EP2603674A1 - Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung - Google Patents

Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung

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EP2603674A1
EP2603674A1 EP11725477.1A EP11725477A EP2603674A1 EP 2603674 A1 EP2603674 A1 EP 2603674A1 EP 11725477 A EP11725477 A EP 11725477A EP 2603674 A1 EP2603674 A1 EP 2603674A1
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EP
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hollow body
oil
swirl generator
flow
gas
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EP11725477.1A
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Ulf MÜLLER
Jürgen MEUSEL
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
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ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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Definitions

  • the present invention relates to an at least partially hollow cylindrical trained and hereinafter referred to as a hollow body with integrated ⁇ labscheide insightful, wherein in a cavity of the hollow body, a swirl generator is arranged, wherein the hollow body at least one end-side feed opening for introducing laden with oil gas into the cavity and wherein the hollow body has at least one discharge opening for discharging separated oil and for discharging oil-free gas.
  • the oil separation device is provided in particular in internal combustion engines of the cylinder head cover. Accordingly, the invention also relates to a cylinder head cover comprising a hollow body with integrated oil separator.
  • the term "swirl generator” is understood to mean, in particular, a body which itself has flow-through channels for oil-laden gas or which together with the hollow body in which it is arranged forms throughflow channels for oil-laden gas, the flow-through channels impose a twist on the gas flow. Due to the swirl, there is a deposition of oil on the walls of the flow channels.
  • blowby gas In internal combustion engines and piston compressors leakage losses are observed in practice, which are due to an incomplete seal. These leakage losses are referred to as blowby gas and contain a significant amount of oil. Related to internal combustion engines, it is therefore common to pass the blow-by gas accumulating on the camshaft back into the intake tract of the internal combustion engine. On the one hand to minimize the loss of oil by blow-by gas and on the other hand to optimize the
  • a hollow body with integrated oil separator with the features described above is known from DE 10 2004 01 1 177 A1.
  • a helical swirl generator which rotates the blowby gas passed through, also referred to as oil mist or oil laden gas, due to the flow along the check passage formed by the swirl generator.
  • oil mist or oil laden gas due to the flow along the check passage formed by the swirl generator.
  • oil droplets are thrown outwards and can thus settle on the wall of the hollow body and subsequently be removed.
  • the arrangement of a plurality of swirl generators is also proposed in succession, in which case the direction of rotation can also be changed in the various swirl generators.
  • multi-stage separation devices which are composed as separate units of several modules. Such separation devices require an undesirably large installation space, especially if they are to be integrated into a cylinder head cover.
  • Such a separation device is known for example from DE 101 27 820 A1.
  • the present invention seeks to provide a generic hollow body with integrated oil separator, by the improved production of oil from blow-by gases is possible at the lowest possible manufacturing cost.
  • the swirl generator integrated into the hollow body which forms a first oil separation stage here, is downstream of an oil separator seen in the direction of flow and acts as a second oil separation stage.
  • the swirl generator and the ⁇ labscheidering are advantageously arranged coaxially in the cavity of the hollow body.
  • the swirl generator is advantageously designed as a body extending in the axial direction of the hollow body, which has or forms at least one screw flight circumferentially, so that at least one flow path for guiding the introduced oil-laden one is provided by the screw flight between the body of the swirl generator and the inner wall of the hollow body Gas and is formed for the inner wall side deposition of oil particles.
  • the blowby gas to be liberated from the oil can flow through the end-side feed opening into the hollow body.
  • the hollow body may for example have the shape of a simple tube, in which case the feed opening may be formed by an open end of this tube.
  • the swirl generator When the blow-by gas enters through the end-side feed opening, the swirl generator is flowed axially or at least substantially axially as the first oil separation stage, in which case the swirl generator causes a rotational movement of the gas to be liberated from the oil.
  • the end-side feed opening but also other, in particular radial openings can be provided.
  • the body of the swirl generator at least partially on a second flight.
  • two parallel flow paths are formed.
  • the design of the hollow body with two screw threads is advantageously provided in the initial region of the swirl generator, and the feed openings are arranged such that the incoming oil-laden air (blowby gas) - substantially without fluidic resistors or with minimized fluidic resistances - in the interior of the hollow body is passed. Since the blow-by gas is sucked into the cavity of the hollow body essentially by a negative pressure generated in the interior of the hollow body, it is attempted to substantially maintain this underpressure by minimizing flow resistances.
  • the required negative pressure can be generated, for example, by a pump coupled to the hollow space of the camshaft.
  • the second flight is advantageously designed so that it extends approximately over half of a complete screw winding of a total of 360 °. Without limitation, three or even more parallel flow paths, which are separated by flights, may be provided.
  • the or each worm gear may be formed such that the pitch of the respective worm gear varies.
  • the pitches of the two flights are the same size, wherein the slope is predetermined by the total extent of the first flight or is dependent on the requirements on the same.
  • the pitch varies such that the distances between the screw walls of a screw flight and thus the cross section of the flow paths or flow channels formed by the screw walls are reduced. As a result, the blow-by gas is blown in the course of its flow
  • one or more discharge openings can be provided in the hollow body on the shell side, whereby the flow control element arranged in the cavity of the hollow body, cleaned of the oil, passes through the hollow body in the axial direction flowing gas is deflected in the direction of the radial discharge opening (s) to the outside.
  • the separated oil which flows along the inner wall of the hollow body in the flow direction, is discharged out of the hollow body through one or more side-facing oil discharge openings arranged in front of the shell-side discharge openings for the gas in the flow direction.
  • discharge openings may also be formed at an axial end opposite to the feed opening.
  • a bypass channel is integrated in the swirl generator.
  • the bypass channel can be formed by an axial through hole open on both sides by the swirl generator.
  • the bypass bore is pressure-dependent releasable via an integrated bypass valve.
  • at least one shell-side feed opening is provided in addition to the intended end-side feed opening according to the invention, a functional division can also be made with respect to these different feed openings.
  • the at least shell-side opening it is possible for the at least shell-side opening to open into a flow path of the swirl generator, while the end-side feed opening is assigned to the bypass valve.
  • a certain twist can be generated, which is reinforced by the helical structure of the flow rule.
  • a bypass valve can be acted upon directly axially, for example against the force of a spring, via the end-side feed opening, although the blow-by gas flowing through the bypass bore is preferably deflected at the end of the swirl generator in such a way that it passes over the downstream one Oil separation ring is guided.
  • the swirl generator in a multi-stage embodiment on an input side, which is flowed by the supply port, have a shut-off device, which can release and close at least one of the flow paths formed between the screw flights.
  • the obturator can be operated under pressure control in a particularly simple manner, wherein there is a first pressure between the swirl generator and the ⁇ labscheidering, wherein there is a second pressure on the input side of the swirl generator and wherein the at least one flow path depends on the pressure difference between the second pressure and the first Pressure released or closed.
  • an integrated oil separator or a first stage of ⁇ labscheide founded is disclosed in the form of a swirl generator, which is switchable depending on the differential pressure between the input side and output side of the swirl generator, that is, depending on the volume flow.
  • a swirl generator which is switchable depending on the differential pressure between the input side and output side of the swirl generator, that is, depending on the volume flow.
  • a small flow cross-section is to be provided by the fact that only access to one of the several flow paths is open.
  • the deposition by one of the flow paths can be optimized for a pressure difference and a corresponding flow velocity, which already occur at a small volume flow.
  • the flow cross-section is increased by the pressure-dependent operated obturator by another flow path between the flights or more flow paths are released.
  • at least access to one of the flow paths below a predetermined pressure difference is expediently closed and will be released when the predetermined pressure difference in front of the shut-off element is exceeded.
  • the swirl generator has at least three screw flights and correspondingly three flow paths, wherein a second and a third flow path are released sequentially with increasing pressure difference from the obturator.
  • the obturator can be designed as a slide, bolt or the like, wherein the obturator by the acting
  • Pressure difference for example, against the force of a spring delivered.
  • the corresponding accesses are only partially opened in each case and finally completely opened in the case of a further stroke.
  • all flow paths are opened in order to provide a maximum flow cross section for the oil separation.
  • the access to a first flow path is always not completely closed.
  • the access to the first flow path at a low pressure difference in a first end position of the obturator is completely open or obscured by the obturator part and thus partially closed, to further reduce the flow cross-section or to cause an increase in the differential pressure at particularly small volume flows.
  • a further flow path in the form of the previously described bypass flow can also be provided independently of the flow paths formed between the screw flights.
  • Channel are provided, which runs parallel to the flow paths delimited by the screw threads and is provided on the input side with a bypass valve already described above.
  • shut-off valve In order for the shut-off valve to be adjusted as a function of the pressure difference between the inlet side and the outlet side of the swirl generator, it must be on one side
  • bypass channel of the swirl generator can be provided for this purpose, which connects one side of the obturator with the space between swirl generator and oil separation ring.
  • the obturator can be arranged in an opening to the input side receiving space of the swirl generator, wherein the flow paths are each connected by an opening with the receiving space.
  • the openings are released successively to the individual flow paths, wherein, as described above, preferably the first flow path in each position of the obturator is preferably at least not completely closed.
  • the opening into the receiving space openings may for example be arranged along a circumferential line of the receiving space, in which case the obturator has at its the input side facing the end of different depth, the individual openings associated recesses.
  • the openings for the different flow paths are arranged offset from each other in the longitudinal direction, wherein the obturator is designed as a simple inner bolt.
  • Such an embodiment is characterized by a particularly simple construction, wherein the integration of the obturator in the swirl generator allows a minimization of the installation space.
  • the movement of the inner bolt is usually limited by stops, whereby the inner bolt is simultaneously secured against falling out. Stops can be formed for example by steps within the receiving space, rings, screws or the like.
  • the inner pin is mounted in the manufacture of the hollow body from the input side of the swirl generator, it is advisable, the movement range of the bolt in the direction of the output side by a step and in the direction of the input side by a separate element in the form of a ring or a screw to limit.
  • the hollow body only has to have the end-side feed opening, on the one hand to act on the obturator with the second pressure and on the other hand to direct the blow-by gas to the swirl generator
  • the hollow body in addition to the end-side feed opening have radial openings which are each assigned directly to one of the flow paths formed between the screw flights, in which case the obturator is designed as a slide sleeve to control the direct entry of the blow-by gas in the individual flow paths pressure-dependent.
  • the end-side feed opening is provided.
  • the obturator as a sliding sleeve this is preferably arranged rotationally fixed on the swirl generator and provided with openings which are associated with the radial openings of the hollow body to release depending on the pressure difference, the individual flow paths sequentially.
  • the radial openings of the hollow body may have the form of bores and be arranged along a circumferential line of the hollow body, wherein at least a part of the openings of the sliding sleeve has the shape of elongated holes which extend in the longitudinal direction of the hollow body.
  • the radial openings along a circumferential line there is the advantage that all flow paths of the swirl generator can have the same usable length for oil separation. Even with an embodiment of the obturator as a sliding sleeve can be done in a particularly simple manner, a force support by a spring, wherein the sliding sleeve allows integration of a bypass valve.
  • the invention also relates to a cylinder head cover with the above-described hollow body.
  • the hollow body can be arranged on the inside of the hood and, in particular in the mounted state, run parallel to a camshaft covered by the cylinder head cover. Both individually or in combination provided measures allow a total reduction of space.
  • blow-by gas to be cleaned flows into the hollow body through the end-side feed opening and / or further feed openings.
  • elements such as baffles or orifices can be used.
  • the cylinder head cover has a hood body, which covers at least one camshaft of an engine block.
  • the hollow body according to the invention can be made as a separate part and attached to the hood body. Furthermore, there is the possibility that the hollow body is manufactured in one piece as a section of the hood body. It is also conceivable that the hollow body according to the invention is formed on the one hand by the hood body and on the other hand by a separate part. This separate part and a corresponding portion of the hood body can be brought together, for example, in the manner of half-shells.
  • FIG. 1 shows a hollow body according to the invention with integrated oil separation device seen in a possible embodiment in longitudinal section
  • FIG. 2 shows a cross section through the hollow body according to FIG. 1 along the section line A-A, FIG.
  • FIG. 3 shows a swirl generator to be integrated into the hollow body in a possible embodiment in a schematic representation
  • FIG. 5 shows a cross section through the hollow body with integrated oil separation device with bypass channel
  • FIG. 6, 7 a fragmentary view of the hollow body with integrated swirl body with axially displaceable flight (section)
  • FIG. 6 shows a cross section through the hollow body with integrated oil separation device with bypass channel
  • Fig. 8 shows an alternative embodiment of the invention
  • FIG. 9 shows the swirl generator according to FIG. 8 in a perspective view
  • FIGS. 10a and 10b show a partial view of the hollow body shown in FIG. 8 with different functional positions of a shut-off device
  • FIG. 11 is an alternative embodiment of a shut-off in a perspective view
  • FIG. 12 shows an alternative embodiment of the hollow body with the obturator shown in Fig. 1 1 in a sectional view
  • FIG. 13 is a partial view of the hollow body shown in FIG. 12 in a half section
  • FIG. 12 a partial view of the hollow body shown in Fig. 12 in a relation to FIG. 13 rotated by 120 ° view in half section and with different functional positions of the obturator shown in Fig. 1 1, a cylinder head cover with a hollow body for the separation of blowby gas in one perspective view, in a longitudinal section along the line AA of Fig. 15a and in a cross section BB of Fig. 15b and
  • Fig. 16 shows an alternative embodiment of the cylinder head cover in a longitudinal section.
  • an inventive hollow body 2 is shown schematically with integrated oil separator.
  • the oil separation device is formed by the hollow body 2 with a cavity 3, a swirl generator 4 arranged in the cavity 3, an oil separation ring 5 and an oil removal channel 6 and a gas discharge channel 7.
  • the hollow body 2 has an end-side feed opening 9. Due to the centrifugal forces acting in the swirl generator 4, heavier oil particles of the blowby gas are forced against the inner wall 2a of the cavity 3 and deposited there as an oil film. The blowby gas to be cleaned by the oil flows through the end feed opening 9.
  • the swirl generator 4 which is arranged downstream of the feed opening 9 and acts as a first separation stage, is of essentially helical design, wherein it has at least one helix thread S1, S2 circumferentially. It is by the worm gear S 1, S2 between the body of the
  • a flow path SW1, SW2 for guiding the introduced oil-laden gas is formed.
  • the swirl generator 4 forms with the lateral surface 2a of the cavity 3 a helical flow path, wherein the pitch of the claw gear or the screw flights S1, S2 can vary over the length - decreases in particular in the flow direction.
  • the slope it is possible to directly influence the flow cross-section of the flow path SW1, SW2 of the swirl generator 4 and thus influence the flow velocity in the flow path SW1, SW2. For example, a reduction in the flow cross-section A causes an increase in the flow velocity in the corresponding flow path section.
  • the swirl generator 4 may have a further flight S2 at least in regions.
  • the second helical gear S2 extends in the illustrated embodiment, approximately over half of a complete (extending over 360 °) screw winding. He is in the same direction (same sense of direction) formed to the course of the first screw S1 and with respect to its axial starting point in the direction of the flow (forward) offset - in particular offset by about the length of half a helical gear - arranged.
  • two parallel flow paths SW1, SW2 are formed with the lowest possible flow resistance.
  • the blowby gas entering the cavity 3 via the feed opening 9 is forced by the swirl generator 4 to produce a swirl, as a result of which larger centrifugal forces act on the oil floating in the blowby gas.
  • the oil particles drops and / or solid particles, which can not follow the flow, are thus deposited on the lateral surface 2a of the cavity 3 as an oil film.
  • Swirl generator 4 caused centrifugal force is so great that even oil particles of low mass are deposited.
  • the oil film is driven further downstream by the flow.
  • the swirl generator 4 imposes a twist on the blow-by gas, as a result of which, as the radial distance from the axis of the hollow body 2 increases, the proportion and mass of the oil particles floating in the oil mist increase.
  • An oil separation ring 5 arranged downstream of the swirl generator 4, which forms a second oil separation stage, is located directly in the gas stream enriched with oil particles in the shell-side cavity region.
  • the oil separation ring 5 is partially supported with its circumference on the lateral surface 2a of the cavity 3.
  • the oil separation ring 5 is shown in different preferred embodiments.
  • the ⁇ labscheide- ring 5 is in each embodiment for the flow in the region of the lateral surface a significant flow obstacle in the form of a baffle.
  • the floating in the blowby gas oil particles can not follow the rapid change of direction on the oil separation ring 5, bounce against the end face of the oil separation ring fifth and are thus separated from the oil mist.
  • the oil-separating ring 5 is fixed in the desired position in the cavity 3 of the hollow body 2 by means of material, positive or non-positive methods known from the prior art.
  • the oil separator ring 5 is designed in a simple embodiment as a solid annular impact element (annular baffle plate).
  • Fig. 4b of the oil separation ring of FIG. 4a is provided with a plurality of holes or rows of holes.
  • a system of interconnected cavities can be formed by an arrangement of a plurality of identical annular disks, which are rotationally offset and held together via connector elements 5b in a composite, so that a labyrinth of cavities penetrating the oil separation ring 5 is formed.
  • the end face of the oil separation ring 5 further represents a baffle element, whereas the labyrinth is a combination of baffle and deflection elements.
  • the oil separation ring 5 also comprises a plastic or metal braid ( Figure 4c) forming a plurality of cavities and labyrinths, the oil separation ring 5 then preferably comprising a hollow cylindrical support ring T ( Figure 4d) supporting the braid and which also serves to fix the braid in the cavity 3.
  • the oil separation ring 5 In no case is the oil separation ring 5 with its entire circumference on the lateral surface 2a. Rather, the oil separator ring 5 has corresponding circumferential recesses 5 a, so that the separated oil can flow as an oil film along the lateral surface 2 a of the cavity 3, through the recesses in the circumferential surface of the oil separation ring 5.
  • the sintered material, the plastic or metal mesh and / or the perforated sheet metal rings have a closed ring 50 (terminating ring) with peripheral web portions 50a pointing radially outwards (support webs) arranged downstream of the radial support in the cavity 3) in the flow direction.
  • the carrier ring T which carries / holds the sintered material, braid and / or the perforated sheet metal rings, prevents entrainment of the oil already separated in the oil separation ring in the direction of the hollow body center.
  • the closed ring 50 represents a further impact element for the flow and offers the gas stream flowing through the oil separation ring 5 in its labyrinthine separation regions only the possibility of moving radially outwards in the direction of the inner wall 2 a of the hollow body 2.
  • Hollow body 2 is not designed as a rotating or rotatably mounted body according to a preferred embodiment, a discharge of the oil deposited by a sloping installation position of the shaft body (target: drain by weight and slope) or by other suitable measures, such as a special guide the purified gas stream (target: "entrainment” of the separated oil) can be achieved.
  • the additional oil separator connected downstream of the swirl generator 4 is designed as a ring, a minimum flow cross section (inner cross section of the ring) for the gas stream is always provided.
  • the oil separator is effectively and reliably protected against loss of function by freezing or clogging.
  • a T-shaped dip tube 12 seen in cross-section protrudes with its central leg into the open end hollow body 2 and centrally, a gas discharge channel 7 and the edge of the wall of the hollow body 2 an oil discharge channel 6.
  • the drainage of the separated oil or of the oil film is supported in a development of the oil separator by an inner chamfer at the end of the hollow body 2.
  • a bypass channel 21 extends axially in the swirl generator 4, which can be released by means of a bypass valve 22 in order to release an additional flow cross section to the blowby gas and thus a corresponding pressure regulation within the hollow body 2 to ensure.
  • the bypass channel 21 opens (seen in the flow direction) in the end region of the swirl generator 4 in the cavity 3 preferably at an angle between 0 ° and 1 10 ° (in particular about 90 °) to the longitudinal axis of the swirl generator 4.
  • the outlet angle, below which the bypass channel 21st into the cavity 3 of the hollow body 2 is preferably dimensioned such that the blow-by gas emerging from the bypass channel 21 acts upon the downstream oil separation ring 5 seen in the flow direction (on, flows or flows through), so that at this one As efficient as possible oil separation takes place.
  • the bypass channel 21 is designed in its outlet region such that the central axis of its outlet opening (or its outlet channel section) extends at an angle of approximately 90 ° to the longitudinal axis of the swirl generator 4.
  • the swirl generator 4 is designed such that it divides the cavity 3 of the hollow body 2 in two pressure-technically separate and connectable via the bypass valve 22 pressure ranges. If excessive pressure is generated by means of a pump P connected via the gas discharge channel 7, via which the negative pressure in the cavity 3 of the shaft body 2 is generated, or if the pressure of the blowby gas in the outer region of the hollow body is too great, the bypass valve 22 opens and releases the bypass channel 21 for the blow-by gas. In this way, the pressure drop over the swirl generator 4 volume flow dependent kept almost constant and the swirl generator 4 are operated at a predetermined efficiency.
  • At least one worm gear S1, S2 is designed to be axially displaceable on or on the main body of the swirl generator 4, at least in regions.
  • at least one worm gear S1, S2 (or a wall of a worm gear) is displaceable at least in regions on or on the main body of the swirl generator 4, so that the cross section of the helical flow path is actively changeable / adjustable.
  • the wall (or the corresponding worm gear (section)) is displaceably mounted longitudinally along or on the base body of the swirl generator 4.
  • a predetermined force for example by a (return) spring
  • the displaceable flight (section) is held in a predetermined position, as long as a flow force greater than the spring force is generated by the blowby gas flowing through, and the flight ( section) flow pressure dependent axially in the flow direction is moved forward.
  • the axial adjustment can also be done manually or automatically depending on predetermined control parameters.
  • the displaceably mounted worm gear (section) is shown filled with a dot pattern, wherein FIG. 7 shows a different operating position of the displaceable worm gear (section), in which it is displaced by a distance x in the flow direction is.
  • FIG. 8 shows an alternative embodiment of the hollow body 2, the swirl generator having three screw flights S1, S2, S3 and correspondingly three flow paths SW1, SW2, SW3.
  • the flow paths SW1, SW2, SW3 of the swirl generator 4 are provided as described above to separate oil from the blowby gas, wherein due to a decreasing width of the flow paths SW1, SW2, SW3 and thus a decreasing pitch of the flights S1, S2, S3 Flow rate is increased within the flow paths SW1, SW2, SW3 from an input side 24 of the swirl generator 4, whereby the oil contained in the blowby gas is thrown by the generated centrifugal forces to the outside and deposited on the inner wall 2a of the hollow body 2. In order to ensure efficient oil separation, it must be there
  • a certain flow rate of the blowby gas may be present.
  • the flow rate is determined essentially by the pressure difference ⁇ between a second pressure P2 acting on the inlet side 24 of the swirl generator 4 and a first pressure pi acting in the interspace between swirl generator 4 and oil separator ring 5.
  • a shut-off element 26 in the form of an inner bolt is provided for this purpose, which is arranged in a receiving space 27 of the swirl body 4 which is open to the input side 24 of the swirl body 4.
  • the input side 24 is facing the end-side feed opening 9.
  • FIGS. 8, 10a and 10b show the shut-off element 26 in different functional positions
  • the pressure difference ⁇ starting from FIG. 10a to Fig. 10b increases.
  • the three flow paths SW1, SW2, SW3 are connected to the receiving space 27 via a respective opening 32a, 32b, 32c.
  • the obturator 26 is pressed by a spring 33 in the direction of a first end position, wherein in addition act on the input side 24 second pressure p 2 and the first pressure pi via a central channel 34 of the swirl generator 4 on opposite sides of the obturator 26.
  • the pressure difference ⁇ is so small that the force exerted by the spring 33 is sufficient to hold the obturator 26 in the first end position, as shown in FIG. While the opening 32a leading into the first flow path SW1 is always open, in the first end position of the obturator 26, the openings 32b, 32c leading into the second and third flow paths SW2, SW3 are closed by the obturator 26.
  • FIGS. 10a and 10b show by way of example three functional positions in which one opening 32a, two openings 32a, 32b or all three openings 32a, 32b, 32c are completely released.
  • the opening 32b leading into the second flow path SW2 or the opening 32c leading into the third flow path SW3 is partially opened, so that the effective cross section for the oil separation over the entire path of the obturator 26 evenly and continuously changed.
  • a bypass valve 21 can easily be integrated in the obturator 26, which opens from the input side 24 in the channel 34, which then forms a bypass channel.
  • FIGS. 1 to 13 and FIGS. 14a to 14c relate to an alternative embodiment of the hollow body 2 according to the invention, in which a sliding sleeve is provided as the shut-off element 26 '. While according to the embodiment described above, an inner bolt is used as obturator 26 in the swirl generator 4, according to the alternative embodiment, a sliding sleeve 26 is provided as obturator 26 'with a sleeve portion between the inner wall 2a of the hollow body 2 and the individual flights S1, S2, S3 of the swirl generator 4 is arranged.
  • the hollow body 2 has in addition to the end-side feed opening 9 along a circumferential line by 120 ° offset radial openings 35a, 35b, 35c, which are each associated with one of the flow paths SW1, SW2, SW3 of the swirl generator 4.
  • the radial openings 35b, 35c opening into the second and third flow paths SW2, SW3 are opened or closed as a function of the acting pressure difference ⁇ , while those opening into the first flow path SW1 radial opening 35a is always open or at least not completely closed.
  • the obturator 26 'designed as a sliding sleeve has differently shaped openings 36a according to FIG. 36b, 36c on.
  • the first flow path SW1 and the corresponding radial opening 35a associated opening 36a is as
  • the opening 36b associated with the second flow path SW2 and the corresponding radial opening 35b is designed as a shorter oblong hole, so that the second flow path SW2 is initially closed based on a small pressure difference ⁇ .
  • the flow path SW3 and the corresponding radial opening 35c associated opening 36c is circular, so that only in the second end position of the obturator 26 ', the third flow path SW3 is completely released.
  • FIGS. 13, 14a, 14b and 14c The described functional positions are also shown in FIGS. 13, 14a, 14b and 14c.
  • the apertures 36a, 36c associated with the first flow path SW1 and the third flow path SW3 are visible.
  • FIG. 14a shows, in a half-section twisted by 120 ° about the longitudinal axis, the radial openings 35b, 35c which open into the second and third flow paths SW2, SW3.
  • the illustrated first end position only the access to the first flow path SW1 is released.
  • the shut-off element 26 ' is initially held in this position by a spring 33, the first pressure being produced by a central channel 34 within the swirl generator 4 pi on one side of the obturator 26 'and by the end-side feed opening 9 of the prevailing at the input side 24 second pressure p 2 to the other side of the obturator 26' act.
  • the pressure difference ⁇ increases, the shut-off element 26 'is displaced against the restoring force of the spring 33 so that first the connection between the second flow path SW2 and the associated radial opening 35b is released through the corresponding opening 36b of the obturator 26'.
  • FIGS. 15b and 15c A comparative examination of FIGS. 15b and 15c reveals that according to the exemplary embodiment illustrated, the hood body 39 on the one hand and the hollow body 2 on the other hand are manufactured as separate parts, wherein the hollow body 2 can be held on the hood body 39 by screws.
  • the hollow body 2 may also be formed completely or partially from a section of the hood body 39.
  • the Fig. 1 6 shows a
  • the hollow body 2 is made as an integral part of a one-piece hood body 39.
  • additional elements in the form of baffles or panels are arranged, which for reasons of clarity in the Figures are not shown.
  • FIG. 16 further shows that even in the case of an embodiment without a shut-off device 26, 26 ', the arrangement of a shell-side, radial opening 35 can be expedient.
  • the blow-by gas passes through the shell-side, radial opening 35 in an associated flow path SW, while the end-side feed opening 9 is associated with the bypass valve 22, which closes the subsequent bypass channel 21 pressure-dependent.

Abstract

Die Erfindung betrifft einen zumindest bereichsweise hohlzylindrisch ausgebildeten Hohlkörper (2) mit integrierter Ölabscheideeinrichtung, wobei in einem Hohlraum (3) des Hohlkörpers (2) ein Drallerzeuger (4) angeordnet ist, wobei der Hohlkörper (2) zumindest eine mantelseitige Zuführöffnung (9) zur Einleitung von mit Öl beladenem Gas in den Hohlraum (3) aufweist und wobei der Hohlkörper (2) zumindest eine Abführöffnung zur Ausleitung von abgeschiedenem Öl und zur Ausleitung von von Öl befreitem Gas aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass innerhalb des Hohlraums (3) und in Strömungsrichtung gesehen dem Drallerzeuger (4) nachgelagert ein Ölabscheidering (5) angeordnet ist. Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zylinderkopfhaube mit einem solchen Hohlkörper (2).

Description

Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung
Beschreibung:
Die vorliegende Erfindung betrifft einen zumindest bereichsweise hohlzylindrisch ausgebildeten und im Folgenden als Hohlkörper bezeichneten Körper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung, wobei in einem Hohlraum des Hohlkörpers ein Drallerzeuger angeordnet ist, wobei der Hohlkörper zumindest eine end- seitige Zuführöffnung zur Einleitung von mit Öl beladenem Gas in den Hohlraum aufweist und wobei der Hohlkörper zumindest eine Abführöffnung zur Ausleitung von abgeschiedenem Öl und zur Ausleitung von von Öl befreitem Gas aufweist. Die Ölabscheideeinrichtung ist insbesondere bei Verbrennungsmotoren der Zylinderkopfhaube vorgesehen. Entsprechend betrifft die Erfindung auch eine Zylinderkopfhaube, die einen Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung umfasst.
Unter den Begriff "Drallerzeuger" wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere ein Körper verstanden, der selbst Durchströmkanäle für mit Öl beladenem Gas aufweist oder der zusammen mit dem Hohlkörper, in dem er angeordnet ist, Durchströmungskanäle für mit Öl beladenem Gas ausbildet, wobei die Durchströmungskanäle der Gasströmung einen Drall aufzwingen. Durch den Drall kommt es zu einer Abscheidung von Öl an den Wänden der Durchströmungskanäle.
Bei Verbrennungsmotoren und Kolbenverdichtern werden in der Praxis Leckageverluste beobachtet, die auf eine nicht vollständige Abdichtung zurückzuführen sind. Diese Leckageverluste werden als Blowby-Gas bezeichnet und enthalten einen erheblichen Anteil an Öl. Bezogen auf Verbrennungsmotoren ist es deshalb üblich das an der Nockenwelle anfallende Blowby-Gas zurück in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu leiten. Um einerseits den Verlust an Öl durch Blowby-Gas zu minimieren und andererseits eine optimale Ver-
brennung und eine minimale Umweltbelastung zu gewährleisten, ist es bekannt, das Blowby-Gas einer Olabscheidung zu unterziehen und das abgeschiedene Öl zurück in den Ölkreiskauf zu führen. Dabei besteht das Bestreben, entsprechende Ölabscheidesysteme möglichst einfach aber dennoch zuverlässig und effizient auszugestalten.
Ein Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung mit den eingangs beschriebenen Merkmalen ist aus der DE 10 2004 01 1 177 A1 bekannt. Innerhalb eines zylindrischen Gehäuses ist ein wendeiförmiger Drallerzeuger angeordnet, der das durchgeleitete Blowby-Gas, welches auch als Ölnebel oder olbeladenes Gas bezeichnet wird, aufgrund der Strömung entlang der durch den Drallerzeuger gebildeten Scheckengänge in Rotation versetzt. Durch diese Rotation werden Öltröpfchen nach außen geschleudert und können sich so an der Wand des Hohlkörpers absetzen und nachfolgend abgeführt werden. Um eine mög- liehst vollständige Abscheidung des Öls zu erreichen, wird neben einer Veränderung der Steigung und/oder des Durchmessers der einzelnen Schneckengänge auch die Anordnung mehrerer Drallerzeuger hintereinander vorgeschlagen, wobei dann auch in den verschiedenen Drallerzeugern die Drehrichtung verändert werden kann. Mit der Hintereinanderschaltung mehrerer Draller- zeuger kann zwar die Abscheideleistung verbessert werden, jedoch können dann unerwünscht große Strömungs- und Druckverluste resultieren.
Des Weiteren sind mehrstufige Abscheidevorrichtungen bekannt, die als separate Baueinheiten aus mehreren Modulen zusammengesetzt sind. Derartige Abscheidevorrichtungen erfordern einen unerwünscht großen Einbauraum, insbesondere wenn diese in eine Zylinderkopfhaube integriert werden sollen. Eine solche Abscheidevorrichtung ist beispielsweise aus der DE 101 27 820 A1 bekannt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung bereitzustellen, durch den bei möglichst geringem herstellungstechnischen Aufwand eine verbesserte Ölabscheidung aus Blowby-Gasen ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Hohlkörper mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Gemäß der Erfindung ist dem in den Hohlkörper integrierten Drallerzeuger, der hier eine erste Ölabscheidestufe bildet, in Strömungsrichtung gesehen ein Ölabscheider nachgelagert, der als zweite Ölabscheidestufe wirkt. Der Drallerzeuger und der Ölabscheidering sind vorteilhaft koaxial im Hohlraum des Hohlkörpers angeordnet.
Der Drallerzeuger ist dabei mit Vorteil als ein sich in axialer Richtung des Hohlkörpers erstreckender Körper ausgebildet, der umfänglich zumindest einen Schneckengang aufweist oder bildet, so dass durch den Schneckengang zwischen dem Körper des Drallerzeugers und der Innenwand des Hohlkörpers zumindest ein Strömungsweg zur Führung des eingeleiteten ölbeladenen Gases und zur innenwandseitigen Abscheidung von Ölpartikeln gebildet ist. Dabei kann das vom Öl zu befreiende Blowby-Gas durch die endseitige Zuführ- Öffnung in den Hohlkörper einströmen.
Der Hohlkörper kann beispielsweise die Form eines einfachen Rohres aufweisen, wobei dann die Zuführöffnung durch ein offenes Ende dieses Rohres gebildet sein kann. Wenn das Blowby-Gas durch die endseitige Zuführöffnung eintritt, wird der Drallerzeuger als erste Ölabscheidestufe axial oder zumindest im Wesentlichen axial angeströmt, wobei dann der Drallerzeuger eine Rotationsbewegung des vom Öl zu befreienden Gases bewirkt. Neben der end- seitigen Zuführöffnung können aber auch weitere, insbesondere radiale Öffnungen vorgesehen sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Körper des Drallerzeugers zumindest bereichsweise einen zweiten Schneckengang auf. Hierdurch werden zumindest bereichsweise zwei parallel verlaufende Strö- mungswege gebildet. Dabei ist die Ausgestaltung des Hohlkörpers mit zwei Schneckengängen mit Vorteil im Anfangsbereich des Drallerzeugers vorgesehen, und sind die Zuführöffnungen derart angeordnet, dass das einströmende ölbeladene Luft (Blowby-Gas) - im Wesentlichen ohne strömungstechnische Widerstände bzw. mit minimierten strömungstechnischen Widerständen - in das Innere des Hohlkörpers geleitet wird. Da das Blowby-Gas im Wesentlichen durch einen im Hohlkörperinneren erzeugten Unterdruck in den Hohlraum des Hohlkörpers angesaugt wird, wird versucht, diesen Unterdruck durch die Minimierung von Strömungswiderständen im Wesentlichen aufrechtzuerhalten. Der erforderliche Unterdruck kann dabei beispielsweise durch eine an den Hohl- räum der Nockenwelle angekoppelte Pumpe erzeugt werden. Der zweite Schneckengang ist mit Vorteil derart ausgebildet, dass er sich in etwa über die Hälfte einer vollständigen Schneckenwindung von insgesamt 360° erstreckt. Ohne Einschränkung können auch drei oder noch mehr parallele Strömungswege, die durch Schneckengänge getrennt sind, vorgesehen sein.
Der bzw. jeder Schneckengang kann derart ausgebildet sein, dass die Steigung des jeweiligen Schneckenganges variiert. Bevorzugt sind die Steigungen der beiden Schneckengänge gleich groß, wobei die Steigung insgesamt durch den ersten Schneckengang vorgegeben ist bzw. von den Anforderungen an den- selben abhängig ist. Mit Vorteil variiert die Steigung derart, dass die Abstände der Schneckenwände eines Schneckengangs und damit der Querschnitt der durch die Schneckenwände gebildeten Strömungswege bzw. Strömungskanäle sich verkleinern. Hierdurch wird das Blowby-Gas im Laufe seines Strömungs-
weges weiter beschleunigt und der im Hohlraum des Hohlkörpers bestehende Unterdruck im Wesentlichen beibehalten.
Zur Abführung des abgeschiedenen Öls und/oder des vom Öl bereinigten Blowby-Gases können im Hohlkörper mantelseitig eine oder mehrere Abführöffnungen vorgesehen sein, wobei durch ein im Hohlraum des Hohlkörpers angeordnetes, den Abführöffnungen nachgeordnetes Strömungsleitelement das vom Öl gereinigte, in axialer Richtung durch den Hohlkörper strömende Gas in Richtung der radialen Abführöffnung(en) nach außen umgelenkt wird. Das ab- geschiedene Öl, welches in Strömungsrichtung an der Innenwand des Hohlkörpers entlang fließt, wird durch eine oder mehrere, in Strömungsrichtung gesehen vor den mantelseitigen Abführöffnungen für das Gas angeordnete man- telseitige Öl-Abführöffnungen aus dem Hohlkörper ausgeleitet. Des Weiteren können Abführöffnungen auch an einem axialen Ende gegenüberliegend der Zuführöffnung gebildet sein.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in dem Drallerzeuger ein Bypass-Kanal integriert. Der Bypass-Kanal kann dabei durch eine axiale, beidseitig offene Durchgangsbohrung durch den Drallerzeuger ge- bildet sein. Dabei ist die Bypassbohrung über ein integriertes Bypass-Ventil druckabhängig freigebbar. Wenn gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung zusätzlich zu der erfindungsgemäßen vorgesehenen endseitigen Zuführöffnung auch zumindest eine mantelseitige Zuführöffnung vorgesehen ist, kann bezüglich dieser unterschiedlichen Zuführöffnungen auch eine funktionelle Aufteilung erfolgen . So ist es beispielsweise möglich, dass die zumindest mantelseitige Öffnung in einen Strömungsweg des Drallerzeugers mündet, während die endseitigen Zuführöffnung dem Bypass-Ventil zugeordnet ist. Im Rahmen einer solchen Ausgestaltung ergibt sich der Vorteil, dass durch die mantelseitige Zuführöffnung für den Drallerzeuger bereits aufgrund der radialen
Einströmung ein gewisser Drall erzeugt werden kann, der durch die wendeiförmige Struktur der Strömungsregel verstärkt wird. Über die endseitige Zuführöffnung kann dagegen ein Bypass-Ventil direkt axial, beispielsweise gegen die Kraft einer Feder, beaufschlagt werden, wobei jedoch auch das durch die Bypass-Bohrung strömende Blowby-Gas am Ende des Drallerzeugers bevorzugt so umgelenkt wird, dass es über den nachgelagerten Ölabscheide- ring geführt wird.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung beschäftigt sich mit einer Verbesserung der Abscheideleistung, wobei insbesondere eine variable Anpassung an niedrige und hohe Volumenströme ermöglicht werden soll. Zu diesem Zweck kann der Drallerzeuger bei einer mehrgängigen Ausgestaltung an einer Eingangsseite, die von der Zuführöffnung angeströmt wird, ein Absperrorgan aufweisen, welches zumindest eine der zwischen den Schneckengängen gebildeten Strömungswege freigeben und verschließen kann. Das Absperrorgan kann auf besonders einfache Weise druckgesteuert betätigt werden, wobei zwischen dem Drallerzeuger und dem Ölabscheidering ein erster Druck vorliegt, wobei an der Eingangsseite des Drallerzeugers ein zweiter Druck vorliegt und wobei der zumindest eine Strömungsweg abhängig von der Druckdifferenz zwischen dem zweiten Druck und dem ersten Druck freigegeben oder verschlossen wird.
Damit wird eine integrierte Ölabscheideeinrichtung bzw. eine erste Stufe der Ölabscheideeinrichtung in Form eines Drallerzeugers offenbart, die abhängig von dem Differenzdruck zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite des Drallerzeugers, das heißt abhängig von dem Volumenstrom, schaltbar ist. Anstelle einer festen Geometrie, welche für verschiedene Volumenströme und dabei auftretende Druckdifferenzen einen Kompromiss darstellt, ermöglicht die beschriebene bevorzugte Ausgestaltung über einen breiten Bereich des Volu-
menstroms des Blowby-Gases eine gute Abscheideleistung bei einer gleichzeitig begrenzten Druckverlustzunahme.
Bei der Funktion des Drallerzeugers ist zu berücksichtigen, dass zur Erzeugung der für eine effektive Ölabscheidung notwendige Zentrifugalkraft eine gewisse Strömungsgeschwindigkeit und entsprechend ein gewisser Differenzdruck vorhanden sein sollen. Um bei einem geringen Volumenstrom an Blowby-Gas den gewünschten Druck aufrechtzuerhalten, ist gemäß der beschriebenen bevorzugten Ausgestaltung ein kleiner Strömungsquerschnitt dadurch bereitzu- stellen, dass lediglich der Zugang zu einem der mehreren Strömungswege geöffnet ist. Die Abscheidung durch einen der Strömungswege kann dabei auf eine Druckdifferenz und eine entsprechende Strömungsgeschwindigkeit optimiert werden, welche bereits bei einem kleinen Volumenstrom auftreten. Um bei der Zunahme des Volumenstroms übermäßige Druckverluste zu vermeiden, wird durch das druckabhängig betriebene Absperrorgan der Strömungsquerschnitt vergrößert, indem ein weiterer Strömungsweg zwischen den Schneckengängen oder mehrere Strömungswege freigegeben werden. So ist zweckmäßigerweise zumindest der Zugang zu einem der Strömungswege unterhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz geschlossen und wird bei Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz vor dem Absperrorgan frei gehen.
Bevorzugt ist eine Ausgestaltung bei der der Drallerzeuger zumindest drei Schneckengänge und entsprechend drei Strömungswege aufweist, wobei ein zweiter und ein dritter Strömungsweg mit zunehmender Druckdifferenz sequentiell von dem Absperrorgan freigegeben werden.
Wie nachfolgend weiter erläutert, kann das Absperrorgan als Schieber, Bolzen oder dergleichen ausgeführt sein, wobei das Absperrorgan durch die wirkende
Druckdifferenz beispielsweise gegen die Kraft einer Feder, zugestellt wird. Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass bei der sequentiellen Freigabe weiterer Strömungswege die entsprechenden Zugänge jeweils erst nur teilweise und bei einem weiteren Hub schließlich vollständig geöffnet werden. Üblicher- weise ist vorgesehen, dass bei einer großen Druckdifferenz in einer Endstellung des Absperrorgans sämtliche Strömungswege geöffnet sind, um einen maximalen Strömungsquerschnitt für die Ölabscheidung bereitzustellen.
Da bereits bei kleinen Volumenströmen eine Abscheidung von Öl aus dem Blowby-Gas erfolgen soll, ist der Zugang zu einem ersten Strömungsweg gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung stets nicht vollständig verschlossen. Im Rahmen der Erfindung liegen dabei Ausgestaltungen, bei denen der Zugang zu dem ersten Strömungsweg bei einer geringen Druckdifferenz in einer ersten Endposition des Absperrorgans vollständig geöffnet ist oder durch das Absperrorgan zum Teil verdeckt und damit teilweise verschlossen ist, um eine weitere Reduzierung des Strömungsquerschnittes bzw. bei besonders kleinen Volumenströmen einer Erhöhung des Differenzdruckes zu bewirken.
Um sehr große Volumenströme an Blowby-Gas abführen zu können, die bei- spielsweise bei großen Belastungen des Verbrennungsmotors oder bei einem Defekt des Verbrennungsmotors auftreten können, kann unabhängig von den zwischen den Schneckengängen gebildeten Strömungswegen auch ein weiterer Strömungspfad in Form des zuvor beschriebenen Bypass-Kanals vorgesehen werden, der parallel zu den durch die Schneckengänge begrenzten Strömungswege verläuft und an der Eingangsseite mit einem bereits zuvor beschriebenen Bypass-Ventil versehen ist.
Damit das Absperrorgan abhängig von der Druckdifferenz zwischen Eingangs- seite und Ausgangsseite des Drallerzeugers verstellt wird, muss an einer Seite
des Absperrorgans der erste Druck und an der anderen Seite des Absperrorgans der zweite Druck wirken. Insbesondere kann dazu der Bypass-Kanal des Drallerzeugers vorgesehen sein, der eine Seite des Absperrorgans mit dem Raum zwischen Drallerzeuger und Ölabscheidering verbindet.
Für die weitere Ausgestaltung des Drallerzeugers und des Absperrorgans ergeben sich im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Möglichkeiten. So kann das Absperrorgan in einem zur Eingangsseite offenen Aufnahmeraum des Drallerzeugers angeordnet sein, wobei die Strömungswege jeweils durch eine Öffnung mit dem Aufnahmeraum verbunden sind. Durch eine Längsverschiebung des Absperrorgans in dem Aufnahmeraum werden die Öffnungen zu den einzelnen Strömungswegen nacheinander freigegeben, wobei, wie zuvor beschrieben, bevorzugt der erste Strömungsweg in jeder Stellung des Absperrorgans vorzugsweise zumindest nicht vollständig geschlossen ist.
Um die einzelnen Öffnungen freigeben zu können, sind grundsätzlich unterschiedliche Maßnahmen möglich. So können die in den Aufnahmeraum mündenden Öffnungen beispielsweise entlang einer Umfangslinie des Aufnahmeraums angeordnet sein, wobei dann das Absperrorgan an seinem der Ein- gangsseite zugewandten Ende unterschiedlich tiefe, den einzelnen Öffnungen zugeordnete Rücksprünge aufweist. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die Öffnungen für die verschiedenen Strömungswege in Längsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, wobei das Absperrorgan als einfacher Innenbolzen ausgeführt ist. Eine solche Ausge- staltung zeichnet sich durch eine besonders einfache Konstruktion aus, wobei die Integration des Absperrorgans in den Drallerzeuger eine Minimierung des Bauraums ermöglicht. Mit einer Ausgestaltung des Absperrorgans als in Längsrichtung verschiebbaren Innenbolzen können auch ohne weiteres mehr
als drei Strömungswege geöffnet und geschlossen werden, wobei der Innenbolzen auch eine einfache Integration eines Bypass-Ventils ermöglicht.
Die Bewegung des Innenbolzens ist üblicherweise durch Anschläge begrenzt, wodurch der Innenbolzen gleichzeitig gegen ein Herausfallen gesichert ist. Anschläge können beispielsweise durch Stufen innerhalb des Aufnahmeraums, Ringe, Schrauben oder dergleichen gebildet werden. Wenn der Innenbolzen bei der Herstellung des Hohlkörpers von der Eingangsseite des Drallerzeugers montiert wird, bietet es sich an, den Bewegungsbereich des Bolzens in Rich- tung der Ausgangsseite durch eine Stufe und in Richtung der Eingangsseite durch ein separates Element in Form eines Ringes oder einer Schraube zu begrenzen.
Bei der beschriebenen Ausgestaltung des Absperrorgans als Innenbolzen muss eine genaue Passung eingehalten werden, welche einerseits eine dauerhafte Beweglichkeit des Innenbolzens ermöglicht und andererseits eine ausreichende Abdichtung des Bolzens gegenüber dem Aufnahmeraum gewährleistet.
Während gemäß der beschriebenen Ausgestaltung der Hohlkörper nur die end- seitige Zuführöffnung aufweisen muss, um einerseits das Absperrorgan mit dem zweiten Druck zu beaufschlagen und andererseits das Blowby-Gas zu dem Drallerzeuger zu leiten, kann der Hohlkörper gemäß einer alternativen Ausgestaltung zusätzlich zu der endseitigen Zuführöffnung radiale Öffnungen aufweisen, die jeweils direkt einem der zwischen den Schneckengängen gebil- deten Strömungswege zugeordnet sind, wobei dann das Absperrorgan als Schieberhülse ausgebildet ist, um den direkten Eintritt des Blowby-Gases in die einzelnen Strömungswege druckabhängig zu steuern. Um das als Schieberhülse ausgebildete Absperrorgan dann mit dem eingangsseitigen zweiten Druck zu beaufschlagen, ist die endseitige Zuführöffnung vorgesehen.
Bei der beschriebenen Ausgestaltung des Absperrorgans als Schieberhülse ist diese vorzugsweise drehfest auf dem Drallerzeuger angeordnet und mit Durchbrechungen versehen, die den radialen Öffnungen des Hohlkörpers zugeordnet sind, um abhängig von der Druckdifferenz die einzelnen Strömungswege sequentiell freizugeben. Insbesondere können die radialen Öffnungen des Hohlkörpers die Form von Bohrungen aufweisen und entlang einer Umfangslinie des Hohlkörpers angeordnet sein, wobei zumindest ein Teil der Durchbrechungen der Schieberhülse die Form von Langlöchern aufweist, die sich in Längsrich- tung des Hohlkörpers erstrecken. Bei der Anordnung der radialen Öffnungen entlang einer Umfangslinie ergibt sich der Vorteil, dass sämtliche Strömungswege des Drallerzeugers die gleiche zur Ölabscheidung nutzbare Länge aufweisen können. Auch bei einer Ausgestaltung des Absperrorgans als Schieberhülse kann auf besonders einfache Weise eine Kraftabstützung durch eine Feder erfolgen, wobei auch die Schieberhülse eine Integration eines Bypass-Ventils ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Zylinderkopfhaube mit dem zuvor be- schriebenen Hohlkörper. Der Hohlkörper kann dabei an der Haubeninnenseite angeordnet sein und insbesondere im montierten Zustand parallel zu einer von der Zylinderkopfhaube abgedeckten Nockenwelle verlaufen. Beide einzeln oder in Kombination vorgesehenen Maßnahmen erlauben insgesamt eine Reduzierung des Bauraums.
Das zu reinigende Blowby-Gas strömt durch die endseitige Zuführöffnung und/ oder weitere Zuführöffnungen in den Hohlkörper ein. Um dabei zu vermeiden, dass Öl von der sich drehenden Nockenwelle direkt in diese Öffnungen eingeschleudert wird, können Elemente wie Prallbleche oder Blenden eingesetzt wer-
den, welche eine direkte Sichtlinie zwischen der endseitigen Zuführöffnung und/ oder weiteren Öffnungen verdecken.
Die Zylinderkopfhaube weist einen Haubenkörper auf, welcher zumindest eine Nockenwelle eines Motorblocks abdeckt. Der erfindungsgemäße Hohlkörper kann dabei als separates Teil gefertigt und an dem Haubenkörper befestigt sein. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der Hohlkörper einstückig als ein Abschnitt des Haubenkörpers gefertigt ist. Denkbar ist es auch, dass der erfindungsgemäße Hohlkörper einerseits von dem Haubenkörper und anderer- seits von einem separaten Teil gebildet ist. Dieses separate Teil und ein entsprechender Abschnitt des Haubenkörpers können beispielsweise nach Art von Halbschalen zusammengeführt sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hohlkörper mit integrierter Öl- abscheideeinrichtung in einer möglichen Ausführungsform im Längsschnitt gesehen,
Fig. 2 einen Querschnitt durch den Hohlkörper gemäß Fig. 1 entlang der Schnittlinie A-A,
Fig. 3 einen in den Hohlkörper zu integrierenden Drallerzeuger in einer möglichen Ausführungsform in schematischer Darstellung,
Fig. 4a bis 4g einen Ölabscheidering in unterschiedlichen möglichen
Ausführungsformen,
Fig. 5 einen Querschnitt durch den Hohlkörper mit integrierter Ölabscheideeinrichtung mit Bypass-Kanal, Fig. 6, 7 eine ausschnittsweise Darstellung des Hohlkörpers mit integriertem Drallkörper mit axial verschiebbarem Schneckengang(abschnitt),
Fig. 8 eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Hohlkörpers,
Fig. 9 der Drallerzeuger gemäß der Fig. 8 in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 10a und 10b eine Teilansicht des in Fig. 8 dargestellten Hohlkörpers mit abweichenden Funktionsstellungen eines Absperrorgans,
Fig. 11 eine alternative Ausgestaltung eines Absperrorgans in einer perspektivischen Ansicht,
Fig. 12 eine alternative Ausgestaltung des Hohlkörpers mit dem in Fig. 1 1 dargestellten Absperrorgan in einer Schnittdarstellung,
Fig. 13 eine Teilansicht des in Fig. 12 dargestellten Hohlkörpers in einem Halbschnitt,
eine Teilansicht des in Fig. 12 dargestellten Hohlkörpers in einer gegenüber der Fig. 13 um 120° gedrehten Ansicht in einem Halbschnitt und mit verschiedenen Funktionsstellungen des in Fig. 1 1 dargestellten Absperrorgans, eine Zylinderkopfhaube mit einem Hohlkörper zur Abscheidung von Blowby-Gas in einer perspektivischen Ansicht, in einem Längsschnitt gemäß der Linie A-A der Fig. 15a bzw. in einem Querschnitt B-B der Fig. 15b und
Fig. 16 eine alternative Ausgestaltung der Zylinderkopfhaube in einem Längsschnitt. In Fig. 1 ist schematisch ein erfindungsgemäßer Hohlkörper 2 mit integrierter Ölabscheideeinrichtung dargestellt. Die Ölabscheideeinrichtung wird dabei durch den Hohlkörper 2 mit einem Hohlraum 3, einem in dem Hohlraum 3 angeordneten Drallerzeuger 4, einem Ölabscheidering 5 sowie einen Ölabführ- kanal 6 und einem Gasabführkanal 7 gebildet. Der Hohlkörper 2 weist eine endseitige Zuführöffnung 9 auf. Das vom Öl zu reinigende Blowby-Gas strömt durch die endseitige Zufuhröffnung 9 in den Hohlraum 3. Aufgrund der in den Drallerzeuger 4 wirkenden Zentrifugalkräfte werden schwerere Ölpartikel des Blowby-Gases an die Innenwand 2a des Hohlraumes 3 gedrängt und dort als Ölfilm abgeschieden.
Der stromabwärts nach der Zuführöffnung 9 angeordnete, als erste Abscheidestufe wirkende Drallerzeuger 4 ist im Wesentlichen schneckenförmig ausgebildet, wobei er umfänglich zumindest einen Schneckengang S1 , S2 aufweist. Dabei ist durch den Schneckengang S 1 , S2 zwischen dem Körper des
Drallerzeugers 4 und der Innenwand 2a des Hohlkörpers 2 ein Strömungsweg SW1 , SW2 zur Führung des eingeleiteten ölbeladenen Gases (Ölnebel, Blowby-Gas) gebildet. Der Drallerzeuger 4 bildet mit der Mantelfläche 2a des Hohlraums 3 einen wendeiförmigen Strömungsweg, wobei die Steigung des Scheckengangs bzw. der Schneckengänge S1 , S2 über die Länge variieren kann - insbesondere in Strömungsrichtung abnimmt. Mittels der Steigung kann direkt Einfluss auf den Strömungsquerschnitt des Strömungswegs SW1 , SW2 des Drallerzeugers 4 genommen werden und somit die Strömungsgeschwindigkeit im Strömungsweg SW1 , SW2 beeinflusst werden. So bewirkt beispielsweise eine Verringerung des Strömungsquerschnitts A eine Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit im entsprechenden Strömungswegabschnitt.
Wie insbesondere in Fig. 3 veranschaulicht, kann der Drallerzeuger 4 zumindest bereichsweise einen weiteren Schneckengang S2 aufweisen. Der zweite Schneckengang S2 erstreckt sich im dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa über die Hälfte einer vollständigen (sich über 360° erstreckenden) Schneckenwindung. Er ist dabei in seinem Verlauf gleichläufig (gleicher Richtungssinn) zum Verlauf des ersten Schneckengangs S1 ausgebildet und im Hinblick auf seinen axialen Anfangspunkt in Richtung der Strömung (nach vorn) versetzt - insbesondere um etwa die Länge eines halben Schneckengangs versetzt - angeordnet. Hierdurch können insbesondere zu Beginn des Schneckengangs zumindest bereichsweise zwei parallel verlaufende Strömungswege SW1 , SW2 mit möglichst geringem Strömungswiderstand gebildet werden. Dem in den Hohlraum 3 über die Zuführöffnung 9 eintretenden Blowby-Gas wird über den Drallerzeuger 4 ein Drall aufgezwungen, wodurch auf das im Blowby- Gas schwebende Öl größere Zentrifugalkräfte wirken. Die Ölpartikel (Tropfen und/oder Festpartikel), die der Strömung nicht folgen können, werden somit an der Mantelfläche 2a des Hohlraumes 3 als Ölfilm abgeschieden. Die durch den
Drallerzeuger 4 hervorgerufene Zentrifugalkraft ist so groß, dass auch Ölpartikel geringer Masse abgeschieden werden. Der Ölfilm wird durch die Strömung weiter stromab getrieben. Der Drallerzeuger 4 prägt dem Blowby-Gas einen Drall auf, wodurch mit zunehmendem radialem Abstand von der Achse des Hohlkörpers 2 der Anteil und die Masse der im Ölnebel schwebenden Ölpartikel zunehmen. Ein stromabwärts nach dem Drallerzeuger 4 angeordneter Ölabscheidering 5, der eine zweite Ölabscheidestufe bildet, befindet sich direkt in dem, im mantelseitigen Hohlraumbereich mit Ölpartikeln angereicherten Gasstrom. Der Ölabscheidering 5 stützt sich teilweise mit seinem Umfang an der Mantelfläche 2a des Hohlraumes 3 ab. Mit Vorteil sind über den Umfang des Ölabscheiderings 5 verteilt, in axialer Richtung verlaufende Ausnehmungen 5a angeordnet, wodurch der Ölabscheidering 5 nicht über seinen gesamten Umfang an der Mantelfläche 2a des Hohlraumes 3 anliegt und das abgeschiedene Öl bzw. der an der Mantelfläche 2a fließende Ölfilm in Richtung Ölabführkanal 6 fließen kann.
Bei einer Ausgestaltung gemäß den Fig. 4a bis 4g ist der Ölabscheidering 5 in unterschiedlichen bevorzugten Ausgestaltungen dargestellt. Der Ölabscheide- ring 5 stellt in jeder Ausgestaltung für die Strömung im Bereich der Mantelfläche ein erhebliches Strömungshindernis in Form eines Prallelements dar. Die in dem Blowby-Gas schwebenden Ölpartikel können dem schnellen Richtungswechsel am Ölabscheidering 5 nicht folgen, prallen gegen die Stirnfläche des Ölabscheiderings 5 und werden so aus dem Ölnebel abgeschieden. Wie auch der Drallerzeuger 4 wird auch der Ölabscheidering 5 mittels aus dem Stand der Technik bekannter stoff-, form- oder kraftschlüssiger Verfahren in der gewünschten Position im Hohlraum 3 des Hohlkörpers 2 fixiert.
Gemäß Fig. 4a ist der Ölabscheidering 5 in einer einfachen Ausführung als massives kreisringförmiges Prallelement (kreisringförmige Prallplatte) ausgeführt. In der Fig. 4b ist der Ölabscheidering gemäß Fig. 4a mit einer Vielzahl von Löchern bzw. Lochreihen versehen. In dieser Ausgestaltung kann durch eine Anordnung mehrerer gleicher Kreisringscheiben, die drehversetzt hintereinander angeordnet und über Verbinderelemente 5b in einem Verbund zusammengehalten werden, ein System miteinander verbundener Hohlräume gebildet werden, so dass ein den Ölabscheidering 5 durchdringendes Labyrinth von Hohlräumen entsteht. Die Stirnfläche des Ölabscheiderings 5 stellt weiter ein Prallelement dar, wogegen das Labyrinth eine Kombination von Prall- und Umlenkelementen ist. Mittels dieser Prall- und Umlenkelemente werden auch leichtere Ölpartikel aus dem Ölnebel abgeschieden, so dass der Ölnebel strom- abwärts des Ölabscheiderings 5 nun als gereinigtes Gas betrachtet werden kann. Materialien für die vorgenannten Ausgestaltungen des Ölabscheiderings 5 können beispielsweise poröse Kunststoffe oder Sinterwerkstoffe sein. Vorzugsweise umfasst der Ölabscheidering 5 auch ein Kunststoff- oder Metallgeflecht (Fig. 4c), welches eine Vielzahl von Hohlräumen und Labyrinthen ausbil- det, wobei der Ölabscheidering 5 dann vorzugsweise einen hohlzylindrischen Trägerring T umfasst (Fig. 4d), der das Geflecht stützt und der zudem zur Fixierung des Geflechtes im Hohlraum 3 dient.
In keinem Fall liegt der Ölabscheidering 5 mit seinem gesamten Umfang an der Mantelfläche 2a an. Vielmehr weist der Ölabscheidering 5 entsprechende umfängliche Ausnehmungen 5a auf, so dass das abgeschiedene Öl als Ölfilm an der Mantelfläche 2a des Hohlraums 3 entlang, durch die Ausnehmungen in der umfänglichen Mantelfläche des Ölabscheiderings 5 hindurch fließen kann.
In einer weiteren, in den Fig. 4e und 4f dargestellten Ausführungsform des Ölabscheiderings 5 ist dem Sinterwerkstoff, dem Kunststoff- oder Metallgeflecht und/oder den gelochten Blechringen ein geschlossener Ring 50 (Abschlussring) mit umfänglichen radial nach außen weisenden Stegbereichen 50a (Abstütz- stege zur radialen Abstützung im Hohlraum 3) in Strömungsrichtung gesehen nachgeordnet. Der Trägerring T, der das Sintermaterial, Geflecht und/ oder die gelochten Blechringe trägt/hält, verhindert das Mitreißen des bereits im Ölab- scheidering abgeschiedenen Öls in Richtung Hohlkörpermitte. Der geschlossene Ring 50 stellt für die Strömung ein weiteres Prallelement dar und bietet dem den Ölabscheidering 5 in seinen labyrinthmäßigen Abscheidebereichen durchströmenden Gasstrom nur die Möglichkeit sich radial nach außen in Richtung Innenwand 2a des Hohlkörpers 2 zu bewegen.
In jedem Fall wird der Ölabscheidering 5 von dem Ölnebel angeströmt bzw. durchströmt, so dass die Ölpartikel sich an diesem abscheiden und zu dem bereits an der Mantelfläche des Hohlraums 3 (aufgrund der ersten Ölab- scheidestufe „Drallerzeuger") befindlichen Ölfilm zufließen. Wenn der Hohlkörper 2 gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung nicht als rotierender bzw. rotierbar gelagerter Körper ausgebildet ist, kann eine Abführung des abgeschie- denen Öls durch eine schräge Einbaulage des Wellenkörpers (Ziel: Ablauf durch Gewichtskraft und Schräge) oder durch andere geeignete Maßnahmen, wie eine spezielle Führung des gereinigten Gasstroms (Ziel: „Mitreißen" des abgeschiedenen Öls) erreicht werden. Da der dem Drallerzeuger 4 nachgeschaltete, zusätzliche Ölabscheider als Ring ausgebildet ist wird stets ein Mindestströmungsquerschnitt (innerer Querschnitt des Rings) für den Gasstrom bereitgestellt. Somit ist die Ölab- scheideeinrichtung effektiv und zuverlässig vor einem Funktionsverlust durch Einfrieren oder Verstopfen geschützt.
Stromabwärts nach dem Ölabscheidering 5, beispielsweise am Ende des Hohlkörpers 2, befindet sich der Ölabführkanal 6 sowie der Gasabführkanal 7 (Fig. 1 ). Der Ölabführkanal 6 sowie der Gasabführkanal 7 schließen z. B. stirnseitig an den Hohlkörper 2 an. Da das gereinigte Gas ausschließlich in der Nähe der Achse des Hohlkörpers 2 strömt, befindet sich auch der Gasabführkanal 7 bzw. dessen Abführöffnung in Achsnähe des Hohlkörpers 2, so dass der Gasabführkanal 7 nur das gereinigte Gas aufnimmt und ableitet. Ein im Querschnitt gesehen T-förmiges Tauchrohr 12 ragt mit seinem zentralen Schenkel in den endseitig offenen Hohlkörper 2 hinein und bildet zentral, einen Gas-Abführkanal 7 und randseitig mit der Wand des Hohlkörpers 2 einen Öl- Abführkanal 6. Im Inneren des Hohlkörpers 2 fluchtet die Wand des zentralen, in den Hohlkörper 2 ragenden Tauchrohrs 12 unter Beibehaltung eines definierten axialen Abstands mit dem Innendurchmesser des Ölabscheiderings 5 (bzw. dessen kreisringförmiger Innenwand), so dass durch zwischen dem Anfang des Ölabführkanals 6 und dem Ölabscheidering 5 ein strömungsberuhigter Bereich 1 1 , in dem das abgeschiedene Öl bzw. der Ölfilm nahezu unbeeinflusst vom vorbeiströmenden gereinigten Gas ablaufen kann, gebildet ist. Das Ablaufen des abgeschiedenen Öls bzw. des Ölfilms wird bei einer Weiterbildung der Ölabscheideeinrichtung durch eine innere Fase am Ende des Hohlkörpers 2 unterstützt. Der Winkel der Fase ist dabei so zu wählen, dass unter Berücksichtigung der Einbaulage des Motors ein selbständiges Abfließen des Öls nach der Abscheidung auch bei stehendem Motor erfolgen kann. Gemäß einer in Fig. 5 dargestellten Weiterbildung der Ölabscheideeinrichtung verläuft axial im Drallerzeuger 4 ein Bypass-Kanal 21 , welcher mittels einem Bypass-Ventil 22 freigegeben werden kann, um dem Blowby-Gas einen zusätzlichen Strömungsquerschnitt freizugeben und damit eine entsprechende Druckregulierung innerhalb des Hohlkörpers 2 zu gewährleisten. Der Bypass-Kanal
21 mündet (in Strömungsrichtung gesehen) im Endbereich des Drallerzeugers 4 in den Hohlraum 3 vorzugsweise unter einem Winkel zwischen 0° und 1 10° (insbesondere ca. 90°) zur Längsachse des Drallerzeugers 4. Der Austrittwinkel, unter dem der Bypass-Kanal 21 in den Hohlraum 3 des Hohlkörpers 2 mündet, ist vorzugsweise derart bemessen, dass das aus dem Bypass-Kanal 21 austretende Blowby-Gas den in Strömungsrichtung gesehenen nachgelagerten Ölabscheidering 5 beaufschlagt (an-, um- bzw. durchströmt), so dass an diesem eine möglichst effiziente Ölabscheidung stattfindet. In einer bevorzugten Ausführung ist der Bypass-Kanal 21 in seinem Austrittsbereich derart ausgestaltet, dass die Mittelachse seiner Austrittsöffnung (bzw. seines Austrittskanalabschnitts) in einem Winkel von ca. 90° zur Längsachse des Drallerzeugers 4 verläuft. Der Drallerzeuger 4 ist derart ausgebildet, dass er den Hohlraum 3 des Hohlkörpers 2 in zwei drucktechnisch getrennte und über das Bypass-Ventil 22 verbindbare Druckbereiche unterteilt. Wird durch eine über den Gasabführkanal 7 angeschlossene Pumpe P, über die der Unterdruck im Hohlraum 3 des Wellenkörpers 2 erzeugt wird, ein zu starker Druck erzeugt oder ist der Druck des Blowby-Gases im Außenbereich des Hohlkörpers zu groß, öffnet das Bypass-Ventil 22 und gibt den Bypass-Kanal 21 für das Blowby-Gas frei. Auf diese Weise kann der Druckabfall über dem Drallerzeuger 4 volumenstromabhängig nahezu konstant gehalten und der Drallerzeuger 4 mit einem vorbestimmten Wirkungsgrad betrieben werden.
Gemäß einer in den Fig. 6 und 7 veranschaulichten Weiterbildung der Erfindung ist zumindest ein Schneckengang S1 , S2 zumindest bereichsweise axial verschiebbar auf bzw. an dem Grundkörper des Drallerzeugers 4 gelagert ausgebildet. Insbesondere ist zumindest ein Schneckengang S1 , S2 (bzw. eine Wand eines Schneckengangs) zumindest bereichsweise auf bzw. an dem Grundkörper des Drallerzeugers 4 verschiebbar, so dass der Querschnitt des wendeiförmigen Strömungsweges aktiv veränderbar/verstellbar ist. Eine solche
aktive Verstellung kann beispielsweise durch den Gasstrom des Blowby-Gases selbst erfolgen. Die Wand (bzw. der entsprechende Schneckengang(abschnitt)) ist hierzu längs entlang bzw. auf dem Grundkörper des Drallerzeugers 4 verschiebbar an diesem gelagert. Über eine vorbestimmte Kraft (z. B. durch eine (Rückstell-)Feder) wird der verschiebbare Schneckengang(abschnitt) in einer vorbestimmten Position gehalten, so lange bis durch das durchströmende Blowby-Gas eine Strömungskraft größer der Federkraft erzeugt wird und der Schneckengang(abschnitt) strömungsdruckabhängig axial in Strömungsrichtung nach vorn verschoben wird. Alternativ oder zusätzlich kann die axiale Verstellung auch manuell oder automatisiert in Abhängigkeit von vorbestimmten Steuerungsparametern erfolgen. Der verschiebbar gelagerte Schnecken- gang(abschnitt) ist mit einem Punktmuster gefüllt dargestellt, wobei in Fig. 7 eine von Fig. 6 verschiedene Betriebsposition des verschiebbaren Schnecken- gang(abschnittes) dargestellt ist, in welcher dieser um eine Strecke x in Strömungsrichtung gesehen verschoben ist.
Die Fig. 8 zeigt eine alternative Ausgestaltung des Hohlkörpers 2, wobei der Drallerzeuger drei Schneckengänge S1 , S2, S3 und entsprechend drei Strömungswege SW1 , SW2, SW3 aufweist.
Die Strömungswege SW1 , SW2, SW3 des Drallerzeugers 4 sind wie zuvor beschrieben dazu vorgesehen, Öl aus dem Blowby-Gas abzuscheiden, wobei aufgrund einer abnehmenden Breite der Strömungswege SW1 , SW2, SW3 und damit einer abnehmenden Steigung der Schneckengänge S1 , S2, S3 die Strö- mungsgeschwindigkeit innerhalb der Strömungswege SW1 , SW2, SW3 ausgehend von einer Eingangsseite 24 des Drallerzeugers 4 erhöht wird, wodurch das in dem Blowby-Gas enthaltende Öl durch die erzeugten Zentrifugalkräfte nach außen geschleudert und an der Innenwand 2a des Hohlkörpers 2 abgeschieden wird. Um eine effiziente Ölabscheidung zu gewährleisten, muss dabei
eine gewisse Strömungsgeschwindigkeit des Blowby-Gases vorhanden sein. Die Strömungsgeschwindigkeit wird dabei im Wesentlichen durch die Druckdifferenz Δρ zwischen einem zweiten, an der Eingangsseite 24 des Drallerzeugers 4 wirkenden Drucks P2 und einem ersten, in dem Zwischenraum zwischen Drallerzeuger 4 und Ölabscheidering 5 wirkenden Drucks pi bestimmt.
Um zu vermeiden, dass bei kleinen Volumenströmen an Blowby-Gas die Druckdifferenz Δρ und damit die Strömungsgeschwindigkeit zu gering wird, wird der zur Ölabscheidung vorgesehene Strömungsquerschnitt druckabhängig verändert.
Gemäß der in Fig . 8 dargestellten Variante ist dazu ein Absperrorgan 26 in Form eines Innenbolzens vorgesehen, welches in einem zur Eingangsseite 24 des Drallkörpers 4 offenen Aufnahmeraum 27 des Drallkörpers 4 angeordnet ist. Die Eingangsseite 24 ist dabei der endseitigen Zuführöffnung 9 zugewandt.
Die Funktionsweise der in Fig. 8 dargestellten Variante des Hohlkörpers 2 ist einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 8, 10a und 10b zu entnehmen, welche das Absperrorgan 26 in unterschiedlichen Funktionsstellungen zeigen, wobei die Druckdifferenz Δρ ausgehend von der Fig. 8 über die Fig. 10a bis zur Fig. 10b zunimmt. Gemäß den Fig. 8 und 9 sind die drei Strömungswege SW1 , SW2, SW3 über jeweils eine Öffnung 32a, 32b, 32c mit dem Aufnahmeraum 27 verbunden. Das Absperrorgan 26 wird von einer Feder 33 in Richtung einer ersten Endposition gedrückt, wobei zusätzlich der an der Eingangsseite 24 wirkende zweite Druck p2 sowie der erste Druck pi über einen zentralen Kanal 34 des Drallerzeugers 4 auf gegenüberliegende Seiten des Absperrorgans 26 wirken.
Aufgrund eines geringen Volumenstroms an Blowby-Gas ist gemäß der Fig. 8 die Druckdifferenz Δρ so gering, dass die von der Feder 33 ausgeübte Kraft ausreicht, um das Absperrorgan 26 in der ersten Endposition zu halten. Während die in den ersten Strömungsweg SW1 führende Öffnung 32a stets geöffnet ist, sind in der ersten Endposition des Absperrorgans 26 die in den zweiten und dritten Strömungsweg SW2, SW3 führenden Öffnungen 32b, 32c durch das Absperrorgan 26 verschlossen.
Mit zunehmendem Volumenstrom an Blowby-Gas steigt auch der zweite Druck p2 an der Eingangsseite 24 und damit die Druckdifferenz Δρ an, so dass das Absperrorgan 26 gegen die Kraft der Feder 33 verschoben wird. Mit zunehmender Druckdifferenz Δρ werden dann gemäß den Fig. 10a und 10b sequentiell zunächst die in den zweiten Strömungsweg SW2 führende Öffnung 32b und nachfolgend die in den dritten Strömungsweg SW3 führende Öffnung 32c freigegeben. Entsprechend wird der für die Ölabscheidung zur Verfügung stehende Strömungsquerschnitt erhöht, wodurch ein übermäßiger Anstieg der Druckdifferenz vermieden werden kann und der Drallerzeuger 4 in einem für die Ölabscheidung optimalen Bereich betrieben wird. Die Fig . 8, 1 0a und 1 0b zeigen exemplarisch drei Funktionsstellungen, bei denen eine Öffnung 32a, zwei Öffnungen 32a, 32b oder alle drei Öffnungen 32a, 32b, 32c vollständig freigegeben sind. In den nicht dargestellten Zwischenstellungen ist die in den zweiten Strömungsweg SW2 führende Öffnung 32b bzw. die in den dritten Strömungsweg SW3 führende Öffnung 32c teilweise ge- öffnet, so dass sich der für die Ölabscheidung effektiv zur Verfügung stehende Querschnitt über den gesamten Weg des Absperrorgans 26 gleichmäßig und kontinuierlich verändert.
Um bei Belastungsspitzen oder einem Fehlbetrieb einen Überdruck abzubauen, kann in dem Absperrorgan 26 ohne weiteres ein Bypass-Ventil 21 integriert werden, welches von der Eingangsseite 24 in den Kanal 34 mündet, der dann auch einen Bypass-Kanal bildet.
Die Fig. 1 1 bis 13 und Fig. 14a bis 14c beziehen sich auf eine alternative Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hohlkörpers 2, bei der als Absperrorgan 26' eine Schieberhülse vorgesehen ist. Während gemäß der zuvor beschriebenen Ausgestaltung ein Innenbolzen als Absperrorgan 26 in den Drallerzeuger 4 eingesetzt ist, ist gemäß der alternativen Ausgestaltung eine Schieberhülse als Absperrorgan 26' vorgesehen, die mit einem Hülsenabschnitt zwischen der Innenwand 2a des Hohlkörpers 2 und den einzelnen Schneckengängen S1 , S2, S3 des Drallerzeugers 4 angeordnet ist. Der Hohlkörper 2 weist zusätzlich zu der endseitigen Zuführöffnung 9 entlang einer Umfangslinie um jeweils 120° versetzt angeordnete radiale Öffnungen 35a, 35b, 35c auf, die jeweils einem der Strömungswege SW1 , SW2, SW3 des Drallerzeugers 4 zugeordnet sind. Entsprechend der in den Fig. 8, 9, 10a und 10b beschriebenen Ausgestaltung sind die in den zweiten und dritten Strömungsweg SW2, SW3 mündenden radialen Öffnungen 35b, 35c abhängig von der wirkenden Druckdifferenz Δρ geöffnet oder geschlossen, während die in den ersten Strömungsweg SW1 mündende radiale Öffnung 35a stets geöffnet oder zumindest nicht vollständig geschlossen ist.
Um die gleichmäßig entlang einer Umfangslinie angeordneten radialen Öff- nungen 35a, 35b, 35c unterschiedlich öffnen und verschließen zu können bzw. in jeder Funktionsstellung offen zu halten, weist das als Schieberhülse ausgebildete Absperrorgan 26' gemäß der Fig. 1 1 unterschiedlich geformte Durchbrechungen 36a, 36b, 36c auf. Die dem ersten Strömungsweg SW1 und der entsprechenden radialen Öffnung 35a zugeordnete Durchbrechung 36a ist als
Langloch derart ausgeführt, dass die Verbindung des ersten Strömungswegs SW1 zu der Umgebung des Hohlkörpers 2 stets geöffnet ist. Die dem zweiten Strömungsweg SW2 und der entsprechenden radialen Öffnung 35b zugeordnete Durchbrechung 36b ist als kürzeres Langloch ausgeführt, so dass aus- gehend von einer geringen Druckdifferenz Δρ der zweite Strömungsweg SW2 zunächst geschlossen ist. Schließlich ist die dem Strömungsweg SW3 und der entsprechenden radialen Öffnung 35c zugeordnete Durchbrechung 36c kreisförmig ausgebildet, so dass erst in der zweiten Endposition des Absperrorgans 26' der dritte Strömungsweg SW3 vollständig freigegeben ist.
Die beschriebenen Funktionsstellungen sind auch in den Fig. 13, 14a, 14b und 14c dargestellt. In dem Halbschnitt der Fig. 13 sind die dem ersten Strömungsweg SW1 und dem dritten Strömungsweg SW3 zugeordneten Durchbrechungen 36a, 36c sichtbar. Die Fig. 14a zeigt in einem um 120° um die Längsachse verdrehten Halbschnitt die radialen Öffnungen 35b, 35c, die in den zweiten und dritten Strömungsweg SW2, SW3 münden. In der dargestellten ersten Endstellung ist nur der Zugang zu dem ersten Strömungsweg SW1 freigegeben. Wie bei der in den Fig. 8, Fig. 9, Fig. 10a und Fig. 10b dargestellten Ausgestaltung wird das Absperrorgan 26' zunächst durch eine Feder 33 in dieser Position gehalten, wobei durch einen zentralen Kanal 34 innerhalb des Drallerzeugers 4 der erste Druck pi auf eine Seite des Absperrorgans 26' und durch die endseitige Zuführöffnung 9 der an der Eingangsseite 24 herrschende zweite Druck p2 auf die andere Seite des Absperrorgans 26' wirken. Entsprechend wird bei der Zunahme der Druckdifferenz Δρ das Absperrorgan 26' gegen die Rückstellkraft der Feder 33 verschoben, so dass zunächst die Verbindung zwischen dem zweiten Strömungsweg SW2 und der zugeordneten radialen Öffnung 35b durch die entsprechende Durchbrechung 36b des Absperrorgans 26' freige-
geben wird (Fig. 14b). Bei einer weiteren Zunahme der Druckdifferenz Δρ gelangt das Absperrorgan 26' schließlich in eine zweite Endposition, bei der sämtliche Strömungswege SW1 , SW2, SW3 freigegeben sind (Fig. 14c). Um das als Schieberhülse ausgebildete Absperrorgan 26' längsbeweglich aber drehfest auf dem Drallkörper 4 zu halten, kann das Absperrorgan 26' zwischen den Durchbrechungen 36a, 36b, 36c Längsschlitze 37 aufweisen, die mit entsprechenden Vorsprüngen 38 des Drall körpers 4 zusammenwirken. Fig. 15a zeigt eine Zylinderkopfhaube mit einem Haubenkörper 39, der dazu vorgesehen ist, an einem Motorblock zumindest eine Nockenwelle 40 abzudecken. Fig. 15b zeigt ein Längsschnitt entlang der Linie A-A der Fig. 15a, wobei auch die von dem Haubenkörper 39 abgedeckte Nockenwelle 40 angedeutet ist. Des Weiteren ist zu erkennen, dass parallel zu der Nockenwelle und in einem seitlichen Versatz der zuvor beschriebene Hohlkörper 2 zur Abschei- dung von Öl aus dem Blowby-Gas unmittelbar unter dem Haubenkörper 39 angeordnet ist, wodurch insgesamt der benötigte Bauraum minimiert wird. In Bereichen der Ventile des Motors gebildetes Blowby-Gas gelangt durch die end- seitige Zuführöffnung 9 in den Hohlkörper und wird dann durch den Draller- zeuger 4 und den Ölabscheidering 5 von Öl gereinigt, wobei das abgetrennte Öl und das gereinigte Blowby-Gas wie zuvor beschrieben getrennt voneinander abgeführt werden. Einer vergleichenden Betrachtung der Fig. 15b und 15c ist zu entnehmen, dass gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Haubenkörper 39 einerseits und der Hohlkörper 2 andererseits als separate Teile gefertigt sind, wobei der Hohlkörper 2 beispielsweise durch Schrauben an dem Haubenkörper 39 gehalten werden kann.
Alternativ kann der Hohlkörper 2 aber auch vollständig oder teilweise aus einem Abschnitt des Haubenkörpers 39 gebildet sein . Die Fig . 1 6 zeigt eine ent-
sprechende Ausgestaltung, bei der der Hohlkörper 2 als integraler Bestandteil eines einstückigen Haubenkörpers 39 gefertigt ist. Um zu vermeiden, dass von der Nockenwelle 40 Öl direkt in die Zuführöffnung 9 geschleudert wird, können in der freien Sichtlinie zwischen der Nockenwelle 40 und der Zuführöffnung 9 auch zusätzliche Elemente in Form von Prallblechen oder Blenden angeordnet werden, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in den Figuren nicht dargestellt sind.
In der Fig. 16 ist des weiteren dargestellt, dass auch bei einer Ausgestaltung ohne ein Absperrorgan 26, 26' die Anordnung einer mantelseitigen, radialen Öffnung 35 zweckmäßig sein kann. So gelangt bei dem Normalbetrieb das Blowby-Gas durch die mantelseitige, radiale Öffnung 35 in einen zugeordneten Strömungsweg SW, während die endseitige Zuführöffnung 9 dem Bypass-Ventil 22 zugeordnet ist, welches druckabhängig den anschließenden Bypass-Kanal 21 verschließt.

Claims

Patentansprüche:
1 . Zumindest bereichsweise hohlzylindrisch ausgebildeter Hohlkörper (2) mit integrierter Ölabscheideeinrichtung, wobei in einem Hohlraum (3) des Hohlkörpers (2) ein Drallerzeuger (4) an- geordnet ist, wobei der Hohlkörper (2) zumindest eine endseitige Zuführöffnung (9) aufweist, über die dem Hohlraum (3) mit Öl beladenes Gas zuführbar ist und wobei der Hohlkörper (2) zumindest eine Abführöffnung zur Ausleitung von abgeschiedenem Öl und zur Ausleitung von von Öl befreitem Gas aufweist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass innerhalb des Hohlraums (3) und in Strömungsrichtung gesehen dem Drallerzeuger (4) nachgelagert ein Ölab- scheidering (5) angeordnet ist.
2. Hohlkörper (2) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ölab- scheidering (5) mit seiner äußeren Mantelfläche an der Innenwand (2a) des Hohlkörpers (2) anliegt und in seiner äußeren Mantelfläche zumindest eine axial verlaufende Ausnehmung (5a) aufweist.
3. Hohlkörper (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (4) einen integrierten Bypasskanal (21 ) aufweist.
4. Hohlkörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (4) als ein sich in axialer Richtung des Hohlkörpers (2) erstreckender Körper ausgebildet ist, der umfänglich zumindest einen Schneckengang (S1 , S2, S3) aufweist, derart, dass durch den Schneckengang (S1 , S2, S3), zwischen dem Körper des Drallerzeugers (4) und der Innenwand
(2a) des Hohlkörpers (2), ein Strömungsweg (SW1 , SW2, SW3) zur Führung des eingeleiteten ölbeladenen Gases gebildet ist.
5. Hohlkörper (2) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper des Drallerzeugers (4) zumindest bereichsweise einen zweiten Schneckengang
(S2 , S3) aufweist, derart, dass zu m indest bereichsweise zwei parallel verlaufende Strömungswege (SW1 , SW2, SW3) gebildet sind.
6. Hohlkörper (2) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Drallerzeuger (4) und dem Ölabscheidering (5) ein erster Druck (pi) vorliegt und dass an einer Eingangsseite (24) des Drallerzeugers (4) ein zweiter Druck (p2) vorliegt, wobei ein Absperrorgan (26) an der Eingangsseite (24) zumindest einen der zwischen den Schneckengängen (S1 , S2, S3) gebildeten Strömungswege (SW1 , SW2, SW3) abhängig von der Druckdifferenz (Δρ) zwischen dem zweiten Druck (p2) und dem ersten Druck (pi) freigibt oder verschließt.
7. Höhlkörper (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zugang zu zumindest einem der Strömungswege (SW1 , SW2, SW3) unterhalb einer vorgegebenen Druckdifferenz (Δρ0) geschlossen ist und bei Überschreiten der vorgegebenen Druckdifferenz (Δρ0) von dem Absperrorgan (26, 26') freigegeben wird.
8. Höhlkörper (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (4) zumindest drei Schneckengänge (S1 , S2, S3) aufweist.
9. Hohlkörper (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (26, 26') entlang der Achse des Hohlkörpers (2) längsbeweglich geführt und mit einer Feder (33) beaufschlagt ist.
10. Hohlkörper (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrorgan (26) in einem zur Eingangsseite (24) offenen Aufnahmeraum (27) des Drallerzeugers (4) angeordnet ist, wobei die Strömungs- wege (SW1 , SW2, SW3) jeweils durch eine Öffnung (32a, 32b, 32c) mit dem Aufnahmeraum (27) verbunden sind.
1 1 . Zylinderkopfhaube mit einem Hohlkörper (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
12. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (2) an einer Haubeninnenseite angeordnet ist.
13. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass vor der Zuführöffnung (9) zumindest ein Element vorgesehen ist, welches ein direktes Einschleudern von Öl durch eine im montierten Zustand von der Zylinderkopfhaube abgedeckte Nockenwelle (40) verhindert.
14. Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Hohlkörper (2) im montierten Zustand parallel oder im
Wesentlichen parallel zu einer von der Zylinderkopfhaube abgedeckten Nockenwelle (40) liegt.
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