DE102015221194A1

DE102015221194A1 - Ölnebelabscheideeinrichtung, insbesondere für eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102015221194A1
Application number: DE102015221194.0A
Authority: DE
Inventors: Armando Coelho; Volker Kirschner; Thomas Riemay; Alfred Elsässer; René Maguin; Peter Wieske
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-10-29
Filing date: 2015-10-29
Publication date: 2017-05-04

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ölnebelabscheideeinrichtung (4), – mit einem ein Laufrad (12) aufweisenden Seitenkanalverdichter (7), – mit einer Antriebseinrichtung (9), welche ein mit dem Laufrad (12) antriebsverbundenes Turbinenrad (10) zum Antreiben des Laufrads (12) aufweist, – wobei die Antriebseinrichtung (9) wenigstens zwei Düsenelemente (20) aufweist, mittels welcher der Volumenstrom von auf das Turbinenrad (10) treffendem Öl einstellbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ölnebelabscheideeinrichtung, insbesondere für eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft ferner eine solche Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung mit einer solchen Ölnebelabscheideeinrichtung.
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 ausgestattet 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 nicht einer Umgebung, sondern 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 Ölnebelabscheideeinrichtung und vorzugsweise einen Ölrücklauf, der das abgeschiedene Öl zum Kurbelgehäuse zurückführt.
Bei 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 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 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 der Frischluftanlage. Aktive Systeme erzeugen zusätzlich eine zusätzliche Druckdifferenz, die zur Absaugung des Blow-by-Gases aus dem Kurbelgehäuse genutzt wird. Zur Erzeugung der Druckdifferenz werden Pumpvorrichtungen eingesetzt, die beispielsweise durch einen Hydraulikantrieb angetrieben werden.
Bei sogenannten Freistrahlhydraulikantrieben, bei welchen ein Turbinenrad durch einen Freistrahl aus Hydrauliköl angetrieben ist, wird das Hydrauliköl an dem Turbinenrad teilweise unkontrolliert im Raum verteilt, so dass sowohl der Freistrahl als auch das Turbinenrad durch das Hydrauliköl gestört wird.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Ölnebelabscheideeinrichtung mit aktiver Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die einen Hydraulikantrieb aufweist, eine verbesserte oder zumindest andere Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen verbesserten Wirkungsgrad des Hydraulikantriebs auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Eine erfindungsgemäße Ölnebelabscheideeinrichtung umfasst einen ein Laufrad aufweisenden Seitenkanalverdichter. Weiterhin umfasst die Ölnebelabscheideeinrichtung eine Antriebseinrichtung, welche ein mit dem Laufrad antriebsverbundenes Turbinenrad zum Antreiben des Laufrads aufweist. Dabei weist die Antriebseinrichtung wenigstens ein von Öl durchströmbares Düsenelement auf. Mittels des Düsenelements wird das Öl auf das Turbinenrad geleitet, so dass es ein auf das Turbinenrad wirkendes Antriebsmoment erzeugt. Das wenigstens eine Düsenelement ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass mit ihm ein Volumenstrom des auf das Turbinenrad treffenden Hydrauliköl einstellbar ist. Das Hydrauliköl wird nachfolgend der Einfachkeit halber als „Öl” bezeichnet”. Auf diese Weise kann der Volumenstrom des auf das Turbinenrad treffenden Öls auf flexible Weise variiert und der Öldruck des Öls eingestellt werden. Ein zu niedriger Öldruck, mit welchem ein verringerter Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung einhergehen würde, kann auf diese Weise vermieden werden. Ein zu hoher Volumenstrom an Öl, welcher eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Antriebseinrichtung Folge haben würde, kann ebenfalls wirksam unterbunden werden. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ölnebelabscheideeinrichtung besteht darin, dass im Betrieb des Hydraulikmotors von der Ölpumpe nur ein gewisser Volumenstrom zur Verfügung gestellt werden kann. Bei Verwendung von nur einer Düse muss dieser Volumenstrom bei dem maximalen Druck eingestellt werden. Bei geringem Fluiddruck verringert sich der Volumenstrom, da die Querschnittsfläche der Düse sich nicht verändert. Bei dem Einsatz von mehreren Düsen können je nach Fluiddruck Düsen ein- oder ausgeschaltet werden, um den gewünschten Volumenstrom beizubehalten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weisen die wenigstens zwei Düsenelemente jeweils ein Düsengehäuse mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung auf, welches einen Strömungskanal zum Durchströmen mit Öl begrenzt. Stromauf eines jeden Strömungskanals ist ein gemeinsamer Verteilungsraum angeordnet, welcher fluidisch mit den Einlassöffnungen der wenigstens zwei Strömungskanäle kommuniziert. Bei dieser Variante ist im Verteilungsraum eine verstellbare Verschlusseinrichtung angeordnet. Mittels der Verschlusseinrichtung ist wenigstens ein Strömungskanal wenigstens teilweise verschließbar.
Besonders bevorzugt weisen wenigstens zwei Strömungskanäle einen unterschiedlichen Strömungsquerschnitt auf. Auf diese Weise kann, je nachdem welcher Strömungskanal freigegeben oder verschlossen wird, der Volumenstrom des durch die Düsenelemente strömenden Öls eingestellt und an den momentan herrschenden Öldruck des Hydrauliköls angepasst werden.
Vorzugsweise ist mittels der Verschlusseinrichtung wenigstens ein Strömungskanal vollständig verschließbar. Besonders bevorzugt sind mittels der Verschlusseinrichtung alle vorhandenen Strömungskanäle bis auf einen Strömungskanal wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, verschließbar. Auf diese Weise kann ein zu starker Abfall des Öldrucks des durch die Antriebseinrichtung strömenden Öls vermieden werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Verschlusseinrichtung einen Verschluss-Körper zum Verschließen wenigstens eines Strömungskanals. Dieser ist, vorzugsweise linear, entlang einer Verstellrichtung verstellbar in einem den Verteilungsraum begrenzenden Verteilergehäuse angeordnet. Eine derartige Anordnung erlaubt auf einfache Weise den Verschluss einzelner oder mehrerer Strömungskanäle, um den Öldruck des aus der Antriebseinrichtung austretenden Öls zu erhöhen.
Wenig Bauraum erfordert eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei wenigstens eine Einlassöffnung in einer Gehäusewand des Verteilergehäuses angeordnet ist, die sich entlang der Verstellrichtung erstreckt.
Besonders wenig Bauraum erfordert eine vorteilhafte Weiterbildung, gemäß welcher alle Einlassöffnungen im Abstand zueinander in der Gehäusewand angeordnet sind.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Verschlusseinrichtung ein Vorspannelement auf, welches den Verschluss-Körper unter Ausbildung einer Vorspannkraft entlang der Verstellrichtung zu einer Position hin vorspannt, in welcher das Vorspannelement 32 einen Zustand maximaler Ausdehnung aufweist.
Besonders bevorzugt ist das Vorspannelement federelastisch ausgebildet. Hierzu kann das Vorspannelement als herkömmliche Feder realisiert sein, die sich einenends am Verteilergehäuse und anderenends am Verschluss-Körper abstützt.
Eine besonders wirksame Druckregelung der Düsenelemente in Abhängigkeit von dem Öldruck des in den Verteilungsraum einströmenden Öls wird bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erzielt, bei welcher im Verteilergehäuse eine mit dem Verteilungsraum fluidisch kommunizierende Ölzuführung ausgebildet ist. Besagte Ölzuführung ist dabei derart ausgebildet, dass mittels des über die Ölzuführung in den Verteilungsraum eingebrachten Öls auf den Verschluss-Körper eine der Vorspannkraft entgegenwirkende Vorspann-Gegenkraft ausübbar ist. Auf diese Weise kann der Verschluss-Körper allein durch den auf den Verschluss-Körper wirkenden Öldruck verstellt werden. Die Bereitstellung eines Aktuators oder eines anderen aktiven Antriebssystems zum Bewegen des Verschluss-Körpers kann bei dieser Variante entfallen. Dies führt zu Kostenvorteilen bei der Herstellung der Ölnebelabscheideeinrichtung.
Besonders bevorzugt ist die Verschlusseinrichtung derart ausgebildet, dass mit zunehmender auf den Verschluss-Körper wirkender Vorspann-Gegenkraft vom Verschluss-Körper eine zunehmende Anzahl an Strömungskanälen zum Durchströmen mit Öl freigegeben wird. Dies erlaubt einen Verzicht auf einen Aktuator, mittels welchem mit zunehmendem Öldruck eine zunehmende Anzahl an Strömungskanälen freigegeben wird. Bei der hier vorgestellten Variante übernimmt das Hydrauliköl selbst die Funktion eines solchen Aktuators. Auch ein derartiger Aufbau der Verschlusseinrichtung führt zu reduzierten Herstellungskosten.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung weist die Ölzuführung einen ersten Leitungspfad zur Ausübung der Vorspanngegenkraft auf den Verschluss-Körper auf. Ein fluidisch parallel zum ersten Leitungspfad geschalteter, zweiter Leitungspfad mündet hingegen quer zur Verstellrichtung in den Verteilungsraum. Eine solche Pfadgeometrie erlaubt auf einfache Weise die gewünschte die Verstellung des Verstell-Körpers mit Hilfe des durch den ersten Leitungspfad strömenden und auf den Verschluss-Körper treffenden Öls.
Zweckmäßig ist ein erster Leitungsquerschnitt des ersten Leitungspfads kleiner als ein zweiter Leitungsquerschnitt des zweiten Leitungspfads. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur ein kleiner Teil des in den Verteilungsraum einzuleitenden Öls zum Verstellen des Verschluss-Körpers verwendet wird. In der Folge kann der Strömungswiderstand für das Öl gering gehalten werden. Diese Maßnahme verbessert den Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung.
Bei einer weiteren bevorzugten, zur vorangehenden Ausführungsform alternativen Ausführungsform ist im Verschluss-Körper ein Durchbruch ausgebildet, mittels welchem die Ölzuführung mit dem Strömungskanal wenigstens eines Düsenelements kommuniziert. Bei dieser Variante kann auf die Bereitstellung zweier separater Leitungspfade für das Öl verzichtet werden, was den Aufbau der Ölnebelabscheideeinrichtung vereinfacht.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Verschluss-Körper einen ersten axialen Körperabschnitt, in welchem der Durchbruch ausgebildet ist. Besagter erster axialer Körperabschnitt geht entlang der Verstellrichtung in einen zweiten axialen Körperabschnitt über, in welchem kein Durchbruch ausgebildet ist. Auf diese Weise wird eine den Durchbruch in der Verstellrichtung begrenzende Körperwand ausgebildet. Trifft Hydrauliköl auf diese Körperwand, so wird von diesem die gewünschte, auf den Verschluss-Körper wirkende Vorspann-Gegenkraft erzeugt.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist jedes Düsenelement ein Düsengehäuse auf, welches den Strömungskanal zum Durchströmen mit Öl begrenzt. In jedem Strömungskanal ist ein verstellbares Ventilelement angeordnet. Mittels des Ventilelements ist das Düsenelement umschaltbar zwischen einem geschlossenen Zustand, in welchem der Strömungskanal durch das Ventilelement erschlossen ist, und einem geöffneten Zustand, in welchem das Ventilelement den Strömungskanal zum Durchströmen mit Öl freigibt. Bei dieser Variante können die einzelnen Strömungskanäle, falls erforderlich, auf einfache Weise verschlossen werden, so dass der Gesamt-Strömungsquerschnitt des durch die Strömungskanäle strömenden Öls auf effektive Weise eingestellt bzw. variiert werden kann.
Zweckmäßig kann jedes Düsenelement einen elektrischen und/oder mechanischen Aktuator zum Verstellen des Ventilelements aufweisen. Diese Maßnahme erlaubt eine technisch einfach zu realisierende Verstellbarkeit des Düsenelements.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die Ölnebelabscheideeinrichtung eine mit den wenigstens zwei Düsenelementen zusammenwirkende Steuerungs-/Regelungseinrichtung umfassen. Bevorzugt kann die Steuerungs-/Regelungseinrichtung mit dem elektrischen/mechanischen Aktuator zusammenwirken. Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung sind die Düsenelemente zwischen ihrem geöffneten und ihrem geschlossenen Zustand umschaltbar. Besagte Steuerungs-/Regelungs-einrichtung erlaubt ein flexibles Verstellen der Düsenelemente in Abhängigkeit von verschiedenen Steuerungs-/Regelungsparameter zwischen ihrem geöffneten und ihrem geschlossenen Zustand.
Bei einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung ist das Düsenelement derart ausgebildet, dass das Ventilelement den Strömungskanal bei Überschreiten eines vorbestimmten Öl-Schwelldrucks verschließt. Entsprechend gibt das Ventilelement den Strömungskanal bei Unterschreiten des vorbestimmten Öl-Schwelldrucks zum Durchströmen mit Öl frei. Auf diese Weise kann ein zu hoher Öldruck und eine damit einhergehende Beschädigung des Turbinenrads durch das auf die Leitschaufeln des Turbinenrads treffende Öl verhindert werden.
In einer dazu alternativen Variante kann das Ventilelement den Strömungskanal bei Unterschreiten des Öl-Schwelldrucks verschließen und bei Überschreiten zum Durchströmen mit Öl freigeben. Auf diese Weise kann ein zu geringer Öldruck und, damit verbunden, ein zu niedriger Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung vermieden werden.
Eine besonders präzise Steuerung und/oder Variation des effektiven Strömungsquerschnitts des Strömungskanals eines Düsenelements gestattet eine weitere vorteilhafte Ausführungsform, bei welcher das Ventilelement als im Strömungskanal verstellbar angeordnete Ventilnadel ausgebildet ist. Bei dieser Variante ist die Strömungsnadel derart ausgebildet, dass durch ein Verstellen der Position der Ventilnadel im Strömungskanal ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals zum Durchströmen mit Öl einstellbar ist.
Eine besonders gleichmäßige Belastung der einzelnen Laufschaufeln des Turbinenrads lässt sich bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erzielen, bei welcher wenigstens zwei Düsenelemente entlang einer Drehrichtung des Turbinenrads derart zueinander angeordnet sind, dass das aus unterschiedlichen Düsenelementen austretende Öl an jeweils unterschiedlichen Stellen auf das Turbinenrad trifft.
Eine besonders effektive Beschleunigung des Turbinenrad durch das aus den Düsenelementen austretende Öl wird bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform erreicht, bei welcher wenigstens zwei Düsenelemente derart zueinander ausgerichtet sind, dass das aus ihnen austretende Öl im Wesentlichen an derselben Position auf das Turbinenrad trifft.
Die Erfindung betrifft ferner eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung mit einer solchen Ölnebelabscheideeinrichtung. Die oben voranstehend erläuterten Vorteile der Ölnebelabscheideeinrichtung übertragen sich somit auf die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.
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 Schnittdarstellung durch eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Ölnebelabscheideeinrichtung,
2 den Aufbau der Antriebseinrichtung der Ölnebelabscheideeinrichtung der 1 in einer Schnittdarstellung,
3 eine Variante der Antriebseinrichtung der 1,
4–7 verschiedene Ausführungsvarianten eines einen Teil der Antriebseinrichtung ausbildenden Düsenelements,
8 eine weitere Variante der Beispiele der 4–7, bei welcher das Ventilelement als verstellbare Ventilnadel realisiert ist,
9–12 verschiedene Ausführungsvarianten, bei welchen die Düsenelemente in unterschiedlicher Anordnung bzw. Ausrichtung relativ zueinander und relativ zu einem Turbinenrad der Antriebseinrichtung angeordnet sind.
1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 1 mit einer erfindungsgemäßen Ölnebelabscheideeinrichtung 4. Entsprechend 1 weist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 1 ein Gehäuse 2 auf, welches mehrteilig, beispielsweise vierteilig, ausgebildet ist. Das Gehäuse 2 weist einen Deckel 3 auf, in welchem die Ölnebelabscheideeinrichtung 4 angeordnet ist. Des Weiteren weist das Gehäuse 2 ein Oberteil 5 eines Seitenkanalverdichters 7, ein Unterteil 6 besagten Seitenkanalverdichters 7 sowie ein Antriebsgehäuseteil 8 auf, in dessen Innenraum 13 eine Antriebseinrichtung 9 angeordnet ist. Vorzugsweise sind die einzelnen Gehäuseteile in der genannten Reihenfolge in Schwerkraftrichtung von oben nach unten aneinander angeordnet. Zwischen den einzelnen Gehäuseteilen sind vorzugsweise Dichtungen vorgesehen, die einen Innenraum des Gehäuses 2 gegen die Umgebung abdichten.
Die Antriebseinrichtung 9 weist ein Turbinenrad 10 auf, welches drehfest an der Welle 11 gehalten ist. Somit kann das Turbinenrad 10 das Laufrad 12 des Seitenkanalverdichters 7 antreiben. Bevorzugt ist das Turbinenrad 10 als Pelton-Turbinenrad ausgebildet.
Das Turbinenrad 10 wird durch Öl angetrieben, das über wenigstens zwei Düsen 20 – in 1 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit nur eine solche Düse 20 dargestellt – auf das Turbinenrad 10 gelenkt wird. Ein Hydrauliksystem ist bei Brennkraftmaschinen meistens bereits vorhanden, so dass die Antriebseinrichtung 9 kostengünstig verwirklicht werden kann.
In 2 ist der Aufbau besagter Antriebseinrichtung 9 genauer dargestellt. Im Beispielszenario besitzt die Antriebseinrichtung 9 neben dem bereits erwähnten Turbinenrad 10, welches mit dem Laufrad 12 zum Antreiben desselben antriebsverbunden ist, drei Düsenelemente 20. In Varianten des Beispiels können aber auch lediglich zwei oder mehr als drei Düsenelemente vorgesehen sein. Mittels der Düsenelemente 20 kann der Volumenstrom des ein auf das Turbinenrad 10 treffenden Ölstroms und somit das vom Öl erzeugte und auf das Turbinenrad 10 wirkende Antriebsdrehmoment eingestellt werden.
Die drei Düsenelemente 20 können jeweils ein Düsengehäuse 21 mit einer Einlassöffnung 23 und einer Auslassöffnung 24 aufweisen. Die Düsengehäuse 21 begrenzen jeweils einen Strömungskanal 22 des betreffenden Düsenelements 20, der von Hydrauliköl durchströmt werden kann. Bevorzugt weisen die drei Strömungskanäle 22 jeweils einen unterschiedlichen Strömungsquerschnitt auf. Auf diese Weise kann, je nachdem welcher der drei Strömungskanäle 22 freigegeben oder verschlossen ist, der Volumenstrom des durch die Düsenelemente 20 strömenden Öls eingestellt und an den momentan herrschenden Öldruck des Hydrauliköls angepasst werden. Dies hat einen optimierten Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung zur Folge.
Wie 2 erkennen lässt, ist stromauf eines jeden Strömungskanals 22 ein gemeinsamer Verteilungsraum 25 angeordnet, welcher fluidisch mit der Einlassöffnung 23 eines jeden Strömungskanals 22 kommuniziert. Der Verteilungsraum 25 wird dabei durch ein Verteilergehäuse 26 begrenzt. Dieses, in 2 nur grobschematisch dargestellte Verteilergehäuse 26 kann ein Gehäusewandabschnitt des in 1 gezeigten Antriebsgehäuseteils 8 sein, welches somit auch zur Begrenzung des Verteilungsraums 25 dient. Im Verteilergehäuse 26 kann für jedes Düsenelement 20 ein Durchbruch 27 ausgebildet sein, welcher den Verteilungsraum 25 fluidisch mit dem Innenraum 13 des Antriebsgehäuseteils 8 verbindet. Die Düsenelemente 20 können zur Ausbildung der Fluidverbindung zwischen ihren Strömungskanälen 22 und dem Verteilungsraum 25 teilweise in das Verteilergehäuse 26 eingesteckt sein. In diesem Fall stehen die Düsenelemente 20 von dem Verteilungsgehäuse 26 nach innen, in den Innenraum 13 des Antriebsgehäuseteils 8 hinein ab (vgl. hierzu auch 1).
Der 2 entnimmt man weiterhin, dass im Verteilungsraum 25 eine verstellbare Verschlusseinrichtung 28 angeordnet sein kann, mittels welcher wenigstens eine der drei Einlassöffnungen 23 wenigstens teilweise verschließbar ist. Bevorzugt ist eine in 2 gezeigte konstruktive Realisierungsform, bei welcher wenigstens eine Einlassöffnung 23 nicht nur teilweise, sondern sogar vollständig verschließbar ist.
Im Beispiel der 2 ist die Verschlusseinrichtung 28 ferner derart ausgebildet, dass unabhängig von ihrer momentan eingestellten Position wenigstens eine Einlassöffnung 23 nicht verschlossen wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass stets Hydrauliköl in den Innenraum 13 eingebracht werden und von dort auf das Turbinenrad 10 geleitet werden kann.
Gemäß 2 weist die Verschlusseinrichtung 28 zum Verschließen der wenigstens einen Einlassöffnung 23 einen Verschluss-Körper 29 auf, welcher entlang einer Verstellrichtung R verstellbar in einem den Verteilungsraum 25 begrenzenden Verteilergehäuse 26 angeordnet ist. Vorzugsweise ist der Verschluss-Körper 29 wie in 2 gezeigt entlang einer Verstellrichtung R linear verstellbar im Verteilungsraum 25 gelagert.
Zweckmäßig können alle Einlassöffnungen 23 der Düsenelemente 22 im Abstand zueinander in einer Gehäusewand 30 des Verteilergehäuses angeordnet sein, die sich besonders bevorzugt entlang der Verstellrichtung R des Verschluss-Körpers 29 erstreckt. Die Gehäusewand 30 kann dem Innenraum 13 des Antriebsgehäuseteils 8 zugewandt sein. In einer Variante können eine oder mehrere Einlassöffnungen 23 in einer oder mehreren, von der Gehäusewand 30 verschiedenen Gehäusewänden des Verteilergehäuses 26 angeordnet sein (nicht gezeigt).
Die Verschlusseinrichtung 28 kann ein Vorspannelement 32 aufweisen, welches den Verschluss-Körper 29 unter Ausbildung einer Vorspannkraft entlang der Verstellrichtung R zu ersten Position hin vorspannt, in welcher das Vorspannelement 32 einen Zustand maximaler Ausdehnung aufweist. Besagte Position ist in 2 mit dem Bezugszeichen 33 bezeichnet. Das Vorspannelement 32 ist vorzugsweise federelastisch, insbesondere in Form eines herkömmlichen Federelements, ausgebildet.
Wie die 2 weiter erkennen lässt, ist im Verteilergehäuse 26 eine mit dem Verteilungsraum 25 kommunizierende Ölzuführung 31 ausgebildet. Die Ölzuführung 31 ist derart realisiert, dass mittels des über die Ölzuführung 31 in den Verteilungsraum 25 eingebrachten Öls auf den Verschluss-Körper 29 eine der vom Vorspannelement 32 erzeugten Vorspannkraft F entgegenwirkende Vorspann-Gegenkraft F' ausübbar ist.
Entsprechend 2 kann die Ölzuführung 31 einen ersten Leitungspfad 34a und einen fluidisch parallel zum ersten Leitungspfad 34a geschalteten, zweiten Leitungspfad 34b aufweisen. Der zweite Leitungspfad 34b mündet quer zur Verstellrichtung R in den Verteilungsraum. Der erste Leitungspfad 34a dient zur Ausübung der Vorspann-Gegenkraft F' auf den Verschluss-Körper 29 durch das durch den ersten Leitungspfad 34a strömende Öl. Das durch den ersten Leitungspfad 34a strömende Öl kann also im Beispielszenario der 2 nicht in die Düsenelemente 20 gelangen; hierzu dient ausschließlich der zweite Leitungspfad 34a, durch welchen Öl in den Verteilungsraum 25 und von diesem in die nicht von dem Verschluss-Körper 29 verschlossenen Einlassöffnungen 23 der Düsenelemente 20 gelangen können. Bevorzugt ist daher ein erster Leitungsquerschnitt des ersten Leitungspfads 34a kleiner als ein zweiter Leitungsquerschnitt des zweiten Leitungspfads 34b.
Die 3 zeigt eine Variante, bei welcher die Ölzuführung 31 nur einen ersten Leitungspfad 34a aufweist, nicht jedoch einen zweiten Leitungspfad 34b. Bei dieser Variante wird Öl über den ersten Leitungspfad 34a in den Verteilungsraum 25 eingebracht und von diesem auf die Strömungskanäle 22 der Düsenelemente 20 verteilt. Hierzu ist im Verschluss-Körper 29 ein Durchbruch 35 ausgebildet, über welchen die Ölzuführung 31 mit den Strömungskanälen 22 der Düsen 20 kommuniziert.
Wie 3 anschaulich belegt, kann der Verschluss-Körper 29 einen ersten axialen Körperabschnitt 37a aufweisen, in welchem der Durchbruch 35 ausgebildet ist. Der erste axiale Körperabschnitt 37a geht entlang der Verstellrichtung R in einen zweiten axialen Körperabschnitt 37b über, in welchem kein Durchbruch 35 ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine den Durchbruch 35 in der Verstellrichtung R begrenzende Körperwand 36 zum Erzeugen der Vorspann-Gegenkraft F' durch das durch den Durchbruch 35 strömende Öl realisiert werden. Mit anderen Worten, Mit Hilfe des durch den Durchbruch 35 strömenden Öls kann die gewünschte, auf den Verschluss-Körper 29 wirkende Vorspann-Gegenkraft F' erzeugt werden, da dieses vor dem Übergang in die Strömungskanäle 22 auf eine sich quer zur Verstellrichtung R erstreckende Körperwand 36 des Verschluss-Körpers 29 trifft.
Den Varianten der 2 und 3 lässt sich entnehmen, dass die Verschlusseinrichtung 28 insbesondere derart ausgebildet sein kann, dass mittels des Verschluss-Körpers 29 alle Einlassöffnungen 23 bis auf eine Einlassöffnung 3 wenigstens teilweise, vorzugsweise sogar vollständig, verschließbar sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass zu jedem Zeitpunkt Öl über wenigstens ein Düsenelement 20 Öl zum Antreiben des Turbinenrads 10 aus dem Verteilungsraum 25 abgeführt werden kann.
Die 4 und 5 zeigen eine Variante der Düsenelemente 20, bei welcher der Strömungsquerschnitt des vom Düsengehäuse 40 begrenzten Strömungskanals 22 mit Hilfe eines verstellbar im Strömungskanal 22 angeordneten Ventilelements 38 verstellt werden kann. Im Beispiel der 4 ist dieses in der Art eines Tellerventils ausgebildet.
Das Ventilelement 38 kann mittels eines Vorspannelements 39 zu einem Ventilsitz 48 hin vorgespannt werden. Liegt das Ventilelement 38 wie in 5 gezeigt auf dem Ventilsitz 48 an, so wird der Strömungskanal 22 verschlossen und kein Öl kann durch die Auslassöffnung 24 aus dem Strömungskanal 22 austreten. Die 5 zeigt das Düsenelement 20 also in einem geschlossenen Zustand. In dem in 4 gezeigten, geöffneten Zustand des Düsenelements 20 ist das Ventilelement 38 hingegen im Abstand zum Ventilsitz 48 angeordnet, so dass Öl aus dem Strömungskanal 22 über die Auslassöffnung 24 aus dem Düsenelement 20 austreten kann.
Die 4 und 5 zeigen eine Anordnung von Ventilelement 38 und Vorspannelement 39 im Strömungskanal 22, bei welcher das Ventilelement 38 von dem durch den Strömungskanal strömenden Öl entgegen der vom Vorspannelement 39 erzeugten Vorspannkraft zum Ventilsitz 48, also in eine geschlossene Position gedrückt wird. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Öl-Schwelldrucks überschreitet die vom Öl auf das Ventilelement 38 erzeugten Kraft die vom Vorspannelement 39 erzeugte und in entgegengesetzter Richtung wirkende Vorspannkraft, so dass das Ventilelement 38 in den Ventilsitz 48 gedrückt wird und den Strömungskanal 22 verschließt (vgl. 5). In diesem, geschlossenen Zustand ist der Strömungskanal 22 des Düsenelements 20 nicht von Öl durchströmbar. Unterschreitet der Öldruck besagten Öl-Schwelldruck, so wird das Ventilelement 38 vom Vorspannelement 39 wieder vom Ventilsitz 48 weg bewegt, so dass das Öl über die Auslassöffnung 24 aus dem Strömungskanal 22 des Düsenelements 20 austreten kann.
Entsprechend 4 kann das Düsenelement 20 einen elektrischen und/oder mechanischen Aktuator 46 zum Verstellen des Ventilelements 38 aufweisen. Der Aktuator 46 ist in 4 nur grobschematisch angedeutet. Gemäß 4 kann die Ölnebelabscheideeinrichtung 4 auch eine mit dem Düsenelement 20 und/oder dem Aktuator 46 zusammenwirkende Steuerungs-/Regelungseinrichtung 47 umfassen, mittels welcher die Düsenelemente 20 zwischen ihrem geöffneten und ihrem geschlossenen Zustand umschaltbar sind.
Mittels der Steuerungs-/Regelungseinrichtung 47 ist das Düsenelement 20 zwischen ihrem geöffneten und ihrem geschlossenen Zustand umschaltbar. Die Steuerungs-/Regelungseinrichtung 47 erlaubt dabei ein flexibles Verstellen des Düsenelements 20 in Abhängigkeit von verschiedenen Steuerungs-/Regelungsparameter zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand.
Die Variante der 6 und 7 unterscheidet sich von der Variante der 4 und 5 in der Anordnung von Vorspannelement 39, Ventilelement 38 und Ventilsitz 48 entlang einer Erstreckungsrichtung E des Strömungskanals 22, die im Beispiel der 6/7 gegenüber dem Beispiel der 4/5 vertauscht ist. Dies hat zur Folge, dass das Ventilelement 38 von dem durch den Strömungskanal 22 strömenden Öl entgegen der vom Vorspannelement 39 erzeugten Vorspannkraft vom Ventilsitz 48 weg, also in eine geöffnete Position gedrückt wird. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Öl-Schwelldrucks überschreitet die vom Öl auf das Ventilelement 38 erzeugten Kraft und in entgegengesetzter Richtung wirkende Vorspannkraft, so dass das Ventilelement 38 in eine Position bewegt wird, die dem geöffneten Zustand des Düsenelements 20 entspricht. In diesem, in 6 gezeigten, geöffneten Zustand ist der Strömungskanal 22 des Düsenelements 20 von Öl durchströmbar. Unterschreitet der Öldruck besagten Öl-Schwelldruck, so wird das Ventilelement 38 vom Vorspannelement 39 wieder auf den Ventilsitz 48 gedrückt, so dass das Öl nicht mehr über die Einlassöffnung 23 in den Strömungskanal 22 des Düsenelements 20 eintreten kann. Dieser Fall ist in 7 gezeigt.
Bei der Anordnung der 4/5 wird also das Düsenelement 20 bei Überschreiten des Öl-Schwelldrucks geöffnet und bei Unterschreiten des Öl-Schwelldrucks geschlossen. Bei der Anordnung der 6/7 wird hingegen das Düsenelement 20 bei Überschreiten des Öl-Schwelldrucks geschlossen und bei Unterschreiten des Öl-Schwelldrucks geöffnet.
Die 8 zeigt eine weitere Variante der Beispiele der 4–7, bei welcher das Ventilelement 20 als entlang der Erstreckungsrichtung E des Strömungskanals verstellbare Ventilnadel 41 realisiert ist. Die Ventilnadel 41 ist derart ausgebildet, dass, durch ein Verstellen der Position der Ventilnadel 41 im Strömungskanal 22 ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals 22 zum Durchströmen mit Öl variiert werden kann. Hierzu können sowohl das Düsengehäuse 40 als auch die Ventilnadel 41 jeweils einen axialen Abschnitt 45a bzw. 45b aufweisen, entlang welchem sich das Düsengehäuse 40 bzw. die Ventilnadel 41, insbesondere konisch, verjüngt.
Auch bei den Varianten der 5 bis 8 können analog zum Beispiel der 4 ein Aktuator 46 und/oder eine Steuerungs-/Regelungseinrichtung 47 verwendet werden (aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht gezeigt).
In den Ausführungsvarianten der 9 bis 12 sind mögliche Anordnungen der vorhandenen Düsenelemente 20 relativ zueinander und relativ zum Turbinenrad 10 gezeigt. Im Beispiel der 9 sind exemplarisch zwei Düsenelemente 20 gezeigt, die im Abstand zueinander angeordnet und derart zueinander ausgerichtet sind, dass das aus ihnen austretende Öl im Wesentlichen auf derselben Stelle 42a auf die Flügel 43 des Turbinenrads 10 trifft.
Im Beispiel der 10 sind zwei Düsenelemente entlang einer Drehrichtung D des Turbinenrads 10 derart zueinander angeordnet, dass das aus den beiden Düsenelementen 20 austretende Öl an jeweils unterschiedlichen Stellen 42b bzw. 42c auf die Flügel 43 des Turbinenrad 10 trifft. Die beiden Düsenelemente 20 können einander wie in 10 gezeigt gegenüberliegen.
Die Konfigurationen der Düsenelemente 20 entsprechend den 9 und 10 können auch miteinander kombiniert werden, was exemplarisch für drei Düsenelemente 20 anhand der 11 illustriert wird.
Die 12 zeigt eine Weiterbildung des Beispiels der 10 mit drei Düsenelementen, die entlang der Drehrichtung D des Turbinenrads 10 jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet sind.

Claims

Ölnebelabscheideeinrichtung (4), insbesondere für eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, – mit einem ein Laufrad (12) aufweisenden Seitenkanalverdichter (7), – mit einer Antriebseinrichtung (9), insbesondere einem Hydraulikantrieb, welche ein mit dem Laufrad (12) antriebsverbundenes Turbinenrad (10) zum Antreiben des Laufrads (12) aufweist, – wobei die Antriebseinrichtung (9) wenigstens ein, vorzugsweise wenigstens zwei, von Öl durchströmbare(s) und auf das Turbinenrad (10) gerichtete(s) Düsenelement(e) (20) aufweist, derart, dass das Öl nach dem Durchströmen des wenigstens einen Düsenelements (20) zum Erzeugen eines Antriebsmoments auf das Turbinenrad (10) trifft, und – wobei mittels des wenigstens einen Düsenelemente (20) ein Volumenstrom des auf das Turbinenrad (10) strömenden Öls einstellbar ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsenelemente (20) jeweils ein Düsengehäuse (40) mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung (23, 24) aufweisen, welches einen Strömungskanal (22) zum Durchströmen mit Öl begrenzt, wobei stromauf eines jeden Strömungskanals (22) ein gemeinsamer Verteilungsraum (25) angeordnet ist, welcher fluidisch mit den Einlassöffnungen (23) der wenigstens zwei Strömungskanäle (22) kommuniziert, wobei im Verteilungsraum (25) eine verstellbare Verschlusseinrichtung (28) angeordnet ist, mittels welcher wenigstens ein Strömungskanal (22) wenigstens teilweise verschließbar ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Strömungskanäle (22) einen unterschiedlichen Strömungsquerschnitt aufweisen.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Verschlusseinrichtung (28) alle vorhandenen Strömungskanäle (22) bis auf einen Strömungskanal (22) wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, verschließbar sind.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (28) einen Verschluss-Körper (29) zum Verschließen wenigstens eines Strömungskanals (22) aufweist, welcher, vorzugsweise linear, entlang einer Verstellrichtung (R) verstellbar in einem den Verteilungsraum (25) begrenzenden Verteilergehäuse (26) angeordnet ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Einlassöffnung (23) in einer Gehäusewand (30) des Verteilergehäuses (26) angeordnet ist, die sich entlang der Verstellrichtung (R) erstreckt.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Einlassöffnungen (23) im Abstand zueinander in der Gehäusewand (30) angeordnet sind.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (28) ein, insbesondere federelastisches, Vorspannelement (32) aufweist, welches den Verschluss-Körper (29) unter Ausbildung einer Vorspannkraft (F) entlang der Verstellrichtung (R) zu einer ersten Position (33) hin vorspannt.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Verteilergehäuse (26) eine mit dem Verteilungsraum (25) fluidisch kommunizierende Ölzuführung (31) ausgebildet ist, derart, dass mittels des über die Ölzuführung in den Verteilungsraum (25) eingebrachten Öls auf den Verschluss-Körper (29) eine der Vorspannkraft (F) entgegenwirkende Vorspann-Gegenkraft (F') ausübbar ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (28) derart ausgebildet ist, dass mit zunehmender auf den Verschluss-Körper (29) wirkender Vorspann-Gegenkraft (F') vom Verschluss-Körper (29) eine zunehmende Anzahl an Strömungskanälen (22) zum Durchströmen mit Öl freigegeben wird.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölzuführung (31) einen ersten Leitungspfad (34a) zur Ausübung der Vorspann-Gegenkraft (F') auf den Verschluss-Körper (29) und einen fluidisch parallel zum ersten Leitungspfad (34a) geschalteten, zweiten Leitungspfad (34b) aufweist, der quer zur Verstellrichtung (R) in den Verteilungsraum (25) mündet.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Leitungsquerschnitt des ersten Leitungspfads (34a) kleiner als ein zweiter Leitungsquerschnitt des zweiten Leitungspfads (34b) ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass im Verschluss-Körper (29) ein Durchbruch (35) ausgebildet ist, mittels welchem die Ölzuführung (31) mit dem Strömungskanal (22) wenigstens eines Düsenelements (20) kommuniziert.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss-Körper (29) einen ersten axialen Körperabschnitt (37a) aufweist, in welchem der Durchbruch (35) ausgebildet ist, wobei der erste axiale Körperabschnitt (37a) entlang der Verstellrichtung (R) in einen zweiten axialen Körperabschnitt (37b) übergeht, in welchem kein Durchbruch (35) ausgebildet ist, so dass eine den Durchbruch (35) in der Verstellrichtung (R) begrenzende Körperwand (36) zum Erzeugen der Vorspann-Gegenkraft (F') durch das durch den Durchbruch (35) strömende Öl ausgebildet ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das jedes Düsenelement (20) ein Düsengehäuse (40) aufweist, welches den Strömungskanal (22) zum Durchströmen mit Öl begrenzt, wobei in jedem Strömungskanal (22) ein verstellbares Ventilelement (38) angeordnet ist, mittels welchem das Düsenelement (20) umschaltbar ist zwischen einem geschlossenen Zustand, in welchem der Strömungskanal (22) durch das Ventilelement (38) verschlossen ist, und einem geöffneten Zustand umschaltbar ist, in welchem das Ventilelement (38) den Strömungskanal (22) zum Durchströmen mit Öl freigibt.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Düsenelement (20) einen elektrischen und/oder mechanischen Aktuator (46) zum Verstellen des Ventilelements (38) aufweist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet die Ölnebelabscheideeinrichtung (4) eine mit den wenigstens zwei Düsenelementen (22), insbesondere mit dem elektrischen und/oder mechanischen Aktuator (46), zusammenwirkende Steuerungs-/Regelungseinrichtung (47) umfasst, mittels welcher die Düsenelemente (22) zwischen ihrem geöffneten und ihrem geschlossenen Zustand umschaltbar sind.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenelement (20) derart ausgebildet ist, dass das Ventilelement (38) den Strömungskanal (22) bei Überschreiten eines vorbestimmten Öl-Schwelldrucks verschließt und bei Unterschreiten des vorbestimmten Öl-Schwelldrucks zum Durchströmen mit Öl freigibt, oder umgekehrt.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (38) als im Strömungskanal (22) verstellbar angeordnete Ventilnadel (41) ausgebildet ist, derart, dass durch ein Verstellen der Position der Ventilnadel (41) im Strömungskanal (22) ein Strömungsquerschnitt des Strömungskanals (22) zum Durchströmen mit Öl einstellbar ist.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsenelemente (20) entlang einer Drehrichtung (D) des Turbinenrads (10) derart zueinander angeordnet sind, dass das aus unterschiedlichen Düsenelementen (10) austretende Öl an jeweils unterschiedlichen Stellen (42a) auf das Turbinenrad (10) trifft.
Ölnebelabscheideeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Düsenelemente (20) derart zueinander ausgerichtet sind, dass das aus ihnen austretende Öl im Wesentlichen in demselben räumlichen Bereich (42b, 42c) auf das Turbinenrad (10) trifft.
Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung mit einer Ölnebelabscheideeinrichtung (4) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.