DE102018211760A1

DE102018211760A1 - Ölabscheidevorrichtung für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102018211760A1
Application number: DE102018211760.8A
Authority: DE
Inventors: Torge Hinz; Mark Dreesen; Samuel Neumann; Tino Böttcher; Artur Knaus; Manfred Brand
Original assignee: Bruss Sealing Systems GmbH
Current assignee: Bruss Sealing Systems GmbH
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2020-01-16
Anticipated expiration: 2038-07-14
Also published as: US20200018202A1; CN110714809A; DE102018211760B4; CN110714809B; US10830112B2

Abstract

Eine Ölabscheidevorrichtung (10) für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors umfasst mindestens einen Ölabscheider (20) mit einem Gaseinlassrohr (12), einem spaltbestimmenden Element (15), wobei zwischen dem spaltbestimmenden Element (15) und einem Auslassende des Gaseinlassrohrs (12) ein Ringspalt (22) gebildet oder bildbar ist, und einer in Strömungsrichtung hinter dem Spalt (22) angeordneten Prallwand (23). Die Ölabscheidevorrichtung (10) weist einen angetriebenen Aktuator (46) zum Verstellen des spaltbestimmenden Elements (15) relativ zu dem Gaseinlassrohr (12) auf.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors, umfassend mindestens einen Ölabscheider mit einem Gaseinlassrohr, einem spaltbestimmenden Element, wobei zwischen dem spaltbestimmenden Element und einem Auslassende des Gaseinlassrohrs ein Ringspalt gebildet oder bildbar ist, und einer in Strömungsrichtung hinter dem spaltbestimmenden Element angeordneten Abscheidekammer mit einer Prallwand.
Ölabscheidevorrichtungen mit einem gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren starren Teller sind beispielsweise aus der DE 100 51 307 B4 , der EP 1 285 152 B1 und der WO 2016/015976 A1 bekannt.
Eine Ölabscheidevorrichtung der eingangs genannten Art ist auch aus der EP 3 192 987 A1 bekannt. Dabei wird der Spalt zwischen dem spaltbestimmenden Element und dem Einlassrohr in Abhängigkeit der Vorspannung und Federrate einer Feder und dem Staudruck des durchströmenden Blow-By-Gases eingestellt. Der jeweilige Druckverlust zu einem bestimmten Volumenstrom stellt sich danach ein. Der Abscheider muss als Kompromiss zwischen vorhandenen Unterdruckangebot, anfallendem Blow-By-Gas und gefordertem Unterdruck im Kurbelgehäuse ausgelegt werden. Hohe Unterdruckangebote können daher nicht immer ausgeschöpft werden, sondern müssen mit zusätzlichen Bauteilen, insbesondere einem Druckregelventil, abgeregelt bzw. gedrosselt werden, ohne dass dieses Potential für eine effizientere Abscheidung genutzt werden konnte.
Alternativ sind elektrisch angetriebene Tellerseparatoren bekannt, siehe beispielsweise EP 1 273 335 B1 . Mit derartigen aktiven Abscheidern kann der Druckabfall über der Abscheidevorrichtung vorteilhaft geregelt werden. Jedoch sind elektrisch angetriebene Tellerseparatoren komplex aufgebaut und daher kostenträchtig.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine vergleichsweise einfache Ölabscheidevorrichtung mit gesteigerter Abscheideeffizienz bei verbesserter Ausnutzung des vorhandenen Unterdruckangebots bereitzustellen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.
Indem die Ölabscheidevorrichtung erfindungsgemäß einen angetriebenen Aktuator zum Verstellen des spaltbestimmenden Elements relativ zu dem Gaseinlassrohr aufweist, kann das Abscheideverhalten des Ölabscheiders und/oder die (Unter-) Druckregelung durch den Ölabscheider zu jeder Zeit wie gewünscht aktiv eingestellt werden. Dies ermöglicht beispielsweise eine Steuerung und/oder Regelung der Ölabscheidung und/oder (Unter-)Druckregelung je nach Motorlast, beispielsweise auch abhängig vom Motorkennfeld, und/oder je nach den vorliegenden und ggf. gemessenen Druckverhältnissen.
Eine aktive Spaltsteuerung durch den Aktuator und eine vorteilhafte Regeleinrichtung, die den Spalt in Abhängigkeit eines (Differenz-)Druckes, z.B. dem Kurbelgehäusedruck oder auch dem Druckverlust über der Ölabscheidevorrichtung, regelt, steigert die Effektivität des der Ölabscheidevorrichtung in den Bereichen ungenutzter „Unterdruckenergie“ erheblich. Über eine solche vorteilhafte Regeleinrichtung lässt sich ebenfalls eine kennfeldgesteuerte Kurbelgehäusedruckregelung realisieren, bzw. ein kennfeldgesteuerter Druckabfall über der der Ölabscheidevorrichtung realisieren.
Vorzugsweise ist der Aktuator elektrisch angetrieben. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator ein Elektromagnet, da dieser schnell reagiert und dadurch eine schnelle Einstellung bzw. Regelung möglich ist.
Vorzugsweise verstellt der Aktuator das spaltbestimmende Element gegen die Kraft einer Feder. Die Feder kann das spaltbestimmende Element im Ruhezustand, d.h. im Falle eines elektrischen Aktuators im stromlosen Zustand, in einer Position mit maximaler Spaltweite des Ringspalts halten. In diesem Falle muss der Aktuator im Leerlauf des Motors und in niedrigen Lastzuständen nicht betrieben werden, was Energie spart.
Vorzugsweise ist das Gaseinlassrohr an einem gehäusefesten Träger befestigt. In diesem Fall kann eine Achse oder Welle zum Verstellen des spaltbestimmenden Elements vorteilhaft in einer Durchgangsbohrung des Trägers verschiebbar und/oder drehbar gelagert sein. Um zu verhindern, dass Schmutz oder Öl durch die Durchgangsbohrung hindurchtritt, ist vorteilhaft ein ringförmiges Dichtelement zum Abdichten der Achse oder Welle gegen die Durchgangsbohrung vorgesehen.
Vorteilhaft ist der Aktuator an dem Träger befestigt. Dies erlaubt eine Vormontage des Aktuators an dem Träger. Insbesondere ist der Träger mit einem Gehäuse der Ölabscheidevorrichtung verbindbar, insbesondere in das Gehäuse einschiebbar oder einsteckbar. Der Aktuator ist dann gemeinsam mit dem Träger vorteilhaft geschützt innerhalb des Gehäuses der Ölabscheidevorrichtung angeordnet. Besonders vorteilhaft sind in dieser Ausführungsform an dem Träger und an dem Gehäuse jeweils elektrische Kontakte, insbesondere Schneidkontakte, vorgesehen, wobei sich die Kontakte infolge des Verbindens des Trägers mit dem Gehäuse selbsttätig kontaktieren. In diesem Fall wird der elektrische Kontakt für einen elektrischen Aktuator automatisch ohne weitere Arbeitsschritte zuverlässig hergestellt.
Vorzugsweise ist dem oder jedem Aktuator eine Mehrzahl von Ölabscheidern zugeordnet, wobei der Aktuator zum gleichzeitigen Verstellen der spaltbestimmenden Elemente der zugeordneten Ölabscheider eingerichtet ist. In diesem Fall können die einem Aktuator zugeordneten Ölabscheider vorteilhaft kranzförmig angeordnet sein. Die einem Aktuator zugeordnete Mehrzahl von Prallrohren sind vorzugsweise von einem Prallrohrträger gehalten und bilden mit diesem ein einstückiges Prallrohrteil. Die einem Aktuator zugeordnete Mehrzahl von spaltbestimmenden Elementen sind vorzugsweise von einem verstellbaren Träger gehalten und bilden mit diesem ein einstückiges Verstellteil.
Vorzugsweise weist die Ölabscheidevorrichtung einen Ölrücklauf zum Rückführen von abgeschiedenem Öl in das Kurbelgehäuse auf. In dem Ölrücklauf ist vorteilhaft ein Ölzwischenspeicher angeordnet. Des Weiteren ist in dem Ölrücklauf stromaufwärts und/oder stromabwärts von dem Ölzwischenspeicher jeweils ein Rückschlagventil angeordnet. Der Ölzwischenspeicher kann vorteilhaft einen Druckluftanschluss aufweisen, um durch Druckluftbeaufschlagung des Druckluftanschlusses Öl aus dem Ölzwischenspeicher auszutreiben. In einer anderen Ausführungsform kann der Ölzwischenspeicher einen Pumpanschluss und eine damit in Verbindung Membran aufweisen, um durch Anlage von Druckpulsationen an dem Pumpanschluss Öl aus dem Ölzwischenspeicher auszutreiben.
Da die Druckverluste über der Ölabscheidevorrichtung in einigen Bereichen erheblich sein können und der Bauraum für Ölreservoirs häufig begrenzt ist, reichen herkömmliche Ölrückläufe, die das abgeschiedene Öl aufgrund von aufgebautem hydrostatischem Druck zurück in das Kurbelgehäuse führen, nicht mehr aus. Über eine geschickte Dimensionierung zweier kombinierter Rückschläge können Pulsationen am Pumpanschluss ausgenutzt werden, um Öl zurück zu pumpen. Durch eine Membrane kann dieser Effekt verstärkt werden. Ebenfalls ist ein gezielter Druckstoß über den Druckanschluss in den Ölzwischenspeicher geeignet, diesen zu entleeren.
Die Erfindung stellt des Weiteren ein System zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors mit einer zuvor beschriebenen Ölabscheidevorrichtung und einer elektronischen Steuereinrichtung zum Verstellen, Steuern und/oder Regeln des Spaltmaßes s des Ölabscheiders durch entsprechende Ansteuerung des Aktuators bereit.
Vorteilhaft verstellt, steuert und/oder regelt die Steuereinrichtung das Spaltmaß in Abhängigkeit des Signals von mindestens einem Drucksensor, Differenzdrucksensor und/oder in Abhängigkeit eines Motorkennfeldes. Im Allgemeinen steuert die Steuereinrichtung das Spaltmaß s vorteilhaft so, dass mit steigender Motorlast die Spaltweite s (monoton) verringert wird. In jedem Fall steuert die Steuereinrichtung das Spaltmaß vorteilhaft so, dass in allen Betriebszuständen des Motors ein Unterdruck im Kurbelgehäuse relativ zum Atmosphärendruck sichergestellt ist, um ein Austreten von schädlichen Gasen in die Umgebung unter allen Umständen zu verhindern.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist das Kurbelgehäuseentlüftungs-System eine in Serie zu der Ölabscheidevorrichtung in den Gasstrom geschaltete Saugstrahlpumpe mit einem mit Treibgas beaufschlagbaren Treibgasanschluss und einer mit dem Treibgasanschluss verbundenen Düse auf, wobei aus der Düse ausströmendes Treibgas den Gasfluss durch die Ölabscheidevorrichtung vorteilhaft fördert. Eine solche Saugstrahlpumpe erlaubt den Ausgleich von Druckverlusten über der Ölabscheidevorrichtung insbesondere bei hohem Motorlastniveau. Dabei kann ein Sauganschluss der Saugstrahlpumpe mit einem Gasauslass der Ölabscheidevorrichtung (Sauganordnung) oder ein Druckanschluss der Saugstrahlpumpe mit einem Gaseinlass der Ölabscheidevorrichtung (Druckanordnung) verbunden sein.
Möglich ist der kurzeitige Verzicht auf hohe Abscheideleistung und die Reduzierung des Druckverlustes auf einen Wert, der einen Druck im Reinraum einstellt, welcher (inkl. des möglichen hydrostatischen Druckgewinnes in der Rücklaufleitung) größer ist als der Druck im Kurbelgehäuse. Die Anordnung der Saugstrahlpumpe kann dabei von Bedeutung sein. So kann bei vorgelagerter Saugstrahlpumpe (Druckanordnung) der Druckverlust so eingestellt werden, dass er nur leicht unter dem Unterdruckgewinn durch die Saugstrahlpumpe liegt, wodurch dann automatisch die Rücklaufbedingung erfüllt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

1 einen Querschnitt durch eine Ölabscheidevorrichtung im Bereich eines Ölabscheiders;
2 einen Querschnitt durch eine Ölabscheidevorrichtung;
3 eine perspektivisch Ansicht auf eine Ölabscheidevorrichtung von der Reinraumseite aus;
4 einen Querschnitt durch die Ölabscheidevorrichtung aus 3;
5 eine Explosionszeichnung einer Baueinheit aus Ölabscheidevorrichtung und Saugstrahlpumpe in Sauganordnungs;
6 eine Ansicht auf eine Ölabscheidevorrichtung im Bereich des Aktuators von der Gaseinlassseite aus mit Schneidkontakten;
7 eine perspektivische Ansicht auf eine Ölabscheidevorrichtung von der Reinraumseite aus;
8-10 schematische Darstellungen eines Systems zur Entlüftung des Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors in unterschiedlichen Ausführungsformen;
11, 12 schematische Darstellungen von Registerölrückläufen für eine Ölabscheidevorrichtung in unterschiedlichen Ausführungsformen;
13 eine perspektivische Ansicht einer Baueinheit aus Ölabscheidevorrichtung und Saugstrahlpumpe in Druckanordnung; und
14 eine perspektivisch Ansicht auf eine Ölabscheidevorrichtung in einer weiteren Ausführungsform von der Reinraumseite aus.

Die schematisch dargestellte Ölabscheidevorrichtung 10 gemäß den 1 bis 5 umfasst einen oder mehrere RingÖlabscheider 20, die an einem vorteilhaft gehäusefesten Träger 11 gehalten sind. Der Träger 11 trägt mindestens ein Gaseinlassrohr 12 für Blow-by-Gas 13 aus der Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors. Die Ölabscheidevorrichtung 10 weist mindestens einen verstellbaren Träger 17 auf, der mindestens ein spaltbestimmendes Element 15 ausbildet oder trägt. Der Träger 11 ist dagegen gehäusefest, d.h. unbeweglich in und zu einem die Ölabscheidevorrichtung 10 umgebenden Gehäuse 41 angeordnet. Das Gehäuse 41 kann ein Gehäuse der Ölabscheidevorrichtung 10 oder ein Gehäuse einer größeren Funktionseinheit, beispielsweise einer Zylinderkopfhaube sein. Der verstellbare Träger 17 ist relativ zu dem Träger 11 verstellbar, was noch genauer erläutert wird.
Jedem Gaseinlassrohr 12 ist ein Prallrohr 14 zugeordnet, das einen größeren Innendurchmesser aufweist als der Außendurchmesser des zugeordneten Gaseinlassrohrs 12, und das mit axialer Überlappung außen um das zugeordnete Gaseinlassrohr 12 herum angeordnet und somit über das zugeordnete Gaseinlassrohr 12 gestülpt ist, siehe 1.
In einer Ausführungsform ist das mindestens eine Prallrohr 14 an einem beispielsweise scheibenförmigen Prallrohrträger 16 gehalten oder befestigt, oder wird von einem Prallrohrträger 16 einstückig ausgebildet, wie in den 1, 2 und 5.
In einer anderen Ausführungsform ist das mindestens eine Prallrohr 14 einstückig mit dem spaltbestimmenden Element 15 gebildet oder an diesem gehalten oder befestigt (siehe 4) und wird gemeinsam mit dem spaltbestimmenden Element 15 verstellt. In dieser Ausführungsform kann ein separater Prallrohrträger 16 entbehrlich sein.
Jedem Prallrohr 14 ist ein spaltbestimmendes Element 15 zugeordnet. Der Außendurchmesser des spaltbestimmenden Elements 15 kann beispielsweise dem Außendurchmesser des Gaseinlassrohrs 12 entsprechen, siehe 1. Der Außendurchmesser des spaltbestimmenden Elements 15 kann kleiner sein als der Innendurchmesser des zugeordneten Prallrohrs 14, so dass das beispielsweise zapfenförmige spaltbestimmende Element 15 in dem Prallrohr 14 axial verschiebbar ist. Die äußere Form des spaltbestimmenden Elements 15 kann der inneren Form des Gaseinlassrohrs 12 entsprechen und beispielsweise rund bzw. kreisrund, alternativ elliptisch oder oval geformt sein.
In einer anderen Ausführungsform gemäß 3 und 4 überdeckt das spaltbestimmende Element 15 an den Anbindungspunkten zum Prallrohr 14 das Gaseinlassrohr 12 auslassseitig und weist somit einen größeren Außendurchmesser als dieses auf.
Der Träger 11 und/oder das Gehäuse 41 bestehen beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem verstärkten oder unverstärkten Thermoplast. Der Träger 11 ist vorteilhaft als Zwischenwand in dem Gehäuse 41 angeordnet und unterteilt den Innenraum des Gehäuses 41 in zwei Raumbereiche, nämlich einen Vorabscheideraum 29 in Strömungsrichtung vor dem oder den Abscheidern 20 und einen Reinraum 28 in Strömungsrichtung nach dem oder den Abscheidern 20, siehe 2.
Die Ölabscheidevorrichtung 10 kann in eine Zylinderkopfhaube oder ein Ölabscheidemodul integriert sein. Alternativ kann die Ölabscheidevorrichtung 10 ein separates Bauteil sein, das mit anderen Motorkomponenten beispielsweise über Schläuche verbunden ist.
Blow-By-Gas 13 aus der Kurbelgehäuseentlüftung wird über einen Gaseinlass 42 (siehe 5) in das Innere des Gehäuses 41 in den Vorabscheideraum 29 geleitet. Das spaltbestimmende Element 15 wird über das Gaseinlassrohr 12 mit dem ölbeladenen Blow-by-Gas 13 beaufschlagt. Das spaltbestimmende Element 15 ist mit einem Abstand s zu dem Gaseinlassrohr 12 angeordnet, so dass zwischen dem Gaseinlassrohr 12 und dem spaltbestimmenden Element ein Spalt 22, insbesondere ein Ringspalt, mit einer Spaltweite s gebildet ist, siehe 1. Der Ölabscheider 20 kann daher auch als Spaltabscheider oder Ringspaltabscheider bezeichnet werden.
Durch den Spalt 22 strömt Blow-by-Gas mit hoher Geschwindigkeit und trifft nach dem Austritt aus dem Spalt 22 auf das nachgeordnete Prallrohr 14. Von der Innenwand des Prallrohrs 14 wird somit eine Prallwand 23 gebildet. Der axiale Bereich des Prallrohrs 14, der die Prallwand 23 ausbildet, ist vorzugsweise zylindrisch. Der durch den Spalt 22 austretende Gasstrom läuft etwa senkrecht auf die Prallwand 23 zu und wird an der Prallwand 23 scharf umgelenkt. Aufgrund der Trägheit der Öl- und Schmutzteilchen in dem Blow-by-Gas werden diese an der Prallwand 23 abgeschieden. Das an der Prallwand 23 abgeschiedene Öl wird durch eine in dem Gehäuse 41 vorgesehene Ölablauföffnung 24 aus der Ölabscheidevorrichtung abgeführt und mittels Schwerkraft über einen Ölrücklauf 94 in den Motorölkreislauf zurückgeführt. Aufgrund des vollständig um 360° umlaufenden Ringspalts zwischen dem Prallrohr 14 und dem Gaseinlassrohr 12 ergibt sich eine hohe Abscheideleistung eines jeden Ölabscheiders 20. Der Ölabscheider 20 kann daher auch als Ringspaltimpaktor bezeichnet werden.
Der Gaseinlauf in den Spalt 22 ist vorteilhaft verrundet. Dies wird beispielsweise mittels eines abgerundeten Fortsatzes 60 an dem spaltbestimmenden Element 15 erreicht, der sich entgegen der Gaseinlassrichtung in das Gaseinlassrohr 12 erstreckt, siehe 1.
Das Prallrohr 14 ist vorteilhaft konzentrisch mit dem Gaseinlassrohr 12 und, wie aus 1 ersichtlich, mit axialer Überlappung außen über dem Gaseinlassrohr 12 angeordnet. Des Weiteren ist das Prallrohr 14 vorteilhaft mit einem Abstand zu dem Träger 11 angeordnet.
In der Ausführungsform der 1 und 2 ist das Prallrohr 14 beidseitig geöffnet, wodurch ein beidseitiges Abströmen des an der Prallwand 23 umgelenkten Gasstroms möglich ist. Der an der Prallwand 23 umgelenkte Gasstrom strömt einerseits in der gleichen Fließrichtung wie durch das Gaseinlassrohr 12 durch die entsprechende Gasauslassöffnung 25 des Prallrohrs 14 und andererseits in der Gegenrichtung durch den radialen Zwischenraum zwischen dem Prallrohr 14 und dem Gaseinlassrohr 12 und durch die entgegengesetzte Gasauslassöffnung 26 ab. Durch das beidseitige Abströmen des an der Prallwand 23 umgelenkten Gasstroms kann der Wirkungsgrad des Ölabscheiders 20 gegenüber bekannten Abscheidern erhöht werden. Nach dem zuvor Gesagten sind beide stirnseitigen Öffnungen 25, 26 des Prallrohrs 14 funktional Gasauslassöffnungen; der Gaseinlass erfolgt im Inneren des Prallrohrs 14 durch das Gaseinlassrohr 12.
In der Ausführungsform nach 3 und 4 ist das Prallrohr 14 einseitig vollständig, und andererseits in den Bereichen außerhalb der Anbindungspunkte an das Prallrohr 14 geöffnet. Der an der Prallwand 23 umgelenkte Gasstrom strömt in der Gegenrichtung, bezogen auf die Strömungsrichtung im Gaseinlassrohr 12, durch den radialen Zwischenraum zwischen dem Prallrohr 14 und dem Gaseinlassrohr 12 und durch die entgegengesetzte Gasauslassöffnung 26 ab. Auf der anderen Seite ist das Prallrohr 14 im Bereich der der Anbindungspunkte an das Prallrohr 14 durch das spaltbestimmende Element 15 verschlossen, welches das Gaseinlassrohr 12 überdeckt und das Prallrohr 14 trägt. In den Bereichen außerhalb der Anbindungspunkte kann das Blow-By-Gas jedoch ebenfalls abströmen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Abscheidevorrichtung 10 eine Mehrzahl von parallel zueinander geschalteten Abscheidern 20 auf, die jeweils dem oder einem Aktuator 46 zugeordnet sind. Die Abscheider 20 können beispielsweise in Form eines Kranzes 21 um eine zentrale Durchgangsbohrung 44 durch den Träger 11 angeordnet sein. In der Ausführungsform gemäß 3 sind beispielsweise zwei jeweils einem Aktuator 46 zugeordnete Gruppen 21 von jeweils acht Einzel-Abscheidern 20 vorgesehen.
In der Ausführungsform gemäß 5 ist beispielsweise eine einem Aktuator 46 zugeordnete Gruppe 21 von acht Einzel-Abscheidern 20 vorgesehen. Es können mehr als zwei Gruppen 21 und/oder mehr oder weniger als acht Einzelabscheider 20 pro Gruppe 21 vorgesehen sein. Die Zahl der Einzelabscheider 20 kann für alle Gruppen 21 gleich sein, wie in 3, oder für verschiedene Gruppen 21 unterschiedlich.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform, die in 14 gezeigt ist, ist eine Gruppe 21 von mehr als zehn, vorteilhaft mehr als fünfzehn, hier beispielsweise zwanzig Einzelabscheidern 20 vorgesehen. Vorteilhaft sind hier innerer Kranz von beispielsweise acht Einzelabscheidern 20 und ein äußerer Kranz mit mehr (beispielsweise zwölf) Einzelabscheidern 20 als im inneren Kranz vorgesehen, wobei beide Kränze vorteilhaft konzentrisch zueinander angeordnet sind und von einem gemeinsamen Aktuator 46 verstellt werden.
Jeder Einzelabscheider 20 weist ein Gaseinlassrohr 12, ein Prallrohr 14 und ein spaltbestimmendes Element 15 auf. Jeder Gruppe 21 von Einzelabscheidern 20 entspricht also eine Gruppe von Gaseinlassrohren 12, eine Gruppe von Prallrohren 14 (siehe 3 und 5) und eine Gruppe von spaltbestimmenden Elementen 15 (siehe 5). Jeder Abscheidergruppe 21 ist des Weiteren ein eigener Aktuator 46, eine eigene Achse 43 und ein eigener verstellbarer Träger 17 zugeordnet.
Auch eine Anbindung mehrerer Gruppen 21 von Einzelabscheidern an einen gemeinsamen Aktuator 46 ist möglich. Beispielsweise könnten in 3 beide Kränze 21 von Einzelabscheidern 20 von einem gemeinsamen Aktuator 46, anstelle von zwei Aktuatoren, verstellbar sein.
Die einem Aktuator 46 zugeordnete Gruppe von Prallrohren 14 ist vorteilhaft gemeinsam mit dem Prallrohrträger 16 als einstückiges Prallrohrteil 50 ausgeführt (siehe 5), das beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt sein kann. Die einem Aktuator 46 zugeordnete Gruppe von spaltbestimmenden Elementen 15 ist vorteilhaft gemeinsam mit dem verstellbaren Träger 17 als einstückiges Verstellteil 51 ausgeführt, das beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt sein kann. Die einem Aktuator 46 zugeordnete Gruppe von Gaseinlassrohren 12 ist vorteilhaft gemeinsam mit dem Träger 11 als einstückiges Bauteil ausgeführt, das beispielsweise aus einem thermoplastischen Kunststoff gefertigt sein kann. Es ist vorteilhaft, wenn der Träger 11 für die Gaseinlassrohre 12 und das Prallrohrteil 50 separate Bauteile sind, da die Fertigung eines einstückigen Bauteils mit Gaseinlassrohren 12 und Prallrohren 14 aufgrund der geringen Spaltmaße schwierig ist.
Der Träger 11 ist im Wesentlichen platten- oder wandförmig mit Durchgangsöffnungen 27, die die Eintrittsöffnungen der Gaseinlassrohre 12 bilden. Auf der Einlassseite ist das Gaseinlassrohr 12 vorzugsweise trichterförmig mit Einlauftrichter 63, wobei sich die kegelstumpfförmige Innenwand des Gaseinlassrohrs 12 in Strömungsrichtung verjüngt, siehe 4. Die Gaseinlassrohre 12 sind vorteilhaft einstückig mit und aus dem Träger 11 gebildet. Die Gaseinlassrohre 12 erstrecken sich vorteilhaft von dem Träger 11 in den Reinraum 28 hinein, siehe 3, während der Träger 11 zum Vorabscheideraum 29 hin im Wesentlichen eben sein kann, siehe 2, 5 und 6.
Die Gaseinlassrohre 12 sind vorteilhaft in einem oder mehreren Gruppen (entsprechend den Gruppen 21 von Abscheidern 20) um jeweils eine zugeordnete Durchgangsbohrung 44 durch den Träger 11 zur Durchführung der entsprechenden Achse 43 angeordnet.
Das Spaltmaß s zwischen dem spaltbestimmenden Element 15 und dem Gaseinlassrohr 12 ist aktiv einstellbar bzw. veränderbar. Zu diesem Zweck ist das spaltbestimmende Element 15 relativ zu dem Gaseinlassrohr 12 verstellbar bzw. verschiebbar, insbesondere axial verschiebbar, d.h. entlang der durch das Gaseinlassrohr 12 definierten Achse. Dies wird vorteilhaft bewirkt durch axiale Verstellung des verstellbaren Trägers 17, an dem das spaltbestimmende Element 15 befestigt ist. Der axiale Träger 17 ist dazu vorteilhaft an einer axial verschiebbaren Achse 43 befestigt.
Die Achse 43 ist vorteilhaft in der Abscheidevorrichtung 10, genauer in einer Durchgangsbohrung 44 durch den Träger 11 axial verschiebbar gelagert. Eine oder die Lagerstelle ist vorteilhaft von einer Durchgangsbohrung 44 durch den Träger 11 gebildet. Eine weitere Lagerstelle kann von einer Durchgangsbohrung 45 durch eine Wand des Gehäuses 41 gebildet sein, siehe 2. Vorteilhaft wird jedoch auf eine Durchgangsbohrung 45 durch das Gehäuse 41 nach außen verzichtet, was die Montage der Abscheidevorrichtung 10 vereinfacht. Die Achse 43 wird somit vorteilhaft von dem Reinraum 28, wo sie an dem verschiebbaren Träger 17 befestigt ist, durch den Träger 11 in den Vorabscheideraum 29 geführt.
Um zu verhindern, dass Schmutz oder Öl aus dem Vorabscheideraum 29 durch die Durchgangsbohrung 44 in den Reinraum 28 gelangt, ist die Achse 43 vorzugsweise mit einem ringförmigen Dichtelement 106, insbesondere einem Dichtring mit einer federbelasteten oder freien (nicht mittels Ringfeder belasteten) Dichtlippe insbesondere aus einem Elastomer oder PTFE, gegen den Träger 11 abgedichtet, siehe 1, 2 und 5.
Der Aktuator 46 kann alternativ auf der anderen Seite des Trägers 11, d.h. auf der Seite des Reinraums 28, angeordnet sein. In diesem Fall kann die Durchgangsbohrung 44 durch den Träger 11 und/oder das Dichtelement 106 entbehrlich sein.
Die Verstellung der Achse 43 erfolgt mittels eines Aktuators 46, der vorteilhaft ein Elektromagnet mit einer Spule 47 ist.
Die Achse 43 besteht vorteilhaft aus Eisen, einer Eisenlegierung oder einem anderen ferromagnetischen Material, und ist als Anker oder Kern durch die Spule 47 des Elektromagneten 46 geführt. Die Beaufschlagung der Spule 47 mit einer elektrischen Spannung führt zu einem Stromfluss durch die Spule 47 und in an sich bekannter Weise zur einer magnetischen Kraft, die in Axialrichtung auf die Achse 43 wirkt. Der elektrische Aktuator 46, insbesondere der Stromfluss durch die Spule 47, wird von einer elektronischen Steuereinrichtung 55 (siehe 8 bis 10) gesteuert oder geregelt, um je nach gemessenem Unterdruckangebot ein angemessenes Spaltmaß s einzustellen. Dies wird später noch genauer erläutert.
Der Aktuator 46 kann anstelle eines Elektromagneten alternativ ein Elektromotor sein. Anstelle der axial verschiebbaren Achse 43 kann in einer alternativen, nicht gezeigten Ausführungsform eine drehbare Achse bzw. Welle vorgesehen sein, wobei die Rotationsbewegung der Achse/Welle auf geeignete Weise, beispielsweise mit einer Gewindeverbindung oder eines Getriebes, in eine axiale Verschiebung des verschiebbaren Trägers 17 bzw. des oder der spaltbestimmenden Elemente 15 umgesetzt wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Aktuator 46 in dem Vorabscheideraum 29 der Abscheidevorrichtung angeordnet und vorteilhaft an dem Träger 11 befestigt, wie dies in den 4 und 6 gezeigt ist. In einer anderen Ausführungsform, in der die Achse 43 durch das Gehäuse 41 nach außen geführt ist, kann der Aktuator 46 außerhalb des Gehäuses 41 angeordnet sein, wie dies in den 2 gezeigt ist.
In den vorteilhaften Ausführungsformen, in denen der Aktuator 46 an dem Träger 11 befestigt ist, ist der Träger 11 vorteilhaft ein von dem Gehäuse 41 separates Bauteil und in das Gehäuse 41 einsteckbar, einschiebbar (siehe 5 und 6) oder mit dem Gehäuse 41 auf sonstige Weise verbindbar. Der Aktuator 46 wir dann zunächst an dem Träger 11 montiert und dann wird der mit dem Aktuator 46 bestückte Träger 11 mit dem Gehäuse 41 verbunden. Das Gehäuse 41 weist zu diesem Zweck vorteilhaft eine Zwischenwand 32 auf, die mit dem eingeschobenen Träger 11 eine durchgehende Trennwand 33 zwischen dem Reinraum 28 und dem Vorabscheideraum 29 bilden. Die den Träger 11 bildende Trennwand kann beispielsweise Stege 61 aufweisen und die Zwischenwand 32 kann Nuten 52 aufweisen, in die die Stege 61 der Trennwand 11 einschiebbar sind (siehe 5), oder umgekehrt.
In den zuvor geschilderten Ausführungsformen, in denen der Aktuator 46 an dem Träger 11 vormontiert und diese mit dem Gehäuse 41 verbunden wird, weist der Träger 11 vorteilhaft Kontakte 70 und das Gehäuse 41 vorteilhaft Kontakte 71 auf, siehe 6. Im Betriebszustand, in dem der Träger 11 mit dem Gehäuse 41 betriebsfertig verbunden ist, kontaktieren die Kontakte 70 mit den Kontakten 71, um elektrischen Strom von einem nicht gezeigten, mit den Kontakten 71 leitend verbundenen elektrischen Anschluss (Stecker oder Steckbuchse) außen an dem Gehäuse 41, der mit einer Stromversorgung des Motorfahrzeugs verbindbar ist, zu dem Aktuator 46 leiten zu können. Die Kontakte 70, 71 sind vorteilhaft so ausgeführt und angeordnet, dass die Kontakte 70 infolge des Einsteckens oder Einschiebens des Trägers 11 in das Gehäuse 41 ohne weitere Maßnahmen in Kontakt mit den Kontakten 71 geraten. Besonders vorteilhaft könne die Kontakte 70, 71 zu diesem Zweck als Schneidkontakte ausgeführt sein.
Mithilfe des Aktuators 46 kann das Spaltmaß s des Ölabscheiders 20 innerhalb eines Arbeitsbereiches wie gewünscht eingestellt bzw. gesteuert oder geregelt werden. Dies wird im Folgenden genauer erläutert. Der Arbeitsbereich der Verstellung kann durch geeignete Anschläge 57, 58 (siehe 2 und 7) an der Achse 43, dem verstellbaren Träger 17 und/oder dem spaltbestimmenden Element 15 und/oder entsprechenden Anschlägen 59 an gehäusefesten Teilen, beispielsweise dem Träger 11, begrenzt sein.
Der Aktuator 46 verstellt den verstellbaren Träger 17 bzw. das oder die spaltbestimmenden Elemente 15 vorzugsweise gegen die Kraft einer Feder 53, insbesondere einer Schraubenfeder. Vorteilhaft hält die Feder 53 den verstellbaren Träger 17 bzw. das oder die spaltbestimmenden Elemente 15 im stromlosen Zustand des Aktuators 46 in einem maximal geöffneten Zustand, d.h. in einem Zustand, in dem die Spaltweite s maximal ist. Dieser Zustand kann durch einen Anschlag 57 definiert sein, siehe 2. Die maximale Spaltweite ist so gewählt, dass die Druckverluste bei geringem Unterdruck im Reinraum 28, also im Leerlauf und Niedriglastbereich, gering bleiben und der Druck im Kurbelgehäuse 56 negativ bleibt. Generell ist im Niedriglastbereich ein größeres Spaltmaß als im Teil- und Volllastbereich notwendig, um Druckverluste zuverlässig ausgleichen zu können.
Mit steigender Motorlast wird das Spaltmaß s vorteilhaft verringert, um einen besseren Abscheidegrad des Ölabscheiders 20 zu erreichen. Dies geschieht durch Steuerung oder Regelung des Aktuators 46, hier genauer der Stromstärke durch die Spule 47, mittels einer elektronischen Steuereinrichtung 55 des Motorfahrzeugs über eine Steuerleitung 108. Mit steigender Motorlast und somit steigendem Unterdruckangebot verstellt der Aktuator 46 die Achse 43, den Träger 17 und die spaltbestimmenden Elemente 15 gegen die Kraft der Feder 53 (und des anliegenden Blow-By-Gasdrucks) in Richtung eines verringerten Spaltmaßes s, hier durch Erhöhung der Stromstärke durch den Elektromagneten 46. In den Ausführungsformen der Figuren zieht der Aktuator 46 den Träger 17 und die spaltbestimmenden Elemente 15 zu sich heran, um das Spaltmaß s zu verringern.
Die minimal mögliche Spaltweite s kann Null sein und durch kontaktierendes Aufliegen des spaltbestimmenden Elements 15 auf dem Gaseinlassrohr 12 definiert sein. Die minimal mögliche Spaltweite s kann größer als Null sein und beispielsweise durch einen Anschlag bzw. Anschläge 58, 59 definiert sein, siehe 7.
Die Steuerung oder Regelung des Spaltmaßes s in Abhängigkeit von einem Differenzdruck wird im Folgenden genauer anhand der 8 bis 10 erläutert. Darin ist jeweils ein System 90 zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 56 eines Verbrennungsmotors gezeigt. Die Ölabscheidevorrichtung 10 ist generell zwischen das Kurbelgehäuse 56 und den Ansaugtrakt 79 des Verbrennungsmotors geschaltet. Genauer werden ölbeladene Blow-By-Gase 13 aus dem Kurbelgehäuse 56 über eine Blow-By-Leitung 78 zu der Ölabscheidevorrichtung 10 geleitet und über den Gaseinlass 42 in den Vorabscheideraum 29 der Ölabscheidevorrichtung 10 eingeleitet, darin durch den mindestens einen Ölabscheider 20 vom flüssigen Bestandteilen befreit und das gereinigte Gas 77 wird dem Ansaugtrakt 79 des Verbrennungsmotors über eine Reingasleitung 76 zugeführt.
Zur Ermittlung einer Stell- oder Regelgröße werden ein oder mehrere Drücke mittels Drucksensoren 80, 81, 82 und/oder mindestens ein Differenzdruck mittels mindestens eines Differenzdrucksensors 83 gemessen. Insbesondere kann ein Drucksensor 80 zur Messung des Drucks im Kurbelgehäuse 56, ein Drucksensor 81 zur Messung des Atmosphärendrucks und/oder ein Drucksensor 82 zur Messung des Drucks in der Ölabscheidevorrichtung 10, insbesondere im Reinraum 28, vorgesehen sein. In der besonders einfachen Ausführungsform gemäß 10 ist stattdessen nur ein Differenzdrucksensor 83 zur Messung des Drucks an der Gaseinlassseite der Ölabscheidevorrichtung 10 relativ zum Atmosphärendruck vorgesehen (Differenzdruck Δp).
Die Messignale werden an die elektronische Steuereinrichtung 55 gesendet. Die elektronische Steuereinrichtung 55 steuert und/oder regelt die Ölabscheidevorrichtung 10 über die Steuerleitung 108 in Abhängigkeit der Messsignale von dem oder den Drucksensoren 80-83, beispielsweise in Abhängigkeit des Drucks im Kurbelgehäuse 56, oder in Abhängigkeit des Druckverlusts über die Ölabscheidevorrichtung 10. Insbesondere wird durch Verstellung des spaltbestimmenden Elements 15 das Spaltmaß s zwischen dem spaltbestimmenden Element 15 und dem Gaseinlassrohr 12 je nachdem zur Verfügung stehenden Unterdruckangebot des Verbrennungsmotors gesteuert und/oder geregelt, wie zuvor beschrieben.
Druckverluste über die Ölabscheidevorrichtung 10 lassen sich insbesondere bei einem hohen Motor-Lastniveau vorteilhaft über eine in Serie zu der Ölabscheidevorrichtung 10 zwischen dem Kurbelgehäuse 56 und dem Ansaugtrakt 57 geschaltete Saugstrahlpumpe 84 ausgleichen. Die Saugstrahlpumpe 84 weist einen Sauganschluss 85, einen Druckanschluss 86 und einen Treibgasanschluss 87 auf.
Die 5, 8 und 10 zeigen eine Sauganordnung der Saugstrahlpumpe 84. Hier ist der Sauganschluss 85 mit dem Gasauslass 40 der Ölabscheidevorrichtung 10 verbunden, durch den das gereinigte Gas aus dem Reinraum 28 der Ölabscheidevorrichtung 10 abgeführt wird. Der Druckanschluss 86 ist mit dem Ansaugtrakt 79 des Verbrennungsmotors verbunden. Die Saugstrahlpumpe 84 ist hier saugseitig zur Ölabscheidevorrichtung 10 angeordnet. Die Ölabscheidevorrichtung 10 ist zwischen das Kurbelgehäuse 56 und die Saugstrahlpumpe 84 geschaltet.
Die 9 zeigt alternativ eine Druckanordnung der Saugstrahlpumpe 84. Hier ist der Sauganschluss 85 mit dem Kurbelgehäuse 56 verbunden. Der Druckanschluss 86 ist mit dem Gaseinlass 42 der Ölabscheidevorrichtung 10 verbunden, durch den das Blow-By-Gas 13 in den Vorabscheideraum 29 der Ölabscheidevorrichtung 10 einströmt. Die Saugstrahlpumpe 84 ist hier druckseitig zur Ölabscheidevorrichtung 10 angeordnet. Die Saugstrahlpumpe 84 ist zwischen das Kurbelgehäuse 56 und die Ölabscheidevorrichtung 10 geschaltet.
Der Treibgasanschluss 87 ist außen über eine Treibluftleitung 91 mit einer Druckluftquelle 88 des Verbrennungsmotors, beispielsweise aus der Motoraufladung, verbunden. Die Treibluftquelle stellt beispielsweise einen Treibdruck im Bereich zwischen 0 bar und 2 bar bereit. In der Saugstrahlpumpe 84 wird das Treibgas zu einer Düse 89 geleitet, die so in der Saugstrahlpumpe 84 angeordnet ist, dass das mit hoher Geschwindigkeit aus der Düse 89 austretende Treibgas in der Fließrichtung des Blow-By-Gasstroms 13 von dem Kurbelgehäuse 56 zu dem Ansaugtrakt 79 strömt und wirkt. Auf diese Weise wird die Saugwirkung des Ansaugtrakts 79 auf die Ölabscheidevorrichtung 10 unterstützt, beispielsweise (in der Sauganordnung) durch höheren Unterdruck an dem Sauganschluss 40, und entsprechend in der Druckanordnung.
In der Treibluftleitung 91 kann ein von der elektronischen Steuereinrichtung 55 steuerbares Ventil 92 angeordnet sein.
Die Steuereinrichtung 55 kann dann in bestimmten Betriebszuständen des Motors, insbesondere bei hoher Motorlast oder Volllast, bzw. in Abhängigkeit der gemessenen Drücke oder Differenzdrücke, das Ventil 92 öffnen, um den Treibluftanschluss 87 der Saugstrahlpumpe 84 mit Druckluft zu beaufschlagen und die Pumpwirkung der Saugstrahlpumpe 84 somit einzuschalten, und in anderen Betriebszuständen des Motors, insbesondere im Leerlauf oder bei Teillast, bzw. in Abhängigkeit der gemessenen Drücke oder Differenzdrücke, das Ventil 92 schließen, um den Treibluftanschluss 87 der Saugstrahlpumpe 84 drucklos zu setzen und die Pumpwirkung der Saugstrahlpumpe 84 somit auszuschalten, so dass die Wirkung der Saugstrahlpumpe 84 auf ein einfaches Durchflussrohr von dem Sauganschluss 85 zu dem Druckanschluss 86 beschränkt ist.
Es sind Ausführungsformen ohne steuerbares Ventil 92 in der Treibluftleitung 91 möglich, siehe beispielsweise 10. In diesen Ausführungsformen ist die Saugstrahlpumpe 84 unabhängig vom Betriebszustand des Motors ständig im Pumpbetrieb. Da der Ladeluftdruck in der Motoraufladung von null bar bei niedriger Motorlast zu höherer Motorlast in der Regel stetig zunimmt, gibt es in diesen Ausführungsformen eine indirekte Laststeuerung, was sich günstig auf die Abscheidung auswirkt, da das anfallende Blow-By-Gas und die darin enthaltene Partikelkonzentration ebenfalls zunimmt.
In der Treibluftleitung 91 ist dann vorteilhaft ein Rückschlagventil 93 vorgesehen, um je nach den Druckverhältnissen einen Fehlbetrieb der Saugstrahlpumpe 84 in der umgekehrten Strömungsrichtung zu vermeiden. Auch in den Ausführungsformen der 8 und 9 kann ein Rückschlagventil 93 in der Treibluftleitung 91 vorgesehen sein.
Um das abgeschiedene Öl auch bei hoher Abscheideleistung der Ölabscheidevorrichtung 10 über einen längeren Zeitraum zuverlässig in das Kurbelgehäuse 56 zurückleiten zu können und Ölrückstau in die Ölabscheidevorrichtung 10 zu vermeiden, ist in dem Ölrücklauf 94 vorteilhaft eine Registeranordnung 95 mit einem Ölzwischenspeicher 96 vorgesehen. Der Zulauf zu dem Ölzwischenspeicher 96 ist vorteilhaft an dessen oberem Ende angeordnet und mit einem Rückschlagventil 97, beispielsweise in Form eines Kugel- oder Federzungen-Rückschlagventils, versehen. Der Ablauf von dem Ölzwischenspeicher 96 ist vorteilhaft an dessen unterem Ende angeordnet und mit einem Rückschlagventil 98, beispielsweise in Form eines Kugel- oder Federzungen-Rückschlagventils, versehen.
Über eine geschickte Dimensionierung der Rückschlagventile, nämlich großer Querschnitt und kleine Auflagefläche des Rückschlagventils 97 und kleiner Querschnitt und große Auflagefläche des Rückschlagventils 98 können Druckpulsationen ausgenutzt werden, um Öl in das Kurbelgehäuse 56 zurück zu pumpen.
In der Ausführungsform gemäß 11 weist der Ölzwischenspeicher 96 zusätzlich einen Druckluftanschluss 99 auf, der beispielsweise an die Treibluftleitung 91 angeschlossen ist oder anderweitig mit Druckluft beaufschlagt werden kann. Durch einen gezielten Druckstoß durch den Druckluftanschluss 99 in den Ölzwischenspeicher 96 kann dieser entleert werden.
Alternativ ist in der Ausführungsform gemäß 12 ein separater Pumpanschluss 100 vorgesehen, der mit einer Membran 101 verbunden ist. Der Pumpanschluss 100 ist über eine Leitung 102 mit einem Raum verbunden, in dem im Betrieb des Verbrennungsmotors Druckpulsationen auftreten, beispielsweise dem Ansaugtrakt 57 oder dem Kurbelgehäuse 56. Die durch die Membrane 101 infolge der Druckpulsationen auf das Öl ausgeübten Stöße tragen ebenfalls dazu bei, das Öl aus dem Ölzwischenspeicher 96 auszutreiben.
Die Saugstrahlpumpe 84 und/oder die Registeranordnung 95 für den Ölrücklauf sind vorteilhaft in die Ölabscheideanordnung 10 integriert und bilden mit dieser eine Baueinheit 110, wie dies in den 5 und 13 gezeigt ist. Dort ist die Saugstrahlpumpe 84 vorteilhaft in einen eine Gehäuseöffnung 104 des Gehäuses 41 verschließenden Deckel 103 integriert bzw. unlösbar mit diesem verbunden. Der Zwischenspeicher 96 und ein abschließender Deckel 104 mit der Ölablassöffnung 24 sind vorteilhaft zur öldichten Verbindung mit dem Gehäuse 24 eingerichtet. In den 5 und 13 ist schließlich noch ein Gehäuseteil 105 zur Abdeckung der Düse 89 der Saugstrahlpumpe 84 und eine Gehäuseöffnung 107 für einen Drucksensor gezeigt.
Das System 90 erfordert vorteilhaft kein Druckregelventil herkömmlicher Bauart. Vielmehr kann die Ölabscheidevorrichtung 10 aufgrund der Regelbarkeit des Spaltmaßes s funktionell als Druckregelventil betrachtet werden. Jedoch kann ein zusätzliches Druckregelventil insbesondere bei Ottomotoren vorteilhaft sein, wo sehr hohe Unterdrücke möglich sind. In diesem Fall kann das zusätzliche Druckregelventil noch ausreichend Unterdruck nach Ölabscheider 10 / Saugstrahlpumpe 84, der zur Abscheidung verwendet werden kann, sicherstellen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10051307 B4 [0002]
EP 1285152 B1 [0002]
WO 2016/015976 A1 [0002]
EP 3192987 A1 [0003]
EP 1273335 B1 [0004]

Claims

Ölabscheidevorrichtung (10) für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors, umfassend mindestens einen Ölabscheider (20) mit einem Gaseinlassrohr (12), einem spaltbestimmenden Element (15), wobei zwischen dem spaltbestimmenden Element (15) und einem Auslassende des Gaseinlassrohrs (12) ein Ringspalt (22) gebildet oder bildbar ist, und einer in Strömungsrichtung hinter dem Spalt (22) angeordneten Prallwand (23), dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung (10) einen angetriebenen Aktuator (46) zum Verstellen des spaltbestimmenden Elements (15) relativ zu dem Gaseinlassrohr (12) aufweist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (46) elektrisch angetrieben ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (46), ein Elektromagnet ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (46) das spaltbestimmende Element (15) gegen die Kraft einer Feder (53) verstellt.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (43) das spaltbestimmende Element (15) im Ruhezustand des Aktuators in einer Position mit maximaler Spaltweite des Ringspalts hält.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gaseinlassrohr (12) an einem gehäusefesten Träger (11) befestigt ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Achse oder Welle (43) zum Verstellen des spaltbestimmenden Elements (15) in einer Durchgangsbohrung (44) des Trägers (11) verschiebbar und/oder drehbar gelagert ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein ringförmiges Dichtelement (106) zum Abdichten der Durchgangsbohrung (44) vorgesehen ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (46) an dem Träger (11) befestigt ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Träger (11) mit einem Gehäuse (41) der Ölabscheidevorrichtung verbindbar, insbesondere in das Gehäuse (41) einschiebbar oder einsteckbar ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Träger (11) und an dem Gehäuse (41) jeweils elektrische Kontakte (70, 71), insbesondere Schneidkontakte, vorgesehen sind, und sich die Kontakte (70, 71) infolge des Verbindens des Trägers (11) mit dem Gehäuse (41) selbsttätig kontaktieren.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aktuator (46) eine Mehrzahl von Ölabscheidern (20) zugeordnet und der Aktuator (46) zum gleichzeitigen Verstellen der spaltbestimmenden Elemente (15) der zugeordneten Ölabscheider (20) eingerichtet ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Aktuator (46) zugeordneten Ölabscheider (20) kranzförmig angeordnet sind.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die einem Aktuator (46) zugeordnete Mehrzahl von Prallrohren (14) von einem Prallrohrträger (16) gehalten sind und mit diesem ein einstückiges Prallrohrteil (50) bilden.
Ölabscheidevorrichtung (10) die einem Aktuator (46) zugeordnete Mehrzahl von spaltbestimmenden Elementen (15) von einem verstellbaren Träger (17) gehalten sind und mit diesem ein einstückiges Verstellteil (51) bilden.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung (10) einen Ölrücklauf (94) zum Rückführen von abgeschiedenem Öl in das Kurbelgehäuse (56) aufweist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ölrücklauf (94) ein Ölzwischenspeicher (96) angeordnet ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ölrücklauf (94) stromaufwärts und/oder stromabwärts von dem Ölzwischenspeicher (96) ein Rückschlagventil (97, 98) angeordnet ist.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzwischenspeicher (96) einen Druckluftanschluss (99) aufweist, um durch Druckluftbeaufschlagung des Druckluftanschlusses (99) Öl aus dem Ölzwischenspeicher (96) auszutreiben.
Ölabscheidevorrichtung (10) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölzwischenspeicher (96) einen Pumpanschluss (100) und eine damit in Verbindung Membran (101) aufweist, um durch Anlage von Druckpulsationen an dem Pumpanschluss (100) Öl aus dem Ölzwischenspeicher (96) auszutreiben.
System zur Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors, umfassend eine Ölabscheidevorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine elektronische Steuereinrichtung (55) zum Verstellen, Steuern und/oder Regeln des Spaltmaßes s des Ölabscheiders (20) durch entsprechende Ansteuerung des Aktuators (46).
System nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (55) das Spaltmaß s in Abhängigkeit des Signals von mindestens einem Drucksensor (80-82), Differenzdrucksensor (83) und/oder in Abhängigkeit eines Motorkennfeldes verstellt, steuert und/oder regelt.
System nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (55) das Spaltmaß s so steuert, dass mit steigender Motorlast die Spaltweite s verringert wird.
System nach einem der Ansprüche 21 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (55) das Spaltmaß s so steuert, dass in allen Betriebszuständen des Motors ein Unterdruck im Kurbelgehäuse relativ zum Atmosphärendruck sichergestellt ist.
System nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine in Serie zu der Ölabscheidevorrichtung (10) in den Gasstrom geschaltete Saugstrahlpumpe (84) mit einem mit Treibgas beaufschlagbaren Treibgasanschluss (87) und einer mit dem Treibgasanschluss (87) verbundenen Düse (89) vorgesehen ist.
System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sauganschluss (85) der Saugstrahlpumpe (84) mit einem Gasauslass (40) der Ölabscheidevorrichtung (10) verbunden ist.
System nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckanschluss (86) der Saugstrahlpumpe (84) mit einem Gaseinlass (42) der Ölabscheidevorrichtung (10) verbunden ist.
System nach einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein von der Steuereinrichtung (55) steuerbares Ventil (92) in einer mit dem Treibluftanschluss (92) verbundenen Treibluftleitung (91) vorgesehen ist.
System nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rückschlagventil (93) in einer mit dem Treibluftanschluss (92) der Saugstrahlpumpe (84) verbundenen Treibluftleitung (91) vorgesehen ist.