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TECHNISCHER BEREICH
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere auf einen Luft-Öl-Abscheider zum Entfernen von mitgerissenem Öl aus Kurbelgehäusegasen.
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HINTERGRUND
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Wenn das Luft-Kraftstoff-Gemisch im Brennraum eines Verbrennungsmotors gezündet wird, tritt ein Teil des verbrannten Gases während des Krafthubs zwischen dem Kolben und der Zylinderwand in das Kurbelgehäuse aus. Die Notwendigkeit, dieses Gas, allgemein als Blowby-Gas bezeichnet, aus dem Kurbelgehäuse des Motors zu entfernen, ist bekannt. Andernfalls würde das Blowby-Gas die Qualität des Schmieröls im Kurbelgehäuse verschlechtern und auch den Kurbelgehäusedruck erhöhen, was zu einer Ölleckage aus dem Kurbelgehäuse führt. Im Allgemeinen wird das Blowby-Gas aus dem Kurbelgehäuse herausgeblasen und über die Kurbelgehäuseentlüftung in die Brennkammer zurückgeführt. Das im Blowby-Gas mitgeführte überschüssige Öl muss jedoch vor der Einführung des Blowby-Gases in die Brennkammer entfernt werden. Zur Belüftung des Kurbelgehäuses und zur Rückführung des Blowby-Gases auf die Einlassseite des Motors kann ein System der positiven Kurbelgehäuseentlüftung (KGE) verwendet werden
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US 2017 / 0 072 352 A1 beschreibt einen Ölabscheider mit einem Gehäuse, das durch eine Trennwandanordnung getrennt ist. Die Trennwandanordnung umfasst mehrere Kanäle, die sich jeweils zwischen einer ersten Öffnung erstrecken und eine zweite Öffnung zum Hindurchleiten von ölbeladenen Gasen. Mehrere Spiralelemente sind jeweils in einem der Kanäle angeordnet, wobei jeder einen spiralförmigen Strömungsweg zur Führung der ölbeladenen Gase im spiralförmigen Strömungsweg definiert um das Öl von den ölbeladenen Gasen zu trennen. Mehrere Öffnungen sind in den Spiralelementen nachgelagerten Ventilen angeordnet um einen Druckabfall positiv zu beeinflussen.
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US 8 663 370 B2 beschreibt eine Motorkurbelgehäuseentlüftung zur Ölabscheidung in einem Motor. Die Kurbelgehäuseentlüftung des Motors umfasst ein Gehäuse mit einem stromabwärts gelegenen Einlass und einen Auslass. Die Entlüftung umfasst auch eine Schallwand innerhalb des Gehäuses, die eine gewundene Form darstellt.
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DE 10 2014 102 102 A1 beschreibt eine Motorbaugruppe umfassend einen Motor und eine Einlassbaugruppe. Der Motor bildet einen Brennraum und ein Kurbelgehäuse aus, und die Einlassbaugruppe umfasst einen Ansaugkrummer, der mit dem Brennraum in Fluidverbindung steht. Mit dem Motor ist ein Luft/OI-Abscheider vorgesehen, der ein Abscheidervolumen, einen Einlass und einen Auslass ausbildet, wobei sowohl der Einlass als auch der Auslass mit dem Abscheidervolumen in Fluidverbindung stehen.
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BESCHREIBUNG
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Die vorliegende Offenbarung sieht eine Motoranordnung vor, die das Öl besser von den Blowby-Gasen des Kurbelgehäuses trennt. Diese Aufgabe wird gelöst gemäß den Ausführungsformen gemäß Anspruch 1 und Anspruch 9. In einer Ausführungsform beinhaltet die Motoranordnung einen Motor, eine Ansauganordnung und einen Luft-Öl-Abscheider. Der Motor definiert eine Brennkammer und ein Kurbelgehäuse. Die Ansauganordnung beinhaltet einen Ansaugkrümmer, wobei der Ansaugkrümmer in Fluidverbindung mit der Brennkammer steht. Der Luft-Öl-Abscheider definiert einen internen Durchgang mit einem Abscheidervolumen und definiert weiterhin einen Ein- und Ausgang in Fluidverbindung mit dem Abscheidervolumen. Der Einlass des Luft-Öl-Abscheiders steht in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse, während der Auslass des Luft-Öl-Abscheiders in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer steht. Der Luft-Öl-Abscheider beinhaltet weiterhin einen Feinabscheider, der über den inneren Durchgang in der Nähe des Einlasses angeordnet ist, wobei der Feinabscheider eine gekrümmte Rückplatte und eine Frontplatte beinhaltet.
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Die vorgenannte gekrümmte Rückplatte beinhaltet eine gekrümmte Oberfläche, die gegenüber der Frontplatte angeordnet ist. Die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Rückplatte, die von der Frontplatte weg zeigt, kann eine gekrümmte Oberfläche definieren oder auch nicht. Die Frontplatte des Feinabscheiders definiert eine Vielzahl von Öffnungen, die eingerichtet sind, um die Blowby-Gase gegen die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte umzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Sobald die Blowby-Gase gegen die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte gerichtet sind, wird der Blowby-Gasstrom um die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte herum umgeleitet, wodurch sich das Öl von den Blowby-Gasen löst. Das durch die Blowby-Gase abgetrennte Öl kann dann wieder in das Kurbelgehäuse abfließen. Es versteht sich, dass sich die Frontplatte über den inneren Durchgang erstreckt und sich die gekrümmte Rückplatte teilweise von einer Innenfläche des inneren Durchgangs in das Abscheidevolumen erstrecken kann.
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In der vorstehend genannten Ausführungsform kann der Motor ferner einen Motorblock, einen Zylinderkopf, eine Ölwanne und eine Zylinderkopfabdeckung beinhalten, wobei der Luft-Öl-Abscheider zwischen dem Zylinderkopf und der Zylinderkopfabdeckung angeordnet ist. Darüber hinaus kann die Ansauganordnung eine Drosselklappe in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer beinhalten, wobei die Drosselklappe eingerichtet ist, um den Luftstrom in den Ansaugkrümmer selektiv zu steuern. Die Ansauganordnung kann optional auch einen Luftfilter in Fluidverbindung mit der Drosselklappe beinhalten. Optional kann ein Entlüftungsrohr mit der Ansauganordnung und dem Kurbelgehäuse in Fluid-Verbindung gekoppelt werden. Das Entlüftungsrohr kann so funktionieren, dass Luft aus der Ansauganordnung in das Kurbelgehäuse strömen kann. Das vorgenannte Entlüftungsrohr kann ein Rückschlagventil beinhalten, das wirksam ist, um den Lufteintritt aus dem Kurbelgehäuse in die Ansauganordnung zu verhindern. Es versteht sich auch, dass der innere Durchgang des Luft-Öl-Abscheiders optional auch ein Bypassventil beinhalten kann, das den Lufteintritt aus dem Kurbelgehäuse in die Ansauganordnung verhindert, wenn der Blowby-Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Luft-Öl-Abscheider kann auch ein Leitblech beinhalten, das sich zumindest teilweise von der Innenfläche des inneren Durchgangs in den inneren Durchgang erstreckt. Der innere Durchgang kann eine gewundene Konfiguration aufweisen, bei der mehrere gekrümmte Oberflächen oder Biegungen in dem inneren Durchgang ausgebildet sind.
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In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Motoranordnung einen Motor, eine Ansauganordnung und einen Luftabscheider beinhalten. Der Motor kann einen Motorblock, einen Zylinderkopf, eine Ölwanne und eine Zylinderkopfabdeckung beinhalten, wobei der Motorblock und die Ölwanne teilweise ein Kurbelgehäuse definieren. Die Ansauganordnung kann einen Ansaugkrümmer beinhalten, der in Fluidverbindung mit der Brennkammer stehen kann. Der Luft-Öl-Abscheider kann zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfdeckel angeordnet werden. Der Luft-Öl-Abscheider definiert einen inneren Durchgang, der ein Abscheidevolumen definiert. Der Luft-Öl-Abscheider beinhaltet ferner einen Einlass, einen Auslass und einen Feinabscheider, die über den inneren Durchgang in der Nähe des Einlasses angeordnet sind, wobei der Feinabscheider durch eine gekrümmte Rückplatte und eine Frontplatte gebildet wird. Der Ein- und Auslass steht in Fluid-Verbindung mit dem Abscheidevolumen und dem inneren Durchgang. Der Einlass des Luft-Öl-Abscheiders steht in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse, während der Auslass des Luft-Öl-Abscheiders in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer steht. Die vorgenannte gekrümmte Rückplatte beinhaltet eine gekrümmte Oberfläche, die gegenüber der Frontplatte angeordnet ist. Die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Rückplatte, die von der Frontplatte weg zeigt, kann eine gekrümmte Oberfläche definieren oder auch nicht. Die Frontplatte des Feinabscheiders definiert eine Vielzahl von Öffnungen, die eingerichtet sind, um die Blowby-Gase gegen die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte umzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Sobald die Blowby-Gase gegen die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte gerichtet sind, wird der Blowby-Gasstrom um die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte herum umgeleitet, wodurch sich das Öl von den Blowby-Gasen löst. Das durch die Blowby-Gase abgetrennte Öl kann dann wieder in das Kurbelgehäuse abfließen. Es versteht sich, dass sich die Frontplatte über den inneren Durchgang erstreckt und sich die gekrümmte Rückplatte teilweise von einer Innenfläche des inneren Durchgangs in das Abscheidevolumen erstrecken kann.
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In Bezug auf die vorgenannte Ausführungsform kann ein Entlüftungsrohr mit der Ansauganordnung und dem Kurbelgehäuse in Fluidverbindung gekoppelt sein. Das vorgenannte Entlüftungsrohr kann so funktionieren, dass Luft aus der Ansauganordnung in das Kurbelgehäuse strömen kann. Darüber hinaus kann das Entlüftungsrohr ein Rückschlagventil beinhalten, das den Lufteintritt aus dem Kurbelgehäuse in die Ansauganordnung verhindert. Es versteht sich auch, dass der innere Durchgang des Luft-Öl-Abscheiders optional auch ein Bypassventil beinhalten kann, das den Lufteintritt aus dem Kurbelgehäuse in die Ansauganordnung verhindert, wenn der Blowby-Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Luft-Öl-Abscheider der vorgenannten Ausführungsform kann optional auch ein Leitblech beinhalten, das sich zumindest teilweise von der Innenfläche der Innenfläche in den Innendurchgang erstreckt.
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In noch einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Trennen von Öl aus dem Blowby-Gas des Motors die folgenden Schritte: (1) Entlüften von Blowby-Gas aus dem Kurbelgehäuse eines Motors und in einen Luft-Öl-Abscheider über einen Einlass des Luft-Öl-Abscheiders; (2) Leiten des Blowby-Gases durch einen inneren Durchgang, der durch den Luft-Öl-Abscheider definiert ist, und durch einen Feinabscheider mit einer gekrümmten Rückplatte; und (3) Entlüften des Blowby-Gases aus dem inneren Durchgang in einen Ansaugkrümmer des Motors über einen Auslass des Luft-Öl-Abscheiders. Es versteht sich, dass der Feinabscheider über den inneren Durchgang (optional in der Nähe des Einlasses) angeordnet ist.
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Der Feinabscheider besteht aus einer gekrümmten Rückplatte und einer Frontplatte mit einer Vielzahl von Öffnungen, die eingerichtet sind, um den Blowby-Gasstrom gegen eine gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte (und dann um die gekrümmte Rückplatte herum) zu richten, um Öl vom Blowby-Gas zu trennen. Die Vielzahl der in der Frontplatte definierten Öffnungen verteilt das Blowby-Gas im Wesentlichen über die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Frontplatte.
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Dementsprechend beinhaltet der vorgenannte Schritt des Durchströmens des Blowby-Gases durch einen inneren Durchgang das Umleiten der Luft durch eine Vielzahl von in der Frontplatte definierten Öffnungen und gegen eine gekrümmte Rückplatte, wobei sich die Frontplatte über den inneren Durchgang erstreckt und sich die gekrümmte Rückplatte teilweise von einer Innenfläche des inneren Durchgangs in den inneren Durchgang erstreckt. In Bezug auf das vorgenannte Verfahren versteht es sich, dass die gekrümmte Rückplatte eine gekrümmte Oberfläche beinhaltet, die gegenüber der Frontplatte angeordnet ist. (Die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Rückplatte, die von der Frontplatte weg zeigt, kann eine gekrümmte Oberfläche definieren oder auch nicht.) Die Frontplatte des Feinabscheiders definiert eine Vielzahl von Öffnungen, die eingerichtet sind, um die Blowby-Gase gegen die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte umzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Sobald die Blowby-Gase gegen die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte gerichtet sind, wird der Blowby-Gasstrom um die gekrümmte Oberfläche der gekrümmten Rückplatte herum umgeleitet, wodurch sich das Öl von den Blowby-Gasen löst. Das durch die Blowby-Gase abgetrennte Öl kann dann wieder in das Kurbelgehäuse abfließen. Es versteht sich, dass sich die Frontplatte über den inneren Durchgang erstreckt und sich die gekrümmte Rückplatte teilweise von einer Innenfläche des inneren Durchgangs in das Abscheidevolumen erstrecken kann.
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Der nach dem vorstehend genannten Verfahren ausgeführte Motor beinhaltet einen Motorblock, einen Zylinderkopf, eine Ölwanne und eine Zylinderkopfabdeckung, wobei der Luft-Öl-Abscheider zwischen Zylinderkopf und Zylinderkopfabdeckung angeordnet ist.
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Die vorliegende Offenbarung und ihre besonderen Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung, die unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren betrachtet wird, ersichtlich.
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Figurenliste
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Diese und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus der folgenden detaillierten Beschreibung, der besten Ausführungsformen, den Ansprüchen und den dazugehörigen Figuren:
- 1 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht der vorliegenden Offenbarung.
- 2 veranschaulicht eine zweite schematische Ansicht der vorliegenden Offenbarung.
- 3 veranschaulicht eine Draufsicht auf eine Ausführungsform des Luft-Öl-Abscheiders der vorliegenden Offenbarung (bei abgenommener Abdeckung).
- 4 veranschaulicht eine schematische Querschnittsansicht des Feinabscheiders, während sich das Blowby-Gas durch den Feinabscheider und den inneren Durchgang bewegt.
- 5 veranschaulicht eine isometrische Ansicht des Feinabscheiders.
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Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Teile in der Beschreibung mehrerer Ansichten der Figuren.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Es wird nun ausführlich auf die derzeit bevorzugten Zusammensetzungen, Ausführungsformen und Methoden der vorliegenden Offenbarung verwiesen, die die besten Methoden zur Ausübung der derzeit den Erfindern bekannten Offenbarung darstellen. Die Zahlen sind nicht unbedingt skalierbar. Es ist jedoch zu verstehen, dass die offenbarten Ausführungsformen nur exemplarisch für die vorliegende Offenbarung sind, die in verschiedenen und alternativen Formen verkörpert sein kann. Daher sind die hierin offenbarten spezifischen Details nicht als einschränkend zu interpretieren, sondern lediglich als repräsentative Grundlage für jeden Aspekt der vorliegenden Offenbarung und/oder als repräsentative Grundlage für die Unterweisung eines Fachmanns, die vorliegende Offenbarung unterschiedlich anzuwenden.
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Die nachfolgende detaillierte Beschreibung ist lediglich exemplarischer Natur und soll weder die vorliegende Offenbarung noch die Anwendung und Verwendung der vorliegenden Offenbarung einschränken. Darüber hinaus besteht keine Absicht, an eine Theorie gebunden zu sein, die im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden detaillierten Beschreibung dargestellt wird.
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Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, veranschaulicht 1 schematisch eine Motoranordnung 10, die einen Motor 12 beinhalten kann, und eine Ansauganordnung 13. Die Ansauganordnung 13 kann beispielsweise einen Ansaugkrümmer 14, eine Drosselklappe 16 und einen Luftfilter 18 beinhalten, wobei die Drosselklappe 16 eingerichtet ist, um den Luftstrom zwischen dem Luftfilter 18 und dem Ansaugkrümmer 14 selektiv zu steuern. Der Motor 12 kann einen Motorblock 20, einen Zylinderkopf 22, eine Ölwanne 24 und eine Motorzylinderkopfabdeckung 26 beinhalten. Der Motorblock 20 kann eine Vielzahl von Zylinderbohrungen 28 definieren (von denen eine dargestellt ist), wobei jede Zylinderbohrung 28 einen darin angeordneten Hubkolben 30 aufweist. Die Vielzahl der Zylinderbohrungen 28 kann in jeder geeigneten Weise angeordnet werden, wie beispielsweise, ohne Einschränkung, eine V-Motoranordnung, eine Reihenmotoranordnung und eine horizontal gegenüberliegende Motoranordnung, sowie unter Verwendung von obenliegenden Nocken und Cam-in-Block-Konfigurationen.
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Der Zylinderkopf 22 und der Motorblock 20 sowie der Hubkolben 30 können zusammenwirken, um eine Brennkammer 32 für jede einzelne Zylinderbohrung 28 zu definieren. Zusätzlich kann der Zylinderkopf 22 einen oder mehrere Einlasskanäle 34 und Auslasskanäle 36 bereitstellen, die in selektiver Fluidverbindung mit einer Brennkammer 32 stehen. Der Ansaugkanal 34 kann verwendet werden, um aus dem Ansaugkrümmer 14 ein Luft-Kraftstoffgemisch in die Brennkammer 32 zu fördern. Nach der Verbrennung des Luft-Kraftstoff-Gemisches (z.B. bei Zündung durch einen Funken aus einer Zündkerze 38) kann der Abgaskanal 36 Abgase aus der Brennkammer 32 führen.
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Während des Motorbetriebs kann ein Ansaugtakt des Kolbens 30 die Ansaugluft 40 durch den Luftfilter 18, die Drosselklappe 16, den Ansaugkrümmer 14 und den Ansaugkanal 34 in die Brennkammer 32 ziehen. Während des Krafthubs des Kolbens 30 kann nach der Zündung des Luft-Kraftstoff-Gemisches ein Teil des Verbrennungsgases zwischen dem Kolben 30 und dem Motorblock 20 (d.h. Blowby-Gas 42) und in das Kurbelgehäuse 44 (wobei das Kurbelgehäuse 44 im Allgemeinen durch die Ölwanne 24 und den Motorblock 20 definiert ist) gelangen. Da das Blowby-Gas 42 eine Menge an unverbranntem Kraftstoff und Verbrennungsprodukten beinhaltet, kann es wünschenswert sein, zu vermeiden, dass sich diese Gase im Kurbelgehäuse 44 ansammeln. Dementsprechend kann die Ansaugluft 40 (nach der Filtration über den Luftfilter 18) über ein mit der Kurbelgehäuseeinlassöffnung 46 gekoppeltes Entlüftungsrohr 45 zugeführt werden, um das Blowby-Gas 42 aus dem Kurbelgehäuse 44 zu entfernen. Die Ansaugluft 40 und das Blowby-Gas 42 im Kurbelgehäuse 44 können dann über einen Kurbelgehäuse-Auslassanschluss 48 abgesaugt werden.
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Aufgrund von Motorvibrationen, der Bewegung des Fahrzeugs, der Wechselbewegung des Kolbens 30 und/oder der Drehbewegung der Kurbelwelle 52 kann das im Kurbelgehäuse 44 gehaltene Öl 50 innerhalb des gesamten Volumens des Kurbelgehäuses 44 gespritzt, geschäumt, zerstäubt, vernebelt und/oder besprüht werden. Dieses zerstäubte/partikuläre Öl 50 kann dann über den Kurbelgehäuseauslass 48 zusammen mit der Ansaugluft 40 und dem Blowby-Gas 42 aus dem Kurbelgehäuse 44 gezogen werden. Um zu verhindern, dass dieses Öl in den Ansaugkrümmer 14 und zurück in die Brennkammer 32 gesaugt wird, kann das belüftete Blowby-Gas 42 durch einen Luft-Öl-Abscheider 62 geleitet werden, der speziell eingerichtet werden kann, um das Öl 50 aus dem strömenden Gas zu trennen und zu entfernen. Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann ein Abscheidervolumen 61 definieren und kann ferner einen Einlass 64 und mindestens einen Auslass 66 definieren, die jeweils in Fluidverbindung mit dem Abscheidervolumen 61 stehen. Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann sich in der Nähe oder innerhalb des Motors 12 befinden, wie z.B. innerhalb der Zylinderkopfabdeckung 26. In einer Ausführungsform kann der Luft-Öl-Abscheider 62 ein Aluminiumgussteil oder ein Spritzgussteil umfassen und innerhalb eines durch die Zylinderkopfabdeckung 26 definierten Volumens angeordnet sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Luft-Öl-Abscheider 62 ein vollständig integrierter Abschnitt der Zylinderkopfabdeckung 26 sein. In noch einer weiteren Ausführungsform kann der Luft-Öl-Abscheider 62 getrennt von der Zylinderkopfabdeckung 26, wie beispielsweise im Kurbelgehäuse 44, im Zylinderkopf 22 oder außerhalb des Motors 12, angeordnet sein.
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Der Einlass 64 zum Luft-Öl-Abscheider 62 kann in fließender Verbindung mit dem Kurbelgehäuse-Auslassanschluss 48 stehen, beispielsweise durch einen geeigneten Kanal oder ein geeignetes Rohr. Der Kanal oder das Rohr kann beispielsweise eine Bohrung oder ein Kanal innerhalb des Motors 12 sein oder beispielsweise ein hitzebeständiges Rohr, das sich zwischen Kurbelgehäuse 44 und Abscheidereinlass 64 erstreckt. Der eine oder die mehreren Auslässe 66 können in Fluidverbindung mit der Lufteinlassanordnung 13 stehen, um das Blowby-Gas 42 des Kurbelgehäuses 44 über den Ansaugkrümmer 14 wieder in den Motor 12 eintreten zu lassen.
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Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann einen oder mehrere Abflüsse beinhalten (siehe 3), die es ermöglichen können, dass Öl, das aus der strömenden Luft abgesaugt wird, wieder in das Kurbelgehäuse 44 zurückfließt. Der Abscheider 62 kann ferner ein oder mehrere aufrechte Leitbleche (z.B. Leitbleche 67) oder Lamellen beinhalten, die helfen können, das Öl von der Luft zu trennen, z.B. durch Umlenkung des Durchflusses oder durch Erzeugen eines unterschiedlichen Drucks entlang des Strömungsweges. Somit kann die Trägheit des partikelförmigen Öls 50 dazu führen, dass das Öl 50 mit einem der Leitbleche 67 oder den Wänden des Abscheiders 62 kollidiert. Nach Kontakt mit der Wand kann die Oberflächenspannung des Öls 50 dazu führen, dass es an der Wand haftet und anschließend (über die Schwerkraft) zu einem Abfluss abläuft. Während der Luft-Öl-Abscheider 62 in den 1 und 3 schematisch dargestellt ist, dass er nur einen einzigen inneren Durchgang (oder eine Kammer) aufweist, kann der Abscheider 62 in der Praxis eine Vielzahl von inneren Durchgängen (oder Kammern) beinhalten, die durch verschiedene strömungsbegrenzende und/oder strömungserweiternde Merkmale verbunden sein können.
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Während des Betriebs kann der Motor 12 einen Unterdruck im Ansaugkrümmer 14 erzeugen, wenn die Drosselklappe 16 den Ansaugluftstrom 40 teilweise blockiert. Dieser Vakuumdruck kann das Blowby-Gas 42 aus dem Kurbelgehäuse 44 durch den Luft-Öl-Abscheider 62 und in den Ansaugkrümmer 14 ziehen. Der Ansaugkrümmer 14 kann mit der Auslassöffnung 66 des Abscheiders 62 durch eine entsprechende Entlüftungsleitung 72 gekoppelt werden. Um zu verhindern, dass das Blowby-Gas 42 direkt in das Luftansaugsystem eintritt, z. B. bei weit geöffneten Drosselklappenbedingungen, bei denen kein signifikanter Druckunterschied über der Drosselklappe 16 besteht, kann ein Rückschlagventil 74 im Entlüftungsrohr oder ein Bypassventil 60 im inneren Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 vorgesehen werden. Wie in 3 dargestellt, kann der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 optional auch ein Bypassventil 60 beinhalten, das den Luftdurchtritt aus dem Kurbelgehäuse in die Ansauganordnung verhindert, wenn der Blowby-Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet.
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Eine oder mehrere Düsen oder Ventile (nicht dargestellt) können auch entlang der Entlüftungsleitung 72 vorgesehen werden und können verwendet werden, um einen im Allgemeinen konstanten Durchfluss unter verschiedenen Motorbetriebsbedingungen zu gewährleisten. Wie zu schätzen ist, kann dieses System für den Einsatz in verschiedenen Automobilmotoren angepasst werden, wie z.B. turboaufgeladene, aufgeladene, Benzin- und/oder Dieselmotoren. Dementsprechend können verschiedene Ventilkonfigurationen und/oder Auslassöffnungen 66 oder Entlüftungsvorrichtungen verwendet werden, um sicherzustellen, dass ein im Allgemeinen konstanter Luftstrom durch den Abscheider 62 strömt.
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Während ein großer Druckabfall über dem Luft-Öl-Abscheider 62 vorteilhaft sein kann, um eine effektive Luft-Öl-Abscheidung zu fördern, ist dies bei bestimmten Motorkonstruktionen aufgrund eines möglicherweise begrenzten Vakuumdrucks am Ansaugkrümmer 14 nicht möglich. Daher kann es wünschenswert sein, den Gesamtdruckabfall über dem Abscheider 62 auf weniger als etwa 100 Pascal zu begrenzen. Wie hierin verwendet, kann der Druckabfall als Differenz zwischen dem Absolutdruck des Gases, das über den Einlass 64 in den Abscheider 62 eintritt, und dem Absolutdruck des Gases, das über den Auslass 66 austritt, berechnet werden.
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Daher stellt die vorliegende Offenbarung eine Motoranordnung 10 dar, die das Öl 50 besser von den Kurbelgehäuse-Blowbygasen 42 gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung trennt. In einer ersten nicht einschränkenden, exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die Motoranordnung 10 einen Motor 12, eine Ansauganordnung 13 und einen Luft-Öl-Abscheider 62. Der Motor 12 definiert eine Brennkammer 32 und ein Kurbelgehäuse 44. Die Ansauganordnung 13 beinhaltet einen Ansaugkrümmer 14, wobei der Ansaugkrümmer 14 in Fluidverbindung mit der Brennkammer 32 steht. Der Luft-Öl-Abscheider 62 definiert einen inneren Durchgang 54 mit einem Abscheidevolumen 61. Ein Einlass 64 und ein Auslass 66 sind an jedem Ende des inneren Durchgangs 54 des Luft-Öl-Abscheiders definiert. Der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 kann über den Einlass 64 in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse 44 stehen, während der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 über den Auslass 66 in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 14 stehen kann. Der Luft-Öl-Abscheider 62 beinhaltet ferner einen Feinabscheider 76, der über den inneren Durchgang 54 (optional in der Nähe des Einlasses 64) angeordnet ist, wobei der Feinabscheider 76 eine gekrümmte Rückplatte 74 und eine Frontplatte 78 beinhaltet. Die vorgenannte gekrümmte Rückplatte 74 beinhaltet eine gekrümmte Oberfläche 56, die gegenüber der (den) Frontplatte(n) 78 angeordnet ist. Die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Rückplatte 74, die von der Frontplatte 78 abgewandt ist, kann eine gekrümmte Oberfläche 56 definieren oder auch nicht. Die Frontplatte 78 des Feinabscheiders 76 definiert eine Vielzahl von Öffnungen 68, die eingerichtet sind, um die Blowby-Gase 42 gegen die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 umzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Sobald die Blowby-Gase 42 gegen die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 gerichtet sind, werden die Blowby-Gase 42 um die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 herum umgeleitet, wodurch sich das Öl 50 von den Blowby-Gasen 42 löst. Das durch die Blowby-Gase 42 abgetrennte Öl 50 kann dann wieder in das Kurbelgehäuse 44 abfließen. Es versteht sich, dass sich die Frontplatte 78 über den inneren Durchgang 54 erstreckt und die gekrümmte Rückplatte 74 teilweise von einer Innenfläche 80 des inneren Durchgangs 54 in das Abscheidevolumen 61 erstrecken kann.
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In der vorgenannten Ausführungsform kann der Motor 12 ferner einen Motorblock 20, einen Zylinderkopf 22, eine Ölwanne 24 und eine Zylinderkopfabdeckung 26 beinhalten, wobei der Luft-Öl-Abscheider zwischen dem Zylinderkopf 22 und der Zylinderkopfabdeckung 26 angeordnet ist. Darüber hinaus kann die Ansauganordnung 13 eine Drosselklappe 16 in Verbindung mit dem Ansaugkrümmer 14 beinhalten, wobei die Drosselklappe 16 eingerichtet ist, um den Luftstrom in den Ansaugkrümmer 14 selektiv zu steuern. Die Ansauganordnung 13 kann optional auch einen Luftfilter 18 in Fluid-Verbindung mit der Drosselklappe 16 beinhalten. Optional kann ein Entlüftungsrohr mit der Ansauganordnung 13 und dem Kurbelgehäuse 44 in Fluid-Verbindung gekoppelt werden. Das Entlüftungsrohr kann so funktionieren, dass Luft aus der Ansauganordnung 13 in das Kurbelgehäuse 44 strömen kann. Das vorgenannte Entlüftungsrohr kann ein Rückschlagventil beinhalten, das ausführbar ist, um den Luftdurchtritt aus dem Kurbelgehäuse 44 in die Ansauganordnung 13 zu begrenzen. Es versteht sich auch, dass der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 optional auch ein Bypassventil 60 beinhalten kann, das den Luftdurchtritt aus dem Kurbelgehäuse 44 in die Ansauganordnung 13 verhindert, wenn der Blowby-Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann auch ein Leitblech beinhalten, das sich zumindest teilweise von der Innenfläche 80 des inneren Durchgangs 54 in den inneren Durchgang 54 erstreckt. Der innere Durchgang 54 kann eine gekrümmte Konfiguration aufweisen, wobei mehrere gekrümmte Oberflächen 57 oder Biegungen 57 in dem inneren Durchgang 54 ausgebildet sind.
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In einer zweiten, nicht einschränkenden, exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann die Motoranordnung einen Motor 12, eine Ansauganordnung 13 und einen Luft-Öl-Abscheider beinhalten. Der Motor 12 kann einen Motorblock 20, einen Zylinderkopf 22, eine Ölwanne 24 und eine Zylinderkopfabdeckung 26 beinhalten, wobei der Motorblock 20 und die Ölwanne 24 teilweise ein Kurbelgehäuse 44 definieren. Die Ansauganordnung 13 kann einen Ansaugkrümmer 14 beinhalten, der in Fluidverbindung mit der Brennkammer 32 stehen kann. Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann zwischen dem Zylinderkopf 22 und der Zylinderkopfabdeckung 26 angeordnet werden. Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann einen inneren Durchgang 54 definieren, der ein Abscheidevolumen 61 definiert. Der Luft-Öl-Abscheider 62 kann ferner einen Einlass 64, einen Auslass 66 und einen Feinabscheider 76 beinhalten, der über den inneren Durchgang 54 (optional in der Nähe des Einlasses 64) angeordnet ist, wobei der Feinabscheider 76 durch eine gekrümmte Rückplatte 74 und eine Frontplatte 78 gebildet wird. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform beinhaltet die gekrümmte Rückplatte 74 eine gekrümmte Oberfläche 56, die gegenüber der Frontplatte 78 angeordnet ist. Die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Rückplatte 74, die von der Frontplatte 78 abgewandt ist, kann eine gekrümmte Oberfläche 56 definieren oder auch nicht. Die Frontplatte 78 des Feinabscheiders 76 definiert eine Vielzahl von Öffnungen 68, die eingerichtet sind, um die Blowby-Gase 42 gegen die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 umzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Sobald die Blowby-Gase 42 gegen die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 gerichtet sind, werden die Blowby-Gase 42 um die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 herum umgeleitet, wodurch sich das Öl 50 von den Blowby-Gasen 42 löst. Das durch die Blowby-Gase 42 abgetrennte Öl 50 kann dann wieder in das Kurbelgehäuse 44 abfließen. Es versteht sich, dass sich die Frontplatte 78 über den inneren Durchgang 54 erstreckt und die gekrümmte Rückplatte 74 teilweise von einer Innenfläche 80 des inneren Durchgangs 54 in das Abscheidevolumen 61 erstrecken kann.
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Der Einlass 64 und der Auslass 66 sind an jedem Ende des inneren Durchgangs 54 im Luft-Öl-Abscheider 62 definiert. Der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 kann über den Einlass 64 in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse 44 stehen, während der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 über den Auslass 66 in Fluidverbindung mit dem Ansaugkrümmer 14 stehen kann. Der vorgenannte Luft-Öl-Abscheider 62 beinhaltet weiterhin einen Ölablass 58, der im inneren Durchgang 54 angeordnet ist, wobei der Ölablass 58 in Fluidverbindung mit dem Kurbelgehäuse 44 steht.
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In Bezug auf die vorgenannte Ausführungsform kann ein Entlüftungsrohr 45 mit der Ansauganordnung 13 und dem Kurbelgehäuse 44 in Fluid-Verbindung gekoppelt sein. Das vorgenannte Entlüftungsrohr 45 kann so funktionieren, dass Luft aus der Ansauganordnung 13 in das Kurbelgehäuse 44 strömen kann. Darüber hinaus kann das Entlüftungsrohr 45 ein Rückschlagventil beinhalten, das den Lufteintritt aus dem Kurbelgehäuse 44 in die Ansauganordnung 13 verhindert. Es versteht sich auch, dass der innere Durchgang 54 des Luft-Öl-Abscheiders 62 optional auch ein Bypassventil 60 beinhalten kann, das den Luftdurchtritt aus dem Kurbelgehäuse 44 in die Ansauganordnung 13 verhindert, wenn der Blowby-Gasdruck einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Der Luft-Öl-Abscheider 62 der vorgenannten Ausführungsform kann optional auch ein Leitblech beinhalten, das sich zumindest teilweise von der Innenfläche 80 des inneren Durchgangs 54 in den inneren Durchgang 54 erstreckt.
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In einer dritten, nicht einschränkenden, exemplarischen Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein Verfahren zum Trennen von Öl 50 von Motor-Blowby-Gas die folgenden Schritte: (1) Entlüften von Blowby-Gas aus dem Kurbelgehäuse 44 eines Motors 12 und in einen Luft-Öl-Abscheider 62; (2) Leiten des Blowby-Gases in einen inneren Durchgang 54, der durch den Luft-Öl-Abscheider 62 definiert ist, wobei das Blowby-Gas durch einen Feinabscheider 76 mit einer gekrümmten Rückplatte strömt; und (3) Entlüften des Blowby-Gases aus dem Abscheidervolumen 61 in einen Ansaugkrümmer 14 des Motors 12. Es versteht sich, dass der Feinabscheider 76 über den inneren Durchgang 54 (optional in der Nähe des Einlasses 64) angeordnet ist und der Feinabscheider 76 durch eine gekrümmte Rückplatte 74 und eine Frontplatte 78 mit einer Vielzahl von Öffnungen 68 gebildet wird, die eingerichtet sind, um das Blowby-Gas (oder den Blowby-Gasstrom) gegen die gekrümmte Rückplatte 74 zu richten und zu verteilen. Die vorgenannte gekrümmte Rückplatte 74 beinhaltet eine gekrümmte Oberfläche 56, die gegenüber der (den) Frontplatte 78 angeordnet ist. Die gegenüberliegende Seite der gekrümmten Rückplatte 74, die von der Frontplatte 78 abgewandt ist, kann eine gekrümmte Oberfläche 56 definieren oder auch nicht. Die Frontplatte 78 des Feinabscheiders 76 definiert eine Vielzahl von Öffnungen 68, die eingerichtet sind, um die Blowby-Gase 42 gegen die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 umzuleiten und gleichmäßig zu verteilen. Sobald die Blowby-Gase 42 gegen die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 gerichtet sind, werden die Blowby-Gase 42 dann um die gekrümmte Oberfläche 56 der gekrümmten Rückplatte 74 herum umgeleitet, wodurch sich Öl 50 von den Blowby-Gasen 42 löst. Das durch die Blowby-Gase 42 abgetrennte Öl 50 kann dann wieder in das Kurbelgehäuse 44 abfließen. Es versteht sich, dass sich die Frontplatte 78 über den inneren Durchgang 54 erstreckt und die gekrümmte Rückplatte 74 teilweise von einer Innenfläche 80 des inneren Durchgangs 54 in das Abscheidevolumen 61 erstrecken kann.
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Dementsprechend beinhaltet der vorgenannte Schritt des Durchströmens des Blowby-Gases durch einen inneren Durchgang 54 das Umleiten des Blowby-Gases durch eine in der Frontplatte 78 definierten Vielzahl von Öffnungen 68 und gegen eine gekrümmte Rückplatte 74, wobei sich die Frontplatte 78 und die gekrümmte Rückplatte 74 von der Innenfläche 80 in das Abscheidervolumen 61 erstrecken. Der Motor 12, der nach dem vorstehend genannten Verfahren einen Motorblock 20, einen Zylinderkopf 22, eine Ölwanne 24 und eine Zylinderkopfabdeckung 26 realisiert, wobei der Luft-Öl-Abscheider 62 zwischen dem Zylinderkopf 22 und der Zylinderkopfabdeckung 26 angeordnet ist.
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Obwohl in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung mindestens eine exemplarische Ausführungsform vorgestellt wurde, ist zu beachten, dass es eine Vielzahl von Varianten gibt. Es ist auch zu beachten, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Offenbarung in irgendeiner Weise einzuschränken. Vielmehr wird den Fachleuten durch die vorstehende detaillierte Beschreibung eine komfortable Roadmap zur Umsetzung der exemplarischen Ausführungsform oder der exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung gestellt.
