DE102017200848A1 - separating - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheideeinrichtung (1) zum Abscheiden von festen und/oder flüssigen Verunreinigungen (10) aus einem Gas (6), vorzugsweise in einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung (121) einer Brennkraftmaschine (101), umfassend ein Einrichtungsgehäuse (4, 137), einen Abscheider (3) zum Abscheiden der Verunreinigungen (10) aus dem Gas (6), eine Fördereinrichtung (2) zum Antreiben des Gases (6, 8), die einen elektrischen Antrieb (12) aufweist. Der Antrieb (12) weist einen Elektromotor (14) und eine Leistungselektronik (15) zum Betreiben des Elektromotors (14) auf.Die thermische Belastung der Fördereinrichtung (2) kann reduziert werden, wenn das Einrichtungsgehäuse (4) ein Elektronikgehäuseteil (18) aus Metall, in dem die Leistungselektronik (15) angeordnet ist, ein Motorgehäuseteil (19) aus Metall, in dem der Elektromotor (14) angeordnet ist, und ein Kunststoffgehäuseteil (20) aufweist, das im Einrichtungsgehäuse (4) zwischen dem Elektronikgehäuse (18) und dem Motorgehäuse (19) angeordnet ist.The present invention relates to a separation device (1) for separating solid and / or liquid contaminants (10) from a gas (6), preferably in a crankcase ventilation device (121) of an internal combustion engine (101), comprising a device housing (4, 137), a separator (3) for separating the contaminants (10) from the gas (6), a conveyor (2) for driving the gas (6, 8) having an electric drive (12). The drive (12) has an electric motor (14) and power electronics (15) for operating the electric motor (14). The thermal load on the conveyor (2) can be reduced if the device housing (4) comprises an electronics housing part (18) Metal, in which the power electronics (15) is arranged, a motor housing part (19) made of metal, in which the electric motor (14) is arranged, and a plastic housing part (20) which in the device housing (4) between the electronics housing (18) and the motor housing (19) is arranged.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abscheideeinrichtung zum Abscheiden von festen und/oder flüssigen Verunreinigungen aus einem Gas, vorzugsweise als Öl- oder Ölnebelabscheider in einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung einer Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die mit einer derartigen Abscheideeinrichtung ausgestattet ist. Schließlich betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine, die mit einer solchen Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet ist.The present invention relates to a separation device for separating solid and / or liquid contaminants from a gas, preferably as an oil or oil mist separator in a crankcase ventilation device of an internal combustion engine. The invention also relates to a crankcase ventilation device, which is equipped with such a separator. Finally, the invention relates to an internal combustion engine which is equipped with such a crankcase ventilation device.
Aus der
Außer solchen aktiven Abscheidern gibt es auch passive Abscheider, die ihre vorgesehene Abscheidewirkung aufgrund ihrer Durchströmung mit dem zu reinigenden Fluid erzielen. Die vorliegende Erfindung geht bevorzugt von einer Abscheideeinrichtung aus, die mit einem solchen passiven Abscheider zum Abscheiden der Verunreinigungen aus dem Gas ausgestattet ist. Zum Erzeugen der Gasströmung kann die Abscheideeinrichtung außerdem mit einer bezüglich des Abscheiders separaten Fördereinrichtung ausgestattet sein, die zum Antreiben des Gases dient. Zweckmäßig sind Abscheider und Fördereinrichtung in einem gemeinsamen Gehäuse, dem Einrichtungsgehäuse, angeordnet. Die jeweilige Fördereinrichtung weist jedenfalls einen elektrischen Antrieb zum drehenden Antreiben eines Laufrads um eine Rotationsachse auf. Der elektrische Antrieb umfasst zweckmäßig einen mit dem Laufrad antriebsverbundenen Elektromotor und eine Leistungselektronik zum Betreiben bzw. zum Ansteuern des Elektromotors.Besides such active separators, there are also passive separators, which achieve their intended separation effect due to their flow with the fluid to be cleaned. The present invention is preferably based on a separation device, which is equipped with such a passive separator for separating the impurities from the gas. In order to generate the gas flow, the separation device can also be equipped with a separate conveyor with respect to the separator, which serves to drive the gas. Suitably, the separator and conveyor are arranged in a common housing, the device housing. In any case, the respective conveyor has an electric drive for rotationally driving an impeller about an axis of rotation. The electric drive expediently comprises an electric motor connected to the impeller and power electronics for operating or driving the electric motor.
Innerhalb einer derartigen Abscheideeinrichtung besteht das Problem, dass während des Betriebs der Abscheideeinrichtung der elektrische Antrieb Wärme generiert, die abgeführt werden muss, um eine Überhitzung des Antriebs zu vermeiden und um eine möglichst lange Lebensdauer für den Antrieb zu erzielen. Dabei entsteht die Wärme sowohl im Elektromotor als auch in der Leistungselektronik.Within such a separation device, there is the problem that during operation of the separation device of the electric drive generates heat that must be dissipated in order to avoid overheating of the drive and to achieve the longest possible life for the drive. The heat is generated both in the electric motor and in the power electronics.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Abscheideeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art bzw. für eine damit ausgestattete Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung bzw. für eine zugehörige Brennkraftmaschine eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich durch eine verbesserte Wärmeabfuhr vom elektrischen Antrieb auszeichnet.The present invention addresses the problem of providing for a separator of the type described above or for a crankcase ventilation device equipped therewith or for an associated internal combustion engine, an improved embodiment, which is characterized by improved heat dissipation from the electric drive.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Leistungselektronik einerseits und den Elektromotor andererseits in verschiedenen Metallgehäuseteilen anzuordnen, zwischen denen ein Kunststoffgehäuseteil angeordnet ist. Die beiden Metallgehäuseteile können sich aufgrund des dazwischen angeordneten Kunststoffgehäuseteils nicht berühren. In der Folge sind die beiden Metallgehäuseteile durch das zwischengeschaltete Kunststoffgehäuseteil thermisch voneinander entkoppelt. Die Erfindung nutz die Erkenntnis, dass der Elektromotor und die Leistungselektronik während des Betriebs der Abscheideeinrichtung unterschiedliche Temperaturen erreichen können, so dass innerhalb des Einrichtungsgehäuses ein Wärmestrom entsteht. In der Regel erreicht der Elektromotor höhere Temperaturen als die Leistungselektronik, so dass besagter Wärmestrom vom Elektromotor zur Leistungselektronik fließt und die Gefahr einer Überhitzung bzw. vorzeitigen Alterung der Leistungselektronik erhöht. Durch den erfindungsgemäßen Vorschlag führt dieser Wärmestrom innerhalb des Einrichtungsgehäuses zwingend durch das Kunststoffgehäuseteil, das dabei als thermischer Isolator wirkt und den Wärmestrom behindert. Somit bildet das Kunststoffgehäuseteil eine thermische Trennung zwischen den beiden Metallgehäuseteilen. Die thermische Belastung der Leistungselektronik ist dadurch reduziert.The invention is based on the general idea to arrange the power electronics on the one hand and the electric motor on the other hand in different metal housing parts, between which a plastic housing part is arranged. The two metal housing parts can not touch due to the interposed plastic housing part. As a result, the two metal housing parts are thermally decoupled from each other by the interposed plastic housing part. The invention makes use of the knowledge that the electric motor and the power electronics can reach different temperatures during the operation of the separation device, so that a heat flow arises within the device housing. In general, the electric motor reaches higher temperatures than the power electronics, so that said heat flow from the electric motor to the power electronics and increases the risk of overheating or premature aging of the power electronics. By virtue of the proposal according to the invention, this heat flow within the device housing necessarily results from the plastic housing part, which acts as a thermal insulator and impedes the heat flow. Thus, the plastic housing part forms a thermal separation between the two metal housing parts. The thermal load on the power electronics is thereby reduced.
Im Einzelnen weist das Einrichtungsgehäuse ein Elektronikgehäuseteil aus Metall auf, in dem die Leistungselektronik angeordnet ist. Ferner weist das Einrichtungsgehäuse ein Motorgehäuseteil aus Metall auf, in dem der Elektromotor angeordnet ist. Schließlich weist das Einrichtungsgehäuse ein Kunststoffgehäuseteil auf, das im Einrichtungsgehäuse zwischen dem Elektronikgehäuseteil und dem Motorgehäuseteil angeordnet ist. Mit anderen Worten, das Kunststoffgehäuseteil ist in einen Wärmepfad, der innerhalb des Einrichtungsgehäuses Wärme vom Elektromotor zur Leistungselektronik führt angeordnet, derart, dass dieser Wärmepfad zwingend durch das Kunststoffgehäuseteil führt. Somit bildet das Kunststoffgehäuseteil einen thermischen Isolator zwischen dem Elektronikgehäuseteil und dem Motorgehäuseteil. Im Übrigen führt die Verwendung eines solchen Kunststoffgehäuseteils zu einer Reduzierung der Herstellungskosten.In particular, the device housing has a metal electronics housing part in which the power electronics is arranged. Furthermore, the device housing has a motor housing part made of metal, in which the electric motor is arranged. Finally, the device housing has a plastic housing part, which is arranged in the device housing between the electronics housing part and the motor housing part. In other words, the plastic housing part is arranged in a heat path, which leads heat within the device housing from the electric motor to the power electronics, such that this heat path necessarily passes through the plastic housing part. Thus, the plastic housing part forms a thermal insulator between the electronics housing part and the motor housing part. Incidentally, the use of such a plastic housing part leads to a reduction in manufacturing costs.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung zusätzlich einen ringförmigen Kanal zum Führen des Gases aufweisen. Das Laufrad weist mehrere im Kanal angeordnete Laufschaufeln auf und ist konzentrisch zum Kanal angeordnet, derart, dass bei rotierendem Laufrad die Laufschaufeln innerhalb des Kanals in dessen Umlaufrichtung umlaufen. Hierdurch besitzt die Abscheideeinrichtung für das zu reinigende Gas einen vergleichsweise langen Strömungsweg, was die Nutzung des Gases zur Aufnahme von Wärme begünstigt.According to an advantageous embodiment, the conveyor may additionally comprise an annular channel for guiding the gas. The impeller has a plurality of blades arranged in the channel and is arranged concentrically with the channel, such that when the impeller rotates, the blades within the channel rotate in the circumferential direction thereof. As a result, the separator for the gas to be cleaned has a comparatively long flow path, which favors the use of the gas to absorb heat.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Elektronikgehäuseteil stromauf des Kanals und/oder im Bereich des Gaseinlasses angeordnet und mit dem vom Gaseinlass zum Kanal strömenden Gas wärmeübertragend gekoppelt sein. Somit kann das zugeführte, zu reinigende Gas Wärme vom Elektrogehäuseteil abführen, was zu einer Kühlung der Leistungselektronik führt.In an advantageous embodiment, the electronics housing part can be arranged upstream of the channel and / or in the region of the gas inlet and coupled in a heat-transmitting manner with the gas flowing from the gas inlet to the channel. Thus, the supplied, to be cleaned gas dissipate heat from the electrical housing part, resulting in a cooling of the power electronics.
Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das Elektronikgehäuseteil einen Abschnitt eines Rohgaspfads bildet, der das mit Verunreinigungen beladene Gas vom Gehäuseeinlass zum Kanal führt. Diese Bauform begünstigt die Wärmeübertragung vom Elektronikgehäuseteil auf den Gasstrom.An advantageous development provides that the electronics housing part forms a portion of a raw gas path, which leads the loaded with impurities gas from the housing inlet to the channel. This design promotes heat transfer from the electronics housing part to the gas flow.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass im Elektronikgehäuseteil wenigstens eine Rippe ausgebildet ist, die vom Gas umströmt ist. Durch eine derartige Rippe wird in bekannter Weise die dem Gas ausgesetzte Oberfläche vergrößert, was die Wärmeübertragung begünstigt. Sofern mehrere derartige Rippen vorgesehen sind, können diese insbesondere sternförmig angeordnet sein. Sternförmig angeordnete Rippen können vorzugsweise im Zentrum miteinander verbunden sein oder freistehend enden.Another embodiment provides that in the electronics housing part at least one rib is formed, which is flowed around by the gas. By such a rib, the surface exposed to the gas is increased in a known manner, which favors heat transfer. If a plurality of such ribs are provided, they may in particular be arranged in a star shape. Star-shaped arranged ribs may preferably be connected to each other in the center or terminate free-standing.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Einrichtungsgehäuse außerdem ein Fördergehäuseteil aufweist, das den Kanal enthält und an dem das Motorgehäuseteil befestigt ist. Ein derartiges separates Fördergehäuseteil vereinfacht die Montage der Abscheideeinrichtung.Another embodiment provides that the device housing also has a conveyor housing part which contains the channel and to which the motor housing part is attached. Such a separate conveyor housing part simplifies the assembly of the separator.
Gemäß einer Weiterbildung kann das Kunststoffgehäuseteil durch ein Verbindungsgehäuseteil aus Kunststoff gebildet sein, das am Fördergehäuseteil befestigt ist und an dem das Elektronikgehäuseteil befestigt ist. Das Verbindungsgehäuseteil ist dabei zwischen dem Fördergehäuseteil und dem Elektronikgehäuseteil angeordnet. In der Folge sind das Elektronikgehäuseteil und das Motorgehäuseteil nicht an demselben Gehäuseteil befestigt, was die thermische Entkopplung verbessert. Insbesondere ist das Elektronikgehäuseteil über das Verbindungsgehäuseteil, also indirekt am Fördergehäuseteil befestigt, während das Motorgehäuseteil direkt am Fördergehäuseteil befestigt sein kann.According to a development, the plastic housing part may be formed by a connection housing part made of plastic, which is attached to the conveyor housing part and to which the electronics housing part is attached. The connection housing part is arranged between the conveyor housing part and the electronics housing part. As a result, the electronic housing part and the motor housing part are not attached to the same housing part, which improves the thermal decoupling. In particular, the electronics housing part via the connection housing part, that is indirectly attached to the conveyor housing part, while the motor housing part can be attached directly to the conveyor housing part.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Fördergehäuseteil aus Metall besteht und wärmeübertragend mit dem Metallgehäuseteil gekoppelt ist. Diese Maßnahme führt dazu, dass das im Kanal geführte Gas Wärme über die Wände des Kanals aufnehmen und somit vom Fördergehäuseteil abführen kann. Insoweit lässt sich hier eine Kühlung des Motorgehäuseteils und somit des Elektromotors bewirken.A further development provides that the conveyor housing part consists of metal and is heat-transmitting coupled to the metal housing part. This measure means that the gas guided in the channel can absorb heat via the walls of the channel and thus dissipate it from the conveyor housing part. In that regard, a cooling of the motor housing part and thus of the electric motor can be effected here.
Eine andere Ausführungsform schlägt vor, das Fördergehäuseteil aus Kunststoff herzustellen. In diesem Fall kann das Kunststoffgehäuseteil durch das Fördergehäuseteil gebildet sein. Insbesondere kann bei dieser Bauweise vorgesehen sein, dass an das Fördergehäuseteil aus Kunststoff einerseits das Elektronikgehäuseteil und andererseits das Motorgehäuseteil angebaut sind.Another embodiment proposes to produce the conveyor housing part made of plastic. In this case, the plastic housing part may be formed by the conveying housing part. In particular, it can be provided in this construction, that on the one hand, the electronics housing part and on the other hand, the motor housing part are grown on the conveyor housing part made of plastic.
Zweckmäßig ist das Motorgehäuseteil innerhalb des Einrichtungsgehäuses so angeordnet, dass es unmittelbar einer Umgebung der Abscheideeinrichtung ausgesetzt ist und dementsprechend Wärme in diese Umgebung abgegeben werden kann. Diese Wärmeabgabe kann dabei über natürliche oder erzwungene Konvektion sowie über Wärmestrahlung erfolgen. Zusätzlich oder alternativ kann das Elektronikgehäuse am Einrichtungsgehäuse so angeordnet sein, dass es unmittelbar einer Umgebung der Abscheideeinrichtung ausgesetzt ist und Wärme in diese Umgebung abgeben, insbesondere abstrahlen, kann.Suitably, the motor housing part is arranged within the device housing so that it is directly exposed to an environment of the separator and accordingly heat can be discharged into this environment. This heat can be done via natural or forced convection and heat radiation. Additionally or alternatively, the electronics housing may be arranged on the device housing so that it is directly exposed to an environment of the separator and release heat in this environment, in particular radiate.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Motorgehäuseteil an einer Außenseite, die einer Umgebung der Abscheideeinrichtung ausgesetzt ist, Rippen zur Wärmeabgabe an, insbesondere zur Wärmeabstrahlung in, die Umgebung aufweist. Hierdurch kann die Wärmeabgabe an die Umgebung verbessert werden. Zusätzlich oder alternativ kann das Elektronikgehäuseteil an einer Außenseite, die einer Umgebung der Abscheideeinrichtung ausgesetzt ist, Rippen zur Wärmeabgabe an, insbesondere zur Wärmeabstrahlung in, die Umgebung aufweisen.Another embodiment provides that the motor housing part on an outer side, the one Environment of the deposition is exposed, ribs for heat dissipation, in particular for heat dissipation in, the environment has. As a result, the heat transfer to the environment can be improved. Additionally or alternatively, the electronics housing part on an outer side, which is exposed to an environment of the separator, ribs for heat dissipation, in particular for heat dissipation in, have the environment.
Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass das Einrichtungsgehäuse außerdem ein Einrichtungsgehäuseunterteil aus Kunststoff aufweist, das den Schmutzauslass und den Gasauslass aufweist und das an einer vom Motorgehäuseteil abgewandten Seite am Fördergehäuseteil befestigt ist. Durch die Verwendung eines Einrichtungsgehäuseunterteils aus Kunststoff lassen sich die Herstellungskosten der Abscheideeinrichtung reduzieren.Another embodiment provides that the device housing also has a device housing lower part made of plastic, which has the dirt outlet and the gas outlet and which is attached to a side facing away from the motor housing part side on the conveyor housing part. By using a plastic device housing bottom part, the manufacturing costs of the separating device can be reduced.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass das Fördergehäuseteil im Bereich des Kanals in einer senkrecht zur Rotationsachse verlaufenden Teilungsebene geteilt ist und ein Fördergehäuseunterteil, das eine Unterseite des Kanals enthält, und ein Fördergehäuseoberteil aufweist, das eine Oberseite des Kanals enthält. Diese geteilte Bauweise des Fördergehäuseteils vereinfacht die Montage der Abscheideeinrichtung, insbesondere das Einsetzen des Laufrads in den Kanal. Zweckmäßig kann nun das Motorgehäuseteil am Fördergehäuseoberteil befestigt sein, während das ggf. vorhandene Einrichtungsgehäuseunterteil am Fördergehäuseunterteil befestigt ist. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Fördergehäuseoberteil aus Metall bestehen. Alternativ kann das Fördergehäuseoberteil jedoch auch aus Kunststoff hergestellt sein. Zweckmäßig ist eine Ausführungsform, bei der das Fördergehäuseunterteil aus Kunststoff hergestellt ist.A development provides that the conveyor housing part is divided in the region of the channel in a plane perpendicular to the rotation axis dividing plane and a Fördergehäuseunterteil containing a bottom of the channel, and a conveyor housing upper part containing a top of the channel. This split design of the conveyor housing part simplifies the assembly of the separator, in particular the insertion of the impeller in the channel. Appropriately, the motor housing part can now be attached to the conveyor housing upper part, while the possibly existing Einrichtungsgehäuseunterteil is attached to the conveyor housing base. In an advantageous embodiment, the delivery housing upper part may consist of metal. Alternatively, however, the delivery housing upper part can also be made of plastic. It is expedient to use an embodiment in which the delivery housing lower part is made of plastic.
Eine besonders zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass das Fördergehäuseunterteil mittels einer oberen Verschraubung ausschließlich am Fördergehäuseoberteil befestigt ist und mittels einer unteren Verschraubung ausschließlich am Einrichtungsgehäuseunterteil befestigt ist. Mit anderen Worten, hier werden zwei verschiedene Verschraubungen vorgeschlagen, um einerseits das Fördergehäuseoberteil und andererseits das Einrichtungsgehäuseunterteil am Fördergehäuseunterteil zu befestigen. Hierdurch ergeben sich vereinfachte Montagemöglichkeiten.A particularly expedient embodiment provides that the conveyor housing base is fastened by means of an upper screw exclusively on the conveyor housing upper part and is fastened by means of a lower screw exclusively on Einrichtungsgehäuseunterteil. In other words, two different screw connections are proposed here, in order on the one hand to fix the delivery housing upper part and on the other hand the device housing lower part to the delivery housing lower part. This results in simplified mounting options.
Zweckmäßig kann der Abscheider am Fördergehäuseunterteil befestigt sein, derart, dass er in das Einrichtungsgehäuseunterteil hineinragt. Auch dies vereinfacht die Montage.Suitably, the separator may be attached to the conveyor housing lower part, such that it protrudes into the Einrichtungsgehäuseunterteil. This also simplifies the assembly.
Vorteilhaft kann das Einrichtungsgehäuseunterteil einen Schmutzsammelraum enthalten, der fluidisch mit dem Schmutzauslass verbunden ist und dem die vom Abscheider abgeschiedenen Verunreinigungen zugeführt werden. Somit erhält das Einrichtungsgehäuseunterteil eine zusätzliche Funktion. Insbesondere ist dieser Schmutzsammelraum durch das Fördergehäuseunterteil nach oben abgedeckt.Advantageously, the device housing lower part may contain a dirt collecting space, which is fluidically connected to the dirt outlet and to which the impurities deposited by the separator are supplied. Thus, the device housing base receives an additional function. In particular, this dirt collecting space is covered by the conveyor housing lower part upwards.
Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann die Fördereinrichtung als Seitenkanalverdichter ausgestaltet sein. Ein derartiger Seitenkanalverdichter charakterisiert sich dadurch, dass er einen ringförmigen Kanal aufweist, der einen Kanaleinlass mit einem Kanalauslass verbindet, wobei ein Laufrad konzentrisch zu diesem Kanal angeordnet ist, so dass radial abstehende Laufschaufeln des Laufrads im Kanal angeordnet und darin in Umfangsrichtung verstellbar sind. Die Umfangsrichtung bezieht sich dabei auf eine Rotationsachse des Laufrads. Laufrad und Kanal sind bezüglich dieser Rotationsachse koaxial und konzentrisch angeordnet. Ferner ist beim Seitenkanalverdichter vorgesehen, 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 der 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. Ein derartiger Seitenkanalverdichter lässt sich vergleichsweise preiswert realisieren und zeichnet sich durch eine effiziente Förderleistung aus.According to a particularly advantageous embodiment, the conveyor may be configured as a side channel compressor. Such a side channel compressor is characterized by having an annular channel connecting a channel inlet to a channel outlet, with an impeller concentric with that channel such that radially projecting blades of the impeller are disposed in the channel and are circumferentially adjustable therein. The circumferential direction refers to a rotation axis of the impeller. Impeller and channel are arranged coaxially and concentrically with respect to this axis of rotation. Further, it is provided in the side channel compressor that the annular channel transversely to the circumferential direction has a channel cross-section having a core portion in which the blades are located. Further, the annular passage in the circumferential direction can be subdivided into a delivery section leading from the port inlet to the port outlet in the rotational direction of the impeller and a dead section leading from the port outlet to the port inlet in the rotational direction of the impeller. In the dead section, the channel cross-section consists exclusively of the aforementioned core area. In contrast, in the conveying section, the channel cross section has, in addition to the core region, at least one lateral region adjoining the core region laterally. It is expedient to provide two axially adjoining side areas, namely an upper axial side area, which adjoins the core area on a rotor upper side with a vertical axis of rotation, and a lower axial side area, which adjoins the core area on a rotor underside with a vertical axis of rotation. Furthermore, a radial side region may be provided, which adjoins the core region radially on the outside. In such a side channel compressor, a bottom of the channel facing the bottom and facing the impeller top channel cover in the channel outlet at the transition from the conveyor section to Totabschnitt and in the channel inlet at the transition from Totabschnitt to the conveyor section each have a step. Likewise, a duct side wall bordering the duct radially outwardly has a step at these transitions, in each case, if the above-mentioned radial side region is additionally provided. Such a side channel compressor can be realized comparatively inexpensive and is characterized by an efficient delivery rate.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass der Abscheider als Impaktor ausgestaltet ist. Ein derartiger Impaktor weist eine Lochwand mit Durchtrittsöffnungen sowie eine Prallwand auf, die bezüglich einer Durchströmung des Impaktors mit Blow-by-Gas stromab der Lochwand angeordnet ist. Der Impaktor weist den Rohgaseinlass für mit Öl beladenes Blow-by-Gas, den Reingasauslass für von Öl befreites Blow-by-Gas und den 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 Lochwand, 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 Prallwand, 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 Prallwand abgestoppt werden, so dass die Verunreinigungen zunächst an der Prallwand verbleiben und bspw. zu einem Ölsammelraum geführt werden, der mit dem Ölauslass fluidisch verbunden ist.Another advantageous embodiment provides that the separator is designed as an impactor. Such an impactor has a perforated wall with passage openings and a baffle wall, which is arranged downstream of the perforated wall with respect to a flow through the impactor with blow-by gas. The impactor has the raw gas inlet for oil-loaded blow-by gas, the clean gas outlet for oil-free blow-by gas and the Oil outlet for oil separated from the blow-by gas. During the flow through the impactor with blow-by gas, the blow-by gas first strikes the perforated plate and is thereby forced to flow through the through-openings of the perforated plate. Since the sum of the flow-through cross-sections of all passage openings is smaller than the flow-through cross section in Impaktor immediately upstream of the hole wall, this results in an acceleration of the gas flow and a division of the gas flow to individual, the passages passing through, jet-shaped partial streams. These partial flows meet frontal, preferably perpendicular to the baffle, at which an abrupt flow deflection, usually by about 90 °. This flow deflection follows the gas, while the entrained liquid and / or solid impurities are stopped at the baffle wall, so that the impurities initially remain on the baffle wall and, for example, are guided to an oil collection space, which is fluidly connected to the oil outlet.
Beispielsweise kann die Prallwand aus einem für die Verunreinigungen durchlässigen Material bestehen, bspw. aus einem offenporigen Schaumstoff oder aus einem Vliesmaterial. Zweckmäßig sind Prallwand und Lochwand relativ zueinander so angerordnet, dass ein Abstand in der Strömungsrichtung zwischen den Austrittsenden der Durchtrittsöffnungen und der Prallwand vorliegt. Die Durchtrittsöffnungen können an einer der Prallwand zugewandten Seite der Lochwand durch Rohre verlängert sein, um die Ausbildung der einzelnen, strahlförmigen Teilströme zu verbessern. Auch diese Rohre enden vorzugsweise beabstandet zur Prallwand.For example, the baffle may consist of a material which is permeable to the contaminants, for example of an open-cell foam or of a non-woven material. The baffle wall and the perforated wall are expediently arranged relative to one another such that there is a spacing in the flow direction between the outlet ends of the passage openings and the baffle wall. The passage openings may be extended by tubes at a side of the hole wall facing the baffle wall, in order to improve the formation of the individual jet-shaped partial flows. These tubes also preferably end at a distance from the baffle wall.
Eine erfindungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung dient zum Abführen von Blow-by-Gas aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung weist eine Entlüftungsleitung auf, die an den Gaseinlass einer Abscheideeinrichtung der vorstehend beschriebenen Art angeschlossen ist und die mit dem Kurbelgehäuse fluidisch verbindbar ist. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung weist außerdem eine Rückführleitung auf, die an den Schmutzauslass der Abscheideeinrichtung angeschlossen ist und die mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine fluidisch verbindbar ist.A crankcase ventilation device according to the invention is used for discharging blow-by gas from a crankcase of an internal combustion engine. The crankcase ventilation device has a vent line, which is connected to the gas inlet of a separator of the type described above and which is fluidically connectable to the crankcase. The crankcase ventilation device also has a return line which is connected to the dirt outlet of the separation device and which is fluidically connectable to an oil sump of the internal combustion engine.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, besitzt ein Kurbelgehäuse, einen Ölsumpf und eine Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art. Dabei ist die Entlüftungsleitung fluidisch mit dem Kurbelgehäuse verbunden, während die Rückführleitung fluidisch mit dem Ölsumpf verbunden ist.An internal combustion engine according to the invention, which can be arranged in particular in a motor vehicle, has a crankcase, an oil sump and a crankcase ventilation device of the type described above. In this case, the vent line is fluidically connected to the crankcase, while the return line is fluidly connected to the oil sump.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
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.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
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 Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung, die eine Abscheideeinrichtung aufweist, -
2 eine stark vereinfachte Schnittdarstellung der Abscheideeinrichtung, -
3 ein vergrößertesDetail III aus 2 in einer isometrischen Schnittansicht, -
4 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung der Abscheideeinrichtung bei einer anderen Ausführungsform, -
5 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung der Abscheideeinrichtung bei einer weiteren Ausführungsform, -
6 ein stark vereinfachter, prinzipieller Querschnitt einer als Seitenkanalverdichter ausgestalteten Fördereinrichtung der Abscheideeinrichtung senkrecht zu einer Rotationsachse eines Laufrads des Seitenkanalverdichters, -
7 ein stark vereinfachter, prinzipieller Längsschnitt der als Seitenkanalverdichter ausgestalteten Fördereinrichtung parallel zur Rotationsachse, -
8 eine stark vereinfachte Prinzipdarstellung des Aufbaus eines Impaktors.
-
1 a greatly simplified schematic diagram of an internal combustion engine with a crankcase ventilation device having a separator, -
2 a greatly simplified sectional view of the separator, -
3 an enlarged detail III2 in an isometric sectional view, -
4 a greatly simplified schematic representation of the separator in another embodiment, -
5 a greatly simplified schematic representation of the separator in a further embodiment, -
6 a greatly simplified, principal cross section of a side channel compressor designed as a conveyor of the separator perpendicular to a rotational axis of an impeller of the side channel compressor, -
7 a greatly simplified, principal longitudinal section of the side channel compressor designed as a conveyor parallel to the axis of rotation, -
8th a simplified schematic representation of the structure of an impactor.
Entsprechend
Der jeweilige Kolben
Die Brennkraftmaschine
Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine
Die Abscheideeinrichtung
Sofern wie hier die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
Entsprechend
Gemäß
Die Fördereinrichtung
Das Einrichtungsgehäuse
Entsprechend
Wie den
In
Ferner kann im Elektronikgehäuseteil
Gemäß den
Im Beispiel der
Wie sich insbesondere den
Das Einrichtungsgehäuse
Die Fördereinrichtung
Der vorstehend genannte Abscheider
Axial beabstandet zur Lochplatte
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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