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Die Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine mit einem Abscheideelement.
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Im Betrieb einer Brennkraftmaschine insbesondere einer Verbrennungskraftmaschine, entstehen zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufflächen, gegebenenfalls auch im Bereich von Ventilführungen Leckgasströme, sogenannte Durchblasegas. In diesem Durchblasegas, welches in den Kurbelgehäuseraum oder in ein Nockenwellengehäuse oberhalb des Zylinderkopfs gelangt oder dort hingeführt wird, sind flüssige Bestandteile, in erster Linie feine Öltröpfchen oder niedrig siedende Bestandteile des Motoröls, enthalten. Auch infolge bewegter Triebwerksteile, nämlich Kolben, Pleuel, Kurbelwelle oder Nockenwelle können auch größere Öltröpfchen im Kurbelgehäusegas oder auch im Nockenwellengehäusegas enthalten sein. Man spricht hier auch von Schwallöl. Um die Durchblasegase abzuführen, ist eine Entlüftung des Kurbelgehäuses, die meist über das Nockenwellengehäuse verläuft, vorgesehen.
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Diese als Kurbelgehäusegase bezeichneten und pulsierenden anfallenden Gas/Flüssigkeitsmengen werden durch eine Ölabscheidevorrichtung von den flüssigen Bestandteilen befreit und dann üblicherweise in den Ansaugbereich der Brennkraftmaschine geleitet. Durch die Ölabscheidung werden Verschmutzungen in den nachfolgenden Bereichen vermieden, und die Emission von Kohlenwasserstoffen wird nicht in unerwünschter Weise erhöht.
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Bekannt ist es dabei eine derartige Ölabscheidevorrichtung in einer Zylinderkopfhaube, welche zum Verschließen des Zylinderkopfes oberhalb des Zylinderkopfes angeordnet ist, vorgesehen ist. Dies ist beispielsweise aus der
DE 197 00 733 A1 bekannt, in welcher eine Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase beschrieben ist. Diese Druckschrift offenbart und lehrt, die eingangs genannten Komponenten der Ölabscheidevorrichtung in der Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine integriert anzuordnen. Hierbei sind eine Vorabscheideeinrichtung und eine Zyklonenabscheideeinrichtung der Ölabscheidevorrichtung an der Innenseite der Zylinderkopfhaube, also auf der dem Kurbel- bzw. Nockenwellengehäuse zugewandten Seite der Zylinderkopfhaube angeordnet. Eine Feinabscheideeinrichtung und eine Ventileinrichtung der Ölabscheidevorrichtung sind zwischen zwei Gehäusedeckelhälften der Zylinderkopfhaube angeordnet und strömungsmäßig der Zyklonenabscheideeinrichtung nachgeordnet. Die Anordnung einer derartigen Ölabscheidevorrichtung in einer Zylinderkopfhaube benötigt allerdings relativ viel Bauraum. Wachsen zudem die Anforderungen an die Ölabscheidevorrichtung, wächst auch der Bauraumbedarf, wobei jedoch gleichzeitig aufgrund der höheren Anforderungen die zur Verfügung stehende Bauhöhe reduziert wird.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, bei welcher einer reduzierter Bauraumbedarf bei gleicher Abscheideleistung und/oder eine erhöhte Abscheideleistung bei gleichem Bauraumbedarf erzielt werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine weist ein Abscheideelement auf, wobei das Abscheideelement zumindest teilweise an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
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Erfindungsgemäß ist es gegenüber dem Stand der Technik nunmehr vorgesehen, dass das Abscheideelement der Ölabscheidevorrichtung nicht mehr in der Zylinderkopfhaube angeordnet ist, sondern zumindest teilweise an dem Zylinderkopf selber. Dadurch kann die Abscheideleistung der Ölabscheidevorrichtung gesteigert werden, ohne dass der benötigte Bauraumbedarf bzw. die Baugröße der Brennkraftmaschine erhöht werden muss. Bei gleicher Abscheideleistung ist es sogar möglich, den Bauraumbedarf bzw. die notwendige Baugröße des Motors zu verringern. Ferner ist durch die Anordnung des Abscheideelements in dem Zylinderkopf möglich, die benötigten Kosten zur Herstellung einer derartigen Ölabscheidevorrichtung zu reduzieren und gleichzeitig die Einfriersicherheit des Systems aufgrund der in dem Zylinderkopf herrschenden höheren Temperaturen zu erhöhen. Vorteilhafterweise ist das gesamte Abscheideelement bzw. die Ölabscheidevorrichtung an dem Zylinderkopf angeordnet bzw. in den Zylinderkopf integriert.
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Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Abscheideelement in einer Steigleitung des Zylinderkopfes angeordnet. Dadurch, dass das Abscheideelement unmittelbar in einer bereits an dem Zylinderkopf vorgesehenen Steigleitung angeordnet ist, können aufwändige Konstruktionen oder Umgestaltungen des Zylinderkopfes vermieden werden. Dadurch kann sowohl der Aufwand als auch die Kosten für die Herstellung einer derartigen Ölabscheidevorrichtung reduziert werden. Insbesondere müssen dadurch keine zusätzlichen Bohrungen in dem Zylinderkopf vorgesehen werden.
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Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Abscheideelement an dem Zylinderkopf lösbar befestigt ist. Das Abscheideelement ist dabei vorzugsweise in der Steigleitung des Zylinderkopfes lösbar befestigt. Beispielsweise kann das Abscheideelement derart ausgebildet sein, dass es in die Steigleitung des Zylinderkopfes eingehangen werden kann. Das Abscheideelement kann dabei beispielsweise Hakenelemente aufweisen, welche an den die Steigleitung umgebenden Rand angehangen werden können. Dadurch ist eine besonders einfache Montage des Abscheideelements an dem Zylinderkopf bzw. an der Steigleitung des Zylinderkopfs möglich. Beispielsweise ist es auch möglich, das Abscheideelement mittels Schrauben an dem Zylinderkopf bzw. an der Steigleitung des Zylinderkopfes oder dem Randbereich der Steigleitung des Zylinderkopfes zu befestigen. Durch die lösbare Befestigung kann beispielsweise auch das Abscheideelement im Bedarfsfall leicht ausgetauscht werden.
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Das Abscheideelement ist ferner bevorzugt mittels einer an dem Zylinderkopf angeordneten Zylinderkopfhaube an dem Zylinderkopf fixierbar. Nach Positionierung des Abscheideelements an dem Zylinderkopf bzw. an der Steigleitung des Zylinderkopfes kann beispielsweise die Zylinderkopfhaube an dem Zylinderkopf montiert werden, wobei durch die Montage der Zylinderkopfhaube bzw. durch das Aufsetzen der Zylinderkopfhaube auf den Zylinderkopf gleichzeitig eine Fixierung des in dem Zylinderkopf angeordneten Abscheideelements vorgenommen werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass das Abscheideelement mittels der aufgesetzten Zylinderkopfhaube zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderkopfhaube geklemmt wird und dadurch in ihrer Position gehalten wird. Dadurch ist eine besonders einfache Fixierung des Abscheideelements an dem Zylinderkopf ohne zusätzliche Hilfsmittel möglich, wobei dies insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn das Abscheideelement in die Steigleitung mittels Hakenelementen eingehangen ist.
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Alternativ hierzu ist es vorzugsweise vorgesehen, dass das Abscheideelement in den Zylinderkopf eingegossen ist. Dadurch kann das Abscheideelement unmittelbar bei der Fertigung des Zylinderkopfes in der gewünschten Position an dem Zylinderkopf montiert werden. Dadurch ist eine besonders exakte Positionierung des Abscheideelements in der gewünschten Position an dem Zylinderkopf möglich. Hierfür kann das Abscheideelement beispielsweise aus einem Blechbiegeteil ausgestaltet sein, so dass das Blechbiegeteil bereits beim Gießen des Zylinderkopfes in den Zylinderkopf eingebracht werden kann, so dass eine formschlüssige Verbindung des Abscheideelements mit dem Zylinderkopf vorgenommen werden kann.
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Das Abscheideelement kann hierbei bevorzugt einstückig mit dem Zylinderkopf ausgebildet sein. Dabei wird vorzugsweise das Abscheideelement zusammen mit dem Zylinderkopf in einem Stück gegossen, wobei das Abscheideelement aus dem gleichen Material wie der Zylinderkopf gegossen wird. Dafür wird das Abscheideelement bzw. die Ölabscheidevorrichtung vorzugsweise bereits in den Sandkern der Kurbelgehäusegassteigleitung eingeformt, so dass das Abscheideelement aus dem gleichen Material wie der Zylinder-kopf bzw. die Steigleitung des Zylinderkopfes gebildet wird. Dadurch kann die Fertigung bzw. die Herstellung eines Zylinderkopfes mit einer derartigen Ölabscheidevorrichtung bzw. mit einem derartigen Abscheideelement in einem Fertigungsschritt erfolgen, wodurch die Herstellungszeit reduziert werden kann. Zudem kann dadurch die Position des Abscheideelements an dem Zylinderkopf bzw. in der Steigleitung des Zylinderkopfs exakt vorgegeben werden.
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Gemäß einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Abscheideelement als Umlenkvorrichtung ausgebildet. Das durch das Abscheideelement durchströmende Kurbelgehäusegas wird dabei vorzugsweise in dem Abscheideelement umgelenkt, wobei durch die Umlenkung eine besonders effiziente Abscheidung von Ölpartikeln an dem Abscheideelement erfolgen kann, da durch die Umlenkung eine Abprallwirkung erzeugt werden kann.
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Das als Umlenkvorrichtung ausgebildete Abscheideelement weist vorzugsweise eine erste Reihe von ein oder mehreren Gängen mit einer Steigung > 5% auf. Das Kurbelgehäusegas wird dabei über die Gänge durch das Abscheideelement hindurchgeführt. Dadurch, dass die Gänge eine Steigung > 5% aufweisen, weisen die Gänge eine Abprallfunktion auf, wobei sich die Ölpartikel an der Innenwandung der Gänge ablagern können. Das Kurbelgehäusegas wird dadurch zwangsweise einer bestimmten Strömungsrichtung unterworfen. Die Steigung beträgt dabei vorzugsweise zwischen 5% und 90%, besonders bevorzugt zwischen 20% und 70%.
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Weiter ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Abscheideelement eine zweite Reihe von einen oder mehreren Gängen mit einer Steigung > 5% aufweist, wobei die erste Reihe und die zweite Reihe parallel zueinander angeordnet sind. Durch das Vorsehen einer zweiten Reihe kann die Abscheideleistung des Abscheideelements aufgrund des höheren Durchsatzes gesteigert werden.
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Die Richtung der Steigung der Gänge der ersten Reihe ist dabei vorzugsweise entgegengesetzt der Richtung der Steigung der Gänge der zweiten Reihe vorgesehen. Dadurch, dass die Gänge der jeweiligen Reihen eine unterschiedliche Steigungsrichtung aufweisen, kann die Abscheideleistung weiter erhöht werden, da die Strömung der Kurbelgehäusegase gegensätzlich in den einzelnen Reihen verläuft.
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Alternativ zu der Ausbildung des Abscheideelements als Umlenkvorrichtung kann das Abscheideelement auch als Zyklonenabscheideeinrichtung ausgebildet sein. Das als Zyklonenabscheideeinrichtung ausgebildete Abscheideelement kann beispielsweise eine wendelförmige Strömungsstrecke umfassen, welche durch eine Wendel mit einer zentralen Öffnung durch die ein rohr- oder zylinderförmiges Innenstück hindurch gesteckt ist und im Wesentlichen dicht mit der Wendel verbunden ist. Die Umfangsränder der Wendel sind dabei möglichst dichtend gegen die Innenseite der Umfangsseitenwandungen der Steigleitung ausgebildet. Auf diese Weise ist durch das Innenstück die schraubenförmigen Gänge der Wendel und der Umfangsseitenwandung der Steigleitung bzw. des Abscheideelements die wendelströmige Strömungsstrecke gebildet bzw. begrenzt. Infolge von Trägheitskräften können die flüssigen Bestandteile in dem wendelförmig strömenden Kurbelgehäusegas radial außen abgeschieden werden und infolge ihrer Schwerkraft die Wendelstrecke hinabfließen. Das Abscheideelement kann dabei aber auch in Form eines anderen Funktionsprinzips als das einer Zylonenabscheideeinrichtung ausgebildet sein.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine umfassend eine wie vorstehend aus- und weitergebildete Ölabscheidevorrichtung.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung angeordnet an einem Zylinderkopf;
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2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Abscheideelements der in 1 gezeigten Ölabscheidevorrichtung;
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3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung an einem Zylinderkopf gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
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4 eine schematische Darstellung eines Sandkerns einer Kurbelgehäusegassteigleitung mit darin angeordnetem Abscheideelement.
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1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine, wobei ein Abscheideelement 10 der Ölabscheidevorrichtung an einem Zylinderkopf 12 der Brenn-kraftmaschine angeordnet ist. Das Abscheideelement 10 ist dabei in einer Steigleitung 14 des Zylinderkopfes 12 angeordnet.
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Das in 1 gezeigte Abscheideelement 10 ist lösbar in der Steigleitung 14 des Zylinderkopfes angeordnet, wobei hierbei das Abscheideelement 10 in die Steigleitung 14 eingehangen ist. Das Abscheideelement 10, welches in 2 noch einmal separat dargestellt ist, weist zwei Hakenelemente 16 auf, welche an den Rand 18 der Steigleitung 14 eingehangen werden können, indem die Hakenelemente 16 auf den Rand 18 der Steigleitung 14 zum Aufliegen kommen. Das Abscheideelement 10 selber weist eine erste Reihe 20 und eine zweite Reihe 22 mit jeweils vier Gängen 24 auf, über welche die Kurbelgehäusegase durch das Abscheideelement 10 hindurch strömen können. Die Gänge 24 weisen jeweils eine Steigung auf, welche > 5% ist, wobei hierbei die Richtung der Steigung der Gänge 24 der ersten Reihe 20 entgegengesetzt zu der Richtung der Steigung der Gänge 24 der zweiten Reihe 22 vorgesehen ist. Die Gänge 24 werden dabei durch Stegelemente 26 gebildet, welche zu dem Rand 18 der Steigleitung 14 winkelig angeordnet sind, so dass eine Steigung der Gänge 24 erzielt wird. Das Abscheideelement 10 ist bei den in 1 bis 3 gezeigten Ausführungsformen als eine Umlenkvorrichtung ausgebildet. Das Abscheideelement 10 kann sowohl aus einem Kunststoff oder einem Metall gefertigt sein, wobei im Falle eines Metalls das Abscheideelement 10 beispielsweise aus einem Blech gebogen sein kann oder aus einem Metall gegossen sein kann.
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3 zeigt eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung, wobei hierbei das Abscheideelement 10 in den Zylinderkopf 12 gegossen ist. Dies kann entweder dadurch erfolgen, indem beim Gießen des Zylinderkopfes 12 bzw. der Steigleitung 14 des Zylinderkopfes 12 das Abscheideelement 10 in die Gießform mit eingelegt wird und so die Steigleitung 14 um das Abscheideelement 10 herum gegossen wird oder aber es ist möglich, dass das Abscheideelement 10 in den, wie in 4 gezeigten, Sandkern 28 der Steigleitung 14 eingeformt ist bzw. ausgebildet ist, so dass das Abscheideelement 10 einstückig mit dem Zylinderkopf 12 bzw. der Steigleitung 14 des Zylinderkopfes 12 gegossen werden kann. Das Abscheideelement 10 ist bei der in 3 gezeigten Ausführungsform einreihig ausgebildet und weist ebenfalls vier Gänge auf, wobei hier zwei Abscheideelemente 10 hintereinander an dem Zylinderkopf 12 vorgesehen sind.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abscheideelement
- 12
- Zylinderkopf
- 14
- Steigleitung
- 16
- Hakenelement
- 18
- Rand
- 20
- erste Reihe
- 22
- zweite Reihe
- 24
- Gang
- 26
- Stegelement
- 28
- Sandkern
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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