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Gebiet
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Die
vorliegende Anmeldung betrifft ein in einem Verbrennungsmotor zum
Abscheiden von Öl von Kurbelgehäusegasen vorgesehenes Ölschwallblech,
das verbesserte Vibrationsabschirmung und Geräuschminderungseigenschaften
aufweist.
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Hintergrund und Zusammenfassung
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Wenn
in einem Motorbrennraum ein Luft/Kraftstoff-Gemisch verbrannt wird,
kann ein kleiner Teil des verbrennten Gases durch die Kolbenringe
in das Motorkurbelgehäuse eindringen. Dieses Gas wird als
Kurbelgehäusegas bezeichnet. Um zu verhindern, dass dieses
unbehandelte Gas direkt an die Atmosphäre abgelassen wird,
wird zwischen dem Kurbelgehäuse höheren Drucks
und dem Ansaugkrümmer niedrigeren Drucks ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem
vorgesehen, um das Kurbelgehäusegas von dem Kurbelgehäuse
in den Ansaugkrümmer strömen zu lassen und dessen
Mischen mit Frischluft zuzulassen. Von hier kann das Gas zur erneuten
Verbrennung wieder in den Brennraum eingeleitet werden.
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Zum
Schmieren von sich bewegenden Teilen des Motors verwendetes Motorschmieröl
ist während normalen Motorbetriebs in dem Kurbelgehäuse
vorhanden. Der hohe Druck in dem Kurbelgehäuse bewirkt
ein Schweben eines Teils des Schmieröls in Nebelform. Dieser Ölnebel
kann sich dann mit dem Kurbelgehäusegas mischen und mittels
eines Verbindungskanals zur Verbrennung zu dem Ansaugkrümmer
zurückgeleitet werden. Die Verbrennung des Öls kann
aber den Nettoölverbrauch steigen lassen sowie die Motoremissionsqualität
verschlechtern. Zum Lösen dieser Probleme wurden Ölabscheider
entwickelt, um den Ölanteil von dem den Ölnebel
enthaltenden Kurbelgehäusegas abzuscheiden. Nach dem Abscheiden
wird das Öl wieder der Motorschmieranlage zugeführt,
während das Kurbelgehäusegas wieder dem Motoreinlasssystem
zugeführt wird. Ein Ölabscheider kann in einem
Nockenwellendeckel durch Positionieren eines Ölschwallblechs
in dem Nockenwellendeckel ausgebildet sein und kann darin eine Ölabscheidekammer
bilden. Das den Ölnebel enthaltende Kurbelgehäusegas,
d. h. Kurbelgehäusedämpfe, können durch
die Ölabscheidekammer geleitet werden.
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Ein
mögliches Problem bei Nockenwellendeckeln und Ölschwallblechen
ist aber, dass sie zu dem Geräuschpegel insgesamt beitragen
können, der von einem Verbrennungsmotor während
des Betriebs abgegeben wird. Auch wird es üblicher, Verbundwerkstoffe,
einschließlich Verbundwerkstoffe, die Kunststoff enthalten,
in Verbrennungsmotoren zu integrieren. Dies verstärkt aber
das Problem, Motorgeräusche zu verringern, da Vergleichstests
und die Erfahrung zeigen, dass abgeschirmte Nockenwellendeckel aus
Verbundwerkstoffen lauter sein können als abgeschirmte
Nockenwellendeckel aus Metallwerkstoffen.
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Ein
Ansatz zum Erzeugen eines Kunststoff-Ventildeckels, der eine Öl/Gas-Abscheidekammer
festlegt, wird von Sato et al. in
US
4,323,745 offenbart.
Sato et al. offenbaren
einen Ventildeckel mit einem äußeren Deckel und
einem in dem äußeren Deckel angeordneten inneren
Trennelement, das eine Gasabscheidekammer bildet. Nach oben und unten
verlaufende absperrungsartige Vorsprünge sind in einer
Linie und in Abständen in der Strömungsrichtung
der Kurbelgehäusegase angeordnet. Die Vorsprünge
bilden einen zickzackförmigen Kurbelgehäusegaskanal
zum Fördern von Abscheidung von Öl von Kurbelgehäusegasen.
Das äußere Deckelelement weist eine Pufferwand
in Form eines rechteckigen Rings oder Rohrs auf, das innerhalb der Umfangswand
desselben angeordnet ist. Das Trennelement ist an einem unteren
freien Ende der Pufferwand befestigt. Die Erfinder haben aber mehrere Probleme
bei einem solchen Ölabscheider ausgemacht. Zum Beispiel
kann dem inneren Trennelement eine ausreichende Steifigkeit fehlen,
um signifikante Vibration zu vermeiden, und die Art und Weise, wie
das äußere Deckelelement und das innere Trennelement
aneinander befestigt sind, kann auch zu übermäßiger
Vibration zwischen dem äußeren Deckelelement und
dem inneren Trennelement beitragen.
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Somit
können in einem Beispiel die vorstehenden Probleme durch
ein System für einen Verbrennungsmotor angegangen werden.
Das System kann einen Nockenwellendeckel umfassen, der zum Anbringen
an einem Zylinderkopf ausgelegt ist. Das System kann auch ein Ölschwallblech
umfassen, das einen im Allgemeinen ebenen Körper mit einer
ersten Fläche und einer der ersten Fläche gegenüberliegenden
Fläche aufweisen kann. Die erste Fläche kann mit
dem Nockenwellendeckel verbunden sein und kann zwischen dem Nockenwellendeckel
und der ersten Fläche eine Ölabscheidekammer ausbilden. Das Ölschwallblech
kann ein oder mehrere Versteifungselemente umfassen, die mit der
zweiten Fläche verbunden sind und sich von dieser erstrecken
und im Wesentlichen senkrecht zu dieser sind.
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Auf
diese Weise können verschiedene beispielhafte Ventildeckel
gemäß der vorliegenden Offenbarung eine hohe bauliche
Steifigkeit aufweisen. Zudem können verschiedene beispielhafte
Ventildeckel gemäß der vorliegenden Offenbarung
ein Befestigungsmuster umfassen, das den Nockenwellendeckel mit
dem Ölschwallblech verbindet und das dessen Wirksamkeit
beim Verringern von Deckeloberflächenvibration und des
vom Deckel abgegebenen Geräusches unterstützt.
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Auf
diese Weise kann der Betrag an Geräusch und Vibration,
die von dem Ventildeckel abgegeben werden können, stark
verringert werden. Zudem können Herstellungskosten durch
Formen der gesamten Schwallblechanordnung unter Verwendung einer
einzigen Form verringert werden. Zudem kann in einem anderen Beispiel,
in dem der Abscheider dafür konfiguriert ist, ein an den
Schwallblechen abgeschiedenes Öl direkt auf die Nockenwelle
oder auf Nockenwellendeckel tropfen zu lassen, die Notwendigkeit
von Ölablaufventilen und/oder Ölablaufwegen vermieden
oder verringert werden, wodurch dem Abscheider ein effizienteres
Arbeiten innerhalb der räumlichen Beschränkungen
ermöglicht wird.
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Es
versteht sich, dass die vorstehende Zusammenfassung zum Vorstellen
einer Auswahl an Konzepten, die in der eingehenden Beschreibung weiter
beschrieben sind, in vereinfachter Form vorgesehen ist. Sie soll
nicht wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands
bezeichnen, dessen Schutzumfang einzig und allein durch die Ansprüche
festgelegt ist, die auf die eingehende Beschreibung folgen. Weiterhin
ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt,
die vorstehend oder in einem Teil dieser Offenbarung genannte Nachteile
lösen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt
eine beispielhafte Motorauslegung in einem Fahrzeugsystem.
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2 ist
eine kombinierte Querschnitt- und isometrische Abbildung eines Zylinders
in einem Verbrennungsmotor, der zum Antreiben eines Fahrzeugs konfiguriert
ist, mit einem gemäß der vorliegenden Offenbarung
konfigurierten Ölabscheider.
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3 ist
eine Explosionsansicht von unten der Komponenten und der Konfiguration
des Ölabscheiders, der einen oberen Nockenwellendeckel und
eine untere Schwallblechplattenanordnung umfasst.
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4 und 5 sind
Querschnitte, die mögliche beispielhafte Profile verschiedener
Teile des Ölschwallblechs zeigen.
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6 ist
eine Unteransicht des Nockenwellendeckels, die ein Befestigungsmuster
zeigt, welches veranschaulicht, wo das Schwallblech an dem Nockenwellendeckel
befestigt werden kann.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren gemäß der
Offenbarung veranschaulicht.
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Eingehende Beschreibung
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Die
folgende Beschreibung betrifft ein System 6 zum Abscheiden
von Öl von Kurbelgehäusegas in einem Motor 10 eines
Fahrzeugs 8, wie in 1 gezeigt
ist. Das System 6 kann in dem Motor 10, in einem
Nockenwellendeckel und/oder oben auf einem Zylinderkopf angebracht
werden. Das System 6 der vorliegenden Offenbarung kann
ein Ölschwallblech umfassen, das eine ausreichende Steifigkeit aufweist
und das mit dem Nockenwellendeckel an Stellen und/oder in einem
Muster verbunden werden kann, das das System beim Verringern des
Betrags an Vibration und Geräusch von dem Motor besonders
wirkungsvoll machen kann.
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Das
abgeschiedene Öl kann dem Kurbelgehäuse zum Schmieren
einer Kurbelwelle wieder zugeführt werden und/oder kann
zu der Nockenwellenanordnung zum Schmieren der sich drehenden Nocken,
der Nockenwelle und/oder der Ventilanordnung geleitet werden. Verschiedene
Parameter des Ölabscheiders können beruhend auf
dem erwünschten Ölanforderung, der Ölpartikelgröße
und einem Ölverbrauchsziel an unterschiedliche Motoren
angepasst werden. Somit kann ein Ölabscheider der offenbarten Konfiguration
eine effiziente Ölabscheidung und verbesserte NVH-Abschirmeigenschaften
ermöglichen.
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1 zeigt
ein Fahrzeugsystem 6, das ein Fahrzeug 8 umfasst.
Ein Motor 10 ist in einem Motorraum des Fahrzeugs 8 vorgesehen.
In dem abgebildeten Beispiel ist das Fahrzeug 8 ein Kraftfahrzeug. In
anderen Beispielen kann der Motor 10 als Teil eines Hybridantriebssystems
enthalten sein, das ein oder mehrere andere Elektromotoren oder
Motoren umfasst, wie zum Beispiel bei einem Hybridelektrofahrzeug
(HEV). Während die beispielhaften Anwendungen des Motors 10 unter
Bezug auf Fahrzeug 8 beschrieben werden, versteht sich,
dass der Motor 10 in anderen Anwendungen verwendet werden kann,
die nicht unbedingt auf Fahrzeugantriebssysteme beschränkt
sind.
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Der
Motor 10 kann hin zur Front 12 von Fahrzeug 8 angeordnet
sein, im Allgemeinen vor den Vorderrädern 14 und
hinter einem (nicht gezeigten) Kühler. Andere Stellen sind
möglich, beispielsweise hin zum Heck des Fahrzeugs. Der
Motor 10 kann mehrere Zylinder 16 umfassen. Wie
abgebildet ist der Motor 10 ein 6-Zylinder-Viertakt-V-Motor,
wenngleich sich versteht, dass der Motor eine andere Zylinderkonfiguration
(zum Beispiel Reihen- oder Boxermotor) und/oder eine andere Anzahl
an Zylindern (z. B. vier oder acht) aufweisen kann. Die mehreren
Zylinder 16 können so ausgerichtet sein, dass
klar eine linke Seite 18 des Motors von einer rechten Seite 20 unterschieden
wird. Der Ölabscheider der vorliegenden Offenbarung kann
an einem Zylinderkopf des Motorblocks (wie in 2 veranschaulicht)
an zum Beispiel der linken Seite 18 angebracht sind. Ein ähnlicher
(oder symmetrischer) Ölabscheider kann aber auch an der
rechten Seite 20 des Motors verwendet werden.
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2–6 veranschaulichen
zusätzliche Details eines in dem Motor 10 angeordneten Ölabscheiders
zum Abscheiden von Öl von Kurbelgehäusegas, bevor
das Gas zu einem Ansaugkrümmer des Motors 10 zurückgeleitet
wird. Zuerst wird die allgemeine Auslegung des Ölabscheiders
bezüglich der Zylinder 16 des Motors 10 unter
Bezug auf 2 beschrieben.
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2 zeigt
ein kombiniertes Querschnitt- und isometrisches Schaubild eines
Zylinders 16 des Mehrzylindermotors 10. Der Motor 10 kann
zumindest teilweise durch ein Steuersystem, das ein (nicht gezeigtes)
Steuergerät umfassen kann, und durch eine Eingabe von einem
Fahrer des Fahrzeugs mittels einer Eingabevorrichtung, beispielsweise
einem Gaspedal, gesteuert werden. Ein Brennraum (d. h. Zylinder) 16 des
Motors 10 kann Brennraumwände 32 mit
einem darin positionierten Kolben 36 umfassen. Der Kolben 36 kann
mit einer Kurbelwelle 40 verbunden sein, so dass eine Hin-
und Herbewegung des Kolbens 36 in eine Drehbewegung der
Kurbelwelle 40 umgesetzt werden kann. Die Kurbelwelle 40 kann
in einem Kurbelgehäuse 41 aufgenommen sein. Das
Kurbelgehäuse 41 kann Öl enthalten. Die Kurbelwelle 40 kann
mittels eines dazwischen angeordneten Getriebesystems mit mindestens
einem Antriebsrad eines Fahrzeugs verbunden sein. Weiterhin kann
ein Anlasser mittels einer Schwungscheibe mit der Kurbelwelle 40 verbunden
sein, um einen Startvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
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Der
Brennraum 16 kann von einem Ansaugkrümmer 44 Ansaugluft
aufnehmen und kann mittels eines Auslasskanals 48 Verbrennungsgase
ablassen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Auslasskanal 48 können
mittels eines jeweiligen Einlassventils 52 und Auslassventils 54 selektiv
mit dem Brennraum 16 in Verbindung stehen. In manchen Ausführungsformen
kann der Brennraum 16 zwei oder mehr Einlassventile und/oder
zwei oder mehr Auslassventile umfassen.
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In
diesem Beispiel können das Einlassventil 52 und
das Auslassventil 54 durch Nockenbetätigung mittels
jeweiliger Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 gesteuert
werden. Die Nockenbetätigungssysteme 51 und 53 können
jeweils einen oder mehrere Nocken 58 umfassen und können
eines oder mehrere der Systeme von Nockenprofilumschalten (CPS,
kurz vom engl. Cam Profile Switching), veränderliche Nockensteuerung
(VCT, vom engl. Variable Cam Timing), veränderliche Ventilsteuerung
(VVT, vom engl. Variable Valve Timing) und/oder veränderlichem
Ventilhub (VVL, vom engl. Variable Valve Lift) verwenden, welche
von dem Steuergerät betrieben werden können, um
den Ventilbetrieb zu verändern. Die Nocken 58 können
so konfiguriert sein, dass sie an jeweiligen sich drehenden Nockenwellen 60 drehen. Wie
dargestellt können die Nockenwellen in einer Konfiguration
mit zwei obenliegenden Nockenwellen (DOHC, vom engl. Dual Overhead
Cam) vorhanden sein, wenngleich auch andere Konfigurationen möglich
sein können. Die Stellung des Einlassventils 52 und
des Auslassventils 54 kann durch Stellungssensoren 55 bzw. 57 ermittelt
werden. In alternativen Ausführungsformen können
das Einlassventil 52 und/oder das Auslassventil 54 durch
elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel
kann der Zylinder 16 ein mittels elektrischer Ventilbetätigung
gesteuertes Einlassventil und ein mittels Nockenbetätigung,
einschließlich CPS- und/oder VCT-Systemen, gesteuertes
Auslassventil umfassen.
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In
einer Ausführungsform können an jeder Zylinderreihe
eines V-Motors zwei unabhängige VCT verwendet werden. In
einer Reihe des V kann zum Beispiel der Zylinder einen unabhängig
einstellbaren Einlassnocken und Auslassnocken aufweisen, wobei die
Nockensteuerung jedes des Einlass- und Auslassnockens im Verhältnis
zur Kurbelwellensteuerung unabhängig angepasst werden kann.
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Das
Kraftstoffeinspritzventil 66 ist zum Einspritzen von Kraftstoff
direkt in den Brennraum 16 proportional zur Pulsbreite
eines Signals, das von dem Steuergerät empfangen werden
kann, verbunden gezeigt. Auf diese Weise sieht das Kraftstoffeinspritzventil 66 eine
als Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum 16 bekannte
Einspritzung vor. Das Kraftstoffeinspritzventil 66 kann
zum Beispiel in der Seite des Brennraums oder im oberen Teil des Brennraums
eingebaut sein. Kraftstoff kann dem Kraftstoffeinspritzventil 66 durch
eine (nicht gezeigte) Kraftstoffanlage, die einen Kraftstofftank,
eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffverteilerrohr umfasst, zugeführt
werden. In manchen Ausführungsformen kann der Brennraum 16 alternativ
oder zusätzlich ein in dem Einlasskanal 44 in
einer Auslegung, die eine als Kanaleinspritzung von Kraftstoff in
den Einlasskanal stromaufwärts des Brennraums 16 bekannte
Einspritzung vorsieht, angeordnetes Kraftstoffeinspritzventil umfassen.
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Eine
Zündanlage 88 kann dem Brennraum 16 unter
ausgewählten Betriebsarten mittels der Zündkerze 92 als
Reaktion auf ein Frühzündungssignal SA vom Steuergerät
einen Zündfunken liefern. Auch wenn Fremdzündungskomponenten
gezeigt sind, kann der Brennraum 16 oder ein oder mehrere andere
Brennräume des Motors 10 in manchen Ausführungsformen
in einer Kompressionszündungsbetriebsart mit oder ohne
Zündfunken betrieben werden.
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Ein
Zylinderkopf 94 kann mit einem Zylinderblock 96 verbunden
sein. Der Zylinderkopf 94 kann dafür konfiguriert
sein, das Einlassventil/die Einlassventile 52, das Auslassventil/die
Auslassventile 54, die zugeordneten Ventilbetätigungssysteme 51 und 53 und
dergleichen funktionell aufzunehmen und/oder zu lagern. Der Zylinderkopf 94 kann
auch die Nockenwellen 60 lagern. Andere Komponenten, beispielsweise
die Zündkerze 92, können ebenfalls von
dem Zylinderkopf 94 aufgenommen und/oder gelagert werden.
Der Zylinderblock 96 kann dafür konfiguriert sein,
den Kolben 36 aufzunehmen. In einem Beispiel kann der Zylinderkopf 94 einem
Zylinder entsprechen, der an einem ersten Ende des Motors positioniert
ist. Während 2 nur einen Zylinder 16 eines
Mehrzylindermotors zeigt, kann jeder Zylinder analog seinen eigenen
Satz an Einlass-/Auslassventilen, Kraftstoffeinspritzventil, Zündkerze
etc. umfassen.
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2 zeigt
auch einen Ölabscheider 200, der an dem Zylinderkopf 94 angebracht
ist und von diesem gelagert ist. Der Ölabscheider 200 kann
sich in Längsrichtung entlang eines Abschnitts der Länge der
Motorbank erstrecken, d. h. in eine Richtung parallel zu den Achsen
der Nockenwellen 60. Der Ölabscheider 200 kann
einen Nockenwellendeckel 202 und ein Schwallblech 204 umfassen.
Der Nockenwellendeckel 202 kann an dem Zylinderkopf 94 angebracht
sein, wobei er im Wesentlichen den Zylinderkopf 94 bedeckt
und vollständig die Komponenten des Schwallblechs 204 und
der Nockenwellenanordnung umschließt. In manchen anderen
Beispielen kann das Schwallblech 204 so konfiguriert sein,
dass es direkt an dem Zylinderkopf 94 sitzt. Zusammen können
der Nockenwellendeckel 202 und das Schwallblech 204 einen
Raum über dem Zylinderkopf 94 ausbilden, in dem
eine Ölabscheidung erfolgen kann, der nachstehend als Ölabscheidekammer 206 bezeichnet
ist.
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Weiter
unter Bezug auf 2 und nun auch unter Bezug auf 3 ist 3 eine
Explosionsansicht von unten des Ölschwallblechs 204 und
des Nockenwellendeckels 202, wobei sie veranschaulicht, wie
das Schwallblech 204 in dem Nockenwellendeckel 202 positioniert
sein kann. Der Nockenwellendeckel 202 kann einen Hauptkörper 214 umfassen,
der im Allgemeinen domförmig sein kann, und kann so konfiguriert
sein, dass er im Wesentlichen eine Abdeckfläche vorsieht.
Der Nockenwellendeckel 202 kann auch einen Umfangsabschnitt 216 umfassen. Der
Umfangsabschnitt 216 kann sich in einem umlaufenden Flansch 218 erstrecken,
der neben dem Zylinderkopf 94 angeordnet ist. Der Nockenwellendeckel 202 kann
mit mehreren Bolzen, die durch mehrere Bolzeneinführlöcher 220 eingeschraubt
sind (3), die entlang des umlaufenden Flansches 218 des
Nockenwellendeckels 202 an Befestigungslaschen 222 dazwischen
gesetzt sind, an dem Zylinderkopf 94 angebracht und abgedichtet
sein. Jedes Einführloch 220 kann mit einem entsprechenden
Loch oben im Zylinderkopf 94 ausgerichtet sein. Eine Stiftschrauben-
und Durchführungshülsenanordnung 224 kann in
den Löchern verwendet werden, um den Ölabscheider 200 an
dem Zylinderkopf 94 zu befestigen. Um den Nockenwellendeckel 202 zusätzlich
an dem Zylinderkopf 94 abzudichten, kann an der unteren Fläche
des Nockenwellendeckels 202 eine umlaufende Elastomerdichtung 231 vorgesehen
werden. Im Einzelnen kann die umlaufende Dichtung 231 an der
unteren Fläche des Nockenwellendeckels 202 nahe
dem Übergang positioniert sein, an dem der Umfangsabschnitt 216 beginnt,
sich in den umlaufenden Flansch 218 zu erstrecken.
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Der
Hauptkörper 214 des Nockenwellendeckels 202 kann
weiterhin mehrere Löcher umfassen. Die mehreren Löcher
können zwischen einem schmalen Abschnitt 306 und
einem breiten Abschnitt 308 des Nockenwellendeckel-Hauptkörpers 214 eingesetzt
sein. Zum Beispiel können mehrere Zündkerzenlöcher 327 in
dem schmalen Abschnitt 306 ausgebildet sein. In dem dargestellten
Beispiel weist der Nockenwellendeckel 3 Zündkerzenlöcher
auf, wenngleich er in anderen Ausführungsformen eine andere Anzahl
aufweisen kann, beispielsweise 4 oder 6. Die Zündkerzenlöcher 327 können
sich an Positionen befinden, die jeweils der Mitte von darunter
liegenden Zylinderbohrungen entsprechen. Die Anzahl der Zündkerzenlöcher 327 kann
auf der entsprechenden Zylinderanzahl beruhen. Alternativ kann die
Anzahl der Zündkerzenlöcher 327 wie dargestellt
auf deren Abstand von dem schmalen Ende 302 des Nockenwellendeckels
beruhen. Somit kann das am Nächsten zum schmalen Ende befindliche
Zündkerzenloch hierin als Zündkerzenloch Nr. 1
usw. bezeichnet werden. Die Zündkerzen können
in den jeweiligen Zündkerzenlöchern fest angeordnet
werden.
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Der
breite Abschnitt 308 des Nockenwellendeckels 202 kann
ebenfalls mit mehreren Löchern konfiguriert sein. In der
dargestellten Ausführungsform kann der breite Abschnitt 308 vorrangig
zwei Löcher umfassen, die einem Öleinfüllloch 228 und
einem VCT-Loch 324 entsprechen. Das VCT-Loch 324 kann über
einem (nicht gezeigten) mit einem Bolzen befestigten VCT-Solenoid
positioniert werden. Die elektrischen Anschlüsse (beispielsweise
eine VCT-Verbindung) an das VCT-Solenoid können fest in
dem VCT-Loch 324 angeordnet und mit einem geeigneten Dichtelement,
beispielsweise einer (nicht gezeigten) VCT-Dichtung, abgedichtet
sein.
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Ein
PVC-Rohranschluss 554 kann so konfiguriert sein, dass er
ein Befördern des Kurbelgehäusegases in den Motoransaugkrümmer 44 ermöglicht, nachdem
mindestens etwas Öl davon in der Ölabscheidekammer 206 abgeschieden
wurde. Im Fall von Turbolader-Motoren kann dieser PVC-Rohranschluss 230 an
ein Kompressoreinlassrohr des Turboladers anschließen,
das wiederum Kurbelgehäusegas und Luft zu dem Ansaugkrümmer
befördern kann.
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Es
wird ein System 400 für den Verbrennungsmotor
zum Abscheiden von Öl von einem Kurbelgehäusedampf
vorgesehen. Das System 400 kann den Nockenwellendeckel 202 umfassen,
der zum Anbringen an dem Zylinderkopf 94 konfiguriert ist.
Das System 400 kann auch das Ölschwallblech 204 umfassen,
das einen im Allgemeinen ebenen Körper 402 mit
einer ersten Seite oder einer ersten Fläche 404 und
einer zweiten Seite oder zweiten Fläche 406 gegenüber
der ersten Fläche 404 aufweisen kann. Die erste
Fläche 404 kann mit dem Nockenwellendeckel 202 verbunden
sein und kann so konfiguriert sein, dass sie die Ölabscheidekammer 206 zwischen
dem Nockenwellendeckel 202 und der ersten Fläche 404 bildet
oder festlegt. Die erste Fläche 404 kann zum Anbringen
an dem Nockenwellendeckel 202 konfiguriert sein. Die erste
Fläche 404 des ebenen Körpers des Ölschwallblechs
kann so konfiguriert sein, dass sie einem Öl- und Gasgemisch
ausgesetzt ist, und kann so konfiguriert sein, dass sie zumindest
einem Teil des Öls aus dem Öl- und Gasgemisch
ein zumindest zeitweiliges Anhaften an einer oder mehreren Flächen
in der Ölabscheidekammer 206 und ein Abscheiden
von dem Öl- und Gasgemisch erlaubt. Das Ölschwallblech 204 kann
ein oder mehrere Versteifungselemente 408 umfassen, die mit
der zweiten Fläche 406 verbunden sein können und
sich von dieser erstrecken können. Das eine bzw. die mehreren
Versteifungselemente 408 können im Wesentlichen
senkrecht zur zweiten Fläche 406 angeordnet sein.
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In
manchen Beispielen können mindestens zwei Löcher 409 den
ebenen Körper 402 durchsetzen. Die Löcher 409 können
im Wesentlichen entlang einer Längsachse 410 des Ölschwallblechs 204 angeordnet
sein. Die Längsachse 410 kann eine mittlere Achse
sein. Die Versteifungselemente 408 können sich
von der zweiten Fläche 406 erstrecken und können
mindestens zwei im Wesentlichen zylindrische Elemente 412 umfassen,
die sich von der zweiten Fläche 406 erstrecken.
Die mindestens zwei im Wesentlichen zylindrischen Elemente 412 können
ringförmig um jedes der mindestens zwei Löcher 409 angeordnet
sein. Zwei beabstandete Längsrippen 414 können
an jeder Seite der und im Wesentlichen parallel zu der Längsachse 410 angeordnet
sein. Jede der Längsrippen 414 kann an einem der
zylindrischen Elemente 412 befestigt sein. Die im Wesentlichen
zylindrischen Elemente 412 können sich von der
zweiten Fläche 406 erstrecken, und jedes kann so
konfiguriert sein, dass es um einen Zündkerzen-Zugriffsbereich 416 angeordnet
ist. In manchen Beispielen können das eine bzw. die mehreren
Versteifungselemente 408 eine Matrix von untereinander verbundenen
Längsrippen 414, Querrippen 418 und zylindrischen
Elementen 412 bilden.
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In
manchen Beispielen können die Längsrippen 414,
die Querrippen 418 und die zylindrischen Elemente 412 sowie
der ebene Körper 402 integral als ein Element
ausgebildet sein. Sie können zum Beispiel als integraler
Teil unter Verwendung von zum Beispiel einem Formvorgang gefertigt
sein. Das Ölschwallblech 204 kann aus einem Verbundwerkstoff bestehen.
Der Verbundwerkstoff kann einen Kunststoff umfassen. In manchen
Beispielen kann das Ölschwallblech 204 aus einem
im Wesentlichen homogenen Werkstoff bestehen, der zum Beispiel Kunststoff
sein kann. In manchen Beispielen kann das Ölschwallblech 204 aus
einem Metall bestehen. In manchen Beispielen können das
eine bzw. die mehreren Versteifungselemente 408 eine Umfangswand 420 umfassen.
Die Umfangswand 420 kann ebenfalls integral mit einem Teil
oder mehreren Teilen des Ölschwallblechs 204 hergestellt
sein.
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Jede
der Längsrippen 414 kann an einem ersten Ende 422 mit
der Umfangswand 420 verbunden sein, und jede kann an einem
zweiten Ende 424 mit einem der zylindrischen Elemente 412 verbunden sein.
Die beiden Längsrippen 414 können unterbrochene Rippen
sein, die wie erwähnt an den gegenüberliegenden
Enden 422 mit der Umfangswand 420 verbunden sind,
und können an dazwischen befindlichen Stellen 426 mit
den mindestens zwei im Wesentlichen zylindrischen Elementen 412 verbunden sein.
Die Längsrippen 414 können an den mindestens
zwei Löchern 409 unterbrochen ausgelegt sein. Jede
der Längsrippen 414 kann dann einen mittleren Abschnitt 428 aufweisen,
der an einem ersten Ende 420 mit einem der zylindrischen
Elemente 412 verbunden sein kann und an einem zweiten Ende 432 mit
einem anderen des einen der zylindrischen Elemente 412 verbunden
sein kann.
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Die
Querrippen 418 können zwei oder mehr Querrippen 418 sein.
Jede Querrippe 418 kann mit der Umfangswand 420 an
gegenüberliegenden Enden 434 derselben verbunden
sein, und jede kann die Längsrippen 414 kreuzen
und mit diesen verbunden sein.
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4 und 5 sind
Querschnittansichten, die mögliche Querschnittprofile verschiedener
Teile des Ölschwallblechs 204 veranschaulichen.
Die Querschnittlinie kann an verschiedenen Stellen an dem Ölschwallblech
genommen werden und wird daher in 3 nicht
an einer bestimmten Stelle genommen gezeigt. Die Figuren veranschaulichen
Beispiele, bei denen eines oder mehrere der Längsrippen 414,
der Querrippen 418, der zylindrischen Elemente 412 und
des ebenen Körpers 402 gewellte Profile 440 und/oder
Oberflächen aufweisen können. 4 veranschaulicht
ein im Wesentlichen wellenförmiges gewelltes Profil 440. 5 veranschaulicht
ein im Wesentlichen trapezförmig gewelltes Profil 440.
Es können andere konturierte Profile verwendet werden. In
manchen Beispielen können verschiedene Teile des Ölschwallblechs 204 jeweils
unterschiedliche Profile aufweisen. Auf diese Weise kann das Ölschwallblech 204 vermehrte
Festigkeit und Steifigkeit aufweisen. Einer oder mehrere oder alle
der verschiedenen Teile des Ölschwallblechs 204 können auch
nicht konturierte Profile aufweisen. 3 veranschaulicht
ein solches Beispiel.
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6 ist
eine Unteransicht, die eine Stelle veranschaulicht, an der das Ölschwallblech 204 in dem
Nockenwellendeckel 202 eingebaut werden kann. Ein Befestigungsmuster 500,
das hier im Querschnitt gezeigt ist, veranschaulicht, wo das Ölschwallblech 204 an
dem Nockenwellendeckel 202 angebracht werden kann. Unter
Bezug nun auf 6 und auch auf 3 kann
die erste Fläche 404 des Ölschwallblechs 204 im
Allgemeinen rechteckig sein und kann eine erste Längskante 502 und
eine zweite Längskante 504 aufweisen. Die Längskanten 502 und 504 können
voneinander beabstandet sein. Das Ölschwallblech 204 kann
auch eine erste Querkante 506 und eine zweite Querkante 508 aufweisen,
die von der ersten Querkante 506 beabstandet ist. Die erste
Querkante 506 kann sich an einem Einlassende 505 befinden
und die zweite Querkante 508 kann sich an einem Auslassende 507 der Ölabscheidekammer 206 befinden.
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Die Ölabscheidekammer 206 kann
einen Einlass 550 an dem Einlassende 505 der Ölabscheidekammer 206 umfassen.
Der Einlass 550 kann zum Beispiel ein Raum zwischen dem Ölschwallblech 204 und
dem Nockenwellendeckel 202 sein. Es können andere
Konfigurationen verwendet werden. Der Einlass 550 kann
so konfiguriert sein, dass er ein Öl- und Gasgemisch, zum
Beispiel einen Kurbelgehäusedampf von dem Kurbelgehäuse 41,
aufnimmt. Die Ölabscheidekammer 206 kann auch
einen Auslass 554 umfassen, der mit dem Einlasskanal 44 des
Verbrennungsmotors 10 verbunden ist und so konfiguriert
ist, dass er eine Gaskomponente des Kurbelgehäusedampfs
zu dem Einlasskanal 44 leitet. Das Öl- und Gasgemisch
kann von dem Kurbelgehäuse 41 des Verbrennungsmotors 10 stammen
und kann mittels eines Ventils 560 für Kurbelgehäuseentlüftung
(PCV, kurz vom engl. Positive Crankcase Ventilation) (2)
in die Ölabscheidekammer 206 eingeleitet werden.
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Durch
das Leiten des Kurbelgehäusegases durch die Ölabscheidekammer 206 und
bei Aufprallen der schwebenden Öltropfen auf verschiedene Oberflächen
in der Ölabscheidekammer 206 kann Ölnebel
abgeschieden werden. Öltropfen können auf die
verschiedenen Oberflächen treffen und an diesen anhaften
and allmählich zu größeren Öltropfen
wachsen, die aufgrund ihres Eigengewichts auf die erste Fläche 404 des Ölschwallblechs 204 tropfen
können. Die abgeschiedenen Öltropfen können
sich dann in der Ölabscheidekammer 206 sammeln.
Die Ölabscheidekammer 206 kann eine oder mehrere
Taschen 562 umfassen, deren Böden in 3 sichtbar sind
und in denen sich die Öltropfen weiter sammeln können
und/oder zu einem in jeder Tasche 562 befindlichen Durchgangsloch 564 geleitet
werden können. Das Öl kann auf die sich drehenden
Nocken und Nockenwellen, wo es verwendet werden kann, oder zu dem
Kurbelgehäuse oder zu anderen Teilen des Motors 10 tropfen.
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Die
Maße und/oder Proportionen der verschiedenen hierin offenbarten
Elemente können beruhend auf der erwünschten Ölanforderung, Ölpartikelgröße
und einem Ölverbrauchsziel an verschiedene Motoren angepasst
werden. Somit kann ein Ölabscheider der offenbarten Konfiguration
trotz räumlicher Beschränkungen des Motors eine
effiziente Ölabscheidung ermöglichen.
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Unter
erneutem und besonderem Bezug auf 6 kann das
Befestigungsmuster 500 ein im Wesentlichen durchgehendes
erstes Anbauteil 510 umfassen, das an oder benachbart zu
der ersten Längskante 502, der zweiten Querkante 508 und
der zweiten Längskante 504 des Ölschwallblechs 204 und/oder
des Nockenwellendeckels 202 angeordnet ist. Ein zweites
Anbauteil 512 kann im Wesentlichen parallel zu der ersten
Querkante 506 angeordnet sein und kann kürzer
als die erste Querkante 506 sein, um zwischen dem ersten
Anbauteil 510 und dem zweiten Anbauteil 512 einen
Durchlass 514 vorzusehen. Zwei oder mehr Innenanbauteile 516 können
in und/oder benachbart zu dem Durchlass 514 angeordnet
sein, um einen gewundenen Weg für den Kurbelgehäusedampf
vorzusehen, wenn der Kurbelgehäusedampf von dem Einlassende 505 zu
dem Auslassende 507 strömt.
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Das
zweite Anbauteil 512 kann mit dem ersten Anbauteil 510 an
einem ersten Ende 511 des zweiten Anbauteils 512 entlang
oder benachbart zu der zweiten Längskante 504 verbunden
sein. Die zwei oder mehr Innenanbauteile 516 können
ein erstes Innenanbauteil 518, das im Wesentlichen parallel zu
einer Längsachse des Ölschwallblechs 204 angeordnet
ist, und zwei oder mehr Schwallblechanbauteile 520, die
im Wesentlichen quer zur Längsachse 410 und voneinander
versetzt sind, umfassen. Voneinander versetzt kann so verstanden
werden, dass sich ein oder beide Enden bei einem unterschiedlichen
Abstand von zum Beispiel der ersten Längskante 502 befinden.
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Das Ölschwallblech 204 kann
auch oder stattdessen mit einem oder mehreren ringförmigen Anbauteilen 522 an
einer jeweiligen ringförmigen Kante eines oder mehrerer
Löcher 409 an der ersten Fläche 404 an
dem Nockenwellendeckel 202 befestigt sein. Ein leitender
Anbauteil 524 kann sich von einem zweiten Ende 526 des
zweiten Anbauteils 512 zu einem oder mehreren ringförmigen
Anbauteilen 522 erstrecken. Der eine der ringförmigen
Anbauteile 522 kann ein ringförmiger Anbauteil 512 des
Einlassendes sein. Der leitende Anbauteil 524 kann so konfiguriert
sein, dass er den Durchlass 514 zu einem Innenraum 528 der Ölabscheidekammer 206 hinter den
ringförmigen Anbauteil 521 des Einlassendes verlängert.
Der eine oder die mehreren ringförmigen Anbauteile 522 können
auch einen ringförmigen Anbauteil 523 des Auslassendes
umfassen. Der Auslass 554 des Kurbelgehäusedampfs
kann sich stromabwärts des ringförmigen Anbauteils 523 des
Auslassendes befinden. Auf diese Weise kann der ringförmige
Anbauteil 523 des Auslassendes in dem Weg der Kurbelgehäusedämpfe
sein und kann auch so angeordnet sein, dass die Kurbelgehäusedämpfe
auf ihn aufprallen, so dass sich Öltropfen auf Abschnitten des Ölschwallblechs 204 und/oder
dem Nockenwellendeckel 202 bilden können, der
an dem Ölschwallblech 204 an dem ringförmigen
Anbauteil 523 befestigt ist.
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Von
dem ersten Anbauteil 510 zu dem ringförmigen Anbauteil 521 des
Einlassendes kann sich ein umschließender Anbauteil 530 erstrecken.
Auf diese Weise können ein Teil des ersten Anbauteils 510,
des zweiten Anbauteils 512, des leitenden Anbauteils 524 und
des umschließenden Anbauteils 530 zwischen dem Ölschwallblech 204 und
dem Nockenwellendeckel 202 einen umschlossenen Abschnitt 532 bilden.
Der umschlossene Abschnitt 532 kann nicht die Druckänderungen
und/oder die Vibration erfahren, die andere Teile der Ölabscheidekammer
erfahren können. Der umschlossene Abschnitt 532 kann
in diesem Beispiel einen Anbauteilbereich in den jeweiligen Anbauteilen
vorsehen. Der Anbauteilbereich kann eine Zone relativ niedriger
Energie in der Ölabscheidekammer vorsehen. Der umschlossene
Abschnitt 532 kann an oder nahe der vorderen Kante, d.
h. dem Einlassende 505 der Ölabscheidekammer,
angeordnet sein. Die vordere Kante kann der größten
Beanspruchung durch die Kurbelgehäusedämpfe ausgesetzt
sein. Andere Stellen, andere Konfigurationen oder andere Mengen
von umschlossenen Abschnitten können ebenfalls umfasst
sein. Der umschlossene Abschnitt 532 kann dazu beitragen,
die Vibration des Ölschwallblechs 204 zu verringern,
und/oder kann den Betrag der übertragenen Vibration verringern,
der auf den Nockenwellendeckel 202 übertragen
werden kann. Auf diese Weise kann das Strömen des Kurbelgehäusedampfs
in ausreichender Menge um die Ölabscheidekammer geleitet werden,
um einen ausreichenden Aufprall auf Oberflächen in der Ölabscheidekammer
vorzusehen, um eine ausreichende Abscheidung des Öls von
den Kurbelgehäusedämpfen zu bewirken, und das
Befestigungsmuster kann dem Ölschwallblech und der Nockendeckelanordnung
ebenfalls ausreichend Steifigkeit verleihen, um Oberflächenvibration
und Geräuschentwicklung zu verringern.
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Das Ölschwallblech 204 kann
unter Verwendung verschiedener Befestigungsmechanismen an dem Nockenwellendeckel 202 befestigt
werden. Die Befestigungsmechanismen können zum Beispiel
Vibrationsschweißen oder Klebstoffe oder Befestigungsmittel
und dergleichen umfassen.
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Unter
erneutem Bezug auf 3 kann der Nockenwellendeckel 202 eine
Anzahl von Befestigungswänden 600 umfassen, die
sich von einer Innenfläche 602 des Nockenwellendeckels 202 hin
zu dem Zylinderkopf 94 erstrecken. Jede der Befestigungswände 600 kann
in einer Befestigungsebene enden. Die erste Fläche 404 des Ölschwallblechs kann
an der Befestigungsebene an den Befestigungswänden 600 befestigt
sein. Die Befestigungswände 600 können
in dem hierin beschriebenen Befestigungsmuster 500 an dem Ölschwallblech
befestigt sein. Die Befestigungswände 600 in dem
Befestigungsmuster 500 oder einem anderen Muster können
so konfiguriert sein, dass sie wie vorstehend beschrieben den gleichen
gewundenen Weg für die Kurbelgehäusedämpfe
von dem Kurbelgehäuse 41 oder einen anderen Weg
bilden. Der Nockenwellendeckel 202 kann auch eine Anzahl
an ringförmigen Rändern 604 bilden, die
jedes der Zündkerzenlöcher 327 umgeben.
Die ringförmigen Ränder 604 können wie
vorstehend erläutert an dem ringförmigen Anbauteil 523 an
dem Ölschwallblech 204 angebracht sein.
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In
einem anderen Beispiel kann der Nockenwellendeckel 202 eine
Reihe von Befestigungswänden 600 umfassen, die
nicht in einer Befestigungsebene enden müssen, sondern
stattdessen an verschiedenen Stellen enden können. In solchen
Beispielen kann das Ölschwallblech 204 eine entsprechende
Form aufweisen, oder es können Zwischenelemente enthalten
sein, zum Beispiel zum Vorsehen von Befestigungsflächen
zum Verbinden des Ölschwallblechs 204 mit dem
Nockenwellendeckel 202.
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7 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren 700 zum Bilden eines Ölabscheiders
für einen Verbrennungsmotor veranschaulicht, der zum Abscheiden
eines gasförmigen Bestandteils von Öl in einem
Kurbelgehäusedampf implementiert werden kann. Das Verfahren 700 kann
mittels der vorstehend beschriebenen Komponenten und Systeme implementiert
werden, kann aber alternativ unter Verwendung anderer geeigneter
Komponenten implementiert werden. Das Verfahren 700 kann
bei 702 das Ausbilden einer Ölabscheidekammer
zwischen einer ersten Fläche eines Ölschwallblechs
und einer Innenfläche eines Nockenwellendeckels umfassen. Das
Verfahren 700 kann auch bei 704 das Vorsehen von
Versteifungselementen an einer zweiten Fläche des Ölschwallblechs
umfassen, wobei die zweite Fläche der ersten Fläche
gegenüberliegt. Das Verfahren 700 kann auch bei 706 das
funktionelle Verbinden eines Kurbelgehäuses des Verbrennungsmotors
mit der Ölabscheidekammer umfassen, um Kurbelgehäusedämpfe
von dem Kurbelgehäuse in die Ölabscheidekammer
eindringen zu lassen. Zudem kann das Verfahren 700 auch
bei 708 das funktionelle Verbinden der Ölabscheidekammer
mit einem Einlasskanal des Verbrennungsmotors umfassen, um einen gasförmigen
Bestandteil der Kurbelgehäusedämpfe zu einem Brennraum
zu leiten, der Teil des Verbrennungsmotors sein kann.
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In
manchen Beispielen kann das Vorsehen von Versteifungselementen das
Ausbilden des Ölschwallblechs mit Versteifungsrippen umfassen,
die sich von der zweiten Fläche erstrecken, wobei die Versteifungsrippen
mit der ersten Fläche und der zweiten Fläche integral
ausgebildet sein können. In manchen Beispielen kann das
Verfahren 700 auch das Ausbilden des Ölschwallblechs
aus einem Verbundwerkstoff, der einen Kunststoff umfasst, umfassen.
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Es
versteht sich, dass die hierin offenbarten Konfigurationen und Routinen
beispielhafter Natur sind und dass diese spezifischen Ausführungsformen
nicht einschränkend aufgefasst werden dürfen, da
zahlreiche Abänderungen möglich sind. Zum Beispiel
kann die obige Technologie auf V-6, I-4, I-6, V-12, Gegenkolben-
und andere Motorausführungen angewendet werden. Der Gegenstand
der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuartigen und nicht nahe
liegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen
Systeme und Konfigurationen sowie andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften,
die hierin offenbart werden.
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Die
folgenden Ansprüche zeigen insbesondere bestimmte Kombinationen
und Unterkombinationen auf, welche als neuartig und nicht nahe liegend betrachtet
werden. Diese Ansprüche können auf „ein” Element
oder „ein erstes” Element oder eine Entsprechung
desselben verweisen. Diese Ansprüche sind so zu verstehen,
dass sie das Integrieren eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen,
wobei sie zwei oder mehrere dieser Elemente weder fordern noch ausschließen.
Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen,
Elemente und/oder Eigenschaften können durch Abänderung
der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlage neuer Ansprüche
in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche
Ansprüche werden, ob sie nun gegenüber dem Schutzumfang
der ursprünglichen Ansprüche breiter, enger, gleich
oder unterschiedlich sind, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden
Offenbarung enthalten betrachtet.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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