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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Ölabscheideranordnung für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem.
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HINTERGRUND
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Der folgende Abschnitt bietet Hintergrundinformationen zur vorliegenden Offenbarung, wobei es sich nicht notwendigerweise um den Stand der Technik handelt.
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Die Tendenz der strengeren zukünftigen CO2 Gesetzgebungen beschleunigt das Tempo der Industrie in der Annahme der Downsizing-Strategie für Motoren. Damit ein Downsizing-Motor dieselbe Leistung des Fahrzeugs aufrechterhalten kann, muss der Motor entweder durch Turboaufladung oder Aufladung verstärkt werden. Es wurde festgestellt, dass verstärkte Motoren eine höhere Neigung zum Einfahren in abnormale Verbrennungsphänomene aufweisen, die in der Literatur als Vorzündung bezeichnet werden und zu hohen Geräuschpegeln oder Schäden am Motor führen können. Eine Hypothese über die Ursachen der Vorzündung ist das Vorhandensein von Öl in der Verbrennungskammer.
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Ein weiteres Problem durch das Vorhandensein von Öltröpfchen in brennbaren Gemischen ist, dass sie zur Bildung von Partikeln als Verbrennungsnebenprodukt führen können. Aufgrund potenzieller gesundheitlicher Bedenken werden derzeit strengere Rechtsvorschriften ausgearbeitet, die teure On-Board-Abgasfiltrationssysteme vorschreiben können, wenn keine geeigneten Maßnahmen hinsichtlich der Steuerung des Ölgehalts in der Verbrennungskammer entwickelt werden können.
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Eine Quelle des Verbrennungskammeröls ist die Kurbelgehäuseentlüftung. Die Kurbelgehäuseentlüftung beinhaltet typischerweise ein Ölabscheidesystem, um Öl aus den rückgeführten Blow-by-Gasen zu entfernen. Aufgrund der Nachfrage nach einer verbesserten Ölabscheidung haben sich Ölabscheidungssysteme von einem einstufigen passiven System zum heutigen zweistufigen System entwickelt. Aktive Systeme wurden ebenfalls demonstriert.
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein passives zweistufiges Ölabscheidesystem.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Dieser Teil stellt eine allgemeine Kurzdarstellung der Offenbarung bereit und ist keine vollständige Offenbarung des vollen Schutzumfangs oder aller Merkmale.
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Ein Verbrennungsmotor beinhaltet einen Motorblock, der eine Vielzahl von Zylindern definiert, die jeweils einen Kolben aufnehmen. Ein Kurbelgehäuse erstreckt sich vom Motorblock und stützt eine Kurbelwelle ab, die antreibend mit den Kolben verbunden ist und eine Kammer beinhaltet, die von einem Wandabschnitt umschlossen ist, der einen ersten Blow-by-Strömungskanal und einen ersten und zweiten Ablaufkanal durch diesen definiert. Eine Ölwanne ist am Kurbelgehäuse montiert. Ein erster Ölabscheider ist an der Wand des Kurbelgehäuses in Verbindung mit dem ersten Blow-by-Strömungskanal und dem ersten Ablaufkanal montiert und definiert hierüber einen zweiten Blow-by-Strömungskanal und einen dritten Ablaufkanal, der sich hierdurch in Verbindung mit dem zweiten Ablaufkanal erstreckt. Ein zweiter Ölabscheider, der am ersten Ölabscheider in Verbindung mit dem dritten Ablaufkanal montiert ist und einen dritten Blow-by-Strömungskanal in Verbindung mit dem zweiten Blow-by-Strömungskanal definiert.
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Der erste oder vorgelagerte Ölabscheider ist vorzugsweise direkt am Kurbelgehäuse oder Motorblock montiert, um möglichst kurze Wege für Blow-by-Gase zu den Abscheidern zu ermöglichen. Jedes Öl, das vom Blow-by-Strömungskanal abgeschieden wird, kann durch den ersten Ablaufkanal in der Block-/Kurbelgehäusekonstruktion in das Kurbelgehäuse zurückfließen.
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Der zweite oder nachgeschaltete Ölabscheider ist vorzugsweise direkt am ersten Ölabscheider mit dem zweiten Blow-by-Strömungskanal zwischen den beiden Ölabscheidern montiert, um zu ermöglichen, dass die Blow-by-Gase weiter durch das System strömen und die restlichen Ölanteile weiter entfernt werden. Wie der erste Abscheider kann auch der zweite Abscheider mindestens ein Ölfilterelement und/oder einen Impaktor entlang der gewundenen Durchgänge aufweisen. In den zweiten Abscheider ist ein Druckregler eingebaut, um einen korrekten Druck im Kurbelgehäuse zu gewährleisten. Das Ende des Strömungskanals dieses Abscheiders ist mit einer Vakuumquelle verbunden, die der Ansaugkrümmer eines Saugmotors oder sowohl der Ansaugkrümmer als auch der Vorverdichter eines aufgeladenen Motors sein kann. Zusätzliche Rückschlagventil(e) können bei Bedarf in den zweiten Abscheider integriert werden.
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Die Blowby-Gas Strömungskanäle in den Abscheidern sind so ausgelegt, dass die gleichen Durchgänge für Öl verwendet werden können, um durch die Schwerkraft zum Motor zurückzufließen. Für dieses integrierte System verfügt der erste Ölabscheider zudem über einen internen Ablaufkanal, der als dritter Ölablaufkanal vom zweiten Ölabscheider dient. Dieser dritte Ölablaufkanal ist von den Blowby-Gasen isoliert und an den Schnittstellen zwischen den beiden Ölabscheidern sowie zwischen dem ersten Ölabscheider und dem Motor durch die Druckunterschiede zwischen den beiden Ölabscheidern ordnungsgemäß abgedichtet. Der dritte Ölablaufkanal verbindet sich mit dem zweiten Ölablaufkanal in das Kurbelgehäuse des Motors und muss von den Kurbelgehäusedrücken getrennt werden, was üblicherweise durch Eintauchen des Endes der Ölablassleitung unter den Ölstand im Kurbelgehäuse erreicht werden kann.
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In der einfachsten Ausführung des zweiten Ölabscheiders können sich die Öl- und Blow-by-Gase die gleichen Durchgänge teilen, vorausgesetzt, die Durchgänge sind so gestaltet, dass ein korrekter Ölfluss gewährleistet ist. Weitere Ausführungsvarianten beinhalten mehrere getrennte Ölablasskanäle, die im Ölabscheider eingebaut sind, um den Ölrückfluss an mehreren Stellen entlang der Blow-by-Gasdurchflusskanäle des Ölabscheiders zu ermöglichen.
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Der Ölablasskanal des zweiten Ölabscheiders kann auch extern vom Abscheider zum Kurbelgehäuse geführt werden. Aus dem gleichen vorstehend genannten Grund kann das Kurbelgehäuseende des Durchgangs an einer Stelle unterhalb des Ölstandes am Kurbelgehäuse befestigt werden. Diese Ausführung birgt die Gefahr eines Ölverlustes des Motors, wenn der Durchgang während des Betriebs beschädigt wird. Um derartige Risiken zu minimieren, kann alternativ der externe Durchgang am Kurbelgehäuse/Block oberhalb des Ölstandes angebracht werden, gefolgt von einem internen Durchgang unterhalb des Ölstandes.
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Weitere Anwendungsbereiche werden aus der hierin bereitgestellten Beschreibung ersichtlich. Die Beschreibung und speziellen Beispiele in dieser Kurzdarstellung dienen ausschließlich zum Veranschaulichen und sollen keinesfalls den Umfang der vorliegenden Offenbarung einschränken.
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Figurenliste
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen ausschließlich dem Veranschaulichen ausgewählter Ausführungsformen und stellen nicht die Gesamtheit der möglichen Realisierungen dar und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
- 1 ist eine schematische Ansicht eines Motors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 2 ist eine schematische Ansicht der beiden Ölabscheider gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht der Ölabscheideranordnung am Kurbelgehäuse eines Motors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 4 ist eine Draufsicht auf das Innere des ersten Ölabscheiders gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung;
- 5 ist eine Draufsicht der Ölabscheideranordnung am Kurbelgehäuse des Motors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung; und
- 6 ist eine teilweise Querschnittsansicht der Ölabscheideranordnung am Kurbelgehäuse des Motors gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
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Ähnliche Bezugszeichen geben in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen ähnliche Bauabschnitte an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Es werden nun exemplarische Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
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Es werden exemplarische Ausführungsformen bereitgestellt, damit diese Offenbarung gründlich ist und den Fachleuten deren Umfang vollständig vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, wie etwa Beispiele für spezifische Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein tiefgreifendes Verständnis für die Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu vermitteln. Fachleute werden erkennen, dass spezifische Details möglicherweise nicht erforderlich sind, dass exemplarische Ausführungsformen in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden können und dass keine der Ausführungsformen dahingehend ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. In manchen exemplarischen Ausführungsformen sind wohlbekannte Verfahren, wohlbekannte Vorrichtungsstrukturen und wohlbekannte Techniken nicht ausführlich beschrieben.
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Die hier verwendete Terminologie dient ausschließlich der Beschreibung bestimmter exemplarischer Ausführungsformen und soll in keiner Weise einschränkend sein. Die hier verwendeten Singularformen, z. B. „ein“, „der/die/das“, schließen ggf. auch die Pluralformen ein, sofern der Kontext dies nicht klar ausschließt. Die Begriffe „umfasst“, „beinhaltend“, „einschließlich“ und „hat“ sind nicht ausschließlich und geben daher das Vorhandensein der angegebenen Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Bauteile an, schließen aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen von weiteren Funktionen, ganzheitlichen Einheiten, Schritten, Vorgängen, Elementen, Bauteilen und/oder Gruppen hiervon aus. Die hier beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass die beschriebene oder dargestellte Reihenfolge unbedingt erforderlich ist, sofern diese nicht spezifisch als Reihenfolge der Ausführung angegeben ist. Es sei außerdem darauf hingewiesen, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können.
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Wenn Elemente oder Ebenen als „an/auf“, „in Verbindung mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer Ebene beschrieben werden, können sie entweder direkt mit anderen Elementen oder Ebenen in Verbindung stehen oder gekoppelt sein oder es können zwischenliegende Elemente oder Ebenen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegenzug als „direkt an/auf“, „direkt in Verbindung mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ anderen Elementen oder Ebenen beschrieben wird, sind ggf. keine zwischenliegenden Elemente oder Ebenen vorhanden. Andere Wörter, die zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen verwendet werden, sind in gleicher Weise zu verstehen (z. B. „zwischen“ und „direkt zwischen“, „angrenzend“ und „direkt angrenzend“ usw.). Der Begriff „und/oder“ schließt alle Kombinationen der zugehörigen aufgelisteten Elemente ein.
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Obwohl die Begriffe erste, zweite, dritte usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Regionen, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe beschränkt werden. Diese Begriffe können nur verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, Region, Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, Schicht oder Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe, wie „erste“, „zweite“ und andere Zahlenbegriffe, wenn hier verwendet, implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, es sei denn, dies wird eindeutig durch den Kontext angegeben. Somit könnte ein weiter unten erörtertes erstes Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt als ein zweites Element, Komponente, Bereich, Schicht oder Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der exemplarischen Ausführungsformen abzuweichen.
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Raumbezogene Begriffe, wie „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen, können hier zur besseren Beschreibung der Beziehung von einem Element oder einer Ausrüstung zu anderen Elementen oder Eigenschaften, wie in den Figuren dargestellt, verwendet werden. Räumlich relative Begriffe können bezwecken, unterschiedliche Ausrichtungen der Vorrichtung im Gebrauch oder Betrieb neben der in den Figuren dargestellten Orientierung zu umspannen. Wird beispielsweise die Vorrichtung in den Figuren umgedreht, würden Elemente, die als „unterhalb“ von oder „unter“ anderen Elementen oder Eigenschaften beschrieben werden, dann „oberhalb“ anderer Elemente oder Eigenschaften ausgerichtet sein. Daher kann der Beispielbegriff „unterhalb“ sowohl eine Orientierung von oberhalb als auch von unterhalb beinhalten. Die Vorrichtung kann anderweitig ausgerichtet werden (um 90 Grad gedreht oder in andere Richtungen) und die hierin verwendeten räumlich bezogenen Schlagworte können dementsprechend interpretiert werden.
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Mit Bezug auf 1 ist ein Verbrennungsmotorsystem 10 einschließlich einer Motorstruktur 12 dargestellt, die einen Zylinderblock 14, ein Kurbelgehäuse 16 unterhalb des Zylinderblocks 14 und eine Ölwanne 18 unterhalb des Kurbelgehäuses 16 beinhalten kann. Der Zylinderblock 14 definiert eine Vielzahl von Zylindern 20, von denen jeder einen darin angeordneten Kolben 22 beinhaltet. Eine Kurbelwelle 24 ist mit den Kolben 22 verbunden, um die Verbindung damit anzutreiben. Das Kurbelgehäuse 16 definiert eine Kammer 26, in welcher die Kurbelwelle 24 drehbar gelagert ist. Ein Zylinderkopf 28 ist am Zylinderblock 14 montiert.
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Mit Bezug auf 2 beinhaltet das Kurbelgehäuse 16 einen Wandabschnitt 30, welcher die Kammer 26 umschließt. Ein erster Blow-by-Strömungskanal 32 erstreckt sich durch den Wandabschnitt 30. Zusätzlich verlaufen erste und zweite Ablaufkanäle 36, 38 durch den Wandabschnitt 30. Ein erster Ölabscheider 40 beinhaltet einen Befestigungsflansch mit einer Vielzahl von Befestigungsbohrungen, der am Kurbelgehäuse 16 oder an einer anderen Komponente des Motors befestigt ist, wie beispielsweise am Zylinderblock oder Zylinderkopf in Verbindung mit dem ersten Blow-by-Durchflusskanal 32 und dem ersten Ablaufkanal 36. Wie in 4 deutlich zu erkennen ist, beinhaltet der erste Ölabscheider 40 eine Wandstruktur 42 mit einer Vielzahl von sich daraus erstreckenden inneren Leitblechen 44 und einem zweiten Blow-by-Durchflusskanal 46 und einem sich hierdurch erstreckenden dritten Ablaufkanal 48. Der dritte Ablaufkanal 48 steht in Verbindung mit dem zweiten Ablaufkanal 38.
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Ein zweiter Ölabscheider 50 ist an der Wandstruktur 42 des ersten Ölabscheiders 40 und in Verbindung mit dem dritten Ablaufkanal 48 montiert. Der zweite Ölabscheider 50 verfügt über eine Wandstruktur 52 und kann eine Vielzahl von internen Leitblechen oder einen Filter 54 in Verbindung mit einem dritten Blow-by-Strömungskanal 56 beinhalten. Der dritte Blow-by-Strömungskanal 56 kann mit einer oder mehreren Öffnungen 58, 60 in der Wandstruktur 52 in Verbindung stehen, die den Blow-by-Strömungskanal an ein Luftansaugsystem 62 mit Turbolader 64 bereitstellen können. Der zweite Abscheider 50 kann ein erstes Volumen 66 und ein zweites Volumen 68 beinhalten, die durch ein Druckregelventil 70 getrennt werden können. Das zweite Volumen 68 steht über ein Paar von Rückschlagventilen 72, 74 mit den Öffnungen 58, 60 in Verbindung. Die Öffnungen 50, 60 können an einer Stelle vor dem Turbolader 64 oder an einer Stelle hinter einer Drosselklappe 76 mit dem Luftansaugsystem 62 verbunden sein.
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Jede der Wandstrukturen 42, 52 der ersten und zweiten Ölabscheider 40, 50 kann jeweils mit einem Befestigungsflansch 42a, 52a versehen sein. Jeder Befestigungsflansch 42a, 52a beinhaltet eine Vielzahl von Befestigungsbohrungen 43, 53, die sich hierdurch erstrecken. Die Befestigungsbohrungen 43 des ersten Ölabscheiders 40 nehmen Befestigungselemente 80 auf, die in das Kurbelgehäuse 16 des Motors eingreifen. Die Befestigungsbohrungen 53 des zweiten Ölabscheiders nehmen Befestigungselemente 82 auf, die in die Gewindebohrungen in der Wandstruktur 42 des ersten Ölabscheiders 40 eingreifen.
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Das vorgeschlagene integrierte System dürfte voraussichtlich zu geringeren Kosten führen, da nur eine bearbeitete Montagefläche an der Oberfläche der Motorstruktur erforderlich ist. Die Gestaltung der vorliegenden Offenbarung stellt auch eine verbesserte Verpackung und leichte Installation zur Verfügung.
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Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsformen dient lediglich der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie ist nicht erschöpfend und soll die Offenbarung in keiner Weise beschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausführungsform sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausführungsform beschränkt, sondern gegebenenfalls gegeneinander austauschbar und in einer ausgewählten Ausführungsform verwendbar, auch wenn dies nicht gesondert dargestellt oder beschrieben ist. Auch diverse Variationen sind denkbar. Diese Variationen stellen keine Abweichung von der Offenbarung dar, und alle Modifikationen dieser Art verstehen sich als Teil der Offenbarung und fallen in ihren Schutzumfang.
