DE102014223291A1

DE102014223291A1 - Flüssigkeitsabscheideeinrichtung

Info

Publication number: DE102014223291A1
Application number: DE102014223291.0A
Authority: DE
Inventors: Dimitri An; Steve Beez; Armando Coelho; Alfred Elsässer; Thomas Fallscheer; Volker Kirschner; Thomas Riemay; Stefan Ruppel
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2014-11-14
Filing date: 2014-11-14
Publication date: 2016-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einer Gasströmung, insbesondere von Öl aus Blow-By-Gas, die mindestens einen Impaktor (40) aufweist, wobei der Impaktor (40) Düsen (42) aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet sind und durch welche die Gasströmung strömt, der Impaktor (40) mindestens eine gegenüber den Düsen (42) angeordnete Prallplatte (44) aufweist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, der Impaktor (40) ein strömungstechnisch parallel zu den Düsen (42) angeordnetes federbelastetes Tellerventil (46) aufweist, das bei steigender Druckdifferenz zwischen Ventileingang (48) und Ventilausgang (50) öffnet und einen Strömungsspalt (52) bildet, durch den ein Teil der Gasströmung strömt, und dem gegenüber eine Prallplatte (44) angeordnet ist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen. Erfindungswesentlich ist, dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) mindestens drei Arbeitsbereiche (64, 66, 68) aufweist, wobei in einem ersten Arbeitsbereich (64) ein Strömungsquerschnitt (56) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) konstant ist, wobei in einem zweiten Arbeitsbereich (66) der Strömungsquerschnitt (56) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) mit steigender Druckdifferenz zwischen Einlass (49) und Auslass (51) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) zunimmt und wobei in einem dritten Arbeitsbereich (68) der Strömungsquerschnitt (56) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) mit steigender Druckdifferenz weniger stark zunimmt als im zweiten Arbeitsbereich (66).

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einer Gasströmung die mindestens einen Impaktor aufweist, wobei der Impaktor Düsen aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet sind und durch welche die Gasströmung strömt, der Impaktor mindestens eine gegenüber den Düsen angeordnete Prallplatte aufweist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, der Impaktor ein strömungstechnisch parallel zu den Düsen angeordnetes federbelastetes Tellerventil aufweist, das bei steigender Druckdifferenz zwischen Ventileingang und Ventilausgang öffnet und einen Strömungsspalt bildet, durch den ein Teil der Gasströmung strömt, und dem gegenüber eine Prallplatte angeordnet ist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen.
Die meisten Kraftfahrzeuge sind mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, die in der Regel für den Antrieb des Fahrzeugs sorgt. Eine derartige Brennkraftmaschine, vorzugsweise wenn sie als Kolbenmotor ausgestaltet ist, weist ein Kurbelgehäuse auf. Im Kurbelgehäuse befindet sich eine Kurbelwelle, die über Pleuel mit Kolben der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist. Leckagen zwischen den Kolben und den zugehörigen Zylinderwänden führen zu einem Blow-By-Gas-Strom, durch den Blow-By-Gas von den Brennräumen in das Kurbelgehäuse gelangt. Zur Vermeidung eines unzulässigen Überdrucks im Kurbelgehäuse sind moderne Brennkraftmaschinen mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet, um die Blow-By-Gase aus dem Kurbelgehäuse abzuführen.
Zur Reduzierung von Schadstoffemissionen wird mit Hilfe der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung das Blow-By-Gas üblicherweise einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine zugeführt, welche die Brennräume der Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt. Im Kurbelgehäuse herrscht ein Ölnebel, so dass das Blow-By-Gas Öl mit sich führt. Dieses Öl kann als Öltröpfchen Elemente in dem Ansaugtrakt, wie beispielsweise einen Turbolader, beschädigen. Um diese Elemente zu schützen und zur Reduzierung des Ölverbrauchs besitzt die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung üblicherweise eine Ölabscheideeinrichtung und vorzugsweise einen Ölrücklauf, der das abgeschiedene Öl zum Kurbelgehäuse zurückführt.
Bei den Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen lassen sich grundsätzlich passive Systeme von aktiven Systemen unterscheiden. Passive Systeme nutzen zum Antreiben des Blow-By-Gases die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Unterdruck in der Frischluftanlage. Aktive Systeme erzeugen zusätzlich einen Unterdruck zur Absaugung des Blow-By-Gases aus dem Kurbelgehäuse. Dadurch kann eine höhere Druckdifferenz bei der Ölabscheidung eingesetzt werden, so dass die Abscheidung verbessert ist. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, beispielsweise durch einen Kompressor oder Turbolader, ist bekannt, eine Saugstrahlpumpe zu verwenden, welche durch die komprimierte Luft der Aufladeeinrichtung angetrieben wird und somit einen Unterdruck erzeugt, mit dessen Hilfe ein höherer Differenzdruck generiert werden kann.
Insbesondere bei Abgasturboladern kann sich dadurch das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine, bei Teillast oder im Leerlauf erheblich verschlechtern, da in der Aufladeeinrichtung Energie entzogen wird, wenn aufgrund der geringen Leistung des Motors sowieso nur geringe Energie vorhanden ist.
Aus der WO 2013/017832 A1 ist beispielsweise eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung bekannt, bei welcher ein Unterdruck zur Entlüftung des Kurbelgehäuses mittels einer Saugstrahlpumpe erzeugt wird. Die Saugstrahlpumpe wird dabei durch komprimierte Luft aus einem Turbolader angetrieben.
Aufgrund der stark schwankenden Leistung des Turboladers schwankt auch die Leistung der Saugstrahlpumpe. Aus diesem Grund muss die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung in einem verhältnismäßig großen Druckdifferenzbereich arbeiten können.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Flüssigkeitsabscheideeirichtung der Eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch ein besseres Abscheideverhalten auszeichnet.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung mit einem weiteren Arbeitsbereich zu versehen, so dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung auch bei hohen Druckdifferenzen arbeiten kann und keine zu großen Volumenströme zulässt. Erfindungswesentlich ist dabei, dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung mindestens drei Arbeitsbereiche aufweist, wobei in einem ersten Arbeitsbereich ein Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung konstant ist, wobei in einem zweiten Arbeitsbereich der Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung mit steigender Druckdifferenz zwischen dem Ventileingang und dem Ventilauslass der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zunimmt und wobei in einem dritten Arbeitsbereich der Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung mit steigender Druckdifferenz weniger stark zunimmt als im zweiten Arbeitsbereich. Der Flüssigkeitsabscheider kann dadurch derart ausgebildet sein, dass er unter verschiedenen Betriebsbedingungen optimal funktioniert. So kann der Flüssigkeitsabscheider beispielsweise gewährleisten, dass bei relativ geringen Druckdifferenzen dennoch ein ausreichend hoher Volumenstrom durch die Flüssigkeitsabscheidereinrichtung strömen kann und bei einer höheren Druckdifferenz, welche beispielsweise durch eine zusätzliche Fördereinrichtung erzielt werden kann, eine bessere Abscheiderate erzielen kann.
Eine günstige Variante sieht vor, dass der Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung die Summe der Querschnitte der Düsen und der Strömungsspalte der Tellerventile ist. Somit ist der Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung der Querschnitt durch welche die Gasströmung strömt, um eine ausreichende Strömungsgeschwindigkeit für die trägheitsbasierte Flüssigkeitsabscheidung zu erreichen.
Eine weitere günstige Variante sieht vor, dass sich die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung bei geringen Druckdifferenzen im ersten Arbeitsbereich, bei mittleren Druckdifferenzen im zweiten Arbeitsbereich und bei hohen Druckdifferenzen im dritten Arbeitsbereich befindet.
Eine besonders günstige Variante sieht vor, dass der Impaktor zwei Federn aufweist, welche das Tellerventil beaufschlagen, wobei eine erste Feder im geschlossenen Zustand des Tellerventils vorgespannt ist und eine zweite Feder erst ab einem bestimmten Öffnungsweg des Tellerventils gespannt wird. Auf diese Weise können die drei Arbeitsbereiche mit Hilfe eines einzelnen Impaktors erzielt werden.
Eine weitere besonders günstige Variante sieht vor, dass der Impaktor eine progressive Feder aufweist, die das Tellerventil beaufschlagt und die eine Federkonstante aufweist, welche mit zunehmender Kompression der Feder zunimmt. Auf diese Weise können die unterschiedlichen Arbeitsbereiche der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung mit einem einzelnen Impaktor erreicht werden, wobei der zweite und der dritte Arbeitsbereich kontinuierlich ineinander übergehen.
Eine günstige Möglichkeit sieht vor, dass das Tellerventil zusätzlich mit einem Referenzdruck beaufschlagt ist, der das Tellerventil in Schließrichtung des Tellerventils beaufschlagt. Auf diese Weise kann der Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zusätzlich beeinflusst werden, wodurch die Abscheiderate der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung weiter verbessert werden kann.
Günstig ist es, wenn dass der Ölabscheider eine Membran aufweist, an welcher der Referenzdruck anliegt und durch welche das Tellerventil des Ölabscheiders beaufschlagt ist. So kann in einfacher Weise eine durch den Referenzdruck erzeugte Kraft an das Tellerventil angelegt werden,
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass als Referenzdruck ein Ladedruck einer Aufladeeinrichtung einer Brennkraftmaschine genutzt wird, und/oder ein eingangsseitiger Druck einer Saugstrahlpumpe. Diese Drücke sind abhängig vom Lastzustand einer Brennkraftmaschine, bei welcher die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung eingesetzt werden kann. Somit kann das Abscheideverhalten der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung an die Betriebszustände der Brennkraftmaschine angepasst werden.
In der Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen wird unter einem eingangsseitigen Druck der Saugstrahlpumpe der Druck der Gasströmung, die die Saugstrahlpumpe antreibt, am Einlass der Saugstrahlpumpe verstanden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Referenzdruck ein Umgebungsdruck, insbesondere ein atmosphärischer Umgebungsdruck, ist. Der Umgebungsdruck ist im Wesentlichen konstant, so dass ein von der Saugstrahlpumpe erzeugter Unterdruck, der als Gegendruck zu dem Referenzdruck an der Membran anliegt, das Tellerventil beeinflussen kann. Insbesondere wird bei steigender Leistung der Saugstrahlpumpe der Unterdruck abgesenkt, so dass durch den Unterdruck weniger starke Öffnungskräfte auf das Tellerventil wirken. Folglich wird bei einer erhöhten Leistung der Saugstrahlpumpe der Öffnungsquerschnitt des Ölabscheiders reduziert, so dass die Druckdifferenz an dem Ölabscheider ansteigen kann und somit die Ölabscheidung verbessert wird.
Eine besonders vorteilhafte Lösung sieht vor, dass für die Düsen und das Tellerventil eine gemeinsame Prallplatte vorgesehen ist, welche zylinderförmig ausgebildet ist und welche die Düsen und den Strömungsspalt des Tellerventils radial umgibt. Auf diese Weise kann eine besonders kompakte Bauweise des Impaktors und damit der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung erzielt werden.
Eine besonders günstige Möglichkeit sieht vor, dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zwei Impaktoren aufweist, die jeweils ein federbelastetes Tellerventil aufweisen, das bei steigendem eingangsseitigen Druck öffnet, dass das Tellerventil eines der Impaktoren ein Niedrigdrucktellerventil ist und dass das Tellerventil des anderen Impaktors ein Hochdrucktellerventil ist, dass das Niedrigdrucktellerventil bei einem geringeren Druck öffnet, als das Hochdrucktellerventil. Auf diese Weise können in konstruktiv einfacher Art und Weise die drei unterschiedlichen Arbeitsbereiche der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung erzielt werden.
Eine weitere besonders günstige Lösung sieht vor, dass das Hochdrucktellerventil erst bei einem Druck öffnet, bei dem das Niedrigdrucktellerventil bereits maximal geöffnet ist. Auf diese Weise können der zweite Arbeitsbereich und der dritte Arbeitsbereich der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung sauber voneinander getrennt werden, ohne dass dabei ein Zwischenbereich entsteht, in welchem der Strömungsquerschnitt der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung mit steigender Druckdifferenz stärker zunimmt als im zweiten Arbeitsbereich.
Besonders vorteilhaft ist es, dass das Niedrigdrucktellerventil mit einem Referenzdruck beaufschlagt ist. Auf diese Weise kann beispielsweise das Niedrigdrucktellerventil wieder geschlossen werden, wenn eine besonders große Druckdifferenz an der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung zur Verfügung steht. Dies kann beispielsweise durch Unterstützung einer Fördereinrichtung, beispielsweise einer Saugstrahlpumpe, erreicht werden. Dadurch kann die Abscheiderate der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung besonders gut verbessert werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Es zeigen, jeweils schematisch
1 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung,
2 eine Schnittdarstellung einer Saugstrahlpumpe mit einem Pumpensteuerventil,
3 eine Schnittdarstellung einer Ölabscheideeinrichtung mit daran angeschlossener Saugstrahlpumpe,
4 eine Schnittdarstellung durch die Ölabscheideeinrichtung, wobei ein Tellerventil der Ölabscheideeinrichtung teilweise geöffnet ist,
5 ein Diagramm, wobei einen Strömungsquerschnitt der Ölabscheideeinrichtung über einen Differenzdruck zwischen Ventileinlass und Ventilauslass des Tellerventils der Ölabscheideeinrichtung dargestellt ist,
6 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
7 eine Schnittdarstellung durch eine Ölabscheideeinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform,
8 ein Diagramm, wobei der Strömungsquerschnitt der Ölabscheideeinrichtung gegenüber einer Druckdifferenz zwischen Ventileingang und Ventilausgang des Tellerventils der Ölabscheideeinrichtung dargestellt ist,
9 eine Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels,
10 eine Schnittdarstellung durch eine Ölabscheideeinrichtung mit daran angeschlossener Saugstrahlpumpe gemäß der dritten Ausführungsform,
11 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform,
12 eine Schnittdarstellung durch eine Ölabscheideeinrichtung gemäß der vierten Ausführungsform,
13 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform,
14 eine Schnittdarstellung durch eine Ölabscheideeinrichtung gemäß der fünften Ausführungsform,
15 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung,
16 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer siebten Ausführungsform,
17 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer achten Ausführungsform,
18 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer neunten Ausführungsform,
19 eine Schnittdarstellung durch eine Ölabscheideeinrichtung gemäß der neunten Ausführungsform,
20 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer zehnten Ausführungsform, und
21 eine Prinzipskizze einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung gemäß einer elften Ausführungsform.
Eine in 1 dargestellte Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 weist eine Flüssigkeitsabscheideeinrichtung 11, im Folgenden Ölabscheideeinrichtung 11 genannt, durch welche Blow-By-Gase aus einem Kurbelgehäuse 14 geleitet werden, um Ölnebel aus dem Blow-By-Gas abzuscheiden, eine Saugstrahlpumpe 16, welche einen Unterdruck erzeugt, um die Blow-By-Gase anzutreiben, und ein Pumpensteuerventil 18 auf, welches die Saugleistung der Saugstrahlpumpe 16 steuert und/oder regelt. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 wird zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 14 einer Brennkraftmaschine 20 verwendet, wie sie beispielsweise in einem Fahrzeug 22, insbesondere Kraftfahrzeug eingesetzt wird.
Bei Hubkolbenmaschinen, wie beispielsweise Otto-Motoren oder Diesel-Motoren, gelangen aufgrund des hohen Drucks während der Verbrennung Gase aus dem Brennraum in das Kurbelgehäuse 14. Die Gase strömen dabei zwischen Kolben und Zylinderwand in das Kurbelgehäuse 14. Diese Gase werden Blow-By-Gase genannt. Die Blow-By-Gase würden sich mit der Zeit in dem Kurbelgehäuse 14 ansammeln und einen erheblichen Druck aufbauen. Um dies zu verhindern, ist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 vorgesehen.
Da die Blow-By-Gase, welche aus dem Kurbelgehäuse 14 entlüftet werden, üblicherweise Ölnebel aufweisen, werden diese dem Ansaugtrakt 13 der Brennkraftmaschine 20 zugeführt. Um die Brennkraftmaschine 20 und ggf. im Ansaugtrakt 13 befindlicher Einheiten, wie beispielsweise Aufladeeinrichtungen 24 nicht mit dem Ölnebel zu belasten, ist die Ölabscheideeinrichtung 11 vorgesehen. Die Ölabscheideeinrichtung 11 verursacht eine Druckdifferenz, bzw. benötigt eine gewisse Druckdifferenz, um ausreichend hohe Abscheideraten zu erzielen. Aus diesem Grund wird, beispielsweise bei reinen Saugbrennkraftmaschinen der Unterdruck im Ansaugtrakt 13 der Brennkraftmaschine 20 ausgenutzt, um eine Druckdifferenz für die Ölabscheideeinrichtung 11 bereitzustellen. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, welche beispielsweise einen Kompressor oder einen Turbolader 26 aufweisen, kann die Saugstrahlpumpe 16 vorgesehen sein, welche durch von der Aufladeeinrichtung 24 erzeugte komprimierte Luft 28 angetrieben wird, und einen Unterdruck erzeugt. So kann eine größere Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse 14 und dem Ausgang der Ölabscheideeinrichtung 11 erzeugt werden. Dadurch kann ein besserer Abscheidegrad erzielt werden. Dies ist insbesondere interessant, da ein zulässiger Maximaldruck im Kurbelgehäuse 14 nicht überschritten werden sollte.
Die Entnahme der komprimierten Luft 28 hinter der Aufladeeinrichtung 24 führt allerdings zu Leistungseinbußen der Brennkraftmaschine 20. Insbesondere bei der Verwendung eines Turboladers 26 verschlechtert sich dadurch das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine 20 vor allem bei geringen Leistungen. So ist beispielsweise im Leerlauf oder im Teillastbereich der Turbolader 26 bei einer geringen Drehzahl, und erzeugt somit nur einen geringen Ladedruck 30. Wenn gerade in so einer Situation noch zusätzlich komprimierte Luft 28 entnommen wird, um die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 zu unterstützen, wird die Motorleistung stark reduziert. In einem höheren Lastbereich oder bei Volllast hingegen ist der Turbolader 26 bei voller Drehzahl und kann ausreichend komprimierte Luft 28 und einem ausreichend hohen Ladedruck 30 erzeugen, so dass häufig sogar ein Waist-Gate eingesetzt wird, um unzulässig hohe Drehzahlen des Turboladers zu vermeiden. In solchen Situationen ist die Entnahme von komprimierter Luft 28 unschädlich ist für die Leistung der Brennkraftmaschine 20.
Das Pumpensteuerventil 18 ist derart ausgebildet, dass die Saugstrahlpumpe 16 gerade dann betrieben wird, wenn ausreichender Ladedruck 30 also ausreichende Mengen an komprimierter Luft 28 von der Aufladeeinrichtung 24 zur Verfügung stehen. Entsprechend wird die Leistung der Saugstrahlpumpe 16 gedrosselt oder die Saugstrahlpumpe 16 ganz ausgeschaltet, wenn nicht genügend Ladedruck 30 oder komprimierte Luft 28 zur Verfügung steht, beispielsweise im Leerlauf oder in Teillastbereichen der Brennkraftmaschine 20.
Somit erfolgt die Unterstützung der Kurbelgehäuseentlüftung durch die Saugstrahlpumpe 16 gerade dann, wenn die Brennkraftmaschine 20 hohe Leistung abgibt. Also gerade dann, wenn auch ein Volumenstrom der Blow-By-Gase in das Kurbelgehäuse 14 besonders hoch ist. Anders herum betrachtet erfolgt die Drosselung der Saugstrahlpumpe 16 gerade in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 20, wenn sowieso verhältnismäßig geringe Mengen an Blow-By-Gas in das Kurbelgehäuse 14 gelangen.
Das Pumpensteuerventil 18 derart ausgebildet ist, dass das Pumpensteuerventil 18 abhängig von einer Druckdifferenz zwischen einem Ventileinlass 35 und einem Ventilauslass 37 öffnet oder schließt. Bei geringen Druckdifferenzen ist das Pumpensteuerventil 18 geschlossen. Bei Druckdifferenzen oberhalb einer Schwelldruckdifferenz öffnet das Pumpensteuerventil 18, so dass Gase das Pumpensteuerventil durchströmen können.
Eingangsseitig ist das Pumpensteuerventil 18 an der Hochdruckseite der Aufladeeinrichtung 24 verbunden, so dass der Ladedruck 30 der Aufladeeinrichtung 24 eingangsseitig am Pumpensteuerventil 18 anliegt. Das Pumpensteuerventil 18 öffnet somit dann, wenn der Ladedruck 30 der Aufladeeinrichtung 24 den ausgangsseitigen Druck des Pumpensteuerventils 18, also den Druck am Eingang der Saugstrahlpumpe 16, um mehr als die Schwelldruckdifferenz übersteigt. Somit öffnet das Pumpensteuerventil 18 dann, wenn es für die Leistung der Brennkraftmaschine 20 unschädlich ist, wenn komprimierte Luft 28 zum Antreiben der Saugstrahlpumpe 16 verwendet wird.
Alternativ oder ergänzend hierzu kann vorgesehen sein, dass das Pumpensteuerventil 18 ist derart ausgebildet, dass es abhängig vom eingangsseitigen Druck öffnet oder schließt. Bei geringen Drücken bis zu einem Schwelldruck ist das Pumpensteuerventil 18 geschlossen. Bei Drücken oberhalb des Schwelldruckes öffnet das Pumpensteuerventil 18, so dass Gase das Pumpensteuerventil 18 passieren können.
Eingangsseitig ist das Pumpensteuerventil 18 an der Hochdruckseite der Aufladeeinrichtung 24 verbunden, so dass der Ladedruck 30 der Aufladeeinrichtung 24 eingangsseitig am Pumpensteuerventil 18 anliegt. Das Pumpensteuerventil 18 öffnet somit dann, wenn der Ladedruck 30 der Aufladeeinrichtung 24 oberhalb des Schwelldrucks liegt. Somit öffnet das Pumpensteuerventil 18 dann, wenn es für die Leistung der Brennkraftmaschine 20 unschädlich ist, wenn komprimierte Luft 28 zum Antreiben der Saugstrahlpumpe 16 verwendet wird.
Das Pumpensteuerventil 18 weist einen Ventilsitz 32 und ein Verschlussteil 34 auf, welches kraftbeaufschlagt gegen den Ventilsitz 32 gedrückt ist und somit das Pumpensteuerventil 18 verschließt. An dem Ventilsitz 32 ist eine Dichtung 36 angeordnet, gegen welche das Verschlussteil 34 gedrückt wird, und somit das Pumpensteuerventil 18 schließt.
Das Verschlussteil 34 ist derart angeordnet, dass der eingangsseitige Druck eine Kraft auf das Verschlussteil 34 ausübt, welche das Verschlussteil 34 von dem Ventilsitz 32 abhebt. Die Kraft, mit welcher das Verschlussteil 34 gegen den Ventilsitz 32 beaufschlagt ist und die Druckkraft durch den Ladedruck 30 konkurrieren somit miteinander. Wenn die Druckkraft des Ladedrucks 30 die Kraft, mit welcher das Verschlussteil 34 gegen den Ventilsitz 32 beaufschlagt ist, überschreitet, hebt sich das Verschlussteil 34 aus dem Ventilsitz 32, so dass das Pumpensteuerventil 18 öffnet. Die Druckkraft durch den Ladedruck 30 ist bei dem Schwelldruck, bei dem das Pumpensteuerventil 18 öffnet etwa gleich der Kraft, mit welcher das Verschlussteil 34 gegen den Ventilsitz 32 beaufschlagt ist.
Zur Erzeugung der Kraft, mit welcher das Verschlussteil 34 gegen den Ventilsitz 32 beaufschlagt ist, kommen mehrere Möglichkeiten in Frage. Beispielsweise kann eine Feder 38 vorgesehen sein, welche vorgespannt ist, so dass das Verschlussteil 34 durch die Federkraft der Feder 38 gegen den Ventilsitz 32 beaufschlagt ist.
Ferner ist es auch möglich, magnetisch oder pneumatisch erzeugte Kräfte auszunutzen.
Die Saugstrahlpumpe 16 basiert auf dem Ventury-Effekt. Es wird ein erstes Medium durch eine Düse geleitet und in ein größeres Rohr geleitet. Durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit des Mediums an der Düse wird das umgebende Medium mitgerissen, so dass dort ein Unterdruck entsteht, welcher hier ausgenutzt wird, um eine ausreichende Druckdifferenz an der Ölabscheideeinrichtung 11 zu erzielen.
Die Ölabscheideeinrichtung 11 weist einen Ölabscheider 12 auf, der ein trägheitsbasierter Ölabscheider ist. Ein solcher trägheitsbasierter Ölabscheider ist auch zur Abscheidung anderer Flüssigleiten, wie beispielsweise Wasser geeignet. Der Ölabscheider 12 nutzt die unterschiedlichen Dichten der Öltröpfchen im Vergleich zu der Dichte des Blow-By-Gases aus, um die Öltröpfchen aus dem Blow-By-Gas abzuscheiden. Üblicherweise wird eine Gasströmung erzeugt, welche umgelenkt wird. Die Öltröpfchen können aufgrund der höheren Dichte der Umlenkung nicht so gut folgen, so dass sie an den Rand der Strömung getrieben werden und ggf. auf eine Platte treffen, an der sie sich anlagern. Solche trägheitsbasierten Ölabscheider 12 sind beispielsweise Impaktoren 40 oder Zyklone.
Der Ölabscheider 12 ist als Impaktor 40 ausgebildet und kann auch andere Flüssigkeiten abscheiden. Bei einem Impaktor 40 wird die zu reinigende Gasströmung, beispielsweise das Blow-By-Gas, durch mindestens eine Düse 42 geleitet, der gegenüber eine Prallplatte 44 angeordnet ist, so dass die Gasströmung unmittelbar nach der Düse umgelenkt wird. Durch die Düse 42 erhält die Gasströmung eine hohe Geschwindigkeit, so dass die Flüssigkeitströpfen, im Folgenden Öltröpfchen genannt, der Umlenkung durch die Prallplatte nicht folgen können und auf die Prallplatte 44 treffen und dort hängen bleiben und somit aus der Gasströmung abgeschieden werden.
Des Weiteren weist der Impaktor 40 ein Tellerventil 46 auf, welches federbelastet geschlossen ist, wobei das Tellerventil 46 bei Überschreiten einer Druckdifferenz zwischen Ventileingang 48 und Ventilausgang 50 öffnet, welche einer Druckdifferenz zwischen Einlass 49 und Auslass 51 der Ölabscheideeinrichtung 11 entspricht. Dabei bildet das Tellerventil 46 einen ringförmigen Strömungsspalt 52, welcher ebenfalls wie eine Düse fungiert, und die durch den Impaktor 40 strömende Gasströmung, beispielsweise das Blow-By-Gas, beschleunigt. Der ringförmige Strömungsspalt 52 ist von einer zylinderförmigen Prallplatte 44 umgeben, welche die Gasströmung, welche durch den ringförmigen Strömungsspalt 52 geströmt ist, umlenkt und somit auch dort eine Abscheidung von Öltröpfchen aus der Gasströmung ermöglicht. Dadurch, dass das Tellerventil 46 bei einer steigenden Druckdifferenz öffnet, wird ein Strömungsquerschnitt 56 des Impaktors 40 vergrößert und damit der Strömungsquerschnitt der Ölabscheideeinrichtung 11 vergrößert. Der Strömungsquerschnitt 56 setzt sich dabei zusammen aus dem Querschnitt aller Düsen 42 und der Strömungsfläche des ringförmigen Strömungsspalts 52.
Dadurch, dass sich der Strömungsquerschnitt 56 des Impaktors 40 ab einer bestimmten Differenzdruckschwelle vergrößert, steigt der Druckabfall innerhalb des Impaktors ab einem gewissen Druck weniger stark mit Zunahme des Volumenstroms zu. Dadurch kann erreicht werden, dass möglichst früh, also auch bei geringen Volumenströmen der Blow-By-Gase, ein für die Ölabscheidung ausreichend hoher Differenzdruck an dem Impaktor 40 anliegt und gleichzeitig der Differenzdruck nicht so stark ansteigt, dass die Entlüftung des Kurbelgehäuses 14 nicht mehr gewährleistet werden kann.
Durch die Unterstützung der Saugstrahlpumpe 16 können allerdings bei der erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 auch größere Druckdifferenzen am Impaktor 40 akzeptiert werden. Aus diesem Grund ist das Tellerventil 46 in derart ausgebildet, dass sich das Tellerventil 46 über einen ersten Öffnungsweg leichter öffnen lässt als über einen restlichen Öffnungsweg. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass das Tellerventil 46 zwei Federn aufweist, welche einen Verschlussteller 58 gegen einen Ventilsitz drücken, wobei bei geschlossenem Tellerventil eine erste Feder 60 vorgespannt ist und eine zweite Feder 62 nicht vorgespannt ist. Die zweite Feder 62 wird erst beim Öffnen des Tellerventils 46 gespannt, wenn der erste Öffnungsweg des Tellerventils 46 durchlaufen ist. Auf diese Weise ist die für das Tellerventil 46 relevante Federkonstante im ersten Öffnungsweg geringer als im restlichen Öffnungsweg, da die Federkonstanten der ersten Feder 60 und der zweiten Feder 62 addiert werden.
Auf diese Weise weist der Impaktor 40 drei Arbeitsbereiche auf. In einem ersten Arbeitsbereich 64 ist das Tellerventil 46 geschlossen und die Gasströmung muss durch die Düsen 42 strömen. In einem zweiten Arbeitsbereich 66 ist das Tellerventil 46 teilweise geöffnet, wobei lediglich die erste Feder 60 gespannt ist, so dass sich das Tellerventil 46 gegen eine geringe Federkonstante öffnen kann. In einem dritten Arbeitsbereich 68 ist das Tellerventil 46 so weit geöffnet, dass sowohl die erste Feder 60 als auch die zweite Feder 62 gespannt sind, so dass ein weiteres Öffnen des Tellerventils 46 gegen eine erhöhte Federkraft erfolgen muss.
Die Arbeitsbereiche sind vorzugsweise derart ausgewählt, dass wenn die Saugstrahlpumpe 16 ausgeschaltet oder bei sehr geringer Leistung arbeitet der Impaktor 40 im ersten Arbeitsbereich oder im zweiten Arbeitsbereich 66 arbeitet und bei zugeschalteter Saugschaltpumpe 16 der Impaktor 40 im dritten Arbeitsbereich 68 arbeitet.
Der Impaktor 40 weist einen eingangsseitigen inneren Zylinder 70 auf, in welchem an einem Kopfende 72 des inneren Zylinders 70 die Düsen 42 in der Zylinderwand angeordnet sind und radial nach außen gerichtet sind. Am Kopfende 72 sind zum einen Strömungsöffnungen 74 für das Tellerventil 46 angeordnet, durch welche die Gasströmung durch das Tellerventil 46 strömen kann und zum anderen eine zentrale Bohrung 76, in der ein Führungsstift 78 des Tellerventils 46 geführt ist, so dass ein Verschlussteller 58 axial beweglich in dem inneren Zylinder 70 gelagert ist.
Der Verschlussteller 58 liegt von außen an dem Kopfende 72 des inneren Zylinders 70 an und verschließt somit die Strömungsöffnungen 74, wenn das Tellerventil 46 geschlossen ist. Der Verschlussteller 58 ist von dem Kopfende 72 des inneren Zylinders 70 axial abgehoben, um die Strömungsöffnung 74 freizulegen, wenn das Tellerventil 46 geöffnet ist.
An dem Führungsstift 78 ist an dem dem Verschlussteller 58 abgewandten Ende ein ringförmiges Plattenelement befestigt, an welchem die Federn 60, 62 angreifen kann, um den Verschlussteller 58 gegen die Strömungsöffnungen 74 zu drücken.
Die Federn 62, 60 stützen sich dabei an einer Innenseite des inneren Zylinders 70 am Kopfende 72 des inneren Zylinders 70 ab und drücken somit das tellerförmige Verschlussteil 58 in Richtung des Ventileingangs 48. Radial außerhalb des inneren Zylinders ist die Prallplatte 44 zylinderförmig ausgebildet und angeordnet und kann somit die Gasströmung, welche durch die Düsen 42 oder durch den ringförmigen Strömungsspalt 52 strömt umlenken und somit Flüssigkeit, beispielsweise Öl, aus der Gasströmung abzuscheiden.
Ferner weist der Impaktor 40 einen Flüssigkeitssammelbereich 80 auf, in welchem die abgeschiedene Flüssigkeit, beispielsweise Öl, gesammelt wird, um sie dann über einen Ölrücklauf 81 dem Kurbelgehäuse 14 rückführen zu können.
Strömungstechnisch zwischen dem Kurbelgehäuse 14 und dem Impaktor 40 ist ein Drosselventil 15 angeordnet, welches die Strömung der Blow-By-Gase drosseln kann, falls der Druck im Kurbelgehäuse 14 zu stark absinken würde, so dass Öl aus dem Kurbelgehäuse 14 abgesaugt werden würde. Alternativ oder ergänzend hierzu kann das Drosselventil 15 auch strömungstechnisch zwischen der Ölabscheideeinrichtung der Saugstrahlpumpe 16 angeordnet sein.
Eine in den 6 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das Tellerventil 46 des Impaktors 40 eine progressive Feder 82 aufweist, mit welcher das tellerförmige Verschlussteil 58 des Tellerventils 46 gegen die Strömungsöffnungen 74 kraftbeaufschlagt ist.
Auf diese Weise gehen der zweite Arbeitsbereich 66 und der dritte Arbeitsbereich 68 des Impaktors 40 kontinuierlich ineinander über, so dass mit Zuschalten der Saugstrahlpumpe 16 eine erhöhte Druckdifferenz an dem Impaktor 40 erzielt werden kann.
Im Übrigen stimmt die in den 6 bis 8 dargestellte zweite Ausführungsform hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 9 bis 10 dargestellte dritte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass die Ölabscheideeinrichtung 11 zwei Ölabscheider 12, beispielsweise zwei Impaktoren 40 aufweist, durch welche die Ölabscheideeinrichtung 11 mehrere, beispielsweise drei Arbeitsbereiche aufweist.
Die Ölabscheideeinrichtung 11 weist ein erstes Tellerventil 84 und ein zweites Tellerventil 86 auf, wobei beide Tellerventile jeweils nur eine Feder aufweisen. Wobei die Feder 88 des ersten Tellerventils 84 eine geringere Federkonstante aufweist als die Feder 90 des zweiten Tellerventils 86. Des Weiteren ist die Vorspannung der Feder 90 des zweiten Tellerventils 86 derart, dass das zweite Tellerventil 86 erst dann öffnet, wenn das erste Tellerventil 84 bereits maximal geöffnet ist. Das erste Tellerventil 84 wird auch Niedrigdrucktellerventil 84 genannt und das zweite Tellerventil 86 wird auch Hochdrucktellerventil 86 genannt.
Auf diese Weise ergibt sich der erste Arbeitsbereich 64 der Ölabscheideeinrichtung 11, bei dem sowohl das erste Tellerventil 84 als auch das zweite Tellerventil 86 geschlossen sind, und die Ölabscheideeinrichtung 11 durchströmende Gasströmung nur durch die Düsen 42 strömen kann. Des Weiteren kennzeichnet sich der zweite Arbeitsbereich 66 dadurch aus, dass das erste Tellerventil 84 teilweise geöffnet ist und das zweite Tellerventil 86 geschlossen ist. Der dritte Arbeitsbereich 68 kennzeichnet sich dadurch, dass das erste Tellerventil 84 vollständig geöffnet ist und dass das zweite Tellerventil zumindest teilweise geöffnet ist. Dadurch kann sich die gleiche Verhaltensweise der Ölabscheideeinrichtung 11 wie in den ersten beiden Ausführungsformen erzielt werden.
Im Übrigen stimmt die in den 9 bis 10 dargestellte dritte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 11 und 12 dargestellte vierte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das Tellerventil 46 zusätzlich mit einem Referenzdruck 92 beaufschlagt wird, der das Tellerventil 46 in eine Schließstellung drückt.
Als Referenzdruck 92 kann beispielsweise der Ladedruck 30 er Aufladeeinrichtung 24 genutzt werden. Bei hohen Ladedrücken 30 ist die Saugleistung der Saugstrahlpumpe 16 besonders hoch, so dass der Ölabscheideeinrichtung 11 eine hohe Druckdifferenz für die Ölabscheidung zur Verfügung gestellt werden kann. Um dies optimal auszunutzen, darf der Strömungsquerschnitt 56 der Ölabscheideeinrichtung 11 nicht zu groß sein. Dies wird durch den Referenzdruck 92 erzielt, da bei größeren Ladedrücken 30 das Tellerventil 46 unter Umständen wieder zugedrückt wird, so dass der Strömungsquerschnitt 56 der Ölabscheideeinrichtung 11 weniger stark zunimmt oder sogar abnimmt.
Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass als Referenzdruck 92 ein eingangsseitiger Druck 93 der Saugstrahlpumpe 16 verwendet wird. Der eingangsseitige Druck der 93 Saugstrahlpumpe 16 ist auch bei Regelung der Leistung der Saugstrahlpumpe 16 durch das Pumpensteuerventil 18 ein Maß für die Leistung der Saugstrahlpumpe 16, so dass die Anpassung der Ölabscheideeinrichtung 11 besonders günstig an die tatsächlich zur Verfügung stehende Saugleistung der Saugstrahlpumpe 16 angepasst wird.
Ferner kann alternativ dazu vorgesehen sein, dass als Referenzdruck 92 ein atmosphärischer Umgebungsdruck verwendet wird. Der Umgebungsdruck ist im Wesentlichen konstant und unterliegt nur den Schwankungen aufgrund der Höhe über Null und den Wetterbedingten Schwankungen.
Der Impaktor 40 weist in einem Freiraum über dem Verschlussteller 58 des Tellerventils 46 einen durch eine Membran 94 abgeschlossenen Druckraum auf, in welchem der Referenzdruck 92 eingeleitet wird. Die Membran 94 drück angetrieben von dem Referenzdruck 92 auf den Verschlussteller 58. Der Verschlussteller 58 wird dadurch zusätzlich auf die Strömungsöffnungen 74 des Tellerventils 46 gedrückt.
Als Gegendruck zu dem Referenzdruck 92 liegt der Druck am Ventilausgang 50 an der Membran 94 an, der somit das Tellerventil 46 in Öffnungsrichtung beaufschlagt. Der Auslass 51 der Ölabscheideeinrichtung 11 und damit der Ventilauslass 51 wird durch die Saugstrahlpumpe 16 abgesaugt, so dass am Ventilausgang 51 der von der Saugstrahlpumpe 16 erzeugte Unterdruck anliegt. Bei hohen Leistungen der Saugstrahlpumpe 16 verringert sich also der Druck, der das Tellerventil 46 öffnet, so dass bei einer Steigerung der Leistung der Saugstrahlpumpe 16 das Tellerventil 46 stärker in Schließrichtung beaufschlagt wird. Dies gilt auch bei der Verwendung eines im Wesentlichen konstanten Druck als Referenzdruck 92, wie beispielsweise dem atmosphärischen Umgebungsdruck.
Ferner wirkt der Druck am Ventileingang 48 auf das Tellerventil 46 in Öffnungsrichtung. Der Druck am Ventileingang 48 liegt insbesondere an der Unterseite des Tellers 58 und an der Spitze des Führungsstifts 78 an. Der Druck am Ventileingang entspricht dabei im Wesentlichen dem Druck im Kurbelgehäuse 14.
Es liegen demnach drei konkurrierende Drücke an dem Tellerventil 46 an, nämlich der Referenzdruck, der das Tellerventil 46 in Schließrichtung beauflagt, der von der Saugstrahlpumpe 16 erzeugte Unterdruck und der Druck im Kurbelgehäuse, die das Tellerventil 46 in Öffnungsrichtung beaufschlagen.
Im Übrigen stimmt die in den 11 und 12 dargestellte vierte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 13 und 14 dargestellte fünfte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 9 bis 10 dargestellten dritten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das erste Tellerventil 84, also das Niedrigdrucktellerventil 84, zusätzlich mit einem Referenzdruck 92 beaufschlagt wird.
Auf diese Weise kann beispielsweise ein Umschalten der Ölabscheideeinrichtung 11 von dem ersten Tellerventil 84 zu dem zweiten Tellerventil 86 erzielt werden. Diese Umschaltung kann entsprechend der Leistung der Saugstrahlpumpe 16 erfolgen.
Als Referenzdruck 92 kann beispielsweise der Ladedruck 30 der Aufladeeinrichtung 24 verwendet werden. Bei hohen Ladedrücken 30 wird das erste Tellerventil 84, welches als Niedrigdrucktellerventil 84 ausgebildet ist, durch den Referenzdruck 92 zugedrückt, so dass das Niedrigdrucktellerventil 84 weniger weit geöffnet wird oder sogar geschlossen wird. Die Flüssigkeitsabscheidung findet dann hauptsächlich durch das Hochdrucktellerventil 86 statt.
Auf diese Weise kann bei Zuschaltung der Saugstrahlpumpe 16 an der Ölabscheideeinrichtung 11 eine noch höhere Druckdifferenz für die Ölabscheidung zur Verfügung gestellt werden.
Das erste Tellerventil 84 weist in einem Freiraum über dem Verschlussteller 58 des Tellerventils 84 einen durch eine Membran 94 abgeschlossenen Druckraum auf, in welchem der Referenzdruck 92 eingeleitet wird. Die Membran 94 drück angetrieben von dem Referenzdruck 92 auf den Verschlussteller 58. Der Verschlussteller 58 wird dadurch zusätzlich auf die Strömungsöffnungen 74 des Tellerventils 84 gedrückt.
Im Übrigen stimmt die in den 13 und 14 dargestellte fünfte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 9 bis 10 dargestellten dritten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 15 dargestellte sechste Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das Pumpensteuerventil 18 durch eine Steuereinrichtung 96 gesteuert und/oder geregelt wird.
Das Pumpensteuerventil 18 ist entsprechend durch ein Signal von Außen steuerbar ausgebildet. Beispielsweise ist das Pumpensteuerventil 18 ein elektrisch, magnetisch, pneumatisch oder hydraulisch steuerbares Ventil. Vorzugsweise kann das Pumpensteuerventil 18 zwischen einer Schließstellung und einer Durchlassstellung hin- und her geschaltet werden. Es ist allerdings auch möglich, dass das Pumpensteuerventil 18 ein Proportionalventil ist, welches kontinuierlich zwischen der Schließstellung und der Durchlassstellung verstellbar ist.
Die Steuereinrichtung 96 steuert das Pumpensteuerventil 18 und damit die Leistung der Saugstrahlpumpe 16 derart, dass das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine 20 möglichst wenig beeinflusst wird. D.h., dass das Pumpensteuerventil 18 insbesondere im Leerlaufbetrieb und/oder Teillastbereich geschlossen ist, so dass die Saugstrahlpumpe 16 keine komprimierte Luft 28 von der Aufladeeinrichtung 24 abzieht.
Es sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar, anhand welcher die Steuereinrichtung 96 entscheidet, ob die Saugstrahlpumpe 16 an- oder ausgeschaltet wird. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung die Leistung der Saugstrahlpumpe 16 Kennfeldbasiert regeln und/oder steuern.
Die Steuereinrichtung 96 ist beispielsweise die Motorsteuerung der Brennkraftmaschine 20, so dass die Steuereinrichtung 96 über alle Daten der Motorsteuerung verfügt. Dies sind insbesondere die Drehzahl der Brennkraftmaschine 20, das erzeugte Drehmoment der Brennkraftmaschine 20, die erzeugte Leistung der Brennkraftmaschine 20 oder eine Drosselklappenstellung. Anhand dieser Werte kann die Steuereinrichtung 96 abschätzen, ob genügend Ladedruck 30 vorhanden ist, so dass die Leistung der Brennkraftmaschine 20 nicht oder nur wenig beeinflusst wird und ob überhaupt eine Unterstützung der Kurbelgehäuseentlüftung durch die Saugstrahlpumpe 16 notwendig ist.
Des Weiteren kann die Steuereinrichtung 96 die Saugstrahlpumpe 16 nach einer gemessenen Größe regeln und/oder steuern. Solche Größen können beispielsweise die angesaugte Luftmenge, der Ladedruck 30 oder der Druck im Kurbelgehäuse 14 sein. Auf diese Weise kann die Saugstrahlpumpe auf die tatsächlich auftretenden Verhältnisse im Kurbelgehäuse 14 oder hinter der Aufladeeinrichtung 24 reagieren, und entsprechend die Saugstrahlpumpe 16 steuern.
Es versteht sich, dass auch eine Kombination aus kennfeldbasierter Regelung und/oder Steuerung und anhand von gemessenen Größen möglich ist. Beispielsweise kann zunächst ein Wert für die Leistung der Saugstrahlpumpe anhand der Kennfelder bestimmt werden und ggf. anhand der gemessenen Größe nachgeregelt werden.
Im Übrigen stimmt die in der 15 dargestellte sechste Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 1 bis 5 dargestellten ersten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 16 dargestellte siebte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 6 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das Pumpensteuerventil 18 durch eine Steuereinrichtung 96 gesteuert wird. Die Regelung und/oder Steuerung des Pumpensteuerventils 18 durch die Steuereinrichtung 96 entspricht dabei der Regelung und/oder Steuerung gemäß der in 15 dargestellten sechsten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Im Übrigen stimmt die in 16 dargestellte siebte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 6 bis 8 dargestellten zweiten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 17 dargestellte achte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 9 bis 10 dargestellten dritten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das Pumpensteuerventil 18 durch eine Steuereinrichtung 96 geregelt und/oder gesteuert ist. Die Regelung und/oder Steuerung des Pumpensteuerventils 18 durch die Steuereinrichtung 96 entspricht dabei der Regelung und/oder Steuerung gemäß der in 15 dargestellten sechsten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Im Übrigen stimmt die in 17 dargestellte achte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 9 bis 10 dargestellten dritten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in den 18 und 19 dargestellte neunte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in 17 dargestellten achten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 ein Umschaltventil 100 aufweist, welches die Blow-By-Gas-Strömung zwischen den zwei Impaktoren der Ölabscheideeinrichtung 11 umschaltet. Das Umschaltventil 100 ist durch die Steuereinrichtung 96 gesteuert. Die Steuereinrichtung 96 schaltet das Umschaltventil 100 entsprechend, dass der Impaktor 40 mit dem Niedrigdrucktellerventil 84 durchströmt wird, wenn die Saugstrahlpumpe 16 ausgeschaltet oder nur bei sehr geringer Leistung arbeitet, und dass das Hochdrucktellerventil 86 durchströmt wird, wenn die Saugstrahlpumpe 16 angeschaltet oder zumindest bei hoher Leistung arbeitet.
Dadurch kann gezielt genau dann, wenn die Saugstrahlpumpe 16 die Kurbelgehäuseentlüftung unterstützt und damit eine hohe Druckdifferenz zur Ölabscheidung zur Verfügung steht, das Hochdrucktellerventil 86 der Ölabscheideeinrichtung verwendet werden, das zwar einen höheren Differenzdruck benötigt, aber dann auch eine bessere Ölabscheidung bietet.
Des Weiteren steuert die Steuereinrichtung 96 ein weiteres Ventil 102, welches zwischen dem Impaktor 40 mit dem Niedrigdrucktellerventil 84 und dem Ansaugtrakt 13 angeordnet ist und dann geschlossen wir, wenn das Umschaltventil 100 auf den Impaktor 40 mit dem Hochdrucktellerventil 86 umgeschaltet wird. Auf diese Weise kann ein Rückströmen von Gasen durch den Impaktor 40 mit dem Niedrigtellerventil 84 vermieden werden. In diesem Fall weist die Ölabscheideeinrichtung 11 für beide Impaktoren jeweils einen eigenen Auslass 53, 55 auf.
Im Übrigen stimmt die in den 18 und 19 dargestellte neunte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in 17 dargestellten achten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 20 dargestellte zehnte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 11 und 12 dargestellten vierten Ausführungsform dadurch, dass das Pumpensteuerventil 18 durch eine Steuereinrichtung 96 gesteuert ist. Die Regelung und/oder Steuerung des Pumpensteuerventils 18 durch die Steuereinrichtung 96 entspricht dabei der Regelung und/oder Steuerung gemäß der in 15 dargestellten sechsten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Im Übrigen stimmt die in 20 dargestellte zehnte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 11 und 12 dargestellten vierten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Eine in 21 dargestellte elfte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 unterscheidet sich von der in den 13 und 14 dargestellten fünften Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 dadurch, dass das Pumpensteuerventil 18 durch ein Steuereinrichtung 96 gesteuert und/oder geregelt wird. Die Regelung und/oder Steuerung des Pumpensteuerventils 18 durch die Steuereinrichtung 96 entspricht dabei der Regelung und/oder Steuerung gemäß der in 15 dargestellten sechsten Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
Im Übrigen stimmt die in 21 dargestellte elfte Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der in den 13 und 14 dargestellten fünften Ausführungsform der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 10 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 2013/017832 A1 [0006]

Claims

Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) zum Abscheiden von Flüssigkeit aus einer Gasströmung, insbesondere von Öl aus Blow-By-Gas, die mindestens einen Impaktor (40) aufweist, wobei – der Impaktor (40) Düsen (42) aufweist, die zumindest teilweise permanent geöffnet sind und durch welche die Gasströmung strömt, – der Impaktor (40) mindestens eine gegenüber den Düsen (42) angeordnete Prallplatte (44) aufweist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, – der Impaktor (40) ein strömungstechnisch parallel zu den Düsen (42) angeordnetes federbelastetes Tellerventil (46) aufweist, das bei steigender Druckdifferenz zwischen Ventileingang (48) und Ventilausgang (50) öffnet und einen Strömungsspalt (52) bildet, durch den ein Teil der Gasströmung strömt, und dem gegenüber eine Prallplatte (44) angeordnet ist, welche die Gasströmung umlenkt und an welcher sich Flüssigkeitstropfen niederschlagen, dadurch gekennzeichnet, – dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) mindestens drei Arbeitsbereiche (64, 66, 68) aufweist, – wobei in einem ersten Arbeitsbereich (64) ein Strömungsquerschnitt (56) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) konstant ist, – wobei in einem zweiten Arbeitsbereich (66) der Strömungsquerschnitt (56) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) mit steigender Druckdifferenz zwischen Einlass (49) und Auslass (51) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) zunimmt und – wobei in einem dritten Arbeitsbereich (68) der Strömungsquerschnitt (56) der Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) mit steigender Druckdifferenz weniger stark zunimmt als im zweiten Arbeitsbereich (66).
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, – dass der Impaktor (40) zwei Federn (60, 62) aufweist, welche das Tellerventil (46) beaufschlagen, wobei eine erste Feder (60) im geschlossenen Zustand des Tellerventils (46) vorgespannt ist und eine zweite Feder (62) erst ab einem bestimmten Öffnungsweg der Tellerventils (46) gespannt wird.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, – dass der Impaktor (40) eine progressive Feder (82) aufweist, die das Tellerventil (46) beaufschlagt und die eine Federkonstante aufweist, welche mit zunehmender Kompression der Feder (82) zunimmt.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tellerventil (46) zusätzlich mit einem Referenzdruck (92) beaufschlagt ist, der das Tellerventil (46) in Schließrichtung des Tellerventils (46) beaufschlagt.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider eine Membran (94) aufweist, an welcher der Referenzdruck (92) anliegt und durch welche das Tellerventil (46) des Ölabscheiders (12) beaufschlagt ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruck (92) ein Umgebungsdruck ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruck (92) ein Ladedruck (30) der Aufladeeinrichtung (24) ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruck (92) ein eingangsseitiger Druck (93) der Saugstrahlpumpe (16) ist.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für die Düsen (42) und das Tellerventil (46) eine gemeinsame Prallplatte (44) vorgesehen ist, welche zylinderförmig ausgebildet ist und die die Düsen (42) und den Strömungsspalt (52) des Tellerventils (46) radial umgibt.
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, – dass die Flüssigkeitsabscheideeinrichtung (11) zwei Impaktoren (40) aufweist, die jeweils ein federbelastetes Tellerventil (46) aufweisen, das bei steigendem eingangsseitigem Druck öffnet, – dass das Tellerventil (46) eines der Impaktoren (40) ein Niedrigdrucktellerventil (84) ist und das Tellerventil (46) des anderen Impaktors ein Hochdrucktellerventil (86) ist, – dass das Niedrigdrucktellerventil (84) bei einem geringeren Druck öffnet, als das Hochdrucktellerventil (86).
Flüssigkeitsabscheideeinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Niedrigdrucktellerventil (84) mit einem Referenzdruck (92) beaufschlagt ist.