DE102018124654B4 - Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, Partikelabscheider und Kurbelgehäuseentlüftungssystem - Google Patents

Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, Partikelabscheider und Kurbelgehäuseentlüftungssystem Download PDF

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Abstract

Einrichtung (51) zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom in einem Verbrennungsmotor (1), umfassend:- einen wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung (27, 109) begrenzenden Ventilsitz (73), durch die der Gasstrom in einer Hauptströmungsrichtung (H) zumindest teilweise strömt; und- ein bewegbares Ventilglied (55), das derart bezüglich des Ventilsitzes stellbar ist, dass Strömungsleitflächen (99, 129) des Ventilsitzes und des Ventilglieds den Gasstrom derart umlenken, dass aufgrund von Impakt der Partikel an den Strömungsleitflächen (99, 129) sich die Partikel aus dem Gasstrom abscheiden; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strömungsleitfläche (99, 129) des Ventilsitzes und/oder des Ventilglieds wenigstens einen Leitvorsprung (101, 102) und/oder wenigstens eine Leitvertiefung aufweist, um den Gasstrom in eine Drallströmung zu versetzen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, insbesondere Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Partikelabscheider mit wenigstens zwei gattungsgemäßer Einrichtungen zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor. Die Erfindung betrifft auch ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines Verbrennungsmotors.
  • Generell sind Abscheider, insbesondere Ölabscheider, im Stand der Technik bekannt. Es existieren im Allgemeinen zwei Gattungen von Abscheidern, nämlich aktive Abscheider und passive Abscheider. Aktive Abscheider kennzeichnen sich dadurch, dass zusätzliche Energie aufgewendet wird, mit welcher die Partikel, insbesondere Ölpartikel, beaufschlagt werden, um eine erhöhte Effizienz bei der Abscheidung zu erzielen. Beispielsweise ist ein Elektro-Abscheidungssystem bekannt, bei dem Partikel elektrisch aufgeladen werden, sodass diese von einer gegenpoligen Oberfläche angezogen und anschließend abgeschieden werden können. Bei passiven Abscheidern wird keine zusätzliche Energie in das System eingebracht. Beispielsweise nutzen passive Abscheider die kinetische Energie der Gasströmung. Die Partikel werden dabei beispielsweise durch ein Labyrinth oder einen Zyklon geleitet und somit durch die Massenträgheit der Partikel von der Gasströmung separierbar, wodurch die Partikel aus dem Gasstrom abgeführt werden können, welcher dann bereinigt ist. Insbesondere bei Ölabscheidern werden die Ölpartikel in den Ölkreislauf zurückgeführt und der gereinigte Gasstrom in die Ansaugluft des Verbrennungsmotors zurückgeführt.
  • Aus WO 2016 / 184 768 A1 ist beispielsweise eine Vorrichtung zur Abscheidung von Partikeln aus einem Gasstrom bekannt. Der Abscheider wird an einer Unterseite, welche einen Strömungseintritt definiert, von der Gasströmung angeströmt. Der Strömungseintritt mündet in einen Strömungskanal, welcher durch ein die Unterseite des Abscheiders bildendes Strömungsleitelement sowie ein relativ zu diesem bewegbares und in den Strömungseintritt hineinragendes Ventilglied definiert ist. Das Strömungsleitelement und das Ventilglied sind dabei derart dimensioniert und bezüglich einander angeordnet, dass die Gasströmung beim Durchlaufen des Strömungskanals umgelenkt wird, um den Abscheidegrad, also die Effizienz des Abscheiders, zu erhöhen. Der darin beschriebene Ölabscheider stößt allerdings aufgrund der sich verschärfenden gesetzlichen und umweltrelevanten Regulierungen und Forderungen in Bezug auf die Abscheiderate und die damit einhergehende Effizienz des Abscheiders an seine Grenzen.
  • DE 10 2008 044 857 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine. DE 20 2005 009 990 U1 betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine. Ferner ist aus DE 10 2010 029 322 A1 ein Druckbegrenzungsventil einer Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine sowie eine Vorrichtung mit einem solchen Druckbegrenzungsventil bekannt.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile aus dem bekannten Stand der Technik zu verbessern, insbesondere einen Abscheider zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom, einen Partikelabscheider bzw. ein Kurbelgehäuse mit einer verbesserten Abscheiderate bereitzustellen.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1,12 bzw. 13 gelöst.
  • Danach ist eine Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor vorgesehen. Eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln wird im Folgenden auch kurz als Abscheideeinrichtung bezeichnet. Für den spezifischen Einsatz zum Abscheiden von Ölpartikeln bietet sich die Bezeichnung Ölabscheider bzw. Ölabscheideeinrichtung an. Bei einer beispielhaften Anwendung eines erfindungsgemäßen Abscheiders in einem Kraftfahrzeug bei einem Verbrennungsmotor entstehen Blow-By-Gase zwischen einem Arbeitskolben und einem Zylinder, in dem der Arbeitskolben aufgenommen ist, in einen Kurbelgehäuseinnenraum des Verbrennungsmotors. Alternativ treten sogenannte Blow-By-Gase auch zwischen Zylinder und Zylinderkopf und/oder zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfhaube eines Verbrennungsmotors, wie eines Hubkolbenmotors, auf. Blow-By-Gase enthalten in der Regel neben Luft und Öl auch Verbrennungsgase und unverbrannte Kraftstoffbestandteile, die negative Auswirkungen auf die Funktion des Verbrennungsmotors haben können. Beispielsweise wird der durch den Blow-By-Gas-Strom in dem Kurbelgehäuse verursachte Druckanstieg mittels einer Kurbelgehäuseentlüftung reduziert, vorzugsweise vermieden, die mittels eines Leitungssystems an die Frischluftzufuhr des Verbrennungsmotors gekoppelt ist. Im Verlauf der Strömungsrichtung innerhalb der Kurbelgehäuseentlüftung kann beispielsweise eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung angeordnet sein, insbesondere derart, dass der Verbrennungsgase und/oder unverbrannte Kraftstoffbestandteile umfassende Blow-By-Gas-Strom der Abscheideeinrichtung zugeführt wird, in welcher eine Abscheidung, insbesondere Ölabscheidung, von Partikeln, wie Ölpartikeln, erfolgt, so dass die abgeschiedenen Partikel von dem Gasstrom separiert abgeführt werden können und der vorzugsweise bereinigte Gasstrom der Frischluftzufuhr zugeführt werden kann, ohne dass eine Beschädigung des Verbrennungsmotors einhergeht. Bei den erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtungen handelt es sich vorzugsweise um passive Abscheideeinrichtungen, bei denen, wie bereits oben ausgeführt wurde, keine zusätzliche Energie in das Abscheidesystem eingebracht wird.
  • Die erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung umfasst einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung begrenzenden Ventilsitz. Durch die wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung kann der Gasstrom in einer Hauptströmungsrichtung zumindest teilweise strömen, vorzugsweise um sich einer Partikelabscheidung durch die Abscheideeinrichtung zu unterziehen. Der Ventilsitz kann mit einem Ventilglied zusammenwirken, um die wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung zu schließen und/oder zu öffnen, um den Gasstrom durch die wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung zu verhindern und/oder zu gewährleisten. Der Ventilsitz ist dabei derart in Bezug auf den Gasstrom anzuordnen, dass der Gasstrom wenigstens teilweise durch die Strömungsdurchtrittsöffnung hindurch gelangen kann. Vorzugsweise definiert die Abscheideeinrichtung einen Abscheideraum, der sich stromabwärts des Ventilglieds bzw. der Strömungsdurchtrittsöffnung befindet und in den der Gasstrom über die Strömungsdurchtrittsöffnung gelangen kann. Eine dem Gasstrom zugewandte Seite des Ventilsitzes kann dabei beispielsweise die Form einer ebenen Platte aufweisen. Die Strömungsdurchtrittsöffnung kann von der dem Gasstrom zugewandten Seite durch den Ventilsitz bis zu einer dem Gasstrom abgewandten, vorzugweise dem Abscheideraum zugewandten, Seite vorzugweise kontinuierlich verlaufen. Beispielsweise besitzt die Strömungsdurchtrittsöffnung eine eckige, ovale oder runde, vorzugsweise kreisrunde Gestalt.
  • Die erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung umfasst ein bewegbares Ventilglied, das derart bezüglich des Ventilsitzes einstellbar ist, vorzugsweise dessen Position in einer axialen Stellrichtung derart bezüglich des Ventilsitzes einstellbar ist, dass Strömungsleitflächen des Ventilsitzes und/oder des Ventilglieds den Gasstrom derart umlenken, dass aufgrund von Impakt der Partikel an den Strömungsleitflächen sich die Partikel aus dem Gasstrom abscheiden. Als Strömungsleitflächen werden diejenigen Oberflächen des Ventilsitzes und des Ventilglieds bezeichnet, die mit dem Gasstrom in Kontakt geraten können, vorzugsweise die den Gasstrom umlenken und/oder führen können. Es hat sich herausgestellt, dass bei zunehmend geneigter Orientierung einer Strömungsleitfläche gegenüber der Hauptströmungsrichtung des Gasstroms, also maximal eine 90°-Neigung, die Abscheidewirkung/der Abscheidegrad/die Abscheideeffizienz der Abscheideeinrichtung im Wesentlichen zunimmt. Allerdings resultiert bei größer werdenden Neigungswinkeln der Strömungsleitflächen bezüglich der Hauptströmungsrichtung ein erhöhter Staudruck, der sich negativ auf den Betrieb der Abscheideeinrichtung auswirkt. Als Staudruck ist im Allgemein die Erhöhung des Fluiddrucks am Staupunkt, d.h. an derjenigen Stelle, an der der Gasstrom auf die jeweilige Strömungsleitfläche auftrifft, eines umströmten Körpers gegenüber dem statischen Druck des Gasstroms. Das Ventilglied kann zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz gebracht ist und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar sein, in der das Ventilglied aus dem Anschlagkontakt entfernt und in einer axialen Stellrichtung bewegt ist. Der Anschlagkontakt kann eine axiale Anschlagstelle definieren, wobei axial in Bezug auf die axiale Stellrichtung zu verstehen ist. Bei der Bewegung des Ventilglieds aus einer Öffnungsposition in die Schließposition, das heißt in den Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz, welcher durch die axiale Anschlagstelle definiert ist, kann das Ventilglied eine axiale Bewegung in einer zur axialen Stellrichtung entgegengesetzten axialen Schließrichtung durchführen. Diese ist im Wesentlichen parallel und entgegengesetzt zu der axialen Stellrichtung orientiert, wobei sowohl die axiale Stellrichtung als auch die axiale Schließrichtung allgemein als Axialrichtung bezeichnet werden können, jedoch mit entgegengesetzter Orientierung. Als Öffnungsposition kann insbesondere jede Stellung des Ventilglieds bezüglich des Ventilsitzes verstanden werden, in der kein Anschlagkontakt zwischen Ventilglied und Ventilsitz besteht, also das Ventilglied sich nicht in der Anschlagstelle befindet.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist wenigstens eine Strömungsleitfläche des Ventilsitzes und/oder des Ventilglieds wenigstens einen vorzugsweise turbinenschaufelartigen Leitvorsprung und/oder wenigstens eine vorzugsweise turbinenschaufelartige Leitvertiefung auf, um den Gasstrom in eine Drallströmung zu versetzen. Der Leitvorsprung und/oder die Leitvertiefung kann so angeordnet sein, dass eine hohe Abscheidewirkung erzielt wird, wobei der dabei auftretende Staudruck möglichst geringgehalten ist. Dabei kann eine Anströmkante des Leitvorsprungs und/oder der Leitvertiefung, welche Anströmkante zu Beginn mit dem Gasstrom in Kontakt gerät, derart orientiert sein, dass ein Neigungswinkel der Anströmkante bezüglich der Hauptströmungsrichtung des Gasstroms möglich gering ist und vorzugsweise entlang der Erstreckung des Leitvorsprungs und/oder der Leitvertiefung vorzugsweise kontinuierlich zunimmt, insbesondere bis zu einer Anströmprofilhinterkante, an der der Gasstrom aus dem Kontakt mit der Leitvertiefung und/oder dem Leitvorsprung gerät.
  • In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung ist der wenigstens eine Leitvorsprung und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung helixförmig geformt. Der Leitvorsprung oder die Leitvertiefung kann sich somit mit konstanter Steigung entlang den Strömungsleitflächen um die Hauptströmungsrichtung des Gasstroms winden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass ein Windungsradius im Verlauf des Leitvorsprungs bzw. der Leitvertiefung abnimmt. In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann ein Dreherstreckungswinkel des wenigstens einen Leitvorsprungs und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung wenigstens 30°, vorzugsweise wenigstens 45°, 60°, 75° oder wenigstens 90°, betragen. Ein Dreherstreckungswinkel kann als ein Winkel zwischen der Anströmkante der Leitvertiefung und/oder des Leitvorsprungs und der Anströmprofilhinterkante bezüglich eines Referenzpunktes definiert sein, wobei insbesondere der Referenzpunkt als Mittelpunkt der helixförmigen Erstreckung der Leitvertiefung und/oder des Leitvorsprungs aufgefasst werden kann und somit einen Windungsradius festlegen.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung erfährt der Gasstrom beim Entlangströmen an dem wenigstens einen Leitvorsprung und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung vorzugsweise eine dreidimensionale Beschleunigungskomponente, insbesondere eine Winkelbeschleunigungskomponente insbesondere entlang der Helixform, eine Axialbeschleunigungskomponente in Hauptströmungsrichtung und/oder eine Radialbeschleunigungskomponente in einer Richtung, vorzugsweise Radialrichtung, senkrecht zur Hauptströmungsrichtung, Die resultierenden Beschleunigungskomponenten, die eine Geschwindigkeitserhöhung des Gasstroms entlang den Strömungsleitflächen hervorrufen, bewirken eine Effizienzsteigerung bei der Partikelabscheidung.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung ist eine Abscheidezeit zum Abscheiden der Partikel aus dem Gasstrom durch das Entlangströmen an dem wenigstens einen Leitvorsprung und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung um wenigstens 10 %, vorzugsweise wenigstens 15 %, 20 %, 25 % oder wenigstens 30 %, erhöht. Als Abscheidezeit kann diejenige Zeitspanne definiert sein, in der der Gasstrom einer Partikelabscheidung durch die erfindungsgemäße Abscheiderichtung unterzogen ist, vorzugsweise diejenige Zeit, in der der Gasstrom mit Strömungsleitflächen des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes in Kontakt ist und/oder sich der Gasstrom in einem von der Abscheideeinrichtung begrenzten bzw. definierten Abscheideraum befindet, wobei insbesondere zu berücksichtigen ist, dass auch beim Austreten des Gasstroms aus der Abscheideeinrichtung noch eine Abscheidewirkung sich erzielen lässt, beispielsweise durch das Anordnen wenigstens eines Leitvorsprungs und/oder wenigstens einer Leitvertiefung im Austrittsbereich. Die erhöhte Abscheidezeit hängt erfindungsgemäß damit zusammen, dass der Gasstrom aus seiner Hauptströmungsrichtung umgelenkt wird, insbesondere einem verlängerten Umweg innerhalb der Abscheideeinrichtung folgt, so dass sich ein verlängerter Strömungspfad des Gasstroms innerhalb der Abscheideeinrichtung ergibt, was konsequenterweise zu einer Erhöhung der Abscheidezeit führt. Grundsätzlich ist zu berücksichtigen, dass bei zunehmender Abscheidezeit sich der Abscheidegrad der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung erhöht.
  • In einer weiteren beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung umfasst der wenigstens eine Leitvorsprung und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung eine Anströmprofilnase, vorzugsweise an der der Gasstrom in den Leitvorsprung und/oder die Leitvertiefung eingeführt wird, und eine AnströrnprofiEhinterkante, an der der Gasstrom den Leitvorsprung und/oder die Leitvertiefung wieder verlässt. Eine gedachte vorzugsweise geradlinige Verbindungslinie zwischen Anströmprofilnase und Anströmprofilhinterkante definiert eine Profilsehne, die bezüglich der Hauptströmungsrichtung windschief orientiert ist. Demnach schneidet die Profilsehne, also die gedachte Verbindungslinie zwischen Anströmprofilnase und Anströmprofilhinterkante, nicht die Hauptströmungsrichtung und ist auch nicht parallel zu dieser angeordnet. Dadurch ergibt sich das erfindungsgemäße Herumwinden des Gasstroms um die Hauptströmungsrichtung zur Verlängerung des Strömungspfades an dem Leitvorsprung und/oder der Leitvertiefung.
  • Gemäß einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung lenkt ein wenigstens teilweise die wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung umlaufender Steg den Gasstrom um. Insbesondere erhöht sich dadurch die Abscheidewirkung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung. Dabei kann der Steg den Gasstrom derart umlenken, dass aufgrund von Impakt der Partikel an einer Strömungsleitfläche des Stegs sich die Partikel aus dem Gasstrom abscheiden. Beispielsweise kann der Steg als eine sich in Hauptströmungsrichtung erstreckende Wand ausgebildet sein, deren Axialerstreckung deutlich größer bemessen ist als die Wandstärke des Stegs. Beispielsweise erstreckt sich der Steg ringförmig um die wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung herum. Der Steg muss sich nicht notwendigerweise vollständig um die Strömungsdurchtrittsöffnung herum erstrecken, das heißt er muss nicht vollständig geschlossen ausgebildet sein. Beispielsweise kann der Steg an wenigstens einer Position in Umfangsrichtung offen sein, das heißt einen Axialspalt aufweisen. Es ist denkbar, dass der Axialspalt so bemessen ist, dass er eine Abscheidewirkung bezüglich des hindurchtretenden Gasstroms aufgrund von Impakt an Kanten des Stegs und/oder aufgrund der Querschnittsverjüngung, die auf den Gasstrom wirkt, erzielt. Beispielsweise können mehrere Axialspalte vorgesehen sein, die vorzugsweise gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt bezüglich der Strömungsdurchtrittsöffnung angeordnet sind.
  • Gemäß einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann der Steg eine dem Ventilglied zugewandte Kante umfassen, an der die abgeschiedenen Partikel abtropfen können. Die so gebildete Abtropfkante fördert demnach die Abscheidewirkung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung. Ferner lässt sich durch das definierte Abtropfen eine gezielte Trennung von Gasstrom und Partikeln und/oder Ableitung der abgeschiedenen Partikel bewirken.
  • In einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung weist die wenigstens eine Strömungsleitfläche des Ventilglieds wenigstens ein Durchlassloch für den Gasstrom auf, wobei insbesondere in einer Schließposition des Ventilglieds bezüglich des Ventilsitzes Fluiddurchtritt ermöglicht ist. In der Schließposition befindet sich das Ventilglied in einem Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz, um einen Fluiddurchtritt des Gasstroms durch die Strömungsdurchtrittsöffnung zu verhindern. Aufgrund des wenigstens einen Durchlasslochs kann selbst in der Schließstellung Gasstrom durch die Strömungsdurchtrittsöffnung gelangen. Alternativ oder zusätzlich kann wenigstens eine Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds und/oder Ventilsitzes, die in der Schließposition einen Anschlagkontakt bilden, derart profiliert und/oder konturiert sein, dass Fluiddurchtritt vorzugsweise auch in der Schließposition zugelassen ist. Die Profilierung bzw. Konturierung der Anschlagkontaktfläche hat zur Folge, dass die aufeinanderliegenden Anschlagkontaktflächen des Ventilsitzes und des Ventilglieds keinen vollständig umlaufenden Dichtkontakt bilden, um Fluiddurchtritt zu gewährleisten. Gemäß einer Weiterbildung kann der wenigstens eine Leitvorsprung und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung und das wenigstens eine Durchlassloch und/oder die Profilierung bzw. Konturierung der Anschlagkontaktfläche derart aufeinander abgestimmt sein, vorzugsweise derart bezüglich einander angeordnet sein, dass der wenigstens eine Leitvorsprung und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung den Gasstrom hin zu dem wenigstens einen Durchlassloch und/oder der Profilierung leiten. Dadurch ergibt sich eine erhöhte Abscheideeffizienz der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung, insbesondere dadurch, dass nach dem Entlanggleiten des Gasstroms an dem wenigstens einen Leitvorsprung und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung der Gasstrom unter Ausbildung eines möglichst geringen Staudrucks hin zu dem wenigstens einen Durchlassloch und/oder der Profilierung geführt wird, durch welche der Gasstrom in den Abscheideraum gelangen kann.
  • In einer beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Ventilsitz und/oder das Ventilglied rotationsförmig ausgebildet und eine Gruppe von mehreren Leitvorsprüngen und/oder Leitvertiefungen in Rotationsrichtung gleichmäßig verteilt an den jeweiligen Strömungsleitflächen des Ventilsitzes und/oder des Ventilglieds angeordnet. Über die Anzahl in der Gruppe von mehreren Leitvorsprüngen und/oder Leitvertiefungen kann der Fluiddurchtrittsstrom in der Schließstellung skaliert werden, um einen gewünschten Leckage-Fluiddurchtrittsstrom einzustellen.
  • In einer beispielhaften Ausführung umfasst das Ventilglied gasströmungsaufwärtig, insbesondere an einem axialen Ende des Ventilglieds, einen rotationsförmigen Napf. Ein Grund des Napfes kann axial um wenigstens 5 mm, insbesondere um wenigstens 10 mm, vorzugsweise um wenigstens 10%, 20%, 30% 40% oder 50% der Ventilgliedlängserstreckung, an einer axialen Anschlagstelle zwischen Ventilglied und Ventilsitz vorbei vorstehen. Dies hat sich als vorteilhaft erwiesen, um eine Gesamtaxialabmessung der Abscheideeinrichtung gering zu halten, was insbesondere bei Abscheideeinrichtungen von Vorteil ist, bei denen wenig Bauraum zur Verfügung steht. Gemäß einer Weiterbildung ist der wenigstens eine Leitvorsprung und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung an dem Napfgrund angeordnet und erstreckt sich von dem Napfgrund in Hauptströmungsrichtung vorzugsweise unter Bildung des wenigstens einen Durchlasslochs für den Gasstrom weg.
  • Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung ist der wenigstens eine Leitvorsprung und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung an einem sich von einem Napfgrund in Hauptströmungsrichtung erstreckenden Mantel des Napfes und/oder an einem in den Napfmantel mündenden Kragen des Napfes und/oder an einem sich von dem Napfgrund in Hauptströmungsrichtung erstreckenden Führungszapfen zur axialen Führung des Ventilglieds insbesondere an einem Gehäuse der Abscheideeinrichtung angeordnet. Die erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung ist daher nicht auf gewisse Anordnungen bzw. Positionen der Leitvorsprünge/Leitvertiefungen beschränkt. Diese müssen lediglich an Strömungsleitflächen des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes angeordnet sein, so dass diese mit dem auf die Abscheideeinrichtung treffenden Gasstrom in Kontakt geraten können, um die erfindungsgemäße Wirkung der Erhöhung der Abscheideeffizienz durch das Einbringen einer Drallströmung zu erzielen.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung bildet der Ventilsitz einen rotationssymmetrischen, insbesondere komplementär zu dem Napf geformten, Hohlkörper. Insbesondere verjüngt sich der Hohlkörper in einer zur Stellrichtung entgegengesetzten Schließrichtung, wobei insbesondere der Napf teleskopartig in den Hohlkörper in Stell- und Schließposition verschiebbar ist. Alternativ oder zusätzlich führt der Hohlkörper das Ventilglied bei Verlagerung in Stell-und Schließrichtung und/oder begrenzt der Hohlkörper die Strömungsdurchtrittsöffnung. Vorzugsweise erstreckt sich der Hohlkörper und/oder der Mantel des Napfes in Schließrichtung zunächst im Wesentlichen zylinderförmigen und verjüngt sich anschließend insbesondere trichterförmig in Radialrichtung. Insbesondere bilden die radial außenseitige Flächen des Napfes, insbesondere des Mantels, und die radial innenseitigen Flächen des Ventilglieds, insbesondere des Hohlkörper, Strömungsleitflächen an denen der partikelbeladene Gasstrom zwischen Ventilglied und Ventilsitz entlang strömt. Besonders bevorzugt sind der zylinderförmige Abschnitt und/oder der Verjüngungsabschnitt des Hohlkörpers und des Mantels derart formkomplementär zueinander ausgebildet, dass, in Schließposition, ein Spalt zwischen Mantel und Hohlkörper mit im Wesentlichen konstanter Spaltbreite gebildet ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Spalt zwischen Mantel und Hohlkörper in Schließrichtung zunächst im Wesentlichen zylinderförmig und verjüngt sich anschließend insbesondere trichterförmig in Radialrichtung. Die Spaltbreite zwischen Mantel und Hohlkörper wird insbesondere durch Verlagerung des Ventilglieds in Stellrichtung vergrößert. Bei Verlagerung des Ventilglieds in Stell- und Schließrichtung fährt dieses insbesondere teleskopartig in den Hohlkörper ein und aus. Je nach Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, kann die Spaltbreite in Schließposition vergrößert oder verkleinert werden. Mit kleiner werdender Spaltbreite steigt der Strömungswiderstand, der dem Gasstrom beim durchströmen entgegensteht und umgekehrt. Durch Verkleinerung der Spaltbreite kann insbesondere die Führungsfunktion, die der Ventilsitz gegenüber dem Ventilglied aufweist vergrößert werden.
  • In einer beispielhaften Ausführung einer erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung spannt eine Feder, vorzugsweise eine Schraubenfeder, das Ventilglied in Axialrichtung, vorzugsweise in Schließrichtung, insbesondere entgegen der axialen Stellrichtung, in die Schließposition vor. Die Feder kann sich beispielsweise an dem Ventilglied abstützen und ein Verlagern des Ventilglieds in die Schließposition veranlassen. Die Feder kann beispielsweise derart ausgelegt sein, dass sie sich in der Schließposition des Ventilglieds in einem unbetätigten, undeformierten Ruhezustand befindet, oder zu einem gewissen Betrag vorgespannt, insbesondere vordeformiert, ist, so dass kontinuierlich, das heißt auch in der Schließposition, eine Federkraft auf das Ventilglied in axialer Schließrichtung wirkt, wodurch sich beispielsweise das Ansprechverhalten des Ventilglieds einstellen und/oder verbessern lässt. Mit Ansprechverhalten ist im Allgemeinen die Reaktionsfähigkeit des Ventilglieds auf Gasdruckschwankungen gemeint.
  • Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung kann die Feder eine progressive Federkonstante besitzen und/oder es kann eine weitere Feder in der axialen Stellrichtung in Reihe bezüglich der einen Feder geschaltet sein. Beispielsweise kann die wenigstens eine Feder progressiv gewickelt sein. Die wenigstens eine Feder und die wenigstens eine weitere Feder können dabei derart in Axialrichtung in Reihe geschaltet sein, dass die ventilgliednahe, strömungsaufwärtige Feder eine geringere Federkonstante besitzt als die strömungsabwärtige Feder. Insbesondere stützt sich die ventilglied-nahe Feder an dem Ventilglied ab und die strömungsabwärtige Feder an der ventilgliednahen Feder und/oder an einem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Gehäuseteil, wie Deckel, der Abscheideeinrichtung ab.
  • Alternativ oder zusätzlich kann die Federkonstante linear oder exponentiell ansteigen. Neben der Verwendung progressiv gewickelter Federn und der Reihenschaltung von Federn können hierfür auch mehrere Federn parallel angeordnet werden. Es hat sich jedoch als vorteilhaft herausgestellt eine Feder mit progressiv gewickeltem Federkern und/oder eine Reihenschaltung von Federn mit unterschiedlicher Federkonstante zu verwenden und diese über den Führungszapfen zu stülpen, da dadurch insbesondere ein zusätzlicher Raumbedarf in Radialrichtung für mehrere parallel geschalteter Federn vermieden werden kann. Bezüglich der progressiven Federkennlinie hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Progression derart zu wählen, dass die Federkonstante mit Verlagerung des Ventilglieds in Stellrichtung ansteigt. Dadurch kann insbesondere gewährleistet werden, dass das Ventilglied auch bei geringem Fluidruck des Gasstroms aus der Schließposition in eine Öffnungsposition verlagert werden kann, die maximaler Öffnungsposition jedoch erst bei hohen Fluiddrücken erreicht wird. Gegenüber einer Feder mit konstanter Federkennlinie kann dadurch, insbesondere bei gleicher Gesamtaxialerstreckung der Feder, das Ansprechverhalten des Ventilglieds über einen größeren Fluiddruckbereich des Gasstroms angepasst werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Einrichtung ein vorzugsweise mehrteiliges Gehäuse, wobei insbesondere das Gehäuse ein die Strömungsdurchtrittsöffnung aufweisendes Anströmgehäuseteil und ein damit verbindbares Deckelteil aufweist, wobei das Ventilglied und die Feder in dem Gehäuse gelagert sind und/oder wobei die Gehäuseteile vorzugsweise über eine Klippverbindung miteinander verbunden werden und/oder wobei das Gehäuse, insbesondere das Anströmgehäuseteil, über eine Nut-Feder Verbindung mit einem Kurbelgehäuse verbindbar ist. Vorzugsweise sind das Anströmgehäuseteil und der Ventilsitz einstückig ausgebildet.
  • Das Gehäuse begrenzt insbesondere einen Abscheideraum, in den der Gasstrom insbesondere durch die Strömungsdurchtrittsöffnung eintströmt und insbesondere über Abscheidedüsen auströmt. Bevorzugte Ausführungsformen der Abscheidedüsen sind weiter unten beschrieben. Der Abscheideraum umfasst insbesondere einen Strömungsraum zwischen dem Ventilsitz und dem Anströmungsgehäuseteil, insbesondere dem Ventilglied, und/oder einen Bypassraum zwischen dem Ventilglied und dem Deckelteil. Vorzugsweise sind der Strömungsraum und der Bypassraum über wenigstens eine Leckageöffnung in dem Ventilglied, über eine Konturierung einer Anschlagkontaktstelle von Ventilsitz und/oder Ventilglied, insbesondere der Anschlagstelle, und/oder über die Durchtrittsöffnung zwischen Ventilsitz und Ventilglied in einer Öffnungsposition verbunden. Der Strömungsraum wird nachfolgend auch als Spalt zwischen Ventilsitz und Ventilglied bezeichnet.
  • Das Anströmgehäuseteil ist vorzugsweise dazu ausgelegt, an einer Gasstromquelle, insbesondere an einem Kurbelgehäuse, mit einer Strömungsaustrittsöffnung befestigt zu werden. Vorzugsweise strömt Gas von der Strömungsaustrittsöffnung der Gasstromquelle in die Strömungsdurchtrittsöffnung des Ventilsitzes, der insbesondere einstückig mit dem Anströmgehäuseteil ausgebildet ist. Vorzugsweise umfasst das Anströmgehäuseteil, insbesondere radial außenseitig zur Strömungsdurchtrittsöffnung eine sich in Stellrichtung erstreckende ringförmige Ausnehmung, insbesondere einen Ringraum, der insbesondere in Stellrichtung geschlossen und in Schließrichtung offen ist. Der in Schließrichtung offene Ringraum ragt insbesondere in Stellrichtung über die Anschlagstelle hinaus.
  • Das Deckelteil umfasst insbesondere die Durchtrittsöffnung für den Führungszapfen und/oder die gehäuseseitige Abstützstelle der Feder. Insbesondere kann in das Deckelteil wenigstens eine, insbesondere genau eine, Notentlüftungsöffnung vorgesehen sein.
  • Über die Notentlüftungsöffnung können Gasströme insbesondere im Falle einer Verblockung des Ventilgliedes und/des Ventilsitzes, beispielsweise durch Vereisung, aus der Abscheideeinrichtung und/oder aus einer Gasstromquelle, wie beispielsweise einem Kurbelgehäuse, abgeführt werden, sodass insbesondere die Entlüftungsfunktion der Abscheideeinrichtung aufrechterhalten bleibt. Durch die Notentlüftungsöffnung kann insbesondere der Strömungsraum und/oder der Bypassraum überbrückt werden und der Gasstrom an dem Ventilglied und/oder Ventilsitz vorbei über die Notentlüftungsöffnung abgeführt werden. Vorzugsweise tritt der Gasstrom dabei über das Anströmungsgehäuseteil in das Gehäuse ein und verlässt das Gehäuse über die Notentlüftungsöffnung, wobei der Eintritt in das Anströmgehäuseteil insbesondere über einen Bypass erfolgt, wobei der Gasstrom insbesondere nicht die Strömungsdurchtrittsöffnung des Ventilsitzes passiert. Vorzugsweise erstreckt sich die Notentlüftungsöffnung in dem Deckelteil in Radialrichtung nach innen und/oder nach außen über den Radialsteg und/oder über die Anschlagstelle hinaus. In Umfangsrichtung erstreckt sich die Notentlüftungsöffnung insbesondere um 10° bis 150°, vorzugsweise um 20° bis 120°, besonders bevorzugt um 30° bis 90°, um die Rotationssymmetrieachse des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes. Insbesondere an der Umfangsposition der Notentlüftungsöffnung ist der Radialsteg unterbrochen, insbesondere eine Bypassdurchtrittsöffnung in dem Gehäuseanströmteil vorgesehen, um vorzugsweise einen Bypass für den Gasstrom im Gehäuseanströmteil zu bilden. Die Notentlüftungsöffnung ist vorzugsweise ringabschnittsförmig oder eckig, insbesondere viereckig, ausgebildet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und den beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Partikelabscheider bereitgestellt. Der erfindungsgemäße Partikelabscheider weist wenigstens zwei Einrichtungen zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus einem Gasstrom, vorzugsweise aus einem Blow-By-Gas einer Kurbelgehäuseentlüftung, in einem Verbrennungsmotor auf. Dabei sind die wenigstens zwei Abscheideeinrichtungen insbesondere wie die in Bezug auf die vorhergehenden Aspekte und beispielhaften Ausführungen beschriebenen Abscheideeinrichtungen ausgebildet.
  • Die wenigstens zwei Einrichtungen umfassen jeweils einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung begrenzenden Ventilsitz und ein bewegbares Ventilglied. Das Ventilglied kann zwischen einer Schließposition, in der das Ventilglied in einen Anschlagkontakt mit dem Ventilsitz gebracht ist, wobei der Anschlagkontakt eine axiale Anschlagstelle festlegen kann, und wenigstens einer Öffnungsposition verlagerbar sein, in der das Ventilglied von der axialen Anschlagstelle in einer axialen Stellrichtung bewegt ist.
  • Des Weiteren sind die wenigstens zwei Einrichtungen derart fluidal miteinander in Verbindung stehend, dass ein Gasstrom stromaufwärts des Partikelabscheiders in die beiden Einrichtungen aufteilbar ist und ein Gasstrom von der einen Einrichtung in die andere Einrichtung gelangen kann. Beispielsweise können die wenigstens zwei Einrichtungen parallel zueinander angeordnet sein, wobei parallel dahingehend verstanden werden kann, dass ein auf den Partikelabscheider auftreffender Gasstrom in beide der wenigstens zwei Einrichtungen strömen kann, also beispielsweise in die beiden Einrichtungen aufgeteilt wird. Gemäß der erfindungsgemäßen Anordnung der wenigstens zwei Einrichtungen kann, insbesondere bei einem erfindungsgemäßen Partikelabscheider die Abscheiderate deutlich erhöht werden. Dadurch, dass ein die eine Einrichtung verlassender Gasstrom nach der Partikelabscheidung in dieser Einrichtung zusätzlich in die andere der wenigstens zwei Einrichtungen für eine erneute Partikelabscheidung gelangen kann, resultiert ein deutlich besser gereinigter Gasstrom,, welcher anschließend beispielsweise der Frischluftzufuhr des Verbrennungsmotors wieder zugeführt werden kann.
  • Für weitere beispielhafte Ausführungen der Abscheideeinrichtungen wird auf die vorhergehenden Aspekte bzw. beispielhaften Ausführungen verwiesen, die hier gleichermaßen Anwendung finden können.
  • In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem eines Verbrennungsmotors bereitgestellt. Gattungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftungssysteme dienen in der Regel dazu, einen Druckanstieg innerhalb des Kurbelgehäuses zu vermeiden, welcher insbesondere aufgrund von Blow-By-Gasen aus dem Verbrennungszyklus des Verbrennungsmotors resultiert. Das Kurbelgehäuseentlüftungssystem umfasst ein Kurbelgehäuse mit einer Strömungsaustrittsöffnung, durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse austreten kann. Beispielsweise kann ein Rohrleitungssystem an die Strömungsaustrittsöffnung des Kurbelgehäuses angeschlossen sein. Erfindungsgemäß umfasst das Kurbelgehäuseentlüftungssystem eine mit der Strömungsaustrittsöffnung fluidal in Verbindung stehende Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, wie Ölpartikeln, aus dem Blow-By-Gas, wobei die Abscheideeinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Aspekte bzw. gemäß einer der vorhergehenden beispielhaften Ausführungen gestaltet ist.
  • Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen gegeben.
  • Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand der beiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen:
    • 1 ein erfindungsgemäßes Kurbelgehäuseentlüftungssystem in einer Prinzipskizze eines Beispiels zur Entstehung von Blow-By-Gasen und zur Einbauposition von erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtungen und Partikelabscheidern;
    • 2 eine perspektivische Ansicht eines Ventilsitzes für eine Abscheideeinrichtung;
    • 3 eine Unteransicht einer weiteren Ausführung eines Ventilsitzes aus 2;
    • 4 eine Schnittansicht des Ventilsitzes aus 2 entlang der Schnittlinie A-A in 3;
    • 5 eine Seitenansicht eines Ventilglieds für eine Abscheideeinrichtung;
    • 6 eine Unteransicht des Ventilglieds aus 5;
    • 7 eine Schnittansicht des Ventilglieds aus 5 entlang der Schnittlinie C-C in 6;
    • 8 eine Seitenansicht teilweise im Schnitt einer weiteren Ausführungsform eines Ventilglieds für eine Abscheideeinrichtung;
    • 9 eine Unteransicht des Ventilglieds aus 8; und
    • 10 eine Schnittansicht eines Partikelabscheiders mit zwei Abscheideeinrichtungen, wobei die linke Abscheideeinrichtung in Schließposition und die rechte Abscheideeinrichtung in Öffnungsposition dargestellt ist.
  • In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen ist eine erfindungsgemäße Einrichtung zum Abscheiden von Partikeln, im Folgenden auch kurz Abscheideeinrichtung genannt, im Allgemeinen mit Bezugsziffer 51 versehen. Die Abscheideeinrichtung als Ganzes ist in Bezug auf die 10 dargestellt und im Detail beschrieben, in der ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider, der im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 53 versehen ist, abgebildet ist.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors, das nachfolgend mit der Bezugsziffer 29 versehen ist. Das Kurbelgehäuseentlüftungssystems 29 umfasst ein Kurbelgehäuse 15 mit einer Strömungsaustrittsöffnung 25, durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse 15 austreten kann, und eine mit der Strömungsaustrittsöffnung 25 fluidal in Verbindung stehende, erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51, die in 1 schematisch angedeutet ist. Es sei klar, dass, alternativ zu der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51, auch ein erfindungsgemäßer Partikelabscheider 53 fluidal mit der Austrittsöffnung gekoppelt werden kann, um ein erfindungsgemäßes Kurbelgehäuseentlüftungssystem 29 zu bilden. Wie in 1 zu sehen, kann die fluidale Verbindung zwischen Abscheideeinrichtung 51 und Strömungsaustrittsöffnung 25 über ein Rohrleitungssystem, wie eine Austrittsleitung 135, realisiert sein, welche die Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses fluidal mit der Strömungsdurchtrittsöffnung 27 der Abscheideeinrichtung 51 verbindet. Alternativ kann die Abscheideeinrichtung 51 derart an das Kurbelgehäuse 15 moniert werden (nicht dargestellt), dass die Strömungsdurchtrittsöffnung 27 der Abscheideeinrichtung 51 der Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses 15 entspricht.
  • Ferner zeigt 1 ein Beispiel zur Entstehung von Blow-By-Gas und zur allgemeinen Einbauposition von Abscheideeinrichtungen 51 und von Partikelabscheidern 53. Darin ist ein Verbrennungsmotor 1 dargestellt, der mit einer Frischluftzufuhr 3, einer Abgasabfuhr 5 und einer Kurbelgehäuseentlüftung 7 fluidal gekoppelt ist. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst eine Zylinderkopfhaube g, einen Zylinderkopf 11, einen Zylinder 13 und ein Kurbelgehäuse 15. In dem Zylinder wird ein Kolben 17 geführt, der einen Hubraum 19 gegenüber einem Kurbelgehäuseinnenraum 21 abgrenzt. Zur Abdichtung des Hubraums 19 gegenüber dem Kurbelgehäuseinnenraum 21 sind nicht dargestellte Dichtringe zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 vorgesehen. Nichtsdestotrotz strömen Verbrennungsgase und/oder unverbrannte Gase zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 von dem Hubraum 19 in den Kugelgehäuseinnenraum 21. Der dabei resultierende Gasstrom 23 wird auch als Blow-By-Gasstrom bezeichnet und umfasst neben Luft und Öl auch Verbrennungsgase und unverbrannte Kraftstoffb estandteile.
  • Um einen Druckanstieg im Kurbelgehäuse 15 zu verhindern, wird der Gasstrom 23 über eine Kurbelgehäuseentlüftung 7 aus dem Kurbelgehäuse 15 abgeführt und der Frischluftzufuhr 3 zugeführt. Dabei umfasst die Kurbelgehäuseentlüftung 7 insbesondere die fluidale Kopplung der Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses 15 und der Strömungsdurchtrittsöffnung 27 der Abscheideeinrichtung 51. Die Abscheideeinrichtung 29 ist ferner über eine Rücldaufleitung 31 zum Zurücklaufen von abgeschiedenen Partikeln, wie Öl, fluidal mit dem Kurbelgehäuse 15 verbunden. Insbesondere verbindet die Rücklaufleitung 31 einen Rücldaufauslass 33 der Abscheideeinrichtung 29 fluidal mit einem Rücldaufeinlass 35 an dem Kurbelgehäuse 15. Stromaufwärts der Abscheideeinrichtung 29 verbindet ferner eine Rückführleitung 37 die Abscheideeinrichtung 51 fluidal mit der Frischluftzufuhr 3, um der Frischluftzufuhr 3 einen von Partikeln, wie Öl, bereinigten Gasstrom zuzuführen. Der resultierende Frischluftstrom 41 wird über ein Verdichterrad 39 verdichtet und über einen Ladeluftkühler 43 dem Verbrennungsmotor 1 über den Zylinderkopf 11 zugeführt. Verbrennungsgase, die nicht zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 in das Kurbelgehäuse 15 gelangen, werden als Abgas 45 über eine Abgasabfuhr einem Turbolader 47 zugeführt, der über eine Welle 49 das Verdichterrad 39 in der Frischluftzufuhr 3 antreibt.
  • Es sei klar, dass die Einbauposition der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 im Falle von einer Verwendung als Ölabscheider in Verbrennungsmotor nicht auf die in 1 dargestellte Einbauposition und auch nicht auf den Einsatz in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem 29 beschränkt ist. Beispielsweise kann die Abscheideeinrichtung 51 auch dazu verwendet werden Partikel aus Gasströmen abzuscheiden, die zwischen Zylinder 13 und Zylinderkopf 11 und/oder zwischen Zylinderkopf 11 und Zylinderkopfhaube 9 aus dem Verbrennungsmotor 1 austreten. Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet liegt in der Frischluftzufuhr 3 und/oder in der Abgasabfuhr 5, die insbesondere über die das Verdichterrad 39 und das Turbinenrad 47 verbindende Welle 49 fluidal miteinander gekoppelt sein können. Die in den 2 bis 10 dargestellten Ventilglieder 55 und/oder Ventilsitze 73 umfassen Strömungsleitflächen 99, 171 zum Umlenken des Gasstroms, sodass aufgrund von Impakt der Partikel an den Strömungsleitflächen 99, 171 Partikel aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Dabei bezeichnen diejenigen Oberflächen des Ventilglieds 55 bzw. des Ventilsitzes 73 Strömungsleitflächen 99, 171, welche mit dem Gasstrom in Kontakt geraten und diesen umlenken und/oder führen. Die Strömungsleitflächen 99, 171 sind insbesondere an einer der axialen Stellrichtung A abgewandten Außenfläche 100 des Ventilglieds 55 ausgebildet. Vorzugsweise werden die Strömungsleitflächen 99 von dem Napf 57, insbesondere dem Mantel 61, und dem Ventilgliedkragen 67 gebildet. Die Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 begrenzen den in Schließrichtung S offenen Ringraum 69, wodurch ein in Stellrichtung A auf das Ventilglied 55 zuströmender Gasstrom umgelenkt und/oder geführt wird.
  • In den 2 bis 4 ist ein beispielhafter Ventilsitz 73 einer erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 abgebildet. Der Ventilsitz 73 ist als im Wesentlichen ebene, im Querschnitt rechteckförmige Platte geformt, dessen Wandstärke deutlich geringer bemessen ist als dessen ebene Erstreckung. Etwa mittig weist der Ventilsitz 73 eine Strömungsdurchtrittsöffnung 109 auf, durch die der auf den Ventilsitz 73 auftreffende Gasstrom in einer Hauptströmungsrichtung H zumindest teilweise strömt, um in einen Abscheideraum 115 (10) der Abscheideeinrichtung 51 gelangen zu können. Des Weiteren weist der Ventilsitz an einer in Hauptströmungsrichtung H weisenden Oberfläche 173 Befestigungsvorsprünge 175 auf, die beispielsweise mittels einer Nut-Feder-Verbindung mit einem weiteren Gehäuseteil der Abscheideeinrichtung 51 zusammenwirken können. Die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 besitzt einen im Wesentlichen runden Querschnitt. Die Strömungsleitflächen 171 des Ventilsitzes 73 befinden sich an einer der Oberfläche 173 gegenüberliegenden Pralloberfläche 177. Von der Pralloberfläche 177 erstrecken sich turbinenschaufelartige Leitvorsprünge 102 durch die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 unter Ausbildung weiterer Strömungsleitflächen 171. Die turbinenschaufelartigen Leitvorsprünge 102 sind also derart angeordnet, dass durch die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 hindurchströmender Gasstrom mittels der Leitvorsprünge 102 umgelenkt wird, um eine Drallströmung zu erzeugen, welche die Abscheideeffizienz der erfindungsgemäßen Abscheideeinrichtung 51 erhöht. Durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Leitvorsprünge 102 bereits an dem Ventilsitz 73 kann bereits frühzeitig eine Abscheidewirkung der Abscheideeinrichtung 51 erzielt werden. Die Leitvorsprünge 102 erstrecken sich im Wesentlichen helixförmig bezüglich der Hauptströmungsrichtung H in der Strömungsdurchtrittsöffnung 109. Dabei weisen die Leitvorsprünge 102 jeweils eine Anströmprofilnase 103 und eine Anströmprofilhinterkante 105 auf, so dass der auf den Ventilsitz 73 auftreffende Gasstrom zunächst mit der Anströmprofilnase 103 in Kontakt gerät, über die Leitvorsprünge 102 unter Ausbildung einer Drallströmung entlang der Strömungsleitflächen 171 geleitet wird und die Leitvorsprünge 102 über die Anströmprofilhinterkante 105 verlässt. Eine gedachte Verbindungslinie zwischen der Anströmprofilnase 103 und der Anströmprofilhinterkante 105 bildet eine Profilsehne 107, die strichpunktiert in 2 angedeutet ist, welche bezüglich der Hauptströmungsrichtung H windschief orientiert ist. Beispielsweise liegt ein Dreherstreckungswinkel des Leitvorsprungs 102 im Bereich von 30° bis 90°. Als Dreherstreckungswinkel wird dabei die Profillängserstreckung des Leitvorsprungs 102 von der Anströmprofilnase 103 zu der Anströmprofilhinterkante 105 bezüglich einem nicht dargestellten Referenzpunkt bezeichnet, um den sich der Leitvorsprung 102 helixförmig windet. Beim Entlangströmen des Gasstroms an dem wenigstens einen Leitvorsprung 102 erfährt der Gasstrom eine Winkel- und/oder Axial- und/oder Radialbeschleunigungskomponente, wobei die Axialbeschleunigungskomponente in Hauptströmungsrichtung H gerichtet ist und die Radialbeschleunigungskomponente in Radialrichtung R. Dadurch lässt sich die Abscheidezeit zum Abscheiden der Partikel durch die Abscheideeinrichtung 51 deutlich erhöhen, insbesondere um wenigstens 10% bezüglich einer Abscheidezeit einer eine Abscheideeinrichtung ohne wenigstens einen Leitvorsprung 102 und/oder wenigstens einen Leitvorsprung 101 (5 bis 7).
  • In 3 ist eine beispielhafte Ausführung des Ventilsitzes 73 dargestellt, bei der zwei nebeneinander angeordnete Strömungsdurchtrittsöffnungen 109 vorgesehen sind, die jeweils mit einem Ventilglied 55 zusammenwirken können, um eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 zu realisieren. Ein derartiger Ventilsitz 73 kann beispielsweise auch für einen erfindungsgemäßen Partikelabscheider 53 (10) angewendet werden. Die nebeneinander angeordneten Strömungsdurchtrittsöffnungen 109 sind im Wesentlichen identisch ausgebildet. Diesbezüglich kann von einer parallelen Anordnung gesprochen werden, da auf den Ventilsitz 73 auftreffender Gasstrom sich in die beiden nebeneinander angeordneten Strömungsdurchtrittsöffnungen 109 aufteilen kann, so dass ein Teil des Gasstroms durch die in 3 links dargestellte Strömungsdurchtrittsöffnung 109 und ein Teil des Gasstroms durch die in 3 rechts dargestellte Strömungsdurchtrittsöffnung 109 gelangen kann. An beiden Strömungsdurchtrittsöffnungen 109 wird der Gasstrom in eine Drallströmung zur Erhöhung der Abscheidewirkung versetzt.
  • In 4 ist eine Schnittansicht gemäß der in 3 gekennzeichneten Linie A-A durch eine der beiden Strömungsdurchtrittsöffnungen 109 abgebildet. Aufgrund der helixförmigen, turbinenschaufelartigen Leitstrukturform 101 ist in der Schnittansicht gemäß 4 eine in Radialrichtung R vorstehende Nase 179 zu sehen. Daraus ist die dreidimensionale Erstreckung des Leitvorsprungs 102 ersichtlich, welche sich helixartig um die Axialrichtung A bzw. Hauptströmungsrichtung H erstreckt. Ein die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 umlaufender Kragen 121 erstreckt sich von der Oberfläche 173 des Ventilsitzes 73 in Axialrichtung A von dieser weg. Der Kragen 121 dient dazu, den Gasstrom umzulenken, was im Detail in Bezug auf die 10 beschrieben wird. Es ist auch in 4 zu erkennen, dass der Kragen 121 nicht vollständig die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 umläuft. Gemäß 4 ist der Kragen links der Strömungsdurchtrittsöffnung 109 zu sehen, während rechts der Strömungsdurchtrittsöffnung 109 kein Kragen 121 sich von der Oberfläche 173 weg erstreckt. Somit bilden sich zwischen den teilweise umlaufenden Ventilsitzkragenabschnitten 121 Spalte aus, durch die der Grasstrom durchstörmen kann, wobei beim Vorbeiströmen an den Ventilsitzkragenabschnitten 121 insbesondere aufgrund von Impakt der Partikel an dem Ventilsitzkragen 121 Partikel aus dem Gasstrom abgeschieden werden. Wie es insbesondere in 10 dargestellt ist, kooperiert der Ventilsitzkragen 121 mit einem Ventilgliedkragen zur Führung und Umlenkung des Gasstroms. Der in Hauptströmungsrichtung H in die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 eintretende Gasstrom wird zunächst durch Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 teilweise umgelenkt und in Richtung der Strömungsleitflächen 99 des Ventilgliedkragens geführt, der eine Umlenkung des Gasstroms um 180°, also entgegen der Hauptströmungsrichtung H, bewirkt. Dabei wird der Gasstrom in den sich zwischen Ventilsitzkragen 121 und dem Steg 127 ausbildenden Ringspalt 126 geleitet, indem der Gasstrom zunächst in Richtung der Anschlagstelle 77 geführt wird, um dort zur weiteren Abscheidung aufzutreffen, und schließlich über den Steg 127 erneut eine Umlenkung um 180° in Hauptströmungsrichtung H erfährt. Nach dem Passieren des Stegs 127 kann der Gasstrom beispielsweise die Abscheideeinrichtung 51 über eine Abscheidedüse 133 (10) verlassen.
  • An einer dem Ventilglied 55 zugewandten Kante 181 kann eine zusätzliche Partikelabscheidung dadurch bewirkt werden, dass die abgeschiedenen Partikel an der Kante 181 abtropfen.
  • In der beispielhaften Ausführung der 2 bis 4 sind die Leitvorsprünge 102 an den Strömungsleitflächen radial innenseitig des Ventilsitzes 73 angeordnet. Es ist jedoch auch denkbar, dass die Leitvorsprünge 102 an einer radial außenliegenden Strömungsleitfläche 171 des Ventilsitzkragens 121 angeordnet sind und somit in dem Ringraum 126 den Gasstrom in einen Drall versetzen.
  • Es sei klar, dass die in Bezug auf die Leitvorsprünge 102 des Ventilsitzes 73 beschriebenen spezifischen Details ebenfalls für Leitvorsprünge 101 des Ventilglieds 55 relevant sein können, welche im Folgenden beschrieben werden, wobei zur besseren Lesbarkeit der vorliegenden Anmeldung nicht auf sämtliche Details erneut eingegangen wird.
  • In den 5 bis 7 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Ventilglieds 55 für eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 in Seitenansicht (5), Unteransicht (6) und Schnittansicht entlang der Schnittlinie C-C (7) dargestellt. Das Ventilglied 55 umfasst einen Napf 57 mit einem sich im Wesentlichen in Radialrichtung R, insbesondere scheibenförmig, erstreckenden Napfgrund 59. Von dem Napfgrund 59 erstreckt sich ein Mantel 61 im Wesentlichen in Stellrichtung A. Der Mantel 61 und der Napfgrund 59 bilden einen in Stellrichtung A zu einer Seite 58 hin offenen Napf 57. In einer zur Stellrichtung A entgegengesetzt orientierten Schließrichtung S verjüngt der Mantel 61 sich und mündet in den vorzugsweise scheibenförmigen Napfgrund 59. Vorzugsweise sind der Napfgrund 59 und der Mantel 61 rotationsförmig ausgebildet, wobei die Verjüngung des Mantels 61 derart beschränkt ist, dass der maximale Innendurchmesser 63 des Mantels 61 höchstens 30%, 50%, 70 % oder 110 % größer ist als der minimale Innendurchmesser 65 des Mantels 61.
  • An den Mantel 61, insbesondere an das in Stellrichtung A weisende Ende des Mantels 61, schließt ein Ventilgliedkragen 67 an, bzw. mündet in diesen. Der Ventilgliedkragen 67 ist vorzugsweise rotationsförmig ausgestaltet und erstreckt sich, insbesondere bogenförmig, beginnend vom Mantel 61 zunächst im Wesentlichen in Radialrichtung R und im Anschluss im Wesentlichen in Schließrichtung S. Der Ventilgliedkragen 67 und der Napf 57, insbesondere der Mantel 61, begrenzen einen in Schließrichtung S offenen Ringraum 69 des Ventilglieds 55.
  • Vorzugsweise bildet ein in Schließrichtung S weisendes Ende des Kragens 67 eine im Wesentlichen umlaufende Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 57 für den Anschlagkontakt zwischen Ventilglied 57 und Ventilsitz 73. Ein Anschlagkontakt zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73 ist anhand der in 10 links abgebildeten Abscheideeinrichtung 55 zu erkennen. Eine Umfangsrichtung ist im Folgenden mit dem Bezugszeichen U gekennzeichnet.
  • Wie in den 5 bis 9 zu sehen ist, kann die Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 57 und/oder eine Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 konturiert sein, um Fluiddurchtritt in der Schließposition, also in dem Anschlagkontakt, der Abscheideeinrichtung 51 zuzulassen. Die Konturierung, die allgemein durch die Bezugsziffer 74 angedeutet ist, der wenigstens einen Anschlagkontaktfläche 71 kann wenigstens einen Vorsprung und/oder wenigstens eine Vertiefung 75 aufweisen. Die Konturierung 74 bewirkt dabei beispielsweise, dass in der Schließposition eine wenigstens abschnittsweise in Umfangsrichtung U umlaufender Spalt (nicht dargestellt) zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73 besteht. Eine Spalterstreckung in Umfangsrichtung U und/oder eine Spaltabmessung in Axialrichtung kann dabei in Abhängigkeit eines vordefinierten einzustellenden Leckage-Gasvolumenstroms, der in der Schließposition zugelassen sein soll, bemessen sein. In den dargestellten Ausführungsformen umfasst die Konturierung mehrere Vertiefungen 75 (Ausnehmungen) an der Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilgliedkragens 67. Die mehreren Vertiefungen 75 sind umfänglich, insbesondere in äquidistanten Abständen zueinander, an der Konturierung 74, insbesondere an dem Ventilsitzkragen 67, verteilt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Konturierung 74 dreizehn Vertiefungen 75. Es können aber auch mehr oder weniger Vertiefungen 75 vorgesehen sein. In den dargestellten Beispielen sind die Vertiefungen 75 beispielhaft im Querschnitt rechteckförmig dargestellt. Sie können aber andere Querschnittsformen, wie zum Beispiel die eines Kreises, einer Ellipse, eines Dreiecks, eines Fünfecks, etc. aufweisen. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Vertiefungen 75 ausgehend von einer sich in Radialrichtung R erstreckenden Ebene stromabwärts in Schließrichtung S zu neigen, um den Durchtritt, der über die Konturierung erfolgt auf die Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 zu richten, wodurch sich der Abscheidegrad, d. h. die Effizienz der Abscheideeinrichtung 51, erhöhen lässt.
  • Die Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 umfassen wenigstens einen turbinenschaufelartigen Leitvorsprung 101, wobei alternativ oder zusätzlich auch wenigstens eine turbinenschaufelartige Leitvertiefung vorgesehen sein kann, welcher/ welche den Gasstrom in eine Drallströmung versetzt, um den Abscheidegrad der Abscheideeinrichtung 51 zu erhöhen. Gemäß der Ausführungsformen der 5 bis 10 sind mehrere Leitvorsprünge 101 bereitgestellt, um die Wirkung derselben zu verbessern. Die turbinenschaufelartigen Leitvorsprünge 101 erstrecken sich entlang des Napfes 57, insbesondere entlang des Mantels 61, des Ventilglieds 55. Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, die Leitvorsprünge 101 am Mantel 61 des Napfes 57 auszuführen. Alternativ oder zusätzlich können die Leitvorsprünge 101 auch am Ventilgliedkragen 67 und/oder am Napfgrund 59 des Ventilglieds 55 vorgesehen sein.
  • Die Leitvorsprünge 101 sind gemäß der beispielhaften Ausführung helixförmig geformt. Dabei sind die Leitvorsprünge 101 insbesondere als sich kontinuierlich erstreckende Materialstege ausgeführt, die helixförmig um eine Rotationssymmetrieachse B des Ventilglieds 55 verlaufen. Die Leitvorsprünge 101 umfassen jeweils eine Anströmprofilnase 103 und eine Anströmprofilhinterkante 105, wobei der auf das Ventilglied 55 treffende Gasstrom zunächst mit der Anströmprofilnase 103 in Kontakt gerät, über die Leitvorsprünge 101 unter Ausbildung einer Drallströmung entlang der Strömungsleitflächen 99 geleitet wird und die Leitvorsprünge 101 schließlich über die Anströmprofilhinterkante 105 verlässt. Eine Verbindungslinie zwischen Anströmprofilnase 103 und Anströmprofilhinterkante 105 bildet eine mittels einer Bezugslinie 107 angedeutete Profilsehne, die bezüglich einer Hauptströmungsrichtung, insbesondere der Stellrichtung A, windschief orientiert ist. Bei einer Ausführung, in der die Leitvorsprünge 101 helixförmig am Mantel 61 ausgebildet sind, kann die Profilsehne 107 ausgehend von der Profilnase 103 als ein Vektor beschrieben werden, der eine Komponente in Radialrichtung R, eine Komponente in axialer Stellrichtung A sowie eine Komponente in Umfangsrichtung U, insbesondere einen Winkelversatz in Umfangsrichtung U, aufweist. Ein die Profilsehne 107 beschreibender Vektor muss jedoch nicht jede dieser Richtungskomponenten aufweisen. Denkbar sind beispielsweise auch Profilsehnen, die lediglich Komponenten in Radialrichtung R und Umfangsrichtung U, in Radialrichtung R und in Stellrichtung A oder in Umfangsrichtung U und in Stellrichtung A aufweisen. In dem in den 8 bis 10 dargestellten Beispiel für ein Ventilglied 55 sind acht Leitvorsprünge 101 vorgesehen, die rotationsförmig ausgebildet sind. In Umfangsrichtung U sind die Leitvorsprünge 101 gleichmäßig verteilt an den jeweiligen Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 angeordnet.
  • Die Leitvorsprünge 101 des Ventilglieds 55, wie auch die Leitvorsprünge 102 des Ventilsitzes 73, besitzen gekrümmte Oberflächen, an denen der Gasstrom entlanggeführt wird. Es liegt dabei nicht nur eine Krümmung entlang der helixförmigen Erstreckungsrichtung der Leitvorsprünge 101, 102 vor, sondern auch eine turbinenschaufelartig Krümmung bezüglich einer Leitvorsprungsabmessung quer zu dessen Erstreckungsrichtung, wodurch sich die Abscheidewirkung erhöhen lässt, da die Krümmung zusätzliche Beschleunigungskomponenten dem Gasstrom mitteilen.
  • In den 8 bis 9 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Ventilglieds 55 für eine erfindungsgemäße Abscheideeinrichtung 51 in Seitenansicht (8) und Unteransicht (9) abgebildet, bei der Fluiddurchtrittselemente 159 zum Ermöglichen eines Fluiddurchtritts in der Schließposition angeordnet sind. Dabei ist klar, dass die gemäß der 8 und 9 dargestellten Fluiddurchtrittselemente 159 zusätzlich oder alternativ zu den Leckageelementen 85 bzw. der Konturierung 74 vorgesehen sein können. Für eine bessere Lesbarkeit der Anmeldung werden sich entsprechende Merkmale mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • Die Fluiddurchtrittselemente 159 sind an den Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 angeordnet. Die Fluiddurchtrittselemente 159 sind derart angeordnet, dass Fluiddurchtrittsöffnungen 161 an den Strömungsleitflächen 99 ausgebildet sind, durch die ein Fluiddurchtritt in der Schließposition ermöglicht ist. Die Fluiddurchtrittselemente 159 können beispielsweise als turbinenschaufelartige Leitvorsprünge 101 und/oder als turbinenschaufelartige Leitvertiefungen gestaltet sein, welche/welche den Gasstrom außerdem in eine Drallströmung versetzen, um den Abscheidegrad der Abscheideeinrichtung 51 zu erhöhen. Gemäß der Ausführungsform der 8 bis 9 sind mehrere Leitvorsprünge 101 bereitgestellt, um die Wirkung derselben zu verbessern. Die turbinenschaufelartigen Leitvorsprünge 101 sind an einer in radialer Richtung R betrachtet innenliegenden Ventilgliedkrageninnefläche 163 angeordnet. Ferner ist es möglich, zusätzlich oder alternativ Leitvorsprünge 101 und/oder Leitvertiefungen an Strömungsleitflächen des Ventilsitzes 73 anzubringen (nicht dargestellt), um den Abscheidegrad weiter zu erhöhen.
  • Die Leitvorsprünge 101 sind gemäß der beispielhaften Ausführung helixförmig unter Ausbildung der Fluiddurchtrittsöffnungen 161 geformt. Dabei sind die Leitvorsprünge 101 insbesondere als sich kontinuierlich erstreckende Materialstege ausgeführt, die helixförmig um eine Rotationsachse B' des Ventilglieds 55 verlaufen, wobei an den Strömungsleitflächen 99, bzw. an der Ventilgliedkrageninnenfläche 163, die Leitvorsprünge 101 derart angebunden sind, dass die Fluiddurchtrittsöffnungen 161 zur Ermöglichung des Fluiddurchtritts frei bleiben.
  • 10 zeigt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Partikelabscheiders, der beispielhaft zwei erfindungsgemäße und fluidal miteinander in Verbindung stehende Abscheideeinrichtungen 51 aufweist, wobei die linke Abscheideeinrichtung 51 in Schließposition und die rechte Abscheideeinrichtung 51 in Öffnungsposition dargestellt ist. Die in 10 dargestellten Ventilglieder 55 der Abscheideeinrichtungen 51 entsprechen im Wesentlichen dem in den 5 bis 7 dargestellten Ventilglied.
  • Die Abscheideeinrichtungen 51 des Partikelabscheiders 53 sind parallel zueinander angeordnet und stehen fluidal miteinander in Verbindung. Mit parallel zueinander angeordnet ist dabei gemeint, dass die Abscheideeinrichtungen 51 so angeordnet sind, dass ein auf den Partikelabscheider 53 auftreffender Gasstrom gleichzeitig in beide Abscheideeinrichtungen 51 gelangen kann, bzw. sich in die beiden Abscheideeinrichtungen 51 aufteilen kann. Jede Abscheideeinrichtung 51 weist eine Strömungsdurchtrittsöffnung 109 auf, über die ein auf den Partikelabscheider 53 treffender Gasstrom in beide Abscheideeinrichtungen 51 aufteilbar ist. Auch wenn in 10 lediglich die Kopplung von zwei Abscheideeinrichtungen 51 in Form eines Partikelabscheiders 53 dargestellt ist, sei Idar, dass die vorangegangene und nachfolgende Beschreibung der Abscheideeinrichtungen 51 sowohl für einen Partikelabscheider 53 mit zwei Abscheideeinrichtungen 51, als auch für eine einzelne Abscheideeinrichtung 53, als auch für einen Partikelabscheider 53 mit mehr als zwei parallel zueinander angeordneten Abscheideeinrichtungen 51 Geltung hat.
  • Die Abscheideeinrichtung 51 umfasst ein insbesondere zweiteiliges Gehäuse 110. Das Gehäuse umfasst ein Anströmgehäuseteil 111 und ein damit verbindbares bzw. verbundenes Deckelteil 113. Das Anströmgehäuseteil 111 und das Deckelteil 113 können insbesondere über eine Klippverbindung (nicht dargestellt) lösbar miteinander verbunden werden. Das Anströmgehäuseteil 111 kann insbesondere über eine Nut-Feder-Verbindung mit einem Kurbelgehäuse verbunden werden (nicht dargestellt). In einer bevorzugten Ausführungsform kann das Anströmgehäuseteil 111 über eine Nut-Feder-Verbindung mit einem Kurbelgehäuse verbunden werden. Die Abscheideeinrichtung 51 umfasst einen Ventilsitz 73, der die Strömungsdurchtrittsöffnung 109 begrenzt. Der Ventilsitz 73 ist Teil des Gehäuses 110, insbesondere Teil des Anströmgehäuseteils 111. Vorzugsweise sind Ventilsitz 73 und Anströmgehäuseteil 111 aus einem Stück hergestellt. Bei dem dargestellten Partikelabscheider 53 sind die Ventilsitze 73 der zwei Abscheideeinrichtungen 51 und die Anströmgehäuseteile 111 aus einem Stück hergestellt. Die Deckelteile 113 der zwei Abscheideeinrichtungen 51 sind ebenfalls aus einem Stück hergestellt. Beispielsweise kommen Spritzgussverfahren zum Einsatz.
  • Das Gehäuse 110 begrenzt einen Abscheideraum 115 zum Abscheiden von Partikeln aus dem Gasstrom und zum Lagern und Führen des Ventilglieds 55. Das Ventilglied 55 ist in dem Abscheideraum 115 montiert. In der Schließposition steht das Ventilglied 55 mit dem Ventilsitz 73 in einem Anschlagkontakt. Im Anschlagkontakt stehen die Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 55 und die Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 miteinander in Kontakt. Dabei wird das Ventilglied 55 über eine Feder 83, die beispielsweise als Schraubenfeder ausgebildet ist und sich mit einem Axialende 84 an dem Ventilglied 55 abstützt, gegen den Ventilsitz 73 gedrückt. Mit einem dem Axialende 84 entgegengesetzt liegenden Axialende 82 stützt die Feder 83 sich an dem Deckelteil 113 des Gehäuses ab. Wirkt ein Gasstrom mit ausreichendem Druck gegen das Ventilglied 55, so wird dieses in Stellrichtung A aus der Schließposition in eine Öffnungsposition bewegt. Dabei wirkt der Gasstrom gegen die Federkraft der Feder 83, wobei beispielsweise auch eine Mehrfederanordnung, wie eine Hintereinanderschaltung wenigstens zweier Federn 83, vorgesehen sein kann. Bei Verlagerung des Ventilglieds 55 in Stellrichtung A wird die Feder 83, die sich zwischen Ventilglied 55 und Gehäusedeckel 113 abstützt, gestaucht. Mit zunehmender Verlagerung des Ventilglieds 55 in Stellrichtung A steigt die gegen die Verlagerungsbewegungen des Ventilglieds 55 wirkende Federkraft. Durch Verwendung von Federn mit progressiv gewickelter Federkennlinie und/oder durch die Nutzung mehrerer in Reihe geschalteter Federn kann die Federkennlinie an ein gewünschtes Ansprechverhalten des Ventilglieds 55 angepasst werden.
  • Die Feder 83 ist über den Führungszapfen 79 gestülpt, der sich von dem Napf 57, insbesondere von dem Napfgrund 59, in Stellrichtung A erstreckt. An einem dem Napfgrund 59 in Stellrichtung A gegenüberliegenden Teil des Gehäuses, insbesondere des Deckelteils 113, ist eine Durchtrittsöffnung 131 für den Führungszapfen 79 vorgesehen, in bzw. durch den der Führungszapfen 79 ragt. Die Durchtrittsöffnung 131 ist derart dimensioniert, dass sie das Ventilglied 55 bei Verlagerung in Stell- und/oder Schließrichtung A, S führt.
  • Eine Axialerstreckung 93 in Stellrichtung A des Führungszapfens 79 zwischen der Anschlagsfläche 71 des Ventilglieds 57 und dem Napfgrund 59 kann im Verhältnis zu einer Gesamtaxialerstreckung 95 in Stellrichtung A des Ventilglieds 55 angepasst werden, um den erforderlichen Bauchraum in Stellrichtung A zu reduzieren, insbesondere in die zur Stellrichtung A entgegengesetzte Schließrichtung S zu verlagern. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen eine Axialerstreckung 93 des Führungszapfens 79 zwischen der Anschlagsfläche 71 des Ventilglieds 57 und dem Napfgrund 59 von wenigstens 10 %, 20 %, 30 %, 40 % oder 50 % der Gesamtaxialerstreckung 95 des Ventilglieds 55 vorzusehen. Dadurch kann die Axialerstreckung des Ventilglieds 55 und der Abscheideeinrichtung 51, in die das Ventilglied eingesetzt wird, in Schließrichtung S verlagert werden und so die Axialerstreckung in Stellrichtung A reduziert werden. An einem in Stellrichtung A betrachtet oberen Ende 80 des Führungszapfens 79 in Stellrichtung A erstrecket sich wenigstens eine Führungsnase 97 in Radialrichtung R, wobei beispielhaft mehrere Führungsnasen 97 vorgesehen sind, welche im Wesentlichen in Umfangsrichtung U verteilt an dem Führungszapfen 79 angeordnet sind. Die Führungsnasen 97 dienen insbesondere der Führung des Führungszapfens 79, vorzugsweise in einem Gehäuse der Abscheideeinrichtung 51, wobei die Führungsnasen 97 insbesondere in dafür vorgesehene Führungsnuten (nicht dargestellt) eingreifen können.
  • Der Raumbedarf der Feder 83, insbesondere in Stellrichtung A, wird dadurch reduziert, dass die Feder 83 am Napf 57, insbesondere am Napfgrund 59, abgestützt wird, wobei eine Abstützstelle 117 an einer in Stellrichtung A betrachtet tiefsten Position an einer in Stellrichtung A weisenden Napfseite gebildet ist. Alternativ oder zusätzlich wird der Raumbedarf für die Feder 83 dadurch reduziert, dass die Abstützstelle 117 der Feder 83 und/oder der Napfgrund 59 in Schließposition des Ventilglieds 55 entgegen der Stellrichtung A axial an der Anschlagstelle 71, 77 vorbei vorsteht. Dadurch kann insbesondere die für den Stellweg der Feder 83 erforderliche Gesamterstreckung der Abscheideeinrichtung 51 zugunsten der Erstreckung in Stellrichtung A teilweise in Schließrichtung S verlagert werden. Dadurch kann insbesondere auch die Gesamtaxialerstreckung einer Anordnung, insbesondere eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems 29 umfassend eine Abscheideeinrichtung 51 und eine stromaufwärtig an die Abscheideeinrichtung 51 anschließende Gasstromquelle, wie ein Kurbelgehäuse aus dem Blow-By-Gas in die Abscheideeinrichtung strömt, verringert werden. Dabei wird ausgenutzt, dass die zugunsten der Axialerstreckung in Stellrichtung A in Schließrichtung S verlagerte Erstreckung in einen ohnehin zur Verfügung stehenden Bauraum der Gasstromquelle ragt, sodass der Stellweg der Feder 83 erhöht werden kann, ohne die Gesamtaxialerstreckung der Anordnung zu reduzieren.
  • Der Ventilsitz 73 ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Insbesondere umfasst der Ventilsitz 73 einen Hohlkörper 119, der komplementär zu dem Napf 57 des Ventilglieds 55 geformt ist. Der Napf 57 und/oder der Hohlkörper 119 verjüngen sich in Schließrichtung S. Dabei sind der Napf 57 und der Hohlkörper 119 insbesondere komplementär zueinander geformt. Zur Verlagerung des Ventilglieds 55 in Schließ- und/oder Öffnungsposition ist der Napf 57 teleskopartig in den Hohlkörper 119 verschiebbar. Durch die komplementäre Ausgestaltung von Napf 57 und Hohlkörper 119 wird das Ventilglied 55 bei der Verlagerung in Stell- und Schließrichtung A, S von dem Ventilsitz 73, insbesondere von den Hohlkörper 119, in Stell-/Schließrichtug A, S geführt. Es sei Idar, dass eine gewisse Relativbewegung des geführten Ventilglieds 55 in einer zur Stell-/Schließrichtug A, S quer, insbesondere senkrecht, orientierten Richtung möglich ist. Vielmehr ist unter Führen gemeint, dass die Bewegung des geführten Teils, des Ventilglieds 55, in andere Richtungen durch die Führung wenigstens beschränkt wird bzw. eine Zentrierung des Teils, des Ventilglieds 55, erfolgt.
  • Wie in 10 zu sehen, ist bei der vorliegenden Anordnung zwischen Napf 57 und Hohlkörper 119 gemäß der Abscheideeinrichtung 51 (rechts dargestellt) ein Spiel s in Radialrichtung R vorhanden, sodass die Führung des Hohlkörpers 119 eine gewisse Bewegung in Radialrichtung R zulässt. Im Vergleich dazu ist in 10 bei der Abscheideeinrichtung 51 in Schließposition (links dargestellt) ein deutlich geringeres Spiel zwischen dem Napf 57 und dem Hohlkörper 119 vorhanden.
  • Der Ventilsitz 73 umfasst ferner einen Ventilsitzkragen 121, der in den Hohlkörper 119 mündet. Dabei erstreckt sich der Ventilsitzkragen 121 von einem in Stellrichtung A betrachteten Ende 122 des Hohlkörpers 119 zunächst bogenförmig in Radialrichtung R und anschließend im Wesentlichen in Schließrichtung S. Dabei begrenzen Hohlkörper 119 und Ventilsitzkragen 121 einen in Schließrichtung S offenen Ringraum 123. Der Hohlkörper 119 und der Ventilsitzkragen 121 ragen in den Ringraum 115, der von dem Ventilglied 55 begrenzt wird. Insbesondere werden der Hohlkörper 119 und der Ventilsitzkragen 121 in der Schließposition in Radialrichtung R von dem Ventilglied 55 umschlossen.
  • Die axiale Anschlagstelle 77 (Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes 73) ist durch einen Radialsteg 125 gebildet, in den der Ventilsitzkragen 121 mündet. In Radialrichtung R schließt an den Radialsteg 125 ein Axialsteg 127 an, der sich im Wesentlichen in Stell- und Schließrichtung A, S erstreckt. Der Ventilsitzkragen 121, der Radialsteg 125 und der Axialsteg 127 begrenzen einen in Stellrichtung A offenen Ringspalt 126, der insbesondere das Ventilglied 55 bei Verlagerung in Stell- und Schließrichtung S führt.
  • Die in 10 dargestellten Ventilglieder 55 und Ventilsitze 73 sind derart kragenförmig, insbesondere teleskopartig ineinander verschiebbar, ausgebildet, dass zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73, insbesondere in Schließposition, ein kragenförmiger Spalt 128 ausgebildet ist. Der kragenförmige Spalt 128 wird insbesondere zwischen Strömungsleitflächen 129 des Ventilsitzes 73 und Strömungsleitflächen 99 des Ventilglieds 55 ausgebildet. Die Strömungsleitflächen 129 des Ventilsitzes 73 sind insbesondere durch die in Radialrichtung R innenliegenden und mit dem Gasstrom in Kontakt geratenen Oberflächen des Hohlkörpers 119 und durch die in Radialrichtung R außenliegende Oberfläche des Ventilsitzkragens 121 gebildet. Der kragenförmige Spalt 128 bewirkt eine Umlenkung des Gasstroms um wenigstens 130°, 140°, 150° ,160° ,170° oder 180°, wobei der Gasstrom zwischen den Strömungsleitflächen 99, 129 des Ventilglieds 55 und des Ventilsitzes 73 strömt.
  • Der durch das Gehäuse 110 begrenzte Abscheideraum 115 wird durch das Ventilglied 55 in einen Strömungsraum zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73 und in einen Bypassraum 141 zwischen Ventilglied 55 und Deckelteil 113 unterteilt. Durch den Strömungsraum strömt der Gasstrom entlang der Strömungsleitflächen 99, 129 zwischen Ventilsitz 73 und Ventilglied 55. Über die Leckageelemente 85, die Konturierung 74 oder die Fluiddurchtrittselemente 159 in dem Ventilglied 55 kann der Gasstrom selbst in der Schließposition des Ventilglieds 55 in den Bypassraum 141 gelangen, in dem ebenfalls Partikel abgeschieden werden können. Durch die Konturierung 74, die Leckageelemente 85 oder die Fluiddurchtrittselemente 159 der Anschlagsflächen 71, 77 kann ein Gasstrom auch in Schließposition beider Ventilglieder 55 von der einen Abscheideeinrichtung 51 in die andere gelangen, und umgekehrt.
  • In 10 ist in dem Bypassraum 141 ein Vlies 87 vorgesehen, an dem Partikel abgeschieden werden können. Dabei muss das Vlies 87 nicht durchströmt werden. Ein Anströmen des Vlieses 87 reicht aus, um Partikel an diesem abzuscheiden. Das Vlies 87 ist scheibenförmig, insbesondere ringförmig, ausgebildet und vorzugsweise an dem Deckelteil 113 des Gehäuses 110 befestigt.
  • Stromabwärts des Ventilglieds 55 ist eine Abscheidedüse 133 mit konstantem Durchströmungsquerschnitt zum Zerstäuben und/oder definierten Ableiten des Gasstroms vorgesehen. Die Abscheidedüse bildet insbesondere wenigstens einen Spalt zwischen Gehäusedeckel 113 und Anströmgehäuseteil 111 im montierten Zustand ausgebildet. Durch eine im Wesentlichen unbewegliche Befestigung zwischen Gehäusedeckel 113 und Anströmgehäuseteil 111, bleibt der Querschnitt des Spalts, und somit der Durchströmungsquerschnitt der Abscheidedüse 133 im Wesentlichen unabhängig von der Position des Ventilglieds 55 konstant. Durch den konstanten Durchströmungsquerschnitt kann selbst bei komplett geöffnetem Ventilglied 55 ein Mindestmaß an Partikelabscheidung über die wenigstens eine Abscheidedüse 133 sichergestellt werden. Die Abscheidedüse 133 ist stromabwärts des Anschlagkontakts zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73 ausgebildet. In maximaler Öffnungsposition wird ein Ringspalt zwischen der Anschlagkontaktfläche 71 des Ventilglieds 55 und der Anschlagkontaktfläche 77 des Ventilsitzes 73 gebildet. Der Durchströmungsquerschnitt dieses Ringspalts, insbesondere ein in Stellrichtung A betrachteter Abstand zwischen den Anschlagkontaktflächen 71, 77 zwischen Ventilglied 55 und Ventilsitz 73, ist größer, insbesondere wenigstens 20%, 40%, 60%, 80% oder 100% größer, als der maximale Durchströmungsquerschnitt, insbesondere als die Axialerstreckung des Spalts zwischen Gehäusedeckel 113 und Anströmgehäuseteil 111, der Abscheidedüse 133.
  • Wie in 10 zu sehen ist, sind können wenigstens zwei Abscheideeinrichtungen 51 derart fluidal miteinander zu einem Partikelabscheider 53 verbunden, dass ein Gasstrom von der einen Abscheideeinrichtungen 51 in die andere Abscheideeinrichtung 51 gelangen kann. Insbesondere sind die Abscheideeinrichtungen 51 stromabwärts der Abscheidedüse 133 fluidal miteinander verbunden. Eine beispielhafte Ausführung einer derartigen Fluidalverbindung ist in 10 dargestellt. Darin kann ein Gasstrom über die Abscheidedüse 133 der einen Abscheideeinrichtung 51 dessen Abscheideraum 115 verlassen und über die Abscheidedüse 133 der anderen Abscheideeinrichtung 51 in dessen Abscheideraum 115 gelangen. Zwischen Ventilglied 55 und Abscheidedüse 133, insbesondere zwischen Abscheidedüse 133 und Ventilgliedkragen 67, ist ein Abscheideraumverbindungspalt 143 vorgesehen, über den der Gasstrom aus dem Strömungsraum in den Bypassraum 141 gelangen kann, und umgekehrt.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    3
    Frischluftzufuhr
    5
    Abgasabfuhr
    7
    Kurbelgehäuseentlüftung
    9
    Zylinderkopfhaube
    11
    Zylinderkopf
    13
    Zylinder
    15
    Kurbelgehäuse
    17
    Kolben
    19
    Hubraum
    21
    Kurbelgehäuseinnenraum
    23
    Gasstrom
    25
    Strömungsaustrittsöffnung
    27
    Strömungsdurchtrittsöffnung
    29
    Kurbelgehäuseentlüftungssystem
    31
    Rücklaufleitung
    33
    Rücklaufauslass
    35
    Rücklaufeinlass
    37
    Rückführleitung
    39
    Verdichterrad
    41
    Frischluftstrom
    43
    Ladeluftkühler
    45
    Abgas
    47
    Turbolader
    49
    Welle
    51
    Abscheideeinrichtung
    53
    Partikelabscheider
    55
    Ventilglied
    57
    Napf
    58
    Napfseite
    59
    Napfgrund
    61
    Mantel
    63
    maximaler Innendurchmesser des Mantels
    65
    minimaler Innendurchmesser des Mantels
    67
    Ventilgliedkragen
    69
    Ringraum zwischen Napf und Ventilgliedkragen
    71
    Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds
    73
    Ventilsitz
    75
    Vertiefung einer Konturierung
    77
    Anschlagkontaktfläche des Ventilsitzes
    79
    Führungszapfen
    80
    Ende
    83
    Feder
    82, 84
    Axialende
    85
    Leckageelement
    87
    Vlies
    93
    Axialerstreckung des Führungszapfens
    95
    Gesamtaxialerstreckung des Ventilglieds
    97
    Führungsnase
    99
    Strömungsleitflächen des Ventilglieds
    100
    Außenfläche
    101
    Leitvorsprung
    102
    Leitvorsprung
    103
    Anströmprofilnase
    105
    Anströmprofilhinterkante
    107
    Profilsehne
    109
    Strömungsdurchtrittsöffnung
    110
    Gehäuse
    111
    Anströmgehäuseteil
    113
    Deckelteil
    115
    Abscheideraum
    117
    Abstützstelle der Feder am Ventilglied
    119
    Hohlkörper
    121
    Ventilsitzkragen
    122
    Ende
    123
    Ringraum zwischen Hohlkörper und Kragen des Ventilglieds
    125
    Radialsteg
    126
    Ringspalt
    127
    Axialsteg
    128
    Spalt
    129
    Strömungsleitfläche des Ventilsitzes
    131
    Durchtrittsöffnung für Führungszapfen
    133
    Abscheidedüse
    135
    Austrittsleitung
    141
    Bypassraum
    143
    Abscheideraumverbindungspalt
    159
    Fluiddurchtrittselement
    161
    Fluiddurchtrittsöffnung
    163
    Ventilkrageninnenfläche
    171
    Strömungsleitflächen
    173
    Oberfläche
    175
    Befestigungsvorsprung
    177
    Pralloberfläche
    179
    Nase
    181
    Kante
    H
    Haupströmungsrichtung
    A
    Stellrichtung
    S
    Schließrichtung
    R
    Radialrichtung
    U
    Umfangsrichtung
    B
    Rotationssymmetrieachse
    B'
    Rotationsachse
    s
    Spiel

Claims (13)

  1. Einrichtung (51) zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom in einem Verbrennungsmotor (1), umfassend: - einen wenigstens eine Strömungsdurchtrittsöffnung (27, 109) begrenzenden Ventilsitz (73), durch die der Gasstrom in einer Hauptströmungsrichtung (H) zumindest teilweise strömt; und - ein bewegbares Ventilglied (55), das derart bezüglich des Ventilsitzes stellbar ist, dass Strömungsleitflächen (99, 129) des Ventilsitzes und des Ventilglieds den Gasstrom derart umlenken, dass aufgrund von Impakt der Partikel an den Strömungsleitflächen (99, 129) sich die Partikel aus dem Gasstrom abscheiden; dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Strömungsleitfläche (99, 129) des Ventilsitzes und/oder des Ventilglieds wenigstens einen Leitvorsprung (101, 102) und/oder wenigstens eine Leitvertiefung aufweist, um den Gasstrom in eine Drallströmung zu versetzen.
  2. Einrichtung (51) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leitvorsprung (101, 102) und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung helixförmig geformt ist, wobei ein Dreherstreckungswinkel des wenigstens einen Leitvorsprungs und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung wenigstens 30° beträgt.
  3. Einrichtung (51) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom beim Entlangströmen an dem wenigstens einen Leitvorsprung (101, 102) und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung eine Winkelbeschleunigungskomponente und/oder eine Axialbeschleunigungskomponente in Hauptströmungsrichtung (H) und/oder eine Radialbeschleunigungskomponente in einer Richtung senkrecht zur Hauptströmungsrichtung (H) erfährt.
  4. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abscheidezeit zum Abscheiden der Partikel aus dem Gasstrom durch das Entlangströmen an dem wenigstens einen Leitvorsprung (101, 102) und/oder der wenigstens einen Leitvertiefung um wenigstens 10 % erhöht ist.
  5. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leitvorsprung (101, 102) und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung eine Anströmprofilnase (103) und eine Anströmprofilhinterkante (105) umfasst, deren Verbindungslinie eine Profilsehne (107) definiert, die bezüglich der Hauptströmungsrichtung (H) windschief orientiert ist.
  6. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass darüber hinaus ein wenigstens teilweise den Ventilsitz (73) umlaufender Steg den Gasstrom umlenkt.
  7. Einrichtung (51) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg eine dem Ventilglied (55) zugewandte Kante umfasst, an der die abgeschiedenen Partikel abtropfen können.
  8. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Strömungsleitfläche (99) des Ventilglieds wenigstens ein Durchlassloch für den Gasstrom aufweist und/oder wenigstens eine Anschlagkontaktfläche des Ventilglieds und/oder des Ventilsitzes derart profiliert ist, dass Fluiddurchtritt zugelassen ist, wobei der wenigstens eine Leitvorsprung (101, 102) und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung und das wenigstens eine Durchlassloch und/oder die Profilierung (74) der Anschlagkontaktfläche derart aufeinander abgestimmt sind, dass der wenigstens eine Leitvorsprung (101, 102) und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung den Gasstrom hin zu dem wenigstens einen Durchlassloch und/oder der Profilierung (74) leiten.
  9. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsitz (73) und/oder das Ventilglied (55) rotationsförmig ausgebildet ist und eine Gruppe von mehreren Leitvorsprüngen (101, 102) und/oder Leitvertiefungen in Rotationsrichtung gleichmäßig verteilt an den jeweiligen Strömungsleitflächen (99, 129) des Ventilsitzes und/oder des Ventilglieds angeordnet sind.
  10. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (55) gasströmungsaufwärtig einen rotationsförmigen Napf (57) aufweist.
  11. Einrichtung (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Leitvorsprung (101) und/oder die wenigstens eine Leitvertiefung an einem sich von einem Napfgrund (59) in Hauptströmungsrichtung (H) erstreckenden Mantel (61) des Napfes und/oder an einem in den Napfmantel (61) mündenden Kragen des Napfes und/oder an einem sich von dem Napfgrund (59) in Hauptströmungsrichtung (H) erstreckenden Führungszapfen (79) zur axialen Führung des Ventilglieds angeordnet ist.
  12. Partikelabscheider (53) mit wenigstens zwei Einrichtungen (51) zum Abscheiden von Partikeln aus einem Gasstrom in einem Verbrennungsmotor (1), wobei die wenigstens zwei Einrichtungen (51) jeweils umfassen: - einen eine Strömungsdurchtrittsöffnung (27, 109) begrenzenden Ventilsitz (73); und -ein bewegbares Ventilglied (55); wobei die wenigstens zwei Einrichtungen (51) derart fluidal in Verbindung stehen, dass ein Gasstrom stromaufwärts des Partikelabscheiders (53) in die beidenEinrichtungen (51) aufteilbar ist und ein Gasstrom von der einen Einrichtung (51) in die andere Einrichtung (51) gelangen kann.
  13. Kurbelgehäuseentlüftungssystem (29) eines Verbrennungsmotors (1), umfassend: - ein Kurbelgehäuse (15) mit einer Strömungsaustrittsöffnung (25), durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse (15) austreten kann; und - eine mit der Strömungsaustrittsöffnung (25) fluidal in Verbindung stehende und nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 11 ausgebildete Einrichtung (51) zum Abscheiden von Partikeln aus dem Blow-By-Gas.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019000498A1 (de) * 2019-01-23 2020-07-23 Deutz Aktiengesellschaft Zylinderkopf
DE102021125569A1 (de) 2021-10-01 2023-04-06 Woco Industrietechnik Gmbh Partikelabscheider zum Reinigen eines mit Partikeln beladenen Gasstroms

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004049089A1 (de) * 2004-10-08 2006-04-13 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gasstrom
DE102005042725A1 (de) * 2004-09-23 2006-04-27 Mahle International Gmbh Axialzyklon als Ölnebelabscheider eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors
DE202005009990U1 (de) 2005-06-25 2006-11-02 Hengst Gmbh & Co.Kg Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine
DE102008044857A1 (de) 2008-05-09 2010-08-05 Montaplast Gmbh Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine
DE102010029322A1 (de) 2010-05-26 2011-12-01 Hengst Gmbh & Co. Kg Druckbegrenzungsventil einer Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung mit einem solchen Druckbegrenzungsventil
WO2016184768A1 (de) * 2015-05-19 2016-11-24 Woco Industrietechnik Gmbh Vorrichtung zur abscheidung von partikeln aus einem gasstrom

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2952330A (en) * 1958-03-12 1960-09-13 Charles A Winslow Centrifugal-type fluid purifier
US4309969A (en) * 1980-03-17 1982-01-12 General Motors Corporation Induction system with high-swirl intake valve
US4389988A (en) * 1981-04-06 1983-06-28 Ong Siak H Intake port for an internal combustion engine
DE19527626A1 (de) * 1995-07-28 1997-01-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
US7799567B1 (en) * 1999-03-10 2010-09-21 Mesosystems Technology, Inc. Air sampler based on virtual impaction and actual impaction
US6260530B1 (en) * 1999-11-17 2001-07-17 Joseph J. Keon, Jr. Vortex-inducing valve seat insert
US6571557B2 (en) * 2000-04-07 2003-06-03 Rensselaer Polytechnic Institute Engine cylinder head
DE10051307B4 (de) * 2000-10-17 2008-07-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Trennung von Gas und Flüssigkeit-Festkörperpartikeln aus einem in einer Leitung strömenden Gas-Flüssigkeit-Festkörperpartikelgemisch und Verfahren zur Trennung derselben
DE10325055A1 (de) * 2003-06-02 2004-12-23 Mann + Hummel Gmbh Einrichtung zum Schalten von Zyklonen
DE10340122A1 (de) * 2003-08-30 2004-02-26 Mann + Hummel Gmbh Vorrichtung zur Trennung von Partikeln aus einem Mediumstrom
US7964009B2 (en) * 2004-09-21 2011-06-21 Cummins Filtration Ip, Inc. Inertial gas-liquid separator with axially variable orifice area
FR2922122B1 (fr) * 2007-10-15 2011-07-22 Mecaplast Sa Dispositif de purification par centrifugation d'un fluide comportant un gaz et des particules d'huile
DE102009024701B4 (de) * 2009-06-12 2016-05-04 Mahle International Gmbh Ölnebelabscheider
DE202010001191U1 (de) 2010-01-20 2011-05-26 REINZ-Dichtungs-GmbH, 89233 Ventil zur Steuerung eines Gasstromes, Flüssigkeitsabscheider, Entlüftungssystem sowie Verbrennungsmotor mit einem derartigen Ventil
DE102011110499A1 (de) * 2011-08-17 2013-02-21 Mann + Hummel Gmbh Ölnebelabscheider zur Abscheidung von aerosolem Öl aus einem ölbeladenen Gas
JP5617892B2 (ja) * 2012-10-12 2014-11-05 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射弁
JP6092746B2 (ja) * 2013-10-01 2017-03-08 株式会社ニフコ オイルセパレータ
EP2963258A1 (de) * 2014-06-30 2016-01-06 MANN+HUMMEL GmbH Ölnebelabscheider und Vorrichtung für eine Kurbelgehäuseentlüftung
DE102014223290A1 (de) * 2014-11-14 2016-05-19 Mahle International Gmbh Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
US20170314432A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Ford Global Technologies, Llc System for Reverse Crankcase Ventilation During Boosted Engine Operation
DE202016104363U1 (de) 2016-08-08 2017-11-10 Woco Industrietechnik Gmbh Ventil
DE102017119833A1 (de) 2017-08-29 2019-02-28 Hengst Filter Systems (Kunshan) Co. Ltd. Druckbegrenzungsventil

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005042725A1 (de) * 2004-09-23 2006-04-27 Mahle International Gmbh Axialzyklon als Ölnebelabscheider eines Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotors
DE102004049089A1 (de) * 2004-10-08 2006-04-13 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Abscheidung von Flüssigkeit aus einem Gasstrom
DE202005009990U1 (de) 2005-06-25 2006-11-02 Hengst Gmbh & Co.Kg Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine
DE102008044857A1 (de) 2008-05-09 2010-08-05 Montaplast Gmbh Vorrichtung zum Abscheiden von Ölteilchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas einer Brennkraftmaschine
DE102010029322A1 (de) 2010-05-26 2011-12-01 Hengst Gmbh & Co. Kg Druckbegrenzungsventil einer Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung mit einem solchen Druckbegrenzungsventil
WO2016184768A1 (de) * 2015-05-19 2016-11-24 Woco Industrietechnik Gmbh Vorrichtung zur abscheidung von partikeln aus einem gasstrom

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US11202981B2 (en) 2021-12-21

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