintensiv und
erfordert viel Bauraum.
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Aus
der
DE 197 38 248
A1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung einer
Brennkraftmaschine bekannt, bei der dem Drallabscheider zusätzlich
zum Entlüftungsstrom auch ein weiterer Luftstrom zugeführt wird,
um den entstehenden Drall zu erhöhen. Der mit hohem Druck
eingespeiste Luftstrom kann zur unerwünschten Druckerhöhung
im Entlüftungsstrom führen. Zur Verminderung dieses
Effektes ist eine Drosselstelle in der Druckluftleitung angeordnet.
Im Vergleich zu herkömmlichen Drallabscheidern bleibt jedoch
das Problem bestehen, dass der Drallabscheider einen optimalen Betriebspunkt
hat, während Entlüftungsstrom und Druckluftstrom
stark mit dem Lastzustand der Brennkraftmaschine variieren. Darüber hinaus
bleibt auch das Problem bestehen, dass die maximal zulässigen
Druckverluste die Abscheideleistung begrenzen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Kurbelgehäuseentlüftung derart weiterzubilden,
dass eine erhöhte Wirksamkeit bei kleinem Bauraum erzielt
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Kurbelgehäuseentlüftung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es
wird eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine
vorgeschlagen, die einen ersten Trägheitsabscheider, der
vorzugsweise als Drallabscheider ausgeführt ist, und einen
zweiten Drallabscheider umfasst. Der zweite Drallabscheider ist
dem ersten Trägheitsabscheider in Reihe nachgeschaltet. Des
Weiteren ist ein Injektor für einen Treibstrahl aus Luft
vorgesehen, der stromab des ersten Trägheitsabscheiders
in die Entlüftungsleitung mündet. Der Injektor
ist derart ausgebildet, dass der im Betrieb austretende Treibstrahl
zumindest im Vollastbereich der Brennkraftmaschine den Entlüftungsstrom
verdichtet.
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Die
vorgenannte Anordnung ermöglicht es, den zweiten, aktiven
Abscheider für sehr hohe Druckverluste auszulegen, wodurch
eine sehr hohe Abscheideleistung bei Teil- und Vollastbetrieb möglich wird.
Der vorgeschaltete erste, passive Trägheitsabscheider entspricht
bevorzugt einem konventionellen Drallabscheider, welcher speziell
für den Teillastbetrieb optimal ausgelegt werden kann.
Die Unterdruckerzeugung durch den Injektor ermöglicht es
dabei, auch den ersten Drallabscheider mit einem vergleichsweise
hohen Druckverlust auszulegen, wodurch eine entsprechend verbesserte
Abscheideleistung erzielt wird. Im Teillastbetrieb erfolgt die Abscheidung
im Wesentlichen ausschließlich im ersten, passiven Trägheitsabscheider,
ohne dass der zweite, aktive Drallabscheider durch den Treibstrahl
in Betrieb genommen wird. Mit seinem hohen, noch zulässigen
Druckverlust arbeitet der erste Trägheitsabscheider hierbei
im Bereich seines optimalen Betriebspunktes. Mit zunehmender Last
wird der Treibstrahl aufgeschaltet und damit der zweite, aktive
Drallabscheider in Betrieb genommen. Der erzeugte Unterdruck erlaubt
die Erhöhung des Druckverlustes und damit eine Verbesserung
der Abscheidewirkung im zweiten, nachgeschalteten Drallabscheider.
Insgesamt ergibt sich bei kompakter, kostensparender Bauform eine
hohe Abscheideleistung im gesamten Lastspektrum der Brennkraftmaschine.
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Je
nach Bauform kann es zweckmäßig sein, dass der
Treibstrahl des Injektors nur im Vollastbereich aktiv ist. Bevorzugt
ist der Injektor derart ausgebildet, dass der austretende Treibstrahl
auch im Teillastbereich der Brennkraftmaschine den Entlüftungsstrom
verdichtet. Dadurch ist es möglich, den zweiten Drallabscheider
schon ab dem Teillastbereich sukzessive mit steigender Motorleistung
zuzuschalten und die Abscheidewirkung zu erhöhen.
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Bevorzugt
ist der Injektor als Düse derart ausgebildet, dass der
im Betrieb austretende Treibstrahl im Teillastbereich und im Vollastbereich
der Brennkraftmaschine den Entlüftungsstrom im Injektor verdichtet,
wobei insbesondere eine Längsachse des Injektors parallel
zur Richtung des Entlüftungsstromes am Ort des Injektors
liegt. Hierdurch ist es mit einfachen Mitteln möglich,
die gewünschte Druckerhöhung und damit den gewünschten.
leistungssteigernden Druckabfall am Drallabscheider zu erhöhen.
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Es
kann zweckmäßig sein, den Injektor nicht nur stromab
des ersten, sondern auch des zweiten Drallabscheiders anzuordnen,
wobei sich der erzeugte Unterdruck stromauf durch beide Drallabscheider
fortpflanzt. In bevorzugter Weiterbildung ist der Injektor jedoch
zwischen den beiden Drallabscheidern, also stromab des ersten Drallabscheiders und
stromauf des zweiten Drallabscheiders in der Entlüftungsleitung,
und dort bevorzugt direkt im Eingangsbereich des Drallabscheiders
angeordnet. Hierdurch wird der zweite Drallabscheider nicht nur mit
dem Entlüftungsstrom, sondern auch mit dem zusätzlich
eingespeisten Treibstrahl beaufschlagt, wodurch wegen des erhöhten
Volumenstromes die Drallwirkung und damit die Abscheideleistung
weiter verbessert wird.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform weist der erste Trägheitsabscheider
ein Bypassventil auf, welches im Volllastbereich der Brennkraftmaschine einen
Teilstrom des Entlüftungsstromes am ersten Trägheitsabscheider
vorbei direkt zum zweiten Drallabscheider führt. Mit steigender
Motorlast vergrößert sich sowohl der zu reinigende
Entlüftungsstrom als auch der Treibstrahl, wodurch die
Tendenz besteht, dass sich der Durchsatz durch den ersten Trägheitsabscheider
erhöht. Mit gleichzeitig zunehmender Öffnung des
Bypassventils wird jedoch der durch den ersten Drallabscheider hindurchtretende
Entlüftungsstrom limitiert, so dass der erste Trägheitsabscheider bei
höherer Last zumindest für einen Teilstrom mit seinen
optimierten Auslegungsparametern betrieben wird.
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Zweckmäßig
weist der erste Trägheitsabscheider ein Druckregelventil
zur Begrenzung des im Kurbelgehäuse resultierenden Unterdruckes
auf.
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Es
kann zweckmäßig sein, den Treibstrahl des Injektors
mit einem separaten Gebläse, mit einer Förderpumpe
oder dergleichen zu erzeugen. Bevorzugt ist der Injektor mittels
einer Injektorleitung gespeist, die stromab eines Ansaugluftverdichters
von einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine abzweigt. Hierbei wird
ein Teilstrom des verdichteten Verbrennungsluftstromes als Treibstrahl
genutzt, dessen Förderung durch den Ansaugluftverdichter ohne
zusätzliche Baugruppen erzeugt wird. Die Förderleistung
des Ansaugluftverdichters steigt mit der Motorleistung, womit in
gewünschter Weise selbsttätig auch der Treibstrahl
des Injektors mit steigender Motorleistung stärker ausgeprägt
wird.
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Bei
einer Ausführung der Brennkraftmaschine mit Drosselklappe,
wie dies insbesondere bei Ottomotoren der Fall ist, zweigt die Injektorleitung
bevorzugt stromab der Drosselklappe vom Ansaugkanal ab. Hierdurch
wir ein Bypass im Ansauglufttrakt um die Drosselklappe herum im
unteren Teilbereicht verhindert.
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In
der Ausführung mit Drosselklappe zweigt in bevorzugter
Weiterbildung zwischen dem ersten Trägheitsabscheider und
dem zweiten Drallabscheider eine Rückführleitung
von der Entlüftungsleitung ab und mündet in den
Ansaugkanal stromab der Drosselklappe. In Verbindung mit entsprechenden Rückschlagventilen
kann hierdurch eine Rückführung des Entlüftungsstromes
an den Ort des maximalen Unterdruckes im Ansaugkanal erfolgen, der
je nach Drosselklappenstellung stromauf des Turboladers oder stromab
der Drosselklappe liegt.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform ist optional in der
Injektorleitung ein Rückschlagventil angeordnet. Hierdurch
kann bei Bedarf vermieden werden, dass bei Teillast ohne Treibstrahl
eine direkte Rückführung des Entlüftungsstromes
durch die Injektorleitung unter Umgehung des zweiten Drallabscheiders
erfolgt.
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In
einem speziellen Anwendungsfall kann der zweite Abscheider nur mit
dem Injektor ohne vorgeschalteten Drallabscheider betrieben werden.
In diesem Fall ist es möglich, die Abscheidung beispielsweise
mit einem einfachen vorgeschalteten Trägheitsabscheider
in Form eines langsam durchströmten Volumens oder ein Labyrinths
zu unterstützen.
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Unabhängig
von einem möglicherweise vorhandenen Ansaugluftverdichter
einer Brennkraftmaschine kann ein Druckerzeuger vor dem Injektor
angeordnet sein, um eine Druckerhöhung in der Injektorleitung
zu bewirken und somit die Abscheidewirkung des Drallabscheiders
zu erhöhen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 in
schematischer Blockdarstellung eine Brennkraftmaschine am Beispiel
eines Dieselmotors ohne Drosselklappe mit einem ersten Drallabscheider
und mit einem zweiten, nachgeschalteten aktiven Drallabscheider
nach den 3 bis 6;
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2 die
Anordnung nach 1 bei einer Ausführung
der Brennkraftmaschine als Ottomotor mit einer Drosselklappe und
mit einer zusätzlichen Rückführleitung;
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3 in
schematischer Längsschnittdarstellung einen Drallabscheider
am Beispiel eines Gegenstromzyklons für den Einsatz in
der Anordnung nach den 1 und 2;
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4 in
schematischer Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße
Weiterbildung des Drallabscheiders nach 3 mit einem
Sammelraum und einem im Einlaßbereich angeformten Injektor;
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5 eine
Variante der Anordnung nach 4 mit einem
achsparallel in die eingangsseitige Entlüftungsleitung
eingeführten lanzenartigen Injektor;
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6 in
schematischer Draufsicht eine weitere Variante mit drei parallel
geschalteten Drallabscheidern, mit einem gemeinsamen Sammelraum und
mit einem eingangsseitig eingeführten Injektor.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt
in schematischer Blockdarstellung eine Brennkraftmaschine 7,
die über einen Ansaugkanal 13 mit frischer Verbrennungsluft
versorgt wird. Eingangsseitig des Ansaugkanals 13 ist ein Luftfilter 28 zur
Reinigung der Verbrennungsluft angeordnet. Stromab des Luftfilters 28 ist
ein Ansaugluftverdichter 12 im Ansaugkanal 13 vorgesehen,
der als Turbolader, Kompressor oder dergleichen ausgebildet sein
kann, und der die Ansaugluft für eine Leistungssteigerung
der Brennkraftmaschine 7 verdichtet. Die Brennkraftmaschine 7 ist
hier beispielhaft ein Kolbenmotor in Form eines Dieselmotors für
ein Kraftfahrzeug, wobei im Ansaugkanal 13 keine Drosselklappe
angeordnet ist. Der Ansaugkanal 13 mündet über
einen schematisch angedeuteten Ansaugkrümmer 19 in
die Brennkraftmaschine 7.
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Die
Brennkraftmaschine 7 weist ein Kurbelgehäuse 21 mit
einem Ölsumpf 22 auf, wobei sich im Betreib der
Brennkraftmaschine 7 im Kurbelgehäuse 21 ölhaltige
Blow-by-Gase bilden. Ferner ist die Brennkraftmaschine 7 mit
einer Zylinderkopfhaube 20 versehen, deren Innenraum in
druckübertragender und strömungsleitender Verbindung
mit dem Kurbelgehäuse 21 steht, wodurch sich auch
hier Blow-by-Gase ansammeln.
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Zur
Entlüftung des Kurbelgehäuses 21 von den ölhaltigen
Blow-by-Gasen zweigt hiervon eine Entlüftungsleitung 1 ab,
in der ein erster Drallabscheider 3 und ein zweiter Drallabscheider 4 angeordnet
sind, und die stromab des Luftfilters 28, jedoch stromauf
des Ansaugluftverdichters 12 in den Ansaugkanal 13 mündet.
Der zweite Drallabscheider 4 ist dabei dem ersten Drallabscheider 3 in
Reihe nachgeschaltet, wobei die Entlüftungsleitung 1 in
ein erstes Teilstück 23, ein zweites Teilstück 24 und
ein drittes Teilstück 25 aufgeteilt ist. Das erste
Teilstück 23 führt vom Kurbelgehäuse 21 zum
ersten Drallabscheider 3, kann aber auch in Kombination
damit oder alternativ dazu von der Zylinderkopfhaube 20 ausgehen.
Das zweite Teilstück 24 führt vom ersten Drallabscheider 3 zum
zweiten Drallabscheider 4, während das dritte
Teilstück 25 vom zweiten Drallabscheider 4 zum
Ansaugkanal 13 führt.
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3 zeigt
in schematischer Längsschnittdarstellung den Drallabscheider 3 nach 1,
der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Gegenstromzyklon
ausgebildet ist. Es kann aber auch ein Gleichstromzyklon oder eine
andere Bauform des Drallabscheiders 3 zweckmäßig
sein. Der Drallabscheider 3 weist hierzu ein Gehäuse
mit einem zylindrischen Oberteil 31 und einem konischen
Unterteil 32 auf, wobei der Entlüftungsstrom 2 über
einen Einlass 29 tangential in das zylindrische Oberteil 31 eingeleitet wird.
Hierdurch entsteht im Drallabscheider 3 ein durch einen
Pfeil dargestellter Wirbel mit einem Drall, der zur Abscheidung
von Öl und anderen erwünschten Stoffen aus dem
Entlüftungsstrom 2 führt. Die abgeschiedenen
Stoffe fließen in Schwerkraftrichtung nach unten durch
das konische Unterteil 32 zu einer an dessen Unterseite
angeordneten Abscheideöffnung 33, aus der das
abgeschiedene Öl entnommen und abgeleitet werden kann.
Der derart gereinigte Entlüftungsstrom 2 wird
durch ein zentral in das zylindrische Oberteil 31 eingeführtes
Tauchrohr 30 nach oben, also entgegengesetzt zur Abflussrichtung
des abgeschiedenen Öls abgeleitet.
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4 zeigt
in schematischer Querschnittsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel
des zweiten Drallabscheiders 4 nach 1, der in
den vorstehend beschriebenen Merkmalen identisch zum ersten Drallabscheider 3 aufgebaut
ist. Wie auch beim Ausführungsbeispiel nach 3 ist
der tangential angeordnete Einlass 29 strömungsleitend
mit der Entlüftungsleitung 1 verbunden, hier aber
nicht mit dem ersten Teilstück 23 (1)
sondern mit dem zweiten Teilstück 24 der Entlüftungsleitung 1,
wodurch der Entlüftungsstrom 2 tangential in das
Gehäuse des zweiten Drallabscheiders 4 zur Erzeugung des
durch einen Pfeil dargestellten Wirbels eingeleitet wird. Zusätzlich
ist jedoch auch ein Injektor 6 vorgesehen, dessen Längsachse 8 parallel
zur Richtung des Entlüftungsstromes 2 am Ort des
Injektors 5 liegt. Eingangsseitig des Injektors 5 ist
ein Sammelraum 34 angeordnet, der mit einer in 1 dargestellten, weiter
unten näher beschriebenen Injektorleitung 11 strömungsleitend
verbunden ist. Durch die Injektorleitung 11 wird ein Luftstrom
in den Sammelraum 34 eingespeist, der als Treibstrahl 5 parallel
und richtungsgleich dem Entlüftungsstrom 2 der
Entlüftungsleitung 1 zugeführt wird.
Gegenüber dem Sammelraum 34 und der Injektorleitung 11 ist
der Injektor 5 selbst in seinem Querschnitt derart verengt,
dass er als Düse wirkt. Hierdurch wird der im Betrieb austretende
Treibstrahl 6 derart beschleunigt, dass er im Teillastbereich
und im Volllastbereich der Brennkraftmaschine 7 (1)
eine höhere Geschwindigkeit und einen geringeren Druck
aufweist als der Entlüftungsstrom 2 stromauf des
Injektors 5. Dieser verringerte Druck des Treibstrahles 6 überträgt
sich beim Austritt aus dem Injektor 5 auf den Entlüftungsstrom 2,
der beschleunigt und unter Ausbildung eines erhöhten Druckgefälles
bzw. einer Druckerhöhung in den zweiten Drallabscheider 4 eintritt.
Es kann auch zweckmäßig sein, den Treibstrahl 6 nicht
parallel, sondern in einem von 0° abweichenden Winkel in
den Entlüftungsstrom 2 einzuleiten. Dieser Winkel
muss jedoch so gering sein, dass sich die vorstehend beschriebene
Druckerhöhung im Entlüftungsstrom 2 einstellt.
Der erhöhte Druckverlust im Drallabscheider führt
zu einer Verringerung des Trennkorndurchmessers, also des Minimaldurchmessers
der aus dem Entlüftungsstrom 2 abzuscheidenden
Partikel bzw. Tröpfchen, wodurch die Abscheidewirkung des zweiten
Drallabscheiders 4 erhöht wird.
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Im
Ausführungsbeispiel nach 4 ist der dargestellte
Bereich des zweiten Drallabscheiders 4 als Kunststoff-Spritzgussbauteil
mit einteilig angeformtem Einlass 29 und ebenfalls einteilig
angeformtem Sammelraum 34 ausgebildet, wobei auch der den
Injektor 5 bildende verengte Querschnitt einteilig mit
ausgeformt ist. Es können aber auch andere Bauformen zweckmäßig
sein, wie sie beispielhaft mit vergleichbarer Wirkung in den 5 und 6 dargestellt
sind: Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist der Injektor 5 lanzenartig
ausgebildet und durch eine Wand der Entlüftungsleitung 1 koaxial
in den Einlass 29 des zweiten Drallabscheiders 4 eingeführt.
Im Ausführungsbeispiel nach 6 sind beispielhaft drei
zweite Drallabscheider 4 parallel geschaltet angeordnet,
wobei deren Einlässe 29 über einen gemeinsamen
Sammelkasten 35 mit der Entlüftungsleitung 1 verbunden
sind. Es kann auch eine abweichende Anzahl von zweiten Drallabscheidern
zweckmäßig sein. Der Injektor 5 ist stromauf
des Sammelkastens 35 und damit stromauf der Einlässe 29 koaxial
in die Entlüftungsleitung 1 eingeführt.
In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmen die Ausführungsbeispiele
nach den 5 und 6 untereinander
und auch mit demjenigen nach 4 überein.
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Nach 1 umfasst
das erfindungsgemäße System zur Kurbelgehäuseentlüftung
der Brennkraftmaschine 7 neben den beiden Drallabscheidern 3, 4 und
der Entlüftungsleitung 1 auch eine Injektorleitung 11,
mittels derer der Injektor 5 mit Druckluft zur Erzeugung
des Treibstrahles 6 gespeist wird. Hierzu zweigt die Injektorleitung 11 stromab
des Ansaugluftverdichters 12 vom Ansaugkanal 13 ab.
Der Treibstrahl 6 bildet sich demnach erst bei Teillast
und bei Volllast der Brennkraftmaschine 7 aus, nämlich
dann, wenn der Ansaugluftverdichter 12 eine entsprechende
Förderleistung bringt. Im unteren Lastbereich bis hin zum
Teillastbereich der Brennkraftmaschine 7 ist die Förderleistung
des Ansaugluftverdichters 12 gering, wobei der Treibstrahl 6 nicht
oder nicht wesentlich ausgebildet ist.
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Die
Injektorleitung 11 mündet mittels des Injektors 5 stromab
des ersten Drallabscheiders 3 und eingangseitig, also stromauf
des zweiten Drallabscheiders 4 in das zweite Teilstück 24 der
Entlüftungsleitung 1. Es kann aber auch zweckmäßig
sein, den Injektor 5 stromab des zweiten Drallabscheiders 4 beispielsweise
im Tauchrohr 30 (3) oder
an anderer Stelle des dritten Teilabschnittes 25 der Entlüftungsleitung 1 anzuordnen.
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Im
unteren und mittleren Lastbereich der Brennkraftmaschine 7 wird
der Entlüftungsstrom 2 in den ersten Drallabscheider 3 eingeleitet.
Dabei kann es auch vorteilhaft sein, zwei oder mehr parallel geschaltete
erste Drallabscheider 3 vorzusehen. Der erste Drallabscheider 3 ist
derart ausgelegt, dass sich in diesem unteren bzw. mittleren Lastbereich
bereits ein hoher Druckverlust mit entsprechend hoher Abscheidewirkung
einstellt. Der austretende, gereinigte Entlüftungsstrom 2 wird über
das zweite Teilstück 24 zum zweiten Drallabscheider 4 geführt.
Sofern sich im vorgenannten Lastbereich dort noch kein Treibstrahl 6 in
erheblichem Maße ausgebildet hat, wird der Entlüftungsstrom 2 in
herkömmlicher Weise ohne Einwirkung des Treibstrahles 6 durch
den zweiten Drallabscheider 4 für eine Nachreinigung
geführt und mittels des dritten Teilabschnittes 25 der
Entlüftungsleitung 1 in den Ansaugkanal 13 stromauf
des Ansaugluftverdichters 12 eingespeist.
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Alternativ
kann es zweckmäßig sein, den im ersten Drallabscheider 3 gereinigten
Entlüftungsstrom 2 bei Fehlen eines entsprechenden
Gegendrucks des Ansaugluftverdichters 12 unter Umgehung
des zweiten Drallabscheiders 4 durch die Injektorleitung 11 hindurch
entgegen der Richtung des Treibstrahles 6 stromab des Ansaugluftverdichters 12 in
den Ansaugkanal 13 einzuspeisen. Sofern die vorgenannte
Entlüftung durch die Injektorleitung 11 im unteren
Lastbereich nicht gewünscht wird, kann optional ein Rückschlagventil 16 in
der Injektorleitung 11 angeordnet werden, wie dies in 1 dargestellt ist.
Dieses erlaubt die Ausbildung des Treibstrahls 6, verhindert
jedoch eine Durchströmung in Gegenrichtung für
eine Entlüftung unter Umgehung des zweiten Drallabscheiders 4.
Alternativ oder zusätzlich zum Rückschlagventil 16 kann
in der Injektorleitung 11 ein Steuerventil angeordnet sein,
mittels dessen die Ausbildung des Treibstrahls 6 im oberen
Teillastbereich und im Vollastbereich an die Abscheideleistung des ersten
Drallabscheiders 3 für den unteren und mittleren
Lastbereich angepasst werden kann.
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Etwa
ab dem mittleren Teillastbereich bildet sich der Treibstrahl 6 in
nennenswertem Maße aus und erzeugt im ersten und zweiten
Teilstück 23, 24 der Entlüftungsleitung 1 einen
zusätzlichen Unterdruck des Entlüftungsstromes 2.
Hierdurch vergrößert sich der Druckabfall im zweiten
Drallabscheider 4, der sein Maximum bei Volllast erreicht.
Der zweite Drallabscheider 4 ist für diesen hohen
Druckabfall konzipiert und führt deshalb eine wirkungsvolle
Reinigung des Entlüftungsstromes 2 mit kleinem
Trennkorndurchmesser im oberen Teillastbereich und im Vollastbereich
durch.
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Der
mittels des Injektors 5 erzeugte Unterdruck in der Entlüftungsleitung 1 steigert
auch die Abscheideleistung im ersten Drallabscheider 3.
Da dieser jedoch für den Entlüftungsstrom 2 im
unteren und mittleren Teillastbereich ausgelegt ist, weist der erste Drallabscheider 3 ein
Bypassventil 9 auf, welches oberhalb eines Grenzwertes
im mittleren oder oberen Teillastbereich bis hin zum Vollastbereich
sukzessive öffnet und dabei einen Teilstrom des Entlüftungsstromes 2 am
ersten Drallabscheider 3 vorbei direkt zum zweiten Drallabscheider 4 führt.
Hierdurch wird die anteilige Durchströmung des ersten Drallabscheiders 3 begrenzt,
so dass dieser auch bei Volllast nur solchen Strömungs-
und Reinigungsverhältnissen ausgesetzt ist, wie sie im
mittleren Teillastbereich auftreten, und wofür der erste
Drallabscheider 3 optimiert ist. Demnach wird dem zweiten
Drallabscheider 4 im oberen Teillastbereich und im Volllastbereich
ein ungereinigter Teilstrom und ein durch den ersten Drallabscheider 3 vorgereinigter
Teilstrom des Entlüftungsstromes 2 mittels des
zweiten Teilabschnittes 24 zugeführt und dort
einem abschließendem Abscheideprozess unterzogen.
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Im
oberen Teillastbereich und im Vollastbereich kann sich der Treibstrahl 6 derart
intensiv ausbilden, dass der vom Injektor 5 stromauf in
der Entlüftungsleitung 1 erzeugte Unterdruck ein
bestimmtes Grenzmaß überschreitet, welches für
den Betrieb des auf geringere Lasten ausgelegten ersten Drallabscheiders 3 unerwünscht
ist. Zur Begrenzung dieses Unterdruckes weist der erste Drallabscheider 3 ein Druckregelventil 10 in
der Entlüftungsleitung 1 auf, welches hier im
zweiten Teilabschnitt 24 zwischen dem ersten Drallabscheider 3 und
dem Injektor 5 angeordnet ist.
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Das
im ersten Drallabscheider 3 und im zweiten Drallabscheider 4 abgeschiedene Öl
wird durch Drainageleitungen 36, 37 zurück
ins Kurbelgehäuse 21 bzw. in den Ölsumpf 22 geleitet.
Entsprechend einem gestrichelt dargestellten Pfeil können
die Drainageleitungen 36, 37 auch zusammengeführt
werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Drainageleitung 37 des
zweiten Drallabscheiders 4 noch ein Rückschlagventil 18 angeordnet.
Außerdem ist direkt ausgangsseitig der Abscheideöffnung 33 (3)
eine Drossel 17 in der Drainageleitung 37 vorgesehen.
Die Drossel 17 kann einteilig an das Gehäuse des
zweiten Drallabscheiders 4 angeformt sein. Auch der erste
Drallabscheider 3 kann in gleicher Weise mit einer Drossel 17 und/oder
einem Rückschlagventil 18 versehen sein.
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2 zeigt
eine Variante der Anordnung nach 1, bei der
die Brennkraftmaschine 7 als Ottomotor ausgeführt
ist. Hierbei erfolgt eine Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine 7 mittels
einer Drosselklappe 14, die stromab des Ansaugluftverdichters 12 im
Ansaugkanal 13 angeordnet ist. Hierbei zweigt die Injektorleitung 11 stromab
der Drosselklappe 14 vom Ansaugkanal 13 ab. Der
Luftdruck in der Injektorleitung 11 wird demnach nicht
nur durch die Förderleistung des Ansaugluftverdichters 12, sondern
auch durch die Stellung der Drosselklappe 14 beeinflusst.
Von der Entlüftungsleitung 1 zweigt zwischen dem
ersten Drallabscheider 3 und dem zweiten Drallabscheider 4 eine
Rückführleitung 15 ab und mündet
stromab der Drosselklappe 14 und stromab der Zweigstelle
der Injektorleitung 11 in den Ansaugkanal 13.
Im dritten Teilstück 25 der Entlüftungsleitung 1 und
in der Rückführleitung 15 ist je ein Rückschlagventil 26, 27 angeordnet.
Bei zumindest teilweise geöffneter Drosselklappe 14 ist
der Druck im Ansaugkanal 13 stromauf des Ansaugluftverdichters 12 geringer
als stromab der Drosselklappe 14. Hierbei wird der Entlüftungsstrom 2 durch
das dritte Teilstück 25 und das Rückschlagventil 27 hindurch stromauf
des Ansaugluftverdichters 12 in den Ansaugkanal 13 eingespeist.
Ein Strömungskurzschluss durch die Rückführleitung 15 wird
durch das darin angeordnete Rückschlagventil 26 verhindert.
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Bei
ganz oder teilweise geschlossener Drosselklappe 14 kehren
sich die Druckverhältnisse um: Hierbei herrscht stromab
der Drosselklappe 14 im Ansaugkanal 13 ein geringerer
Druck als stromauf des Ansaugluftverdichters 12, demnach
der Entlüftungsstrom 2 unter Umgehung des zweiten
Drallabscheiders 4 direkt aus dem ersten Drallabscheider 3 durch
die Rückführleitung 15 und das darin
angeordnete Rückschlagventil 26 stromab der Drosselklappe 14 in
den Ansaugkanal 13 eingespeist wird. Hierbei verhindert
das im dritten Teilstück 25 angeordnete Rückschlagventil 27 die
Ausbildung eines Strömungskurzschlusses.
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In
den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das Ausführungsbeispiel
nach 2 mit demjenigen nach 1 überein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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