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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheideeinrichtung zum Abscheiden fester und/oder flüssiger Verunreinigungen aus einer Gasströmung. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung mit einer derartigen Abscheideeinrichtung. Schließlich betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung.
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Eine derartige Abscheideeinrichtung wird dazu verwendet, um aus einer Gasströmung mitgeführte flüssige und/oder feste Verunreinigungen abzuscheiden. Von besonderem Interesse ist dabei die Abscheidung eines Flüssigkeitsnebels aus einer Gasströmung. Beispielsweise können derartige Abscheideeinrichtungen bei einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug, zur Anwendung kommen, um im Blow-by-Gas der Brennkraftmaschine als Nebel enthaltenes Öl abzuscheiden, was die Umweltbelastung und den Ölverbrauch reduziert.
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Für eine möglichst effiziente Abscheidung kann der Abscheideeinrichtung eine Fördereinrichtung zum Antreiben der Gasströmung zugeordnet sein. Ebenso ist es möglich, eine derartige Fördereinrichtung in die Abscheideeinrichtung zu integrieren. Der eigentliche Abscheidevorgang kann beispielsweise mit Hilfe eines Impaktors realisiert werden, der mit einer Prallwand zur abrupten Strömungsumlenkung arbeitet. Während Gase dieser Strömungsumlenkung leicht folgen können, prallen in der Gasströmung mitgeführte feste oder flüssige Verunreinigungen gegen die Prallwand und können dadurch abgefangen, abgeführt und aus der Gasströmung ausgeschieden werden. In Verbindung mit hohen Strömungsgeschwindigkeiten lässt sich hierbei eine sehr effiziente Abscheidung mitgeführter Verunreinigungen erzielen.
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Problematisch bei einem derartigen Impaktor ist die Ableitung der abgeschiedenen, vorwiegend flüssigen Verunreinigungen aus dem Bereich des Impaktors, beispielsweise in einen Sammelraum des Gehäuses der Abscheideeinrichtung. Da im Bereich des Impaktors hohe Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, besteht die Gefahr, dass abgeschiedene Verunreinigungen von der Gasströmung erneut erfasst und mitgerissen werden. Diese Gefahr ist umso größer, wenn die abgeschiedene Flüssigkeit in einem der Gasströmung ausgesetzten Bereich von einer Kante oder dergleichen abtropfen muss, um einem zum Sammelraum führenden Pfad folgen zu können. Fallende Tropfen lassen sich besonders leicht von der Gasströmung mitreißen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abscheideeinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung bzw. für eine damit ausgestattete Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine hohe Effizienz bei der Abscheidewirkung und/oder durch einen vergleichsweise preiswerten und/oder kompakten Aufbau auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, den Impaktor mit einer Impaktorhülse, einer die Impaktorhülse koaxial umschließenden, hülsenförmigen Prallwand und außerdem mit einer die Prallwand koaxial umschließenden, hülsenförmigen Führungswand auszustatten. Die Impaktorhülse ist mit einer axialen Eintrittsöffnung für das Gas sowie mit mehreren radialen Austrittsöffnungen für das Gas ausgestattet. Im Zusammenhang mit dem Impaktor beziehen sich die Radialrichtung und die Axialrichtung auf eine Längsmittelachse der Impaktorhülse, so dass die Axialrichtung parallel zur Längsmittelachse der Impaktorhülse verläuft, während die Radialrichtung senkrecht zur Axialrichtung verläuft. Eine Umfangsrichtung des Impaktors rotiert um die Längsmittelachse um.
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Beim hier vorgestellten Impaktor tritt die Gasströmung somit durch die Eintrittsöffnung in einen Innenraum des Impaktors ein und durch die Austrittsöffnungen aus dem Innenraum wieder aus, wobei die Gasströmung dann radial und somit frontal auf die Prallwand auftrifft und daran axial bzw. in Umfangsrichtung abgelenkt wird. Die in der Gasströmung mitgeführten Verunreinigungen werden dagegen an der Prallwand abgestoppt. Da die Prallwand außerdem eine für die abgeschiedenen Verunreinigungen durchlässige Struktur besitzt, und insbesondere ein für die Verunreinigungen durchlässiges Material aufweist bzw. durch ein solches Material gebildet ist, können die abgestoppten Verunreinigungen in das Innere der Prallwand eindringen. Durch den Staudruck und durch nachfolgende Verunreinigungen werden die Verunreinigungen radial durch die Struktur der Prallwand hindurch gedrückt. An der radial außenliegenden Außenseite der Prallwand liegt die Führungswand an, so dass die abgeschiedenen Verunreinigungen letztlich mit der Führungswand in Kontakt treten. An der Führungswand können die Verunreinigungen nun abfließen und gezielt abgeführt werden. Da die Verunreinigungen entlang der Führungswand abfließen, ist auch bei höheren Strömungsgeschwindigkeiten des Gases die Gefahr eines Mitreißens reduziert. Da die abgeschiedenen Verunreinigungen entlang der Führungswand von der Prallwand weg fließen können, müssen die Verunreinigungen auch nicht von der Prallwand abtropfen, so dass auch die Gefahr einer Mitnahme von fallenden Tropfen signifikant reduziert ist. Mit Hilfe der Führungswand können die abgeschiedenen Verunreinigungen somit von der Prallwand weggeführt bzw. weggeleitet werden, ohne dass ein Abtropfen von der Prallwand erforderlich ist. Hierdurch wird die Gefahr einer erneuten Mitnahme der abgeschiedenen Verunreinigungen durch die Gasströmung erheblich reduziert. Die Führungswand besteht dabei aus einem für die abgeschiedenen Verunreinigungen undurchlässigen Material. In Bereichen, in denen die Prallwand an der Führungswand anliegt, können die Verunreinigungen innerhalb der Prallwand entlang der Führungswand abfließen. In Bereichen, in denen die Führungswand axial über die Prallwand vorsteht, treten die Verunreinigungen an der Führungswand axial aus der Prallwand aus und folgen weiter der Führungswand.
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Vorteilhaft weist das Gehäuse einen Impaktorraum auf, in dem der Impaktor angeordnet ist. Der Impaktorraum ist mit einem ebenfalls im Gehäuse ausgebildeten Sammelraum für abgeschiedene Verunreinigungen fluidisch verbunden oder bildet einen Teil dieses Sammelraums. Die Führungswand ist nun vorteilhaft so geformt, dass sie die daran abfließenden Verunreinigungen zu einem Boden dieses Impaktorraums führt. Am Boden können die Verunreinigungen weiter in Richtung Sammelraum fließen. Mit anderen Worten, die Führungswand erstreckt sich bis zum Boden, so dass die daran abfließenden Verunreinigungen an keiner Stelle abtropfen müssen, um zum Boden des Impaktorraums zu gelangen. Die Gefahr einer Mitnahme durch die Gasströmung ist dadurch reduziert.
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Vorteilhaft kann die Führungswand an einem vom Kanalauslass abgewandten Axialende mehrere Füße aufweisen, die in Umfangsrichtung durch Aussparungen voneinander beabstandet sind und die axial von der übrigen Führungswand abstehen. Während die Füße ein Abfließen der an der Führungswand abgeschiedenen Verunreinigungen ermöglichen, kann die Gasströmung durch die Aussparungen die Führungswand radial durchströmen. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der die Füße den Boden des Impaktorraums axial berühren. Somit können die Verunreinigungen entlang der Führungswand über die Füße zum Boden des Impaktorraums strömen, ohne dabei abtropfen zu müssen.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung, bei der die jeweilige Aussparung einen abgerundeten Übergang zwischen in Umfangsrichtung benachbarten Füßen schafft. Durch einen derartigen abgerundeten oder bogenförmigen Übergang werden Kanten und Stufen und dergleichen vermieden, die ein Abtropfen unterstützen könnten. Somit wird durch den abgerundeten Übergang die Gefahr einer Tropfenbildung signifikant reduziert. Vielmehr wird durch den abgerundeten Übergang das Abströmen der Verunreinigungen entlang der Führungswand über die Füße unterstützt.
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Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann am Boden des Impaktorraums zumindest ein Positionierelement axial abstehen und axial in eine der genannten Aussparungen der Führungswand eingreifen. Insbesondere kann das jeweilige Positionierelement die Führungswand innerhalb der Aussparung axial berühren. Auf diese Weise wird zum einen eine optimierte Positionierung der Führungswand innerhalb des Gehäuses erreicht. Zum anderen kann an der Berührstelle zwischen Positionierelement und Führungswand ebenfalls ein Abfließen von Verunreinigungen von der Führungswand über das Positionierelement zum Boden des Impaktorraums realisiert werden. Zweckmäßig sind mehrere derartige Positionierelemente vorgesehen, die in der Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind und jeweils in eine separate Aussparung der Führungswand eingreifen.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass eine axiale Begrenzung der jeweiligen Aussparung zum Boden des Impaktorraums hin konkav gekrümmt ist und stufenlos in die daran angrenzenden, die jeweilige Aussparung in Umfangsrichtung begrenzenden Füße übergeht. Auf diese Weise lässt sich eine Tropfenbildung entlang der axialen Begrenzung der Aussparung weitgehend vermeiden.
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Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der sich der Boden des Impaktorraums bei vertikal ausgerichteter Längsmittelachse der Impaktorhülse unterhalb des Impaktors befindet. Auf diese Weise ist die Schwerkraftrichtung parallel zur Längsmittelachse orientiert, so dass die Schwerkraft das Abfließen der Verunreinigungen entlang der Führungswand unterstützt. Für die Abscheideeinrichtung wird somit eine Einbausituation bevorzugt, bei der sich eine vertikale Ausrichtung für die Längsmittelachse der Impaktorhülse einstellt.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Führungswand an einem dem Kanalauslass zugewandten Axialende einen axial über die Prallwand vorstehenden Endbereich besitzt, der mehrere radiale Durchtrittsöffnungen aufweist. In diesem Fall kann die Führungswand geometrisch zwischen dem Kanalauslass und der Prallwand einen ersten oder oberen Ausströmraum in Umfangsrichtung umschließen, in dem Gas aus den Austrittsöffnungen einströmt und aus dem Gas durch die Durchtrittsöffnungen ausströmt. Somit wird die Führungswand auch zur Strömungsführung für das Gas genutzt.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass die Führungswand geometrisch zwischen dem vorstehend genannten Boden des Impaktorraums und der Prallwand einen zweiten oder unteren Ausströmraum in Umfangsrichtung umschließt, in den Gas aus den Austrittsöffnungen einströmt und aus dem Gas durch die vorstehend genannten Aussparungen ausströmt. Somit wird auch im Bereich der Füße die Führungswand zur Strömungsführung für das Gas benutzt.
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Besonders zweckmäßig ist eine Weiterbildung, bei der radial zwischen der Impaktorhülse und der Prallwand ein Ringraum ausgebildet ist, in den die Austrittsöffnungen münden. Radial außen an der Impaktorhülse kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform ein in Umfangsrichtung geschlossen umlaufender Steg ausgebildet sein, der radial an der Prallwand anliegt und der den Ringraum in einen ersten oder oberen Ringraum und einen zweiten oder unteren Ringraum unterteilt. Zweckmäßig mündet der erste oder obere Ringraum axial in den vorstehend genannten ersten oder oberen Ausströmraum, während der zweite oder untere Ringraum in den vorstehend genannten zweiten oder unteren Ausströmraum axial mündet. Mit Hilfe des Stegs wird somit eine Aufteilung der aus der Impaktorhülse austretenden Gasströmung erzwungen, insbesondere um eine verbesserte Abströmung zu erzielen.
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Die Impaktorhülse kann für jede Austrittsöffnung an ihrer Außenseite ein Rohr aufweisen, welches die jeweilige Austrittsöffnung radial verlängert. Beispielsweise ist die radiale Länge dieser Rohre jeweils größer als eine radiale Wandstärke der Impaktorhülse. Insbesondere kann dadurch eine radiale Länge der Austrittsöffnungen mindestens doppelt so groß sein wie ein Durchmesser der im Querschnitt kreisförmigen Austrittsöffnung. Zweckmäßig enden die Rohre radial beabstandet zur Prallwand, um die Ablenkung der Gasströmung an der Prallwand zu verbessern.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die Impaktorhülse an ihrem dem Kanalauslass zugewandten Axialende einen radial nach außen abstehenden, in Umfangsrichtung umlaufenden Kragen aufweisen, der eine dem Impaktor zugewandte Kanalauslassöffnung radial überlappt und axial an einer dem Impaktor zugewandten Seite einer Einfassung der Kanalauslassöffnung abgestützt ist. Hierdurch vereinfacht sich die positionsgenaue Montage des Impaktors innerhalb des Gehäuses. Beispielsweise kann an der Einfassung der Kanalauslassöffnung an der dem Impaktor zugewandten Seite ein Ringsteg axial abstehen, der radial von der Kanalauslassöffnung beabstandet ist. Der Kragen der Impaktorhülse kann nun seinerseits an seinem Außenrand einen axial in Richtung zur Einfassung abstehenden, ringförmig umlaufenden Bund aufweisen, der im montierten Zustand den vorgenannten Ringsteg koaxial einfasst. Insbesondere können sich Bund und Ringsteg radial berühren, wodurch sich eine effiziente Zentrierung der Impaktorhülse am Gehäuse im Bereich der Kanalauslassöffnung ergibt.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Kanal ringförmig ausgestaltet ist, so dass er einen Kanaleinlass mit dem Kanalauslass fluidisch verbindet. Koaxial zu diesem Kanal kann dann ein Laufrad um eine Rotationsachse drehbar im Gehäuse angeordnet sein, wobei das Laufrad radial außen Laufschaufeln aufweist, die im Kanal angeordnet sind und bei rotierendem Laufrad in der Umfangsrichtung im Kanal umlaufen. Ferner kann die Abscheideeinrichtung einen Antrieb zum Antreiben des Laufrads aufweisen, der auf geeignete Weise mit dem Laufrad antriebsverbunden ist. Das rotierende Laufrad erzeugt am Kanalauslass einen Unterdruck und am Kanalauslass einen Überdruck, um möglichst hohe Strömungsgeschwindigkeiten im Gas zu erzeugen. Die Abscheideeinrichtung mit Laufrad wirkt somit wie ein Verdichter. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei der die Anordnung aus ringförmigem Kanal und Laufrad mit im Kanal in Umfangsrichtung rotierenden Laufschaufeln als Seitenkanalverdichter ausgestaltet sei. Ein derartiger Seitenkanalverdichter charakterisiert sich dadurch, dass der ringförmige Kanal quer zur Umfangsrichtung einen Kanalquerschnitt aufweist, der einen Kernbereich besitzt, in dem sich die Laufschaufeln befinden. Ferner lässt sich der ringförmige Kanal in Umfangsrichtung in einen Förderabschnitt, der in der Drehrichtung des Laufrads vom Kanaleinlass zum Kanalauslass führt, und einen Totabschnitt unterteilen, der in der Drehrichtung des Laufrads vom Kanalauslass zum Kanaleinlass führt. Im Totabschnitt besteht der Kanalquerschnitt ausschließlich aus dem vorgenannten Kernbereich. Im Förderabschnitt weist der Kanalquerschnitt dagegen zusätzlich zum Kernbereich zumindest einen seitlich an den Kernbereich anschließenden Seitenbereich auf. Zweckmäßig sind zwei axial anschließende Seitenbereiche vorgesehen, nämlich ein oberer axialer Seitenbereich, der sich bei vertikaler Rotationsachse an einer Laufradoberseite an den Kernbereich anschließt, und ein unterer axialer Seitenbereich, der sich bei vertikaler Rotationsachse an einer Laufradunterseite an den Kernbereich anschließt. Ferner kann ein radialer Seitenbereich vorgesehen sein, der sich radial außen an den Kernbereich anschließt. Bei einem solchen Seitenkanalverdichter besitzen ein der Laufradunterseite zugewandter Kanalboden und eine der Laufradoberseite zugewandte Kanaldecke im Kanalauslass am Übergang vom Förderabschnitt zum Totabschnitt und im Kanaleinlass am Übergang vom Totabschnitt zum Förderabschnitt jeweils eine Stufe. Ebenso besitzt eine den Kanal radial außen begrenzende Kanalseitenwand an diesen Übergängen jeweils eine Stufe, wenn außerdem der vorstehend genannte radiale Seitenbereich vorgesehen ist.
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Eine erfindungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine ist mit einer Saugleitung zum Ansaugen von Blow-by-Gas aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine sowie mit einer Abscheideeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. Die Saugleitung ist ausgangsseitig fluidisch mit dem Gehäuse verbunden, während sie eingangsseitig fluidisch mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden werden kann.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, ist mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. In diesem Fall ist die Saugleitung eingangsseitig fluidisch mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden. Dabei kann die Saugleitung eingangsseitig unmittelbar mit dem Kurbelgehäuse verbunden sein. Bevorzugt ist die Saugleitung eingangsseitig jedoch beispielsweise an eine Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine angeschlossen. Innerhalb der Brennkraftmaschine wird dann auf geeignete Weise eine fluidische Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und der Zylinderkopfhaube realisiert, so dass die Saugleitung quasi durch die Zylinderkopfhaube hindurch und gegebenenfalls durch einen Zylinderkopf und einen Motorblock der Brennkraftmaschine hindurch mittelbar das Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse ansaugt.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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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.
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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.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die eine Abscheideeinrichtung aufweist,
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2 eine Schnittansicht der Abscheideeinrichtung,
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3 eine vergrößerte Schnittansicht der Abscheideeinrichtung im Bereich eines Impaktors,
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4 eine vergrößerte radiale Ansicht des Impaktors im Bereich einer Führungswand.
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Entsprechend 1 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 in üblicher Weise einen Motorblock 2, der zumindest einen Zylinder 3 enthält, in dem ein Kolben 4 hubverstellbar angeordnet ist. Üblicherweise weist die Brennkraftmaschine 1 mehrere Zylinder 3 auf. Der jeweilige Kolben 4 ist über eine Pleuelstange 5 mit einer Kurbelwelle 6 antriebsverbunden, die in einem Kurbelgehäuse 7 des Motorblocks 2 bzw. der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist. Das Kurbelgehäuse 7 weist an seiner Unterseite in üblicher Weise eine Ölwanne 8 auf, in der sich ein Ölsumpf 9 befindet. Die Brennkraftmaschine 1 weist außerdem eine Frischluftanlage 10 zum Zuführen von Frischluft zu den Zylindern 3 sowie eine Abgasanlage 11 zum Abführen von Verbrennungsabgasen aus den Zylindern 3 auf. Im Beispiel ist die Brennkraftmaschine 1 als aufgeladene Brennkraftmaschine ausgestaltet, die eine Ladeeinrichtung, beispielsweise in Form eines Abgasturboladers 12, aufweist. Der Abgasturbolader 12 weist in üblicher Weise eine in der Abgasanlage 11 angeordnete Turbine 13 und einen in der Frischluftanlage 10 angeordneten Verdichter 14 auf, die innerhalb des Turboladers 12 antriebsmäßig miteinander verbunden sind.
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Die Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 15 ausgestattet, um Blow-by-Gas, das während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 vom jeweiligen Zylinder 3 am jeweiligen Kolben 4 vorbei in das Kurbelgehäuse 7 gelangt, abzuführen und zum Beispiel der Frischluftanlage 10 zuzuführen. Ferner sollen dabei im Blow-by-Gas mitgeführte Verunreinigungen, vor allem das darin mitgeführte Öl, abgeschieden und der Ölwanne 8 bzw. dem Ölsumpf 9 rückgeführt werden. Hierzu ist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 15 mit einer Abscheideeinrichtung 16 ausgestattet, deren Gehäuse 17 einen Gehäuseeinlass 18 für zu reinigendes Gas, einen Gehäuseauslass 19 für gereinigtes Gas und außerdem einen Rückführanschluss 20 für abgeschiedene Verunreinigungen aufweist. Eine Saugleitung 21 ist an den Gehäuseanlass 18 angeschlossen und ist fluidisch mit dem Kurbelgehäuse 7 verbunden. Im Beispiel der 1 ist die Saugleitung 21 vereinfacht dargestellt mit dem Kurbelgehäuse 7 direkt verbunden. Üblicherweise ist die Saugleitung 21 einlassseitig jedoch an eine Zylinderkopfhaube angeschlossen, wobei dann innerhalb des Motorblocks 2 und innerhalb eines nicht separat bezeichneten Zylinderkopfs eine fluidische Verbindung zwischen Kurbelgehäuse 7 und einem von der Zylinderkopfhaube umschlossenen Innenraum vorhanden ist. Eine Druckleitung 22 verbindet den Gehäuseauslass 19 mit der Frischluftanlage 10, zweckmäßig vor bzw. stromauf des Verdichters 14. Schließlich ist eine Rücklaufleitung 23 vorgesehen, um den Rückführanschluss 20 mit der Ölwanne 8 zu verbinden. Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 bzw. der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 15 wird Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 7 über die Saugleitung 21 abgesaugt. Die Abscheideeinrichtung 16 bewirkt eine Abscheidung von im Blow-by-Gas mitgeführten Verunreinigungen. Das gereinigte Blow-by-Gas wird über die Druckleitung 22 der Frischluftanlage 10 zugeführt. Die abgeschiedenen Verunreinigungen, vorwiegend Öl, werden über die Rückführleitung 23 dem Ölsumpf 9 zugeführt.
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Gemäß 2 weist die Abscheideeinrichtung 16 in ihrem Gehäuse 17 einen Kanal 26 auf, der das dem Gehäuse 17 zugeführte Gas einem Kanalauslass 28 zuführt. In dem hier gezeigten, bevorzugten Beispiel ist der Kanal 26 ringförmig ausgestaltet, wobei er einen Kanaleinlass 27 mit dem Kanalauslass 28 verbindet. Der Kanaleinlass 27 ist fluidisch mit dem Gehäuseeinlass 18 verbunden. Im gezeigten Beispiel der 2 ist der Kanaleinlass 27 durch den Gehäuseeinlass 18 gebildet. Der Kanaleinlass 27 erstreckt sich somit vom Gehäuseeinlass 18 bis zum Kanal 26.
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Gemäß 2 weist die Abscheideeinrichtung 16 im Gehäuse 17 außerdem einen Sammelraum 24 für aus dem Gas abgeschiedene Verunreinigungen auf. An diesen Sammelraum 24 sind einerseits der Gehäuseauslass 19 und andererseits der Rückführanschluss 20 fluidisch angeschlossen. Der Rückführanschluss 20 ist hier mit Hilfe eines Steuerventils 25 gesteuert.
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Der Kanalauslass 28 ist fluidisch mit dem Gehäuseauslass 19 verbunden. Dabei befindet sich bezüglich einer in 2 durch Pfeile dargestellten Gasströmung 29 der Kanalauslass 28 stromauf des Sammelraums 24, während der Gehäuseauslass 19 stromab des Sammelraums 24 angeordnet ist.
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Bei der hier gezeigten, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist konzentrisch zum Kanal 26 im Gehäuse 17 außerdem ein Laufrad 30 angeordnet, das um eine Rotationsachse 31 drehbar gelagert ist und das mehrere Laufschaufeln 32 aufweist, die im Kanal 26 angeordnet sind. Zum Antreiben des Laufrads 30 ist hier außerdem ein Antrieb 33 vorgesehen, der im Beispiel mit einem Elektromotor ausgestattet ist. Eine Antriebswelle 34 des elektromotorischen Antriebs 33 ist im Beispiel unmittelbar drehfest mit dem Laufrad 30 verbunden. Bei rotierendem Laufrad 30 bewegen sich die Laufschaufeln 32 in der Umfangsrichtung im Kanal 26. Im Gehäuse 17 ist außerdem stromab des Kanals 26 und stromauf des Sammelraums 24 ein Impaktor 35 angeordnet, der zum Abscheiden der in der Gasströmung 29 mitgeführten Verunreinigungen dient und der in 2 jedoch nur rudimentär bzw. vereinfacht dargestellt ist.
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Entsprechend 3 weist der Impaktor 35 eine Impaktorhülse 36 auf, die eine Längsmittelachse 37 besitzt. Diese Längsmittelachse 37 definiert eine Axialrichtung des Impaktors 35, die parallel zur Längsmittelachse 37 verläuft. Dementsprechend erstreckt sich eine Radialrichtung des Impaktors 35 quer zur Längsmittelachse 37. Eine Umfangsrichtung des Impaktors 35 rotiert um die Längsmittelachse 37 um. Die Umfangsrichtung des Impaktors 35 ist in 4 durch einen Doppelpfeil angedeutet und mit 51 bezeichnet. Die Impaktorhülse 36 besitzt eine axiale Eintrittsöffnung 38, durch die Gas in einen Impaktorinnenraum 39 einströmen kann. Ferner weist die Impaktorhülse 36 mehrere radiale Austrittsöffnungen 40 auf, durch die das Gas aus dem Impaktorinnenraum 39 radial ausströmen kann.
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Der Impaktor 35 weist außerdem eine hülsenförmige Prallwand 41 auf, die konzentrisch zur Impaktorhülse 36 angeordnet ist, so dass sie die Impaktorhülse 36 koaxial umschließt. Das aus den Austrittsöffnungen 40 austretende Gas trifft somit radial auf die Prallwand 41. Die Prallwand 41 besitzt eine für die abgeschiedenen Verunreinigungen durchlässige Struktur. Beispielsweise kann die Prallwand 41 aus einem porösen Material hergestellt sein, beispielsweise aus einem offenporigen Schaum. Bevorzugt ist die Prallwand 41 aus einem Fasermaterial hergestellt, wie zum Beispiel aus einem Vliesmaterial.
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Der Impaktor 35 ist außerdem mit einer hülsenförmigen Führungswand 42 ausgestattet, die konzentrisch zur Impaktorhülse 36 angeordnet ist, so dass sie die Prallwand 41 koaxial umschließt. Ferner liegt die Prallwand 41 radial an der Führungswand 42 an. Auf diese Weise können Verunreinigungen, die innerhalb der Prallwand 41 bis zur Führungswand 42 gelangen, entlang der Führungswand 42 geführt abfließen. Die Führungswand 42 steht dabei axial über wenigstens ein axiales Ende der Prallwand 41 über. An einem solchen axialen Ende der Prallwand 41 können die Verunreinigungen an der Führungswand 42, also mit Kontakt zur Führungswand 42 aus der Prallwand 41 austreten und entlang der Führungswand 42 von der Prallwand 41 wegfließen.
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Im Gehäuse 17 ist ein Impaktorraum 43 ausgebildet, in dem der Impaktor 35 angeordnet ist. Dieser Impaktorraum 43 ist fluidisch mit dem Sammelraum 24 verbunden. Insbesondere bildet der Impaktorraum 43 einen Bestandteil des Sammelraums 24. Die Führungswand 42 führt die daran abfließenden Verunreinigungen zu einem Boden 44 des Impaktorraums 43. Die Verunreinigungen können dann entlang des Bodens 44 des Impaktorraums 43 gemäß 2 zum Beispiel entlang einer Führungskontur 45, z.B. in Form einer Rippe oder Rinne, zum Sammelraum 24 weiterfließen.
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Die Führungswand 42 weist an einem vom Kanalauslass 28 abgewandten Axialende 46 mehrere Füße 47 auf, die axial von der übrigen Führungswand 42 abstehen und die in Umfangsrichtung 51 durch Aussparungen 48 voneinander beabstandet sind. Zweckmäßig berühren die Füße 47 den Boden 44 des Impaktorraums 43 axial. Hierdurch kann ein Abtropfen am Übergang zwischen Führungswand 42 und Boden 44 vermieden werden.
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Die Aussparungen 48 können einen abgerundeten Übergang zwischen den in Umfangsrichtung 51 benachbarten Füßen 47 schaffen. Gemäß 4 können Verunreinigungen 49, die in 4 vereinfacht angedeutet sind, entlang der Führungswand 42 axial, also parallel zur Längsmittelachse 37 abfließen und dabei entlang der Füßen 47 zum Boden 44 des Impaktorraums 43 strömen. Treffen die abfließenden Verunreinigungen 49 dabei auf eine solche Aussparung 48, bewirkt der abgerundete Übergang, dass die Verunreinigungen 49 entlang des Übergangs zu den in der Umfangsrichtung 51 benachbarten Füßen 47 gelangen und entlang der Füße 47 zum Boden 44 abfließen. Durch den abgerundeten Übergang wird somit ebenfalls eine Tropfenbildung verhindert.
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Gemäß 4 ist eine axiale Begrenzung 50 der jeweiligen Aussparung 48 zum Boden 44 des Impaktorraums 43 hin konkav gekrümmt und so geformt, dass sie stufenlos in die daran angrenzenden Füße 47 übergeht, welche die jeweilige Aussparung 48 in der Umfangsrichtung 51 begrenzen.
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Entsprechend 3 können am Boden 44 des Impaktorraums 43 mehrere Positionierelemente 52 axial abstehen. Zweckmäßig sind diese Positionierelemente 52 integral am Gehäuse 17 ausgeformt. Die Positionierelemente 52 sind dabei so positioniert, dass sie jeweils axial in eine der Aussparungen 48 der Führungswand 42 eingreifen. Besonders vorteilhaft ist dabei die hier gezeigte Ausführungsform, bei der die Positionierelemente 52 innerhalb der jeweiligen Aussparung 48 die Führungswand 42 axial berühren. Bei den konkav gekrümmten Übergängen bzw. Begrenzungen 50 können die Positionierelemente 52 dabei die Führungswand 42 quasi am Scheitelpunkt des jeweiligen gekrümmten Übergangs bzw. der jeweiligen axialen Begrenzung 50 berühren.
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Zweckmäßig wird die Abscheideeinrichtung 16 wie in den 2 bis 4 gezeigt so am Fahrzeug montiert, dass die Längsmittelachse 37 des Impaktors 35 bzw. der Impaktorhülse 36 vertikal ausgerichtet ist, sich also parallel zur Gravitationsrichtung erstreckt, die in 4 durch einen Pfeil angedeutet und mit G bezeichnet ist. Der Boden 44 des Impaktorraums 43 erstreckt sich somit unterhalb des Impaktors 35. Insbesondere steht die Führungswand 42 mit ihrem unteren Axialende 46 axial auf dem Boden 44 auf.
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Gemäß 3 weist die Führungswand 42 an einem dem Kanalauslass 27 zugewandten Axialende 53 einen axial über die Prallwand 41 überstehenden Endbereich auf, der mehrere radiale Durchtrittsöffnungen 54 besitzt. Ferner umschließt die Führungswand 42 geometrisch zwischen dem Kanalauslass 38 und der Prallwand 41 einen ersten oder oberen Ausströmraum 55 in der Umfangsrichtung 51. In diesen ersten oder oberen Ausströmraum 55 strömt Gas aus den Austrittsöffnungen 40 ein, das dann durch die vorstehend genannten Durchtrittsöffnungen 54 aus dem oberen Ausströmraum 55 wieder ausströmt, nämlich in den Impaktorraum 43.
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Die Führungswand 42 schließt außerdem geometrisch zwischen dem Boden 44 des Impaktorraums 43 und der Prallwand 41 einen zweiten oder unteren Ausströmraum 56 in der Umfangsrichtung 51 ein. In diesen zweiten oder unteren Ausströmraum 56 tritt das Gas aus den Austrittsöffnungen 40 ein und kann durch die vorstehend genannten Aussparungen 48 aus dem zweiten Ausströmraum 56 wieder ausströmen und dabei in den Impaktorraum 43 gelangen.
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Radial zwischen der Impaktorhülse 36 und der Prallwand 41 ist ein Ringraum 57 ausgebildet, in den die Austrittsöffnungen 40 einmünden. Die Impaktorhülse 36 weist axial zwischen ihren Axialenden an ihrer Außenseite einen in der Umfangsrichtung 51 geschlossen umlaufenden Steg 58 auf, der radial an der Prallwand 41 anliegt und der den Ringraum 57 in einen ersten oder oberen Ringraum 59 sowie einen zweiten oder unteren Ringraum 60 unterteilt. Der obere Ringraum 59 mündet axial in den oberen Ausströmraum 55. Der untere Ringraum 60 mündet axial in den unteren Ausströmraum 56.
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Der hier vorgestellte Impaktor 35 weist gemäß 3 außerdem an der Impaktorhülse 36 an einem dem Kanalauslass 28 zugewandten Ende einen radial nach außen abstehenden, in Umfangsrichtung 51 umlaufenden Kragen 61 auf. Der Kragen 61 überlappt dabei eine dem Impaktor 35 zugewandte Kanalauslassöffnung 62 und ist axial an einer dem Impaktor 35 zugewandten Seite einer Einfassung 63 der Kanalauslassöffnung 62 abgestützt. An der Einfassung 63 ist axial in Richtung Impaktor 35 abstehend ein in der Umfangsrichtung 51 geschlossen umlaufender Ringsteg 64 ausgebildet, der radial von der Kanalauslassöffnung 62 beabstandet ist. Der Kragen 61 besitzt radial außen einen axial in Richtung Kanalauslass 28 abstehenden, umlaufenden Bund 65, der im montierten Zustand den Ringsteg 64 von außen einfasst.
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Im Beispiel weist die Impaktorhülse 36 außerdem an ihrer Außenseite für jede Austrittsöffnung 40 ein Rohr 66 auf, das die jeweilige Austrittsöffnung 40 radial verlängert. Die Rohre 66 enden dabei radial freistehend und radial beabstandet zur Prallwand 41.
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Ferner ist der Impaktor 35 hier mit einem Bypassventil 67 ausgestattet, das ab einem vorbestimmten Überdruck im Impaktorinnenraum 39 gegenüber dem Impaktorraum 43 öffnet und dabei eine der Eintrittsöffnung 38 axial gegenüberliegende axiale Bypassöffnung 68 öffnet.
