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Verweis auf verwandte Anmeldung
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Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil und die Priorität der am 16. August 2012 eingereichten, vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/683,855, die hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist.
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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft geschlossene Kurbelgehäuseentlüftungs- und -luftfilterungssysteme zur Verwendung in Verbrennungskraftmaschinen.
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Hintergrund
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Das
US-Patent Nr. 8,146,574 , das hiermit durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit aufgenommen ist, offenbart ein Motorluftleitsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, der in einem Motoröl und Ölaerosol enthaltenden Kurbelgehäuse Blow-By-Gas erzeugt. Das System enthält Kombinationen aus zwei oder mehr eines Luft-Öl-Abscheiders, eines Luftfilters und eines Schalldämpfers.
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Zusammenfassung
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Diese Zusammenfassung dient der Einführung einer Auswahl von Konzepten, die nachstehend in der ausführlichen Beschreibung weiter beschrieben werden. Diese Zusammenfassung soll weder Schlüsselmerkmale und wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands genau bestimmen, noch soll sie als Hilfe bei der Einschränkung des Schutzumfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein System zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Verbrennungskraftmaschine. Das System umfasst eine Kurbelgehäuseentlüftungseinheit, die ungereinigtes Blow-By-Gas von einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine empfängt, die Öl aus dem ungereinigten Blow-By-Gas mittels eines Luft-Öl-Abscheiders abscheidet und die das gereinigte Blow-By-Gas abführt. Ein Luftfiltergehäuse weist einen von stromaufwärts nach stromabwärts dort hindurch laufenden Strömungsweg auf. Ein Leitungsrohr verbindet die Kurbelgehäuseentlüftungseinheit mit dem Luftfiltergehäuse, um das gereinigte Blow-By-Gas zu dem Luftfiltergehäuse zu führen, wodurch ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem gebildet wird. Das Luftfiltergehäuse umfasst eine erste Kammer, die Einlassluft durch einen ersten Anschluss empfängt, eine zweite Kammer, stromabwärts der ersten Kammer, die Einlassluft von der ersten Kammer und gereinigtes Blow-By-Gas von dem Leitungsrohr durch einen zweiten Anschluss empfängt, und eine dritte Kammer, stromabwärts der zweiten Kammer, die eine Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas von der zweiten Kammer empfängt und die Mischung durch einen dritten Anschluss abführt. Das Luftfiltergehäuse umfasst ferner ein primäres Filterelement, das die Einlassluft filtert, während sie von der ersten Kammer zur zweiten Kammer strömt, und ein sekundäres Filterelement, das die Mischung filtert, während sie von der zweiten Kammer zur dritten Kammer strömt.
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Es wird auch ein Luftfilter zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Motoraufladungsvorrichtung, die stromaufwärts einer Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, offenbart. Der Luftfilter umfasst ein Gehäuse, das einen von stromaufwärts nach stromabwärts dort hindurch verlaufenden Strömungsweg definiert. Eine erste, durch das Gehäuse definierte Kammer empfängt Einlassluft durch einen ersten Anschluss und eine zweite, durch das Gehäuse definierte Kammer empfängt Einlassluft von der ersten Kammer und gereinigtes Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas durch einen zweiten Anschluss. Eine dritte Kammer, stromabwärts der zweiten Kammer, empfängt eine Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gases aus der zweiten Kammer und führt die Mischung durch einen dritten Anschluss zu der Motoraufladungsvorrichtung ab. Ein primäres Filterelement filtert die Einlassluft, während sie von der ersten Kammer zur zweiten Kammer strömt, und ein sekundäres Filterelement filtert die Mischung, während sie von der zweiten Kammer zur dritten Kammer strömt.
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Es wird auch ein Verfahren zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Verbrennungskraftmaschine offenbart. Das Verfahren umfasst das Abscheiden von Öl aus ungereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas zum Erzeugen von gereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas, das Durchleiten von Einlassluft durch ein primäres Filterelement, das Mischen der Einlassluft mit dem gereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas zum Erzeugen eines Gasgemischs, und das Durchleiten des Gasgemischs durch ein sekundäres Filterelement. Das Verfahren umfasst ferner die Druckbeaufschlagung des Gasgemischs mittels einer Motoraufladungsvorrichtung und das Bereitstellen des mit Druck beaufschlagten Gasgemischs an die Verbrennungskraftmaschine. Das gereinigte Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas wird stromabwärts des primären Filterelements mit der Einlassluft gemischt. Das sekundäre Filterelement liegt stromabwärts der Motoraufladungsvorrichtung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Unter Bezugnahme auf die folgenden Darstellungen werden Beispiele von Systemen und Verfahren für geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung und -luftfilterung beschrieben. In allen Darstellungen werden die gleichen Zahlen zur Bezugnahme auf ähnliche Merkmale und ähnliche Komponenten verwendet.
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1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystems.
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2 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Luftfiltergehäuses zur Verwendung in geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystemen, wie beispielsweise den hierin offenbarten.
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3 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform eines Luftfiltergehäuses zur Verwendung in geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystemen, wie beispielsweise den hierin offenbarten.
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4 veranschaulicht schematisch eine weitere Ausführungsform eines geschlossenen Kurbelgehäuseentlüftungssystems.
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5 veranschaulicht ein Beispiel eines Verfahrens zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Verbrennungskraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung.
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Ausführliche Beschreibung
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1 veranschaulicht eine Ausführungsform eines Systems 10 zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Verbrennungskraftmaschine 12. Das System umfasst eine Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14, die ungereinigtes Blow-By-Gas von einem Kurbelgehäuse 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 empfängt. Das Strömen von ungereinigtem Blow-By-Gas vom Kurbelgehäuse 16 zur Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14 wird von Pfeil 18 gezeigt. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14 scheidet Öl aus dem ungereinigten Blow-By-Gas mittels eines Luft-Öl-Abscheiders 20 ab und führt gereinigtes Blow-By-Gas ab, wie von Pfeil 22 gezeigt.
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In der gezeigten Ausführungsform enthält der Luft-Öl-Abscheider 20 einen Koaleszer 24. Die Verbrennungskraftmaschine 12 erzeugt in dem Kurbelgehäuse 16 Blow-By-Gas, das Motoröl 26 und Ölaerosol enthält. Der Luft-Öl-Abscheider 20 empfängt Blow-By-Gas, wie von Pfeil 18 gezeigt, durch einen Einlass 28. Das Blow-By-Gas ist ungereinigt, wenn es beim Eingang 28 des Luft-Öl-Abscheiders 20 eintritt. Das ungereinigte Blow-By-Gas wird dann durch den Koaleszer 24 durchgeleitet, der in der gezeigten Ausführungsform ein koaleszierendes Filtermittelelement umfasst, das bewirkt, dass Öl in dem ungereinigten Blow-By-Gas in bzw. auf dem Filtermedium koalesziert und dass ein unterer Abschnitt 30 des Luft-Öl-Abscheiders 20 geleert wird, wie von Pfeil 32 gezeigt. Nach der Durchleitung durch den Koaleszer 24 ist das Blow-By-Gas gereinigt. Das gereinigte Blow-By-Gas tritt dann durch den Ausgang 34 des Luft-Öl-Abscheiders 20 aus, wie von Pfeil 22 gezeigt. Öl, das sich im unteren Abschnitt 30 des Luft-Öl-Abscheiders 20 angesammelt hat, läuft über die Ablaufleitung 36 zurück zum Kurbelgehäuse 16.
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Anhand des Luft-Öl-Abscheiders
20, der hier als einen Koaleszer
24 umfassend dargestellt ist, sollte es sich verstehen, dass viele andere Arten von Luft-Öl-Abscheidern bereitgestellt werden könnten, wie die in den
US-Patenten Nr. 7,614,390 ;
7,699,029 ;
7,849,841 ; und
7,870,850 gezeigten und beschriebenen, von denen jedes durch Bezugnahme hier in seiner Gesamtheit aufgenommen ist. Der Luft-Öl-Abscheider
20 kann zum Beispiel einen Impaktorabscheider oder einen Zentrifugalabscheider umfassen.
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Das System 10 umfasst ferner einen Luftfilter 38 mit einem Gehäuse 40 mit einem von stromaufwärts, wie bei Pfeil 42 gezeigt, nach stromabwärts, wie bei Pfeil 44 gezeigt, dort hindurch laufenden Strömungsweg. Ein Leitungsrohr 46 verbindet die Kurbelgehäuseentlüftung 14 mit dem Luftfiltergehäuse 40, um das gereinigte Blow-By-Gas dem Luftfiltergehäuse 40 zuzuführen, wie von Pfeil 48 gezeigt, wodurch ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem gebildet wird, wie nachstehend weiter beschrieben.
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Das Luftfiltergehäuse 40 umfasst eine erste Kammer 50, die Einlassluft durch einen ersten Anschluss 52 empfängt, wie von Pfeil 54 gezeigt. Die Einlassluft kann durch ein (hier nicht gezeigtes) Einlassrohr bereitgestellt werden, das Luft von der das System 10 umgebenden Atmosphäre zu dem Luftfiltergehäuse 40 leitet. Das Luftfiltergehäuse 40 umfasst ferner eine zweite Kammer 56, stromabwärts der ersten Kammer 50, die Einlassluft von der ersten Kammer empfängt, wie von Pfeil 58 gezeigt, und die gereinigtes Blow-By-Gas von dem Leitungsrohr 46 durch einen zweiten Anschluss 60 empfängt, wie von Pfeil 62 gezeigt. Das Luftfiltergehäuse 40 umfasst ferner eine dritte Kammer 64, stromabwärts der zweiten Kammer 56, die eine Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas aus der zweiten Kammer 56 empfängt, wie von Pfeil 66 gezeigt, und die die Mischung durch einen dritten Anschluss 68 abführt, wie von Pfeil 70 gezeigt.
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Das Luftfiltergehäuse 40 umfasst ferner ein primäres Filterelement 72, das die Einlassluft filtert, während sie von der ersten Kammer 50 zur zweiten Kammer 56 strömt. Das primäre Filterelement 72 kann ein serienmäßiges Kaltlufteinlassfilter umfassen. Das Luftfiltergehäuse 40 umfasst ferner ein sekundäres Filterelement 74, das die Mischung filtert, während sie von der zweiten Kammer 56 zur dritten Kammer 64 strömt. Das sekundäre Filterelement 74 kann einen serienmäßigen Luftfilter, ein oleophobes Mittel, einen koaleszierenden Filter, einen rotierenden koaleszierenden Filter oder Schaum umfassen, wie nachstehend hierin weiter beschrieben wird.
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In der in 1 gezeigte Ausführungsform umfasst das System 10 ferner eine Motoraufladungsvorrichtung 76 stromabwärts des Luftfilters 38, die die Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas empfängt, die aus dem Luftfiltergehäuse 40 abgeführt wurde. Die Motoraufladungsvorrichtung 76 beaufschlagt die Mischung mit Druck, bevor sie die Verbrennungskraftmaschine 12 erreicht. Die Motoraufladungsvorrichtung 76 empfängt die Mischung aus Einlassluft, die vom Luftfiltergehäuse 40 abgeführt wurde, wie von Pfeil 70' gezeigt, und führt mit Druck beaufschlagte Luft, wie von Pfeil 78 gezeigt, zur Verbrennungskraftmaschine 12 ab. In einem Beispiel kann es sich bei der Motoraufladungsvorrichtung 76 um einen Kompressor handeln, der mechanisch von einem Treibriemen, einem Zahnrad, einer Welle oder einer Kette angetrieben wird, der bzw. das bzw. die mit einer Kurbelwelle 15 der Kraftmaschine 12 verbunden ist (Verbindung nicht gezeigt). In einer weiteren Ausführungsform kann es sich bei der Motoraufladungsvorrichtung 76 um einen Turbolader handeln, der von einer mit Abgas angetriebenen Turbine angetrieben wird. In beiden Ausführungsformen umfasst die Motoraufladungsvorrichtung 76 einen Luftverdichter mit Schaufeln, die den Druck, die Temperatur und die Dichte der Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas erhöhen, bevor die Mischung der Verbrennungskraftmaschine 12 zugeführt wird.
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Das System 10 wird als „geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem” betrachtet, da das Blow-By-Gas zu keinem Zeitpunkt direkt an die Atmosphäre abgegeben wird. Das primäre Filterelement 72 verhindert, dass das gereinigte Blow-By-Gas, das dem Luftfiltergehäuse 40 von der Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14 (über das Leitungsrohr 46 und den zweiten Anschluss 60) zugeführt wird, an die Atmosphäre abgegeben wird, es sei denn es ist zunächst vom primären Filterelement 72 gefiltert worden. Darüber hinaus stellt die Verbindung der dritten Kammer 64 mit der Motoraufladungsvorrichtung 76 über den dritten Anschluss 68 sicher, dass die Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas nicht an die Atmosphäre abgegeben, sondern anstatt dessen über die Motoraufladungsvorrichtung 76 zur Verbrennungskraftmaschine 12 zurückgeführt wird.
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Trotz der Verwendung von Filterungsmethoden für Kurbelgehäuseemissionen, beispielsweise der Verwendung eines Luft-Öl-Abscheiders 20, gibt es Anhaltspunkte dafür, dass ein Teil des Ölaerosols in dem gereinigten Blow-By-Gas noch immer bis zur Luftführung für saubere Einlassluft vor der Motoraufladungsvorrichtung gelangt, so dass die Kompressorschaufeln der Motoraufladungsvorrichtung mit Öl beschichtet werden. Dies verringert die isentrope Wirksamkeit der Motoraufladungsvorrichtung 76, wodurch die Gesamteffizienz der Verbrennungskraftmaschine 12 verringert wird und die Kraftstoffeffizienz abnimmt. Die Anordnung des sekundären Filterelements 74 stromabwärts des zweiten Einlasses 62 stellt insofern einen Vorteil bereit, als das gereinigte Blow-By-Gas zusätzlich vom sekundären Filterelement 74 gefiltert wird, bevor es der Motoraufladungsvorrichtung 76 zugeleitet wird. In einer Ausführungsform scheidet das sekundäre Filterelement 74 ferner Öl aus dem gereinigten Blow-By-Gas ab und trägt so dazu bei, dass die Kompressorschaufeln in der Motoraufladungsvorrichtung 76 sauber bleiben.
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Darüber hinaus verhindert oder minimiert das Vorhandensein des sekundären Filterelements 74 die Möglichkeiten, dass Ablagerungen oder Eis zu den Kompressorschaufeln der Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangen. Falls Ablagerungen oder Eis in Kontakt mit den Kompressorschaufeln der Motoraufladungsvorrichtung gelangen, können diese beschädigt werden. Deshalb stellt das Vorhandensein und die Anordnung des sekundären Filterelements 74 zusätzlichen Schutz für die Kompressorschaufeln der Motoraufladungsvorrichtung 76 vor Ablagerungen, Eis und Ölaerosol bereit, welche der Effizienz der Motoraufladungsvorrichtung 76 schaden oder diese beeinträchtigen könnten. In einer Ausführungsform filtert das sekundäre Filterelement 74 Eissplitter, die beim Mischen von relativ kälterer Einlassluft, die bei Pfeil 54 als in das Luftfiltergehäuse 40 eintretend gezeigt ist, mit relativ wärmerem gereinigtem Blow-By-Gas, das bei Pfeil 62 als in das Luftfiltergehäuse 40 eintretend gezeigt ist, entstehen, damit sie nicht zur Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangen.
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Unter Bezugnahme auf 2 wird nun eine Ausführungsform beschrieben, in der das sekundäre Filterelement 74' ein koaleszierendes Filter umfasst. Kalte Einlassluft tritt über den ersten Anschluss 52 in das Luftfiltergehäuse 40 ein, wie von Pfeil 54 gezeigt. Luft strömt durch das primäre Filterelement 72, wie von Pfeilen 80 gezeigt, und wird dann zur zweiten Kammer 56 weitergeleitet, wie von Pfeilen 58 gezeigt. Die Einlassluft wird dann mit dem gereinigten Blow-By-Gas gemischt, das über den zweiten Anschluss 60 in die zweite Kammer 56 eintritt, wie bei Pfeil 62 gezeigt. Die Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas strömt dann in die dritte Kammer 64, wie von Pfeilen 66 gezeigt. Von hier strömt das Gas von innen nach außen, wie von Pfeilen 82 gezeigt, durch das sekundäre Filterelement 74', das hier ein koaleszierendes Filter umfasst. In einer Ausführungsform umfasst das Luftfiltergehäuse 40 ein zylindrisches Gehäuse mit einer ringförmigen Lücke 84 zwischen dem sekundären Filterelement 74' und einer inneren Oberfläche 86 des Luftfiltergehäuses 40. Nachdem die Mischung in einer Richtung von innen nach außen strömt, wie von Pfeilen 82 gezeigt, zirkuliert sie innerhalb der ringförmige Lücke 84 und tritt über den dritten Anschluss 68 aus, wie von Pfeil 70 gezeigt. In der Mischung enthaltenes Öl koalesziert in bzw. auf dem sekundären Filterelement 74', das hier ein koaleszierendes Filter umfasst, und fließt zu einem unteren Abschnitt 91 des Luftfiltergehäuses 40 ab. In dieser Ausführungsform ist ein Auslass 90 in dem Luftfiltergehäuse 40 bereitgestellt, um zu ermöglichen, dass Öl, das aus dem gereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas abgeschieden wird, aus dem Luftfiltergehäuse 40 austritt. Dieses Öl könnte zum Kurbelgehäuse 16 durch Ablassen des Öls durch den Auslass 90 über eine Ablaufleitung 92 zurückgeführt werden (siehe 1).
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Unter Bezugnahme auf
3 umfasst in einer weiteren Ausführungsform das sekundäre Filterelement
74'' ein rotierendes koaleszierendes Filter. In der gezeigten Ausführungsform ist das rotierende koaleszierende Filter an eine Welle
88 gekoppelt, die sich axial in das Luftfiltergehäuse
40 erstreckt. Die Welle
88 wird beispielsweise durch Verbindung mit einer Antriebsscheibe der Verbrennungskraftmaschine
12 oder durch eine Fluidkraftmaschine zur Rotation angetrieben. Solch ein rotierendes koaleszierendes Filter wird beispielsweise ausführlicher in der US-Patentanmeldung Nr. 12/969,755 (US-Patentveröffentlichung Nr.
US 2011/0180052 ) beschrieben, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme in ihrer Gesamtheit aufgenommen ist und die hier somit nicht näher beschrieben wird.
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Wie bei 2 tritt in 3 kalte Einlassluft in den ersten Anschluss 52 ein, wie von Pfeil 54 gezeigt, strömt durch das primäre Filterelement 72, wie von Pfeilen 80 gezeigt, strömt in die zweite Kammer 56, wie von Pfeilen 58 gezeigt, und wird mit dem gereinigten Blow-By-Gas gemischt, das über den zweiten Anschluss 60 eintritt, wie von Pfeil 62 gezeigt. Die Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas strömt dann in die dritte Kammer 64, wie von Pfeilen 66 gezeigt. Hier wird die Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas von der Zentrifugalkraft des rotierenden koaleszierenden Filters in einer Richtung von innen nach außen gepumpt, wie von Pfeilen 82 gezeigt. Die Mischung tritt dann aus dem rotierenden koaleszierenden Filter aus und zirkuliert durch die ringförmige Lücke 84 bis sie schließlich aus d Luftfiltergehäuse 40 durch den dritten Anschluss 68 austritt, wie von Pfeil 70 gezeigt. Öl, das in bzw. auf dem sekundären Filterelement 74'', das hier ein rotierendes koaleszierendes Filter umfasst, koalesziert ist, fließt zu dem unteren Abschnitt 91 des Luftfiltergehäuses 40 ab und tritt über den Auslass 90 aus, um über die Abflussleitung 92 dem Kurbelgehäuse 16 wieder zugeführt zu werden (siehe 1).
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Wie hier vorstehend beschrieben kann das sekundäre Filterelement 74, 74', 74'' viele Formen annehmen, je nach dem gewünschten Ergebnis oder der gewünschten Anwendung. Das sekundäre Filterelement 74 kann einen serienmäßigen Luftfilter umfassen (1) und könnte in einer Ausführungsform aus dem gleichen Material bestehen wie das primäre Filterelement 72. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das sekundäre Filterelement 74 Schaum. In solch einer Ausführungsform kann das sekundäre Filterelement 74 Ablagerungen und/oder Eisklumpen aus der Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas filtern, bevor die Mischung der Motoraufladungsvorrichtung 76 zugeführt wird. In solch einer Ausführungsform kann es möglicherweise erforderlich sein, dass das sekundäre Filterelement 74 vom Äußeren des Luftfiltergehäuses 40 zugänglich ist, damit es ersetzt werden kann, wenn es mit so viel Öl bedeckt ist, dass seine Effizienz sich verringert hat. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das sekundäre Filterelement 74 ein oleophobes Mittel, das gegen Verstopfung durch Öl im Blow-By-Gas resistent ist.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das sekundäre Filterelement 74'' ein koaleszierendes Filter umfassen, das ferner Öl aus dem gereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas abscheidet (2). Wenn das sekundäre Filterelement ein koaleszierendes Filter umfasst, kann es erforderlich sein, dass das sekundäre Filterelement zu Wartungszwecken zugänglich ist, wenn sich die Nutzungsdauer des koaleszierenden Filters verringert. Das sekundäre Filterelement 74' kann Ablagerungen und/oder Eisklumpen aus der Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas filtern, bevor die Mischung der Motoraufladungsvorrichtung 76 zugeführt wird.
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In einer weiteren Ausführungsform kann das sekundäre Filterelement 74'' ein rotierendes koaleszierendes Filter umfassen (3). Das rotierende koaleszierende Filter muss zu Wartungszwecken möglicherweise nicht vom Äußeren des Luftfiltergehäuses 40 aus zugänglich sein, da aufgrund der Zentrifugalkraft Öl vom rotierenden koaleszierenden Filter abgestoßen wird und somit die Nutzungsdauer des rotierenden koaleszierenden Filters verlängert werden kann. Das sekundäre Filterelement 74'' kann Ablagerungen und/oder Eisklumpen aus der Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas filtern, bevor die Mischung der Motoraufladungsvorrichtung 76 zugeführt wird.
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Unter Bezugnahme auf 4 wird nun eine zweite Ausführungsform eines Systems 10' zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Verbrennungskraftmaschine 12 beschrieben. Wie bei 1 wird Blow-By-Gas aus der Verbrennungskraftmaschine 12 (VKM) zu der Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14 (KE EINHEIT) abgeführt, wie von Pfeil 18 gezeigt. Die Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14 scheidet Öl aus dem ungereinigten Blow-By-Gas mittels eines Luft-Öl-Abscheiders 20 ab, wie vorstehend ausführlicher beschrieben, und führt gereinigtes Blow-By-Gas ab, wie von Pfeil 22 gezeigt. Das gereinigte Blow-By-Gas wird dem Luftfiltergehäuse 40 durch einen zweiten Anschluss zugeführt, wie von Pfeil 62 gezeigt. In der Zwischenzeit tritt Einlassluft durch den ersten Anschluss 52 in das Luftfiltergehäuse 40 ein, wie von Pfeil 54 gezeigt. Nach dem Durchlaufen des primären Filterelements 72 tritt die Einlassluft in die zweite Kammer 56 ein, wo sie mit dem gereinigten Blow-By-Gas gemischt wird. Diese Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Blow-By-Gas läuft dann durch das sekundäre Filterelement 74 zur dritten Kammer 64 durch, von wo aus sie dann durch den dritten Anschluss 68 an eine Motoraufladungsvorrichtung 76 abgeführt wird, wie von Pfeil 70 gezeigt.
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In der Ausführungsform von 4 wird ein Luftmassenstromsensor 94 innerhalb des Systems 10' bereitgestellt. Der Luftmassenstromsensor 94 erfasst den Massenstrom von Luft, die in die Verbrennungskraftmaschine 12 eintritt. Ein Strömungsweg durch das Luftfiltergehäuse 40 wird von stromaufwärts bei Pfeil 42 nach stromabwärts bei Pfeil 44 definiert. Der Luftmassenstromsensor 94 ist stromabwärts des ersten Anschlusses 52 und stromaufwärts des zweiten Anschlusses 60 angeordnet. Der Luftmassenstromsensor 94 ist ferner stromabwärts des primären Filterelements 72 angeordnet. Die Anordnung des Luftmassenstromsensors 94 stromaufwärts des zweiten Anschlusses 60 stellt sicher, dass der Luftmassenstromsensor 94 nicht von der Rückführung des am zweiten Anschluss eintretenden, gereinigten Blow-By-Gases, wie beispielsweise von im Blow-By-Gas enthaltenem Ölaerosol, beeinträchtigt wird. Die Anordnung des Luftmassenstromsensors 94 stromabwärts des primären Filterelements 72 stellt sicher, dass der Luftmassenstromsensor 94 nicht von Ablagerungen beschädigt wird, die in der ungefilterten Einlassluft vorhanden sein können.
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Unter Bezugnahme auf jede der vorstehenden 1–4 wird ein Luftfilter 38 zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Motoraufladungsvorrichtung 76, die stromaufwärts einer Verbrennungskraftmaschine 12 angeordnet ist, beschrieben.
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Der Luftfilter 38 umfasst ein Gehäuse 40, das einen dort hindurchlaufenden Strömungsweg von stromaufwärts (wie bei Pfeil 42 gezeigt) nach stromabwärts (wie bei Pfeil 44 gezeigt) definiert. Der Luftfilter 38 umfasst ferner eine erste, von dem Gehäuse 40 definierte Kammer 50, die Einlassluft durch einen ersten Anschluss 52 empfängt, und eine zweite, von dem Gehäuse 40 definierte Kammer 56, die Einlassluft von der ersten Kammer 50 und gereinigtes Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas durch einen zweiten Anschluss 60 empfängt.
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Das gereinigte Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas wird dem zweiten Anschluss 60 von einer Kurbelgehäuseentlüftungseinheit 14 zugeführt, die ungereinigtes Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas von einem Kurbelgehäuse 16 der Verbrennungskraftmaschine 12 empfängt, Öl aus dem ungereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas mittels eines Luft-Öl-Abscheiders 20 abscheidet und das gereinigte Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas abführt. Der Luftfilter 38 umfasst ferner eine dritte Kammer 64 stromabwärts der zweiten Kammer 56, die die Mischung aus Einlassluft und gereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas aus der zweiten Kammer 56 empfängt und die die Mischung durch einen dritten Anschluss 68 zur Motoraufladungsvorrichtung 76 abführt.
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Der Luftfilter 38 umfasst ferner ein primäres Filterelement 72, das die Einlassluft filtert, während sie von der ersten Kammer 50 zur zweiten Kammer 56 strömt, und ein sekundäres Filterelement 74, 74', 74'', das die Mischung filtert, während sie von der zweiten Kammer 56 zur dritten Kammer 64 strömt. In einer Ausführungsform umfasst das sekundäre Filterelement 74 Schaum. In einer Ausführungsform umfasst das sekundäre Filterelement 74 ein oleophobes Mittel. In einigen Ausführungsformen scheidet das sekundäre Filterelement 74', 74'' ferner Öl aus dem gereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas ab. In einer Ausführungsform umfasst das sekundäre Filterelement 74' ein koaleszierendes Filter (2). In einer weiteren Ausführungsform umfasst das sekundäre Filterelement ein rotierendes koaleszierendes Filter (3). Jede Ausführungsform des sekundären Filterelements 74, 74', 74'' verhindert, dass Ablagerungen zu der Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangen. Jede Ausführungsform des sekundären Filterelements 74, 74', 74'' verhindert auch, dass Eis, das beim Mischen relativ kälterer Einlassluft mit relativ wärmerem gereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas entsteht, in die Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangt.
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Der Luftfilter 38 kann ferner einen Luftmassenstromsensor 94 in dem Gehäuse 40 stromabwärts des ersten Anschlusses 52 und stromaufwärts des zweiten Anschlusses 60 umfassen. In einer Ausführungsform ist der Luftmassenstromsensor 94 stromabwärts des primären Filterelements 72 angeordnet.
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Unter Bezugnahme auf 5 wird nun eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Bereitstellen von Verbrennungsluft an eine Verbrennungskraftmaschine 12 beschrieben. Das Verfahren umfasst das Abscheiden von Öl aus ungereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas, um gereinigtes Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas zu erzeugen, wie bei Kasten 200 gezeigt. Das Verfahren umfasst ferner das Durchleiten von Einlassluft durch ein primäres Filterelement 72, wie bei Kasten 202 gezeigt. Das Verfahren umfasst ferner das Mischen der Einlassluft mit dem gereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas, um ein Gasgemisch zu erzeugen, wie bei Kasten 204 gezeigt. In einer Ausführungsform des Verfahrens wird das gereinigte Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas mit der Einlassluft stromabwärts des primären Filterelements 72 gemischt und das sekundäre Filterelement 74 befindet sich stromaufwärts einer Motoraufladungsvorrichtung 76. Das Verfahren umfasst ferner das Durchleiten des Gasgemischs durch ein sekundäres Filterelement 74, 74', 74'', wie bei Kasten 206 gezeigt. Das Verfahren umfasst ferner die Druckbeaufschlagung des Gasgemischs mittels der Motoraufladungsvorrichtung 76, wie bei Kasten 208 gezeigt. Das Verfahren umfasst ferner das Bereitstellen des mit Druck beaufschlagten Gasgemischs an die Verbrennungskraftmaschine 12, wie bei Kasten 210 gezeigt.
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Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Einlassluft und das gereinigte Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas in einem Luftfiltergehäuse 40 gemischt, um ein geschlossenes Kurbelgehäuseentlüftungssystem zu bilden. Das sekundäre Filterelement 74, 74', 74'' verhindert, dass Ablagerungen zu der Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangen. Das sekundäre Filterelement verhindert ferner, dass Eis, das beim Mischen relativ kälterer Einlassluft mit relativ wärmerem gereinigtem Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas entsteht, in die Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangt.
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Das Verfahren kann ferner das Erfassen von Luftstrom in dem Luftfiltergehäuse 40 stromabwärts des primären Filterelements 72 und stromaufwärts des sekundären Filterelements 74, 74', 74'' umfassen. Das Verfahren kann ferner das Erfassen von Luftstrom stromaufwärts eines Anschlusses 60 in dem Luftfiltergehäuse 40, wo das gereinigte Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas in das Luftfiltergehäuse eintritt, umfassen. Das Verfahren kann ferner das weitere Abscheiden von Öl aus dem gereinigten Kurbelgehäuse-Blow-By-Gas mittels des sekundären Filterelements 74, 74', 74'' umfassen.
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Die vorstehende Offenbarung ermöglicht es, dass der Rücklaufanschluss (zweiter Anschluss 60) für das Kurbelgehäuseentlüftungs-Blow-By-Gas im Lufteinlasssystem 10, 10' zwischen dem primären Filterelement 72 und dem sekundären Filterelement 74, 74', 74'' des Luftfilterelements 38 nach vorne bewegt werden kann, wodurch eine weitere Filterung über das sekundäre Filterelement 74, 74', 74'' erreicht wird. Das sekundäre Filterelement 74, 74', 74'' stellt eine zusätzliche Filterung des Kurbelgehäuse-Blow-By-Gases bereit und verringert dadurch die Menge an Ölaerosol, die zu der Motoraufladungsvorrichtung 76 gelangt, und verringert dadurch die Vergiftung der Kompressorschaufeln in der Motoraufladungsvorrichtung 76. Eine von der vorliegenden Offenbarung ermöglichte Option besteht darin, den Rücklaufanschluss für die gereinigten Blow-By-Gase (zweiter Anschluss 60) zwischen dem primären und dem sekundären Filterelement 72, 74, 74', 74'' anzuordnen. Der Rücklaufanschluss für die gereinigten Blow-By-Gase (zweiter Anschluss 60) wird in den Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Filterelement 72, 74, 74', 74'' eingesetzt. Dies ermöglicht es dem zweiten Filterelement 74, 74', 74'' als abschließende Filterung für Kurbelgehäuseentlüftungsemissionen zu fungieren und dabei die Menge an Ölaerosol, die in das System für saubere Einlassluft strömt, zu verringern und dabei die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen.
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In der vorstehenden Beschreibung wurden bestimmte Begriffe zum Zweck der Kürze, der Klarheit und des Verständnisses verwendet. Daraus sollen keine unnötigen Einschränkungen über das Erfordernis des Stands der Technik hinaus abgeleitet werden, da solche Begriffe zu beschreibenden Zwecken verwendet werden und in einem weit gefassten Sinn ausgelegt werden sollen. Die verschiedenen, hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können allein oder in Kombination mit anderen Systemen und Verfahren verwendet werden. Es ist anzunehmen, dass verschiedene Äquivalente, Alternativen und Änderungen im Rahmen der beigefügten Ansprüche möglich sind. Jede Einschränkung in den beigefügten Ansprüchen soll sich nur dann auf eine Auslegung gemäß 35 U.S.C § 112(f) berufen, wenn die Begriffe „Mittel zu” oder „Schritt zu” ausdrücklich in der entsprechenden Einschränkung aufgeführt sind. Wenngleich jeder der Verfahrensansprüche eine spezifische Reihe von Schritten zum Erreichen gewisser Funktionen enthält, soll der Schutzumfang dieser Offenbarung nicht an die wörtliche Reihenfolge oder den wörtlichen Inhalt der hierin beschriebenen Schritte gebunden sein und unwesentliche Unterschiede oder Änderungen fallen weiterhin in den Schutzumfang der Offenbarung.
