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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölabscheider zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gas einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die mit einem derartigen Ölabscheider ausgestattet ist.
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Bei einer als Kolbenmotor ausgestalteten Brennkraftmaschine fällt im Betrieb sogenanntes Blow-by-Gas an. Hierbei handelt es sich um Verbrennungsabgas, das aufgrund unvermeidlicher Leckagen zwischen Kolben und Zylinder in das Kurbelgehäuse eindringt. Zur Vermeidung eines Überdrucks im Kurbelgehäuse sind moderne Brennkraftmaschinen mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet, die Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse abführt. Da im Kurbelgehäuse ein Ölnebel herrscht, enthält das Blow-by-Gas Öl. Zur Reduzierung des Ölverbrauchs ist es daher zweckmäßig, das aus dem Kurbelgehäuse abgeführte Blow-by-Gas vom mitgeführten Öl zu reinigen und das abgeschiedene Öl wieder in den Ölkreis zurückzuführen. Hierbei kommt ein Ölabscheider zum Einsatz.
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Die vorliegende Erfindung geht von einem Ölabscheider aus, der als Impaktor ausgestaltet ist. Ein derartiger Impaktor weist im Allgemeinen eine Lochwand oder Lochplatte mit Durchtrittsöffnungen sowie eine Prallwand oder Prallplatte auf, die bezüglich einer Durchströmung des Impaktors mit Blow-by-Gas stromab der Lochplatte angeordnet ist. Der Impaktor weist einen Rohgaseinlass für mit Öl beladenes Blow-by-Gas, einen Reingasauslass für von Öl befreites Blow-by-Gas und einen Ölauslass für aus dem Blow-by-Gas abgeschiedenes Öl auf. Bei der Durchströmung des Impaktors mit Blow-by-Gas trifft das Blow-by-Gas zunächst auf die Lochplatte und wird dabei gezwungen, die Durchtrittsöffnungen der Lochplatte zu durchströmen. Da die Summe der durchströmbaren Querschnitte aller Durchtrittsöffnungen kleiner ist als der durchströmbare Querschnitt im Impaktor unmittelbar stromauf der Lochplatte, ergibt sich dabei eine Beschleunigung der Gasströmung sowie eine Aufteilung der Gasströmung auf einzelne, die Durchtrittsöffnungen durchtretende, strahlförmige Teilströme. Diese Teilströme treffen frontal, vorzugsweise senkrecht auf die Prallplatte, an der eine abrupte Strömungsumlenkung, in der Regel um etwa 90° erfolgt. Dieser Strömungsumlenkung folgt das Gas, während die mitgeführten flüssigen und/oder festen Verunreinigungen an der Prallplatte abgestoppt werden, so dass die Verunreinigungen zunächst an der Prallplatte verbleiben und bspw. zu einem Ölsammelraum geführt werden, der mit dem Ölauslass fluidisch verbunden ist.
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Beispielsweise kann die Prallplatte aus einem für die Verunreinigungen durchlässigen Material bestehen, bspw. aus einem offenporigen Schaumstoff oder aus einem Vliesmaterial. Ebenso kann die Prallplatte bei einer einfachen Bauform für die Verunreinigungen undurchlässig sein. Optional kann dann eine Drainagestruktur zum Abführen der Verunreinigungen an der angeströmten Oberfläche der Prallplatte ausgebildet sein. Zweckmäßig sind Prallplatte und Lochplatte relativ zueinander so angeordnet, dass ein Abstand in der Strömungsrichtung zwischen den Austrittsenden der Durchtrittsöffnungen und der Prallplatte vorliegt. Die Durchtrittsöffnungen können an einer der Prallplatte zugewandten Seite der Lochplatte durch Rohre verlängert sein, um die Ausbildung der einzelnen, strahlförmigen Teilströme zu verbessern. Auch diese Rohre enden vorzugsweise beabstandet zur Prallplatte.
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Im Einzelnen umfasst ein derartiger Ölabscheider eine Lochplatte, die mehrere von Blow-by-Gas durchströmbare Durchtrittsöffnungen aufweist. Der Ölabscheider weist außerdem einen Zuströmkanal zum Zuführen von Rohgas zur Lochplatte auf, wobei das Rohgas durch Blow-by-Gas gebildet ist, das mit Öl beladen ist. Ferner weist der Ölabscheider eine Prallplatte auf, die der Lochplatte unter einem Abstand gegenüberliegend angeordnet ist, derart, dass Rohgas, das aus den Durchtrittsöffnungen austritt, auf die Prallplatte trifft. Die Prallplatte kann einen Schaum- oder Faserkörper zum Abbremsen und Aufnehmen des Öls sowie einen Drainagekörper zum Abführen des abgeschiedenen Öls aufweisen. Alternativ kann die Prallplatte wie erwähnt für die Verunreinigungen undurchlässig sein, z.B. durch einen Thermoplastkörper gebildet sein, und optional an der angeströmten Oberfläche eine Drainagestruktur zum Abführen der Verunreinigungen besitzen. Ferner besitzt der Ölabscheider einen Abströmkanal zum Abführen von Reingas von der Prallplatte, wobei das Reingas durch Blow-by-Gas gebildet ist, das vom Öl gereinigt ist.
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Die Menge des während des Betriebs der Brennkraftmaschine anfallenden Blow-by-Gases variiert mit dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Dementsprechend muss die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung für variierende Mengen an Blow-by-Gas ausgelegt sein. Der Impaktor bildet dabei einen Strömungswiderstand im Strömungspfad des Blow-by-Gases. Bei großen Mengen an Blow-by-Gas, die beispielsweise bei Volllast der Brennkraftmaschine anfallen können, kann der als Impaktor ausgestaltete Ölabscheider einen entsprechend großen Strömungswiderstand bilden. Um dennoch eine ausreichende Absaugung von Blow-by-Gas erreichen zu können, kann eine entsprechend leistungsstarke Fördereinrichtung zum Einsatz kommen, was jedoch mit hohen Kosten verbunden ist. Außerdem ist die Verwendung einer derartigen, leistungsfähigen Fördereinrichtung unwirtschaftlich, da diese großen Mengen an Blow-by-Gas nur vergleichsweise selten anfallen.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen Ölabscheider der vorstehend beschriebenen Art bzw. für eine damit ausgestattete Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die auch bei großen Mengen an Blow-by-Gas, die beispielsweise bei Volllast der Brennkraftmaschine anfallen, einen akzeptablen Strömungswiderstand am Ölabscheider ermöglicht.
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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, die Lochplatte und die Prallplatte zu einem hubverstellbaren Stellglied zusammenzufassen. Dieses Stellglied ist mittels Federkraft gegen einen Sitz vorgespannt. Dieser Sitz kann sich beispielsweise an einem Übergang vom Zuströmkanal zum Abströmkanal befinden. Bei geringen Mengen an Blow-by-Gas bleibt das Stellglied mit dem Sitz in Kontakt und befindet sich somit in einer Ausgangsstellung oder Schließstellung. In der Folge werden nur die Durchtrittsöffnungen des Stellglieds durchströmt. Steigt dagegen die Menge an Blow-by-Gas so weit an, dass der am Stellglied anliegende Staudruck die Vorspannung, mit welcher das Stellglied gegen den Sitz vorgespannt ist, übersteigt, kann das Stellglied vom Sitz abheben, so dass das Stellglied eine Hubverstellung gegen die Federkraft durchführt. Durch diese Hubverstellung öffnet das Stellglied einen Bypass für Rohgas. Dieser Bypass führt vom Zuströmkanal unter Umgehung der permanent offenen Durchtrittsöffnungen zum Abströmkanal und ermöglicht so eine durch den Bypass strömende Bypassströmung zusätzlich bzw. parallel zur Hauptströmung, die durch die permanent offenen Durchtrittsöffnungen strömt. Das Stellglied aus Lochplatte und Prallplatte wirkt somit wie ein Überdrucköffnungsventil, das ab einem vorbestimmten Staudruck zunehmend öffnet, also zunehmend den Bypass freigibt. Hierdurch ist der Druckanstieg am Ölabscheider begrenzt, so dass auch größere Mengen an Blow-by-Gas ohne kritischen Strömungswiderstand durch den Ölabscheider geführt werden können. Insbesondere kann dadurch auf eine besonders leistungsstarke Fördereinrichtung verzichtet werden, was die Kosten für die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung reduziert. Zweckmäßig wirkt dabei innerhalb des Stellglieds bevorzugt die Lochplatte, insbesondere nur die Lochplatte, mit dem Sitz zusammen. Lochplatte und Prallplatte bleiben dabei mit ihrem relativen Abstand zueinander unverändert.
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Vorteilhaft können Stellglied und Sitz so aufeinander abgestimmt sein, dass bei geöffnetem Bypass ein durch den Bypass strömender Bypass-Rohgasstrom auf die Prallplatte trifft. Dies hat zur Folge, dass auch das die Durchtrittsöffnungen umgehende Rohgas auf die Prallplatte trifft, so dass die Prallplatte auch für diesen Bypass-Rohgasstrom ihre Abscheidewirkung für mitgeführtes Öl entfalten kann.
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Bei einer alternativen Ausführungsform kann ebenso vorgesehen sein, dass der Bypass-Rohgasstrom nicht auf die Prallplatte trifft und dementsprechend nicht vom mitgeführten Öl befreit wird. Bevorzugt ist jedoch die zuvor genannte Lösung, bei der auch der Bypass-Rohgasstrom gereinigt werden kann.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform schlägt vor, dass der Bypass in der Lochplatte wenigstens eine Bypassöffnung aufweist, die zusätzlich zu den Durchtrittsöffnungen die Lochplatte durchsetzt, wobei die jeweilige Bypassöffnung geschlossen ist, wenn das Stellglied in den Sitz eingefahren ist, und geöffnet ist, wenn das Stellglied vom Sitz abgehoben ist. Somit enthält die Lochplatte die permanent aktiven Durchtrittsöffnungen und außerdem wenigstens eine, vorzugsweise mehrere, Bypassöffnungen, die bei Bedarf aktivierbar sind und, wenn sie nicht benötigt werden, deaktiviert sind. Wenn das Stellglied bei kleinem Blow-by-Gasstrom in den Sitz eingefahren ist, ist die jeweilige Bypassöffnung geschlossen, also deaktiviert, so dass nur die permanent offenen Durchtrittsöffnungen vom Blow-by-Gas durchströmt werden. Wenn bei großen Blow-by-Gasmengen das Stellglied vom Sitz abgehoben ist, ist die jeweilige Bypassöffnung geöffnet, also aktiviert, so dass das Blow-by-Gas die Durchtrittsöffnungen und zusätzlich die jeweilige Bypassöffnung durchströmt.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann der Sitz eine umlaufende Stufe aufweisen, die insbesondere um ein Austrittsende des Zuströmkanals umläuft. Die jeweilige Bypassöffnung kann dann in einem außenliegenden Randbereich der Lochplatte ausgebildet sein, der an der Stufe aufliegt, wenn das Stellglied in den Sitz eingefahren ist. Bei in den Sitz eingefahrenem Stellglied ist die jeweilige Bypassöffnung durch die Stufe verschlossen. Durch diese Bauweise lässt sich die jeweilige Bypassöffnung besonders einfach bedarfsabhängig aktivieren bzw. deaktivieren.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Bypass wenigstens einen Bypasskanal aufweisen, der teilweise durch einen Außenrand der Lochplatte und teilweise durch eine dem Außenrand gegenüberliegende Einfassung des Sitzes gebildet ist. Erst wenn das Stellglied bzw. die Lochplatte vom Sitz abhebt, kann Blow-by-Gas durch den Bypasskanal strömen. Ist das Stellglied bzw. die Lochplatte in den Sitz eingefahren, ist der Bypasskanal dagegen gesperrt. Beispielsweise kann dieser Bypasskanal ein Ringkanal sein, der den Außenrand der Lochplatte ringförmig geschlossen einfasst. Anstelle eines ringförmig umlaufenden Bypasskanals können auch mehrere, in der Umfangsrichtung verteilte separate Bypasskanäle vorgesehen sein. Während ein derartiger Bypasskanal am Außenrand der Lochplatte realisiert ist, sind die Durchtrittsöffnungen und die jeweilige gegebenenfalls vorhandene Bypassöffnung vom Außenrand beabstandet innerhalb der Lochplatte ausgebildet.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann der Sitz eine umlaufende Stufe aufweisen, die insbesondere um ein Austrittsende des Zuströmkanals umläuft. Dabei befindet sich der Außenrand der Lochplatte an einem Randbereich der Lochplatte, der an der Stufe anliegt, wenn das Stellglied in den Sitz eingefahren ist. Hierdurch lässt sich der jeweilige Bypasskanal besonders einfach bedarfsabhängig aktivieren, also öffnen und deaktivieren, also schließen.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann der jeweilige Bypasskanal am Außenrand der Prallplatte eine innere Kanalkontur und an der Einfassung des Sitzes eine äußere Kanalkontur aufweisen. Die äußere Kanalkontur und die innere Kanalkontur ergänzen sich innerhalb des jeweiligen Bypasskanals zu einem Strömungskanal, wenn das Stellglied vom Sitz abgehoben ist. Eine derartiger Strömungskanal charakterisiert sich durch einen Durchströmungsquerschnitt, der in der Durchströmungsrichtung konstant ist. Zweckmäßig ergänzen sich die äußere Kanalkontur und die innere Kanalkontur zum Strömungskanal, wenn das Stellglied bzw. die Prallplatte einen vorbestimmten Abstand vom Sitz aufweist.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann der jeweilige Bypasskanal am Außenrand der Prallplatte eine innere Düsenkontur und an der Einfassung des Sitzes eine äußere Düsenkontur aufweisen. Die äußere Düsenkontur und die innere Düsenkontur ergänzen sich innerhalb des jeweiligen Bypasskanals zu einer Strömungsdüse, wenn das Stellglied vom Sitz abgehoben ist. Eine derartige Strömungsdüse charakterisiert sich durch einen Durchströmungsquerschnitt, der in der Durchströmungsrichtung abnimmt und dementsprechend eine Beschleunigung des Blow-by-Gases bei der Durchströmung erzeugt. Zweckmäßig ergänzen sich die äußere Düsenkontur und die innere Düsenkontur zur Strömungsdüse, wenn das Stellglied bzw. die Prallplatte einen vorbestimmten Abstand vom Sitz aufweist.
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Besonders vorteilhaft ist eine Weiterbildung, bei der ein aus dem jeweiligen Strömungskanal bzw. aus der jeweiligen Strömungsdüse austretende Blow-by-Gasstrom auf die Prallplatte trifft. Auch diese Bauform führt dazu, dass auch bei großen Blow-by-Gasmengen eine ausreichende Ölabscheidung realisiert wird.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform schlägt vor, dass die Prallplatte einen mit der Lochplatte verbundenen Träger und eine für Öl durchlässige Prallstruktur aufweist, die am Träger gehalten ist. Auf diese Weise lässt sich das Stellglied, das eine Einheit aus Lochplatte und Prallplatte repräsentiert, besonders einfach realisieren. Als Prallstruktur kommt beispielsweise eine poröse Struktur, wie zum Beispiel ein Schaum oder ein Vlies, in Betracht. Die Prallstruktur kann außerdem mit einem Drainagekörper zum Abführen des abgeschiedenen Öls versehen sein. Vorteilhaft kann der Träger diesen Drainagekörper bilden.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann die Prallplatte an oder in einem Eintrittsende eines Ölsammelraums angeordnet sein, dem das abgeschiedene Öl zugeführt wird. Beispielsweise kann das Stellglied im Bereich der Prallplatte in einer den Ölsammelraum seitlich begrenzenden Wand hubverstellbar geführt sein. Beispielsweise kann in der Wand hierzu eine entsprechende Linearführung ausgebildet sein. Eine solche Linearführung kann z.B. durch eine Axialnut gebildet sein, die in die Wand eingearbeitet ist. Das Stellglied kann nun eine dazu komplementäre Feder bilden oder aufweisen, die in die Axialnut eingreift, um darin linear axial geführt zu werden. Die Axialrichtung entspricht dabei der Hubrichtung des Stellglieds.
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Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann das Stellglied außerdem einen Trichter aufweisen, der an einer von der Lochplatte abgewandten Rückseite der Prallplatte angeordnet ist, so dass Öl, das an der Rückseite der Prallplatte austritt, durch einen Trichtereintritt in den Trichter eintritt und durch einen Trichteraustritt aus dem Trichter austritt und in den Ölsammelraum gelangt. Durch den Trichter erfolgt eine verbesserte Führung des abgeschiedenen Öls, wodurch insbesondere ein erneutes Mitreißen des Öls durch die Blow-by-Gasströmung vermieden wird.
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Bei einer Weiterbildung kann die Federkraft mittels einer Schließdruckfeder erzeugt werden, die sich im Ölsammelraum befindet und am Trichter abgestützt ist. Hierdurch lässt sich die Vorspannung besonders einfach und bei kompakter Bauform realisieren.
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Der Trichter weist in üblicher Weise einen Trichterkonus auf, der sich mit zunehmendem Abstand von der Prallplatte verjüngt. Der Trichterkonus weist den Trichtereintritt auf. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Trichter einen rohrförmigen Trichterhals aufweist, der an einer von der Prallplatte abgewandten Seite an den Trichterkonus anschließt und den Trichteraustritt aufweist. Mit Hilfe des Trichterhalses kann das abgeschiedene Öl relativ weit von der Prallplatte weggeführt werden, um die Gefahr weiter zu reduzieren, dass abtropfendes Öl vom Blow-by-Gasstrom mitgerissen wird.
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Die vorstehend genannte Schließdruckfeder kann schraubenförmig und/oder spiralförmig sein. Ferner kann die Schließdruckfeder koaxial zum Trichterhals angeordnet sein. Ebenso ist denkbar, die Schließdruckfeder an einer Blende abzustützen, die innerhalb des Ölsammelraums einen dem Trichter zugewandten oberen Teilraum von einem vom Trichter abgewandten unteren Teilraum trennt. Der Trichterhals ist dann koaxial fluchtend zu einer Blendenöffnung ausgerichtet und kann innerhalb des oberen Teilraums enden. Ebenso ist denkbar, den Trichterhals durch die Blendenöffnung hindurch in den unteren Teilraum hineinzuführen.
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Eine erfindungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ist zum Abführen von Blow-by-Gas aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine geeignet. Sie ist mit einem Ölabscheider der vorstehend beschriebenen Art ausgestattet. Optional kann die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung eine Fördereinrichtung zum Ansaugen des Blow-by-Gases aus dem Kurbelgehäuse und zum Fördern des Blow-by-Gases durch den Ölabscheider aufweisen. Dabei ist der Ölabscheider zweckmäßig stromab der Fördereinrichtung angeordnet.
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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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Figurenliste
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- 1 stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellungen eines Ölabscheiders mit einem Stellglied in einer Schließstellung a und in einer Offenstellung b,
- 2 eine Prinzipdarstellung des Ölabscheiders bei einer anderen Ausführungsform mit dem Stellglied in der Schließstellung,
- 3 eine Prinzipdarstellung des Ölabscheiders bei einer weiteren Ausführungsform mit dem Stellglied in der Schließstellung,
- 4 ein vergrößertes Detail IV aus 3,
- 5 eine schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung.
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Entsprechend den 1 bis 5 dient ein Ölabscheider 1 zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gas. In den 1 und 2 ist dabei das Öl durch wenigstens einen Pfeil angedeutet und mit 2 bezeichnet. Das Blow-by-Gas ist durch Pfeile angedeutet und mit 3 bezeichnet. Mit Öl 2 beladenes Blow-by-Gas 3 bildet Rohgas und ist außerdem mit 4 bezeichnet. Von Öl 2 befreites Blow-by-Gas 3 bildet Reingas und ist außerdem mit 5 bezeichnet.
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Gemäß den 1 bis 3 besitzt der Ölabscheider 1 eine Lochplatte 6, die mehrere von Blow-by-Gas 3 durchströmbare Durchtrittsöffnungen 7 enthält. Der Ölabscheider 1 weist außerdem einen Zuströmkanal 8 auf, der Rohgas 4 der Lochplatte 6 zuführt. Der Ölabscheider 1 ist ferner mit einer Prallplatte 9 ausgestattet, die der Lochplatte 6 unter einem Abstand 10 gegenüberliegend angeordnet ist. Die Anordnung von Lochplatte 6 und Prallplatte 9 erfolgt dabei so, dass Rohgas 4, das aus den Durchtrittsöffnungen 7 austritt, auf die Prallplatte 9 trifft. An der Prallplatte 9 erfolgt dann eine signifikante Umlenkung des Blow-by-Gases 3, so dass das von Öl 2 befreite Reingas 5 weiterströmt, während das abgeschiedene Öl 2 zunächst an bzw. in der Prallplatte 9 verbleibt und von dieser letztlich abgeführt wird. Insoweit ist der hier vorgestellte Ölabscheider 1 als Impaktor ausgestaltet. Der Ölabscheider 1 ist außerdem mit einem Abströmkanal 11 ausgestattet, der das Reingas 5 von der Prallplatte 9 abführt.
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Beim hier vorgestellten Ölabscheider 1 bilden die Lochplatte 6 und die Prallplatte 9 ein Stellglied 12, das als Einheit hubverstellbar ist. Dabei ist das Stellglied 12 relativ zu einem Gehäuse 13 des Ölabscheiders 1 hubverstellbar, in dem der Zuströmkanal 8 und der Abströmkanal 11 ausgebildet sind. Das Stellglied 12 ist mittels Federkraft 14 gegen einen Sitz 15 vorgespannt. Der Sitz 15 befindet sich dabei an einem Übergang vom Zuströmkanal 8 zum Abströmkanal 11. Wenn das Stellglied 12, wie in 1b gezeigt, gegen die Federkraft 14 vom Sitz 15 abhebt, öffnet das Stellglied 12 einen Bypass 16, der Rohgas 4 unter Umgehung der Durchtrittsöffnungen 7 vom Zuströmkanal 8 zum Abströmkanal 11 führt. Ein entsprechender Bypassstrom aus Rohgas ist in 1b durch Pfeile angedeutet und mit 17 bezeichnet.
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Im Beispiel der 1a und 1b besitzt der Bypass 16 mehrere Bypassöffnungen 18, die zusätzlich zu den Durchtrittsöffnungen 7 die Lochplatte 6 durchsetzen. Zweckmäßig durchsetzen die Bypassöffnungen 18 und die Durchtrittsöffnungen 7 die Lochplatte 6 axial. Die Bypassöffnungen 18 sind gemäß 1a geschlossen, wenn das Stellglied 12 in den Sitz 15 eingefahren ist. Dagegen sind die Bypassöffnungen 18 gemäß 1b geöffnet, wenn das Stellglied 12 vom Sitz 15 abgehoben ist. Das Stellglied 12 ist bei den hier gezeigten Ausführungsformen so gestaltet, dass nur die Lochplatte 6 mit dem Sitz 15 zusammenwirkt. In der in 1a gezeigten Ausgangsstellung, die auch als Schließstellung bezeichnet werden kann, ist somit die Lochplatte 6 in den Sitz 16 eingefahren. In der in 1b gezeigten abgehobenen Stellung, die auch als Offenstellung bezeichnet werden kann, ist dagegen die Lochplatte 6 vom Sitz 15 abgehoben.
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Bei den hier gezeigten Beispielen besitzt der Sitz 15 eine Stufe 19, die um ein Austrittsende des Zuströmkanals 8 umläuft. Die Bypassöffnungen 18 sind nun in einem außenliegenden Randbereich 20 der Lochplatte 6 ausgebildet. Dieser Randbereich 20 liegt an der Stufe 19 axial an, wenn das Stellglied 12 bzw. die Lochplatte 6 in den Sitz 15 eingefahren ist. Hierdurch sind gemäß 1a die Bypassöffnungen 18 verschlossen.
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Wie sich den 1 bis 3 entnehmen lässt, kann der Bypass 16 zumindest einen Bypasskanal 21 aufweisen. Dieser Bypasskanal 21 ist teilweise durch einen Außenrand 22 der Lochplatte 6 und teilweise durch eine dem Außenrand 22 gegenüberliegende Einfassung 23 des Sitzes 15 gebildet bzw. begrenzt. Im Beispiel der 1 ist nur ein einziger Bypasskanal 21 vorgesehen, der ringförmig geschlossen um die Lochplatte 6 umläuft. Im Unterschied dazu zeigt 3 ein Beispiel für mehrere separate Bypasskanäle 21, die entlang der Lochplatte 6 in Umfangsrichtung verteilt angeordnet sind. Im Beispiel der 1 ist der Bypasskanal 21 zusätzlich zu den Bypassöffnungen 18 vorgesehen. In den Beispielen der 2 und 3 sind dagegen keine Bypassöffnungen 18 vorgesehen. Dort ist der Bypass 16 nur durch die Bypasskanäle 21 gebildet. Zweckmäßig befindet sich der Außenrand 22 der Lochplatte 6 an dem vorgenannten Randbereich 20 der Lochplatte 6, der an der Stufe 19 des Sitzes 15 zur Anlage kommt, wenn das Stellglied 12 bzw. die Lochplatte 6 in den Sitz 15 eingefahren ist.
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Sofern wie in den 2 und 3 mehrere Bypasskanäle 21 vorgesehen sind, kann gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der jeweilige Bypasskanal 21 am Außenrand 22 der Lochplatte 6 eine innere Düsenkontur 24 und an der Einfassung 23 eine äußere Düsenkontur 25 aufweisen. Die äußere Düsenkontur 25 und die innere Düsenkontur 24 ergänzen sich innerhalb des jeweiligen Bypasskanals 21 zu einer Strömungsdüse 26, sobald das Stellglied 12 hinreichend vom Sitz 15 abgehoben ist. Besonders deutlich ist dies in 3 zu erkennen. Dort ist auch die jeweilige Strömungsdüse 26 so angeordnet, dass der daraus austretende Bypass-Blow-by-Gasstrom 17 auf die Prallplatte 9 trifft. Alternativ zu einer solchen Strömungsdüse 26, die sich durch einen in der Durchströmungsrichtung abnehmenden Querschnitt auszeichnet, kann auch ein Strömungskanal vorgesehen sein, der hier auch mit 26 bezeichnet ist und der sich durch einen in der Durchströmungsrichtung konstanten Querschnitt auszeichnet, der insbesondere zylindrisch und vorzugsweise kreiszylindrisch sein kann. In diesem Fall kann der jeweilige Bypasskanal 21 am Außenrand 22 der Lochplatte 6 eine innere Kanalkontur 24 und an der Einfassung 23 eine äußere Kanalkontur 25 aufweisen. Die äußere Kanalkontur 25 und die innere Kanalkontur 24 ergänzen sich innerhalb des jeweiligen Bypasskanals 21 zu besagtem Strömungskanal 26, sobald das Stellglied 12 hinreichend vom Sitz 15 abgehoben ist.
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Zweckmäßig besitzt die Prallplatte 9 einen Träger 27, der auf geeignete Weise mit der Lochplatte 6 fest verbunden ist. Beispielsweise kann zur festen Verbindung zwischen Träger 27 und Lochplatte 6 eine Verbindungsstange 28 vorgesehen sein. Der Träger 27 kann beispielsweise eine Gitterstruktur sein. Die Prallplatte 9 weist außerdem eine für das Öl 2 durchlässige Prallstruktur 29 auf, die das Öl 2 an einer der Lochplatte 6 zugewandten Vorderseite 30 aufnimmt und an einer von der Lochplatte 6 abgewandten Rückseite 31 wieder abgibt. Diese Prallstruktur 29 kann beispielsweise durch eine geeignete poröse Struktur, z.B. ein offenporiger Schaum oder vorzugsweise durch ein Vlies, gebildet sein.
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Die Prallstruktur 29 kann beispielsweise auf den Träger 27 aufgelegt und auf geeignete Weise daran gehalten sein. Beispielsweise kann der Träger 27 gemäß 2 eine rahmenartige Einfassung für die Prallstruktur 29 bilden.
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Wie sich insbesondere 2 entnehmen lässt, kann das Gehäuse 13 außerdem einen Ölsammelraum 32 enthalten, dem letztlich das von der Prallplatte 9 abgeschiedene Öl 2 zugeführt wird. Die Prallplatte 9 kann dabei an oder in einem Eintrittsende 33 des Ölsammelraums 32 angeordnet sein. Insbesondere kann das Stellglied 12 im Bereich der Prallplatte 9 in einer Wand 34, die den Ölsammelraum 32 seitlich begrenzt, hubverstellbar geführt sein. In 3 ist eine Linearführung 35 erkennbar, die dadurch ausgebildet ist, dass in der Wand 34 eine Axialnut 36 ausgebildet ist, in welche das Stellglied 12, z.B. mit dem Träger 27 seitlich eingreift und auf diese Weise darin axial geführt ist.
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Gemäß den 1 und 2 kann das Stellglied 12 außerdem einen Trichter 37 aufweisen, der an der Rückseite 31 der Prallplatte 9 angeordnet ist. Beispielsweise kann der Trichter 37 fest mit dem Träger 27 verbunden sein. Insbesondere ist der Trichter 37 integral am Träger 27 ausgeformt. Zweckmäßig erstreckt sich der Trichter 37 über die gesamte Rückseite 31 der Prallplatte 9, so dass Öl 2, das an der Rückseite 31 der Prallplatte 9 austritt, durch einen Trichtereintritt 38 in den Trichter 37 eintritt und durch einen Trichteraustritt 39 aus dem Trichter 37 wieder austritt und so in den Ölsammelraum 32 gelangt. Der Trichter 37 besitzt dabei in üblicherweise einen Trichterkonus 46, der sich in Richtung zum Trichteraustritt 39 verjüngt. Im Beispiel der 2 umfasst der Trichter 37 außerdem einen rohrförmigen Trichterhals 40, der an den Trichterkonus 46 anschließt und den Trichteraustritt 39 aufweist.
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Die Federkraft 14 wird zweckmäßig mittels einer Schließdruckfeder 41 erzeugt, die sich gemäß 2 im Ölsammelraum 32 am Trichter 37 abstützt. Hierzu kann beispielsweise am Trichterkonus 46 ein Bund 47 ausgeformt sein, an dem sich die Schließdruckfeder 41 axial abstützt. Die im Beispiel der 2 schraubenförmige, zylindrische Schließdruckfeder 41 ist außerdem an einer Blende 42 axial abgestützt, die den Ölsammelraum 32 in einen der Prallplatte 9 zugewandten oberen Teilraum 43 und einem von der Prallplatte 9 abgewandten unteren Teilraum 44 unterteilt und die eine Blendenöffnung 45 besitzt. Im Beispiel der 2 endet der Trichterhals 40 innerhalb des oberen Teilraums 43 axial fluchtend zur Blendenöffnung 45. Denkbar ist auch eine Ausführungsform, bei der sich der Trichterhals 40 durch die Blendenöffnung 45 hindurch und bis in den unteren Teilraum 44 hinein erstreckt.
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Im Beispiel der 2 sind die einzelnen Durchtrittsöffnungen 7 jeweils mit einem Rohrstück 49 verlängert, das hierzu an der Abströmseite der Lochplatte 6 angeordnet und insbesondere daran integral ausgeformt ist.
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In der perspektivischen Ansicht der 4 ist erkennbar, wie mehrere Bypasskanäle 21 in der Umfangsrichtung verteilt entlang des Außenrands 20 der Lochplatte 6 verteilt angeordnet sind. Die in Durchströmungsrichtung konvergierende Geometrie der jeweiligen Strömungsdüse 26 wird in diesem Beispiel ausschließlich am Außenrand 22, also mittels der inneren Düsenkontur 24 erzeugt, während die äußere Düsenkontur 25 hier konstant ist und durch die zylindrische Einfassung 23 gebildet ist.
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Entsprechend 5 umfasst eine Brennkraftmaschine 101, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist, einen Motorblock 102, der zumindest einen Zylinder 103 enthält, in dem ein Kolben 104 hubverstellbar angeordnet. Es ist klar, dass die Brennkraftmaschine 101 im Motorblock 102 üblicherweise mehr als einen, vorzugsweise auch mehr als zwei Zylinder 103 enthält. An den Motorblock 102 schließt unten ein Kurbelgehäuse 105 an, während oben ein Zylinderkopf 106 an den Motorblock 102 anschließt. Eine üblicherweise vorhandene Zylinderkopfhaube zur Abdeckung des Zylinderkopfs 106 ist hier nicht dargestellt. Der jeweilige Kolben 104 ist über eine Pleuelstange 107 mit einer Kurbelwelle 108 antriebsverbunden, die im Kurbelgehäuse 105 angeordnet ist. Im Zylinderkopf 106 befinden sich üblicherweise Gaswechselventile 109 zum Steuern der Gaswechselvorgänge. Im Kurbelgehäuse 105 ist außerdem ein Ölsumpf 110 enthalten. Beispielsweise wird das Kurbelgehäuse 105 nach unten, also an der vom Motorblock 102 abgewandten Seite durch eine Ölwanne 111 verschlossen, die üblicherweise den Ölsumpf 110 aufnimmt.
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Die Brennkraftmaschine 101 weist außerdem eine Frischluftanlage 112 zum Zuführen von Frischluft zum jeweiligen Zylinder 103 sowie eine Abgasanlage 113 zum Abführen von Abgas aus dem jeweiligen Zylinder 103 auf. Im Beispiel ist die Brennkraftmaschine 101 aufgeladen, so dass hier eine Ladeeinrichtung aufweist, die hier als Turbolader 114 ausgestaltet ist. Der Turbolader 114 weist einen in der Frischluftanlage 112 angeordneten Verdichter 115 und eine in der Abgasanlage 113 angeordnete Turbine 116 auf, die auf geeignete Weise mit dem Verdichter 115 antriebsverbunden ist. Die Frischluftanlage 112 enthält ein Luftfilter 117 zum Filtern der Frischluft. Ferner ist stromab des Verdichters 115 ein Ladeluftkühler 118 in der Frischluftanlage 112 angeordnet, der zum Kühlen der mit Hilfe des Verdichters 115 komprimierten Luft, die auch als Ladeluft bezeichnet wird, dient. Hierzu kann der Ladeluftkühler 118 mit einem Kühlkreis 119 gekoppelt sein. Ferner ist in der Frischluftanlage 112 hier eine Drosseleinrichtung 120 angeordnet, die im Beispiel stromab des Ladeluftkühlers 118 angeordnet ist. Die Abgasanlage 113 enthält stromab der Turbine 116 in üblicher Weise hier nicht gezeigte Abgasnachbehandlungseinrichtungen, wie z. Bsp. Katalysatoren, Partikelfilter und Schalldämpfer.
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Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine 101 ist außerdem mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 121 ausgestattet, mit deren Hilfe Blow-by-Gas, das während des Betriebs der Brennkraftmaschine 101 im Kurbelgehäuse 105 anfällt, aus dem Kurbelgehäuse 105 abgesaugt und vorzugsweise der Frischluftanlage 112 zugeführt werden kann. Ebenso ist eine Zuführung des Blow-by-Gases zu einer Umgebung 142 der Brennkraftmaschine 101 realisierbar. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 121 umfasst einen Rohgaspfad 122, einen Reingaspfad 123, einen Ölrückführpfad 124 und eine Abscheideeinrichtung 125. Bei der hier vorgestellten bevorzugten Ausführungsform weist die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 121 außerdem eine Fördereinrichtung 126 auf.
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Die Abscheideeinrichtung 125 besitzt im Allgemeinen ein Abscheidergehäuse 127 und einen im Abscheidergehäuse 127 angeordneten Ölabscheider 128 zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gas. Das Abscheidergehäuse 127 weist einen Rohgaseinlass 129 für mit Öl beladenes Blow-by-Gas, einen Reingasauslass 130 für von Öl befreites Blow-by-Gas und einen Ölauslass 131 für aus dem Blow-by-Gas abgeschiedenes Öl auf. Ferner ist im Abscheidergehäuse 127 ein Ölsammelraum 132 für abgeschiedenes Öl enthalten. Der Rohgaspfad 122 dient zum Zuführen des mit Öl beladenen Blow-by-Gases und führt vom Kurbelgehäuse 105 zum Rohgaseinlass 129 sowie durch den Rohgaseinlass 129 zum Ölabscheider 128. Der Reingaspfad 123 dient zum Abführen des von Öl befreiten Blow-by-Gas und führt vom Ölabscheider 128 durch den Ölsammelraum 132 und durch den Reingasauslass 130 bis zu einer Einleitstelle 133, über welche der Reingaspfad 123 an die Frischluftanlage 112 angeschlossen ist. In 5 ist mit unterbrochener Linie eine alternative Ausgestaltung des Reingaspfads 123 gezeigt, der in diesem Bereich mit 123' bezeichnet ist und der in die Umgebung 142 mündet. Somit führt der Reingaspfad 123 bzw. 123' letztlich in die Frischluftanlage 112 bzw. in die Umgebung 142. Der Ölrückführpfad 124 dient zum Abführen des aus dem Blow-by-Gas abgeschiedenen Öls und führt vom Ölabscheider 128 durch den Ölsammelraum 132 und durch den Ölauslass 131 und letztlich zum Ölsumpf 110. Beispielsweise kann der Ölrücklaufpfad 124 hierzu an die Ölwanne 111 angeschlossen sein.
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Sofern wie hier die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 121 mit einer solchen Fördereinrichtung 126 ausgestattet ist, dient die Fördereinrichtung 126 zum Ansaugen von Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 105. Bevorzugt ist dabei die hier gezeigte Ausführungsform, bei der die Fördereinrichtung 126 in den Rohgaspfad 122 eingebunden ist, so dass der Rohgaspfad 122 durch die Fördereinrichtung 126 hindurchführt. Die Fördereinrichtung 126 besitzt ein Fördergehäuse 134, das einen Saugeinlass 135 und einen Druckauslass 136 aufweist. Grundsätzlich können die Abscheideeinrichtung 125 und die Fördereinrichtung 126 wie in 5 gezeigt separate Komponenten bilden, die körperlich getrennte, separate Gehäuse, nämlich das Abscheidergehäuse 127 und das Fördergehäuse 134 aufweisen. Bevorzugt ist jedoch die in 5 mit unterbrochener Linie angedeutete Ausführungsform, bei der die Abscheideeinrichtung 125 und die Fördereinrichtung 126 eine Abscheider-Förder-Einheit 137 bilden, die ein Einrichtungsgehäuse 138 aufweist, das gemeinsam für die Abscheideeinrichtung 125 und die Fördereinrichtung 126 vorgesehen ist. In diesem Fall bilden das Abscheidergehäuse 127 und das Fördergehäuse 134 integrale Bestandteile oder Abschnitte oder Bereiche des Einrichtungsgehäuses 138. Das Einrichtungsgehäuse 138 weist einen Gehäuseeinlass 139 auf, der durch den Saugeinlass 135 des Fördergehäuses 134 gebildet ist. Ferner weist das Einrichtungsgehäuse 138 einen Gehäusegasauslass 140 auf, der durch den Reingasauslass 130 des Abscheidergehäuses 127 gebildet ist. Schließlich weist das Einrichtungsgehäuse 138 einen Gehäuseölauslass 141 auf, der durch den Ölauslass 131 des Abscheidergehäuses 127 gebildet ist. Im Inneren des Einrichtungsgehäuses 138 ist der Druckauslass 136 des Fördergehäuses 134 fluidisch mit dem Rohgaseinlass 129 des Abscheidergehäuses 127 verbunden.
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Bevorzugt ist nun bei der Brennkraftmaschine 101 bzw. bei deren Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung 121 gemäß 5 der Ölabscheider 128 durch den weiter oben mit Bezug auf die 1 bis 4 erläuterten Ölabscheider 1 gebildet. Das Abscheidergehäuse 127 umfasst dann das Gehäuse 13. Der Zuführkanal 8 führt vom Rohgaseinlass 129 zur Lochplatte 6, der Abführkanal 11 führt von der Prallplatte 9 zum Reingasauslass 130. Der Ölauslass 131 ist in 2 angedeutet und mit einem Steuerventil 48 gesteuert.
