WO2007115709A1 - Verfahren zum betrieb eines verbrennungsmotors mit zugeordnetem turbolader, sowie verbrennungsmotor mit zugeordnetem turbolader - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine with an associated turbocharger, wherein originating in the crankcase of the internal combustion engine from the combustion chamber leakage gas obtained in the intake of the compressor of the turbocharger for re-supply into the combustion chamber.
  • a leakage gas the so-called “blow-by” gas
  • This leakage or “blow-by” gas collects in the crankcase as a mixture from air, exhaust gas, oil vapor and impurities.
  • the leakage gas is withdrawn from the crankcase and fed to an oil separator where a significant portion of the liquid oil components are separated and returned to the crankcase.
  • the remaining leakage gas is then led directly into the intake tract of the compressor of the turbocharger and there compressed together with fresh air to the pressure level at the inlet valve of the internal combustion engine or combustion chamber.
  • Modern turbocharged engines in the turbocharger compress to such a high pressure and temperature level that the remaining oil components in the leakage gas, which are present in vapor form or as small droplets, and consist of long-chain hydrocarbon molecules, coke in the compressor.
  • the coking products settle on the compressor or diffuser walls, especially in the relatively cold areas, or coke there.
  • this often leads to the formation of several millimeter-thick coke layers in the compressor, which inevitably lead to performance losses.
  • the coking problem is one of largest turbocharger problems, which must be avoided with relatively great effort.
  • the invention is therefore based on the problem of specifying a method which allows largely coking-free operation of an internal combustion engine with an associated turbocharger and leakage gas recirculation via the compressor.
  • the method according to the invention provides for the leakage gas, before it is fed into the compressor, to be fed to a device for cracking long-chain hydrocarbon molecules contained in the leakage gas, where the long-chain hydrocarbon molecules are split into hydrocarbon molecules of shorter chain length, after which the leakage gas is supplied to the compressor.
  • the leakage gas is treated before being fed into the compressor, so that the long-chain hydrocarbon molecules, that is, the remaining oil residues, are split and only short-chain hydrocarbon molecules which can not coke are present in the leakage gas. Because the coking tendency is exclusively a property of long-chain hydrocarbon molecules, as they are present in the oil components in the leakage gas. Now, if the long-chain hydrocarbon molecules are broken, the treated leakage gas can be readily supplied to the compressor, which can be operated with optimum operating parameters in terms of boost pressure and charging temperature, without there being a risk of coking.
  • This splitting of the hydrocarbon molecules is achieved by means of a device for cracking the molecules, which is connected in the line system from the crankcase of the internal combustion engine, from which the leakage gas is withdrawn, to the intake tract of the compressor and basically can be of any desired design as long as it permits chain splitting.
  • the turbocharger can be operated with optimum operating parameters. It is also possible to use motor oils of all kinds, it is no longer necessary to use specially formulated engine oils with coking-inhibiting additives or exclusively synthetic oils. Also, advantageously, the use of two-stage turbocharger - so it was only for the reason of coking inhibition - be avoided.
  • the cleavage is preferably carried out in a thermal cracking process, that is, the chain shortening takes place by thermal energy input, wherein the cleavage can also be supported catalytically.
  • the temperature of the cracking device or at the reaction section of the cracking device should be between about 100-700 0 C, wherein the actual temperature may vary depending on the type of oil used, an optional additive additive and any existing catalytic support.
  • At the reaction section there is a slow, "cold” combustion with oxygen present, which cleaves the long molecular chains.This pre-combustion takes place at a low crankcase pressure level, and then, after chain scission, no coking occurs, regardless of the pressure or temperature rise in the turbocharger more instead.
  • the invention further relates to an internal combustion engine with associated turbocharger, and a conduit system for guiding leaking gas accumulating in the crankcase of the internal combustion engine in the compressor of the turbocharger.
  • This internal combustion engine / turbocharger combination according to the invention is characterized in that a device for cracking long-chain hydrocarbon molecules contained in the leakage gas is provided in the line system, in which the long-chain hydrocarbon molecules are split into hydrocarbon molecules of shorter chain length before being fed to the compressor.
  • the cracking device can be any device which is capable of the chain scission provided according to the invention in the given residence time of the leakage gas in the cracking device or in the heatable reaction section, the crack which preferably permits a thermal cracking process Device to perform.
  • This device can be readily integrated into the line system, it requires very little building space and can be designed or embodied in many different ways with regard to the required energy supply for heating the reaction section, as will be discussed below.
  • the cracking device preferably has a heatable reaction section in which the cleavage takes place, it also being possible in this heatable reaction section to provide a catalyst in the form of a coating with a catalytic material or the integration of a catalytic matrix of a catalytically active material , It is also conceivable, however, to produce the reaction section itself as a whole from a catalytically active material, which is particularly easy if the reaction section or preferably the entire cracking device itself is tubular. Depending on how it is integrated into the line system, the cracking device itself can form the entire reaction section, ie it is completely heated.
  • the cracking device which is preferably designed as a tube
  • the reaction section over a certain part of its length.
  • the concrete design is ultimately based on the existing space conditions in the engine compartment.
  • the term "tubular" is to be understood as meaning any line configuration which makes it possible to guide the leakage gas from the cracking device or the reaction section, the tube geometry can be very different, and the reaction section can be used to heat up energy, as will be discussed below , be designed as a relatively wide, flat tube, or as a geometrically larger, box-like component, which may have a variety of structures in its interior, for example of catalytic material or other reaction-promoting inserts such as airfoils or the like, which basically serve to improve the cleavage process.
  • the optionally tubular reaction section can be guided along a hot exhaust gas discharged from the internal combustion engine or wound around the exhaust pipe. Since the combustion process in the engine produces extremely hot exhaust gas which is conducted via one or more exhaust pipes, extremely simple heating of the reaction section is possible due to the thermal energy released at the exhaust pipe being immediately available for heating the reaction section use.
  • the reaction tion section closely adjacent or arranged directly on the exhaust pipe, it can run along it, but can also, especially in tubular configuration of the reaction section, be wound one or more times around the exhaust pipe.
  • the cracking device thus leads via a cable to the exhaust pipe, runs along this or one or more times in the region of the reaction section and is then fed to the intake of the compressor.
  • the optionally tubular reaction section along a hot exhaust gas from the turbine of the turbocharger exhaust pipe or to wind around the exhaust pipe. Extremely hot exhaust gas is also produced at the turbocharger turbine, and sufficient thermal energy is released at the exhaust gas pipe discharging this exhaust gas, which can be used to heat the reaction section.
  • the optionally tubular reaction section also along or around or in or in the housing of the turbine of the turbocharger. Also, the turbine or the turbine housing is very hot in supercharger operation, so that there is also the possibility to use the thermal energy emitted at the housing. There are different possibilities for this.
  • the reaction section can be arranged on the outside of the turbine housing, either slightly spaced using the radiant heat, or directly adjacent, which allows an even better heat transfer. It is also conceivable, however, to guide or form the reaction section into the turbine housing, for which the leakage gas line, which forms the reaction section, can be integrated on the housing of the turbine housing, but it can also be in the intermediate space of the turbine housing, provided that this is double-walled , are located.
  • the direct integration into the housing offers the best possible heat transfer.
  • a further alternative of the invention provides for assigning to the reaction section, optionally tubular, a separate heating device, in particular an electrically operated heater or a fuel-operated heater. So here is a separate heating means provided while the others As previously described embodiments, the already emitted thermal energy resulting from the operation of the internal combustion engine or the turbocharger, use for heating the cracking device or the reaction section.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of an engine-turbocharger combination of a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an internal combustion engine turbocharger
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an internal combustion engine turbocharger
  • Fig. 1 shows in the form of a schematic diagram of a first embodiment of a combination of an internal combustion engine 1 and a turbocharger 2.
  • the internal combustion engine like all parts here only in the form of a schematic diagram, has the cylinder block 3 with the various pistons and a crankcase 4, in which, in a known manner, the crankshaft on which the connecting rods of the pistons are arranged, as well as other engine components.
  • the associated turbocharger 2 is connected to the engine 1 via an exhaust pipe 5 which guides hot exhaust gas from the combustion of the fuel.
  • the exhaust pipe leads to the turbine 6 of the turbocharger 2 and drives them. From the turbine 6 is another exhaust pipe 7 from, over which the hot turbine exhaust gas is fed in a known manner to the exhaust system of the vehicle.
  • the turbocharger 2 further comprises a compressor 8, is compressed in the gas, as will be discussed below, and which is guided via a supply line 9 in the intake of the engine 3.
  • a compressor 8 is compressed in the gas, as will be discussed below, and which is guided via a supply line 9 in the intake of the engine 3.
  • a leakage gas accumulates in the crankcase 4, which originates from the cylinder chambers and flows past the piston into the crankcase 4.
  • This leaking gas often called “blow-by” gas, is a mixture of air, exhaust gas from combustion, oil vapor, and other impurities left in.
  • the leakage gas will flow across Leakage gas line 10 is led to an oil separator 11, where a large part of the liquid oil constituents of the leakage gas is withdrawn and returned via the supply line 12 back into the crankcase 4.
  • the cracking device 13 comprises or is assigned to a connecting line 14, which leads from the oil separator 11 to the cracking device 13 or to its reaction section 15.
  • the reaction section 15, preferably of tubular design, is spirally wound around the exhaust pipe 5 in the example shown.
  • the exhaust pipe 5 transports the hot exhaust gas from the engine 1 to the turbocharger 2, so it emits a lot of heat itself. This is used to heat the reaction section 15.
  • the temperature in the reaction section should be between 100-700 ° C., preferably in the upper range of the specified interval.
  • From the outlet of the reaction section 15 is another line 16, which leads to the intake of the compressor 8, where the treated and now only short-chain carbon molecules having leakage gas together with fresh air, which is supplied via a supply line 17 to the intake manifold, is compressed.
  • the condensed Charge air is given via the charge air line 9 as described the internal combustion engine 1.
  • the thermally induced cleavage takes place, ie the thermal cracking of the long-chain carbon molecules into short-chain molecules, which no longer coke independently, unlike a property of long-chain molecules.
  • the temperature in the reaction section 15 is chosen such that it leads to a slow, "cold" pre-combustion, just the splitting described, wherein the cracking process takes place more rapidly with increasing temperature
  • Utilization of the waste heat of the exhaust pipe 5 offers the advantage that no separate heating device is required for heating the reaction section This itself may be designed as a simple tube and wound around the exhaust pipe 5.
  • reaction section 15 it is also conceivable, however, to configure the reaction section as a wider housing with internally integrated flow paths which influence and extend the gas flow path, so that the residence time t in the reaction section 15 is relatively large and complete cracking of the carbon chains is possible. It is also conceivable not to wind the reaction section 15 around the exhaust pipe 5, but to guide it along it, if this allows the installation space. Furthermore, a catalytically active material may be provided inside the reaction section 15, the same as this, be it as a wall coating or as an introduced catalyst matrix. In addition, of course, it is also possible to form the reaction section 15 itself from catalytic material. The arrangement or positioning of the reaction section 15 relative to the exhaust pipe 5 is selected so that the reaction section is heated with heated exhaust pipe 5 to the desired cracking temperature.
  • the device for cracking can be arranged only in FIG. 1 in a housing-like covering 18.
  • th reaction section 15 include. It is also conceivable, however, to carry out the lines 14 and 16 as fixed components of the cracking device 13, depending on how the distances between the individual components to be bridged with respect to the leakage gas guide are. Also, the use of the housing-like panel 18 is not mandatory, but it is also conceivable to arrange the reaction section 15 exposed to the exhaust pipe 5.
  • FIG. 2 shows a second embodiment according to the invention of an engine-turbocharger combination.
  • the same elements are used, which is why in this respect does not need to be discussed in more detail on the basic structure.
  • the cracking device 13 is in the region of the exhaust pipe 7, which goes off from the turbine 6 of the turbocharger 2.
  • the waste heat of the turbine exhaust gas is used to heat the reaction section 15.
  • the cracked leakage gas is in turn fed to the intake tract of the compressor 8, where it is compressed together with supplied via the line 17 fresh air and is given as charge air via the line 9 to the engine 1.
  • the cracking device 13 may again only the reaction section 15, optionally housed in the housing or encapsulated to the outside, or be coupled by default with the corresponding supply lines 14 and 16, the same as separate line sections can be connected to the cracking device 13 and the corresponding modules.
  • the reaction section 15 of the cracking device 13 is guided through the housing 19 of the turbine.
  • the turbine 6 and the turbine housing 19 is very hot in operation, the Waste heat can be used to heat the reaction section 15.
  • the cracking device 15 can only consist of the reaction section 15, that is to say a corresponding line which is guided through the housing (this can either be provided as a housing in the housing or drawn in as a separate line), wherein the housing corresponding lines 14 and 16 are connected via corresponding terminals.
  • the reaction section 15 is heated, in him the chain cleavage takes place, so that the via the line 16 to the intake of the compressor 8 supplied cracked gas leakage is largely or completely free of long-chain carbon chains.
  • FIG. 4 shows a fourth embodiment of an internal combustion engine / turbocharger combination according to the invention.
  • the cracking device 13 and the reaction section 15 is associated with a separately operable heater 20, for example, an electric heater, the z. B. is energized directly through the alternator, or a fuel-fired heater.
  • a separately operable heater 20 for example, an electric heater, the z. B. is energized directly through the alternator, or a fuel-fired heater.
  • an active heating of the reaction section via a heating means unlike the previously described embodiments, in which the waste heat of a particular assembly of the engine-turbocharger combination is used.
  • a separate heater 20 is to be used here, this offers the advantage that no specific routing is needed to bring the reaction section to the exhaust pipe 5 or 7 or in or to the turbine housing 19.
  • the reaction section 15 or the cracking device 13 can be arranged at any position in the engine compartment, so that there is the possibility of choosing shortest cable connections.

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Abstract

Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zugeordnetem Turbolader, wobei im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors aus dem Verbrennungsraum stammendes Leckagegas anfällt, das in den Ansaugtrakt des Verdichters des Turboladers zur erneuten Zufuhr in den Verbrennungsraum geführt wird, wobei das Leckagegas vor der Zufuhr in den Verdichter (8) einer Einrichtung (13) zum Cracken langkettiger, im Leckagegas enthaltener Kohlenwasserstoffmoleküle zugeführt wird, wo die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle in Kohlenwasserstoffmoleküle kürzerer Kettenlänge gespaltet werden, wonach das Leckagegas dem Verdichter (8) zugeführt wird.

Description

Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zugeordnetem Turbolader, sowie Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zugeordnetem Turbolader, wobei im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors aus dem Verbrennungsraum stammendes Leckagegas anfällt, das in den Ansaugtrakt des Verdichters des Turboladers zur erneuten Zufuhr in den Verbrennungsraum geführt wird.
Während des Betriebs eines Verbrennungsmotors, sei es ein Benzin- oder Dieselmotor, strömt am Kolben des Motors ein Leckagegas, das sogenannte „Blow- by"-Gas, ungewollt vorbei. Dieses Leckage- oder „Blowby"-Gas sammelt sich im Kurbelgehäuse als Gemisch aus Luft, Abgas, Öldampf und Verunreinigungen an. Um mit zunehmender Gasmenge einen Kurbelgehäuseüberdruck zu vermeiden, der das Motoröl aus dem Ölstandsrohr herausdrücken würde, wird das Leckagegas aus dem Kurbelgehäuse abgezogen und einem Ölabscheider zugeführt, wo ein beachtlicher Teil der flüssigen Ölbestandteile abgeschieden und dem Kurbelgehäuse wieder zugeführt wird. Das verbleibende Leckagegas wird dann unmittelbar in den Ansaugtrakt des Verdichters des Turboladers geführt und dort zusam- men mit Frischluft auf das Druckniveau am Einlassventil des Verbrennungsmotors bzw. Brennraums verdichtet.
Moderne aufgeladene Motoren verdichten im Turbolader auf ein derart hohes Druck- und Temperaturniveau, dass die noch vorhandenen Ölanteile im Leckage- gas, die dort dampfförmig oder als kleine Tröpfchen vorliegen, und die aus lang- kettigen Kohlenwasserstoffmolekülen bestehen, im Verdichter verkoken. Die Verkokungsprodukte setzen sich an den Verdichter- oder Diffusorwänden, insbesondere in den relativ kalten Bereichen, ab bzw. verkoken dort. Dies führt bei größerer Fahrleistung (> 100.000 km) oft zur Bildung mehrerer Millimeter dicker Koks- schichten im Verdichter, die zwangsläufig zu Leistungseinbußen führen. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen, deren Motoren bis zu einer Kilometerleistung von einer Million und mehr ausgelegt werden, stellt das Verkokungsproblem eines der größten Turboladerprobleme dar, das mit relativ großem Aufwand umgangen werden muss.
Eine Möglichkeit, dem Problem zu begegnen, besteht darin, den Ladedruck und damit die Ladetemperatur auf ein Niveau zu beschränken, bei dem noch keine signifikante Verkokung der langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle, die die Ölan- teile im Leckagegas darstellen, stattfindet. Dies führt jedoch zu dem Nachteil, dass zum einen das Leistungsvermögen des Turboladers nicht ausgeschöpft wird, zum anderen wird das gesamtmotorische Optimum bzw. der mögliche Wirkungsgrad nicht erreicht, die erreichten Drehmomente liegen unter denen, die bei optimaler
Betriebseinstellung erreicht werden würden, etc.
Bekannt ist es ferner, als Motorenöle nur solche mit verkokungshemmenden Additiven und/oder synthetische Öle zuzulassen. Zwar kann hierdurch die Verkokung verringert werden, jedoch sind diese Motoröle, die über den gesamten Lebenszyklus des Verbrennungsmotors verwendet werden müssen, sehr teuer und dienen allein dem Zweck, die Ölverbrennung der im Leckagegas enthaltenen Restölbe- standteile ohne Verkokung im Verdichter zu ermöglichen.
Schließlich ist es noch bekannt, zweistufige Turbolader mit Zwischenkühlung einzusetzen. Bei dieser Problemlösung werden zwei Turbolader mit jeweils geringen Druckverhältnissen und damit geringen Temperaturanstiegen hintereinander geschaltet und die Luft zwischen beiden Turboladern gekühlt. Die Verdichtertemperaturen sind relativ niedrig, sie erreichen nicht die Verkokungstemperatur. Nachtei- lig ist jedoch der Einsatz zweier separater Turbolader sowohl in kostentechnischer Sicht als auch hinsichtlich des benötigten Bauraums.
Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das einen weitestgehend verkokungsfreien Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zu- geordnetem Turbolader und Leckagegasrückführung über den Verdichter ermöglicht. Zur Lösung dieses Problem ist bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Leckagegas vor der Zufuhr in den Verdichter einer Einrichtung zum Cracken langkettiger, im Leckagegas enthaltener Kohlenwasserstoffmoleküle zugeführt wird, wo die langkettigen Kohlenwasser- stoffmoleküle in Kohlenwasserstoffmoleküle kürzerer Kettenlänge gespaltet werden, wonach das Leckagegas dem Verdichter zugeführt wird.
Erfindungsgemäß wird das Leckagegas vor der Zufuhr in den Verdichter behandelt, so dass die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle, also die noch vorhan- denen Ölrückstände, gespalten werden und im Leckagegas nur noch kurzkettige Kohlenwasserstoffmoleküle, die nicht verkoken können, vorliegen. Denn die Verkokungsneigung ist ausschließlich eine Eigenschaft langkettiger Kohlenwasserstoffmoleküle, wie sie in den Ölbestandteilen im Leckagegas vorhanden sind. Werden nun die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle aufgebrochen, so kann das behandelte Leckagegas ohne weiteres dem Verdichter zugeführt werden, der mit optimalen Betriebsparametern hinsichtlich Ladedruck und Ladetemperatur betrieben werden kann, ohne dass eine Verkokungsgefahr besteht. Diese Spaltung der Kohlenwasserstoffmoleküle wird mittels einer Einrichtung zum Cracken der Moleküle erreicht, die im Leitungssystem vom Kurbelgehäuse des Verbrennungs- motors, aus dem das Leckagegas abgezogen wird, zum Ansaugtrakt des Verdichters geschaltet ist und grundsätzlich beliebiger Ausgestaltung sein kann, solange sie die Kettenspaltung ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Spaltung der Kohlenwasserstoffatome und damit Vermei- düng einer etwaigen Verkokung im Verdichter durch das Leckagegas bietet eine Reihe von Vorteilen. Zum einen kann wie beschrieben der Turbolader mit optimalen Betriebsparametern betrieben werden. Auch können Motorenöle unterschiedlichster Art eingesetzt werden, es ist nicht mehr erforderlich, speziell formulierte Motorenöle mit verkokungshemmenden Additiven oder ausschließlich syntheti- sehe Öle zu verwenden. Auch kann vorteilhaft die Verwendung zweistufiger Turbolader - so sie nur aus dem Grund der Verkokungshemmung erfolgte - vermieden werden. Die Spaltung erfolgt bevorzugt in einem thermischen Crack-Prozess, das heißt, die Kettenverkürzung findet durch thermischen Energieeintrag statt, wobei die Spaltung auch katalytisch unterstützt werden kann. Die Temperatur der Crack- Einrichtung bzw. am Reaktionsabschnitt der Crack-Einrichtung sollte zwischen ca. 100 -700 0C liegen, wobei die konkrete Temperatur je nach Art des verwendeten Öls, eines gegebenenfalls enthaltenen Additivzusatzes und einer gegebenenfalls vorhandenen katalytischen Unterstützung variieren kann. Am Reaktionsabschnitt findet eine langsame, „kalte" Verbrennung mit vorhandenem Sauerstoff statt, bei welcher die langen Molekülketten gespalten werden. Diese Vorverbrennung findet auf niedrigem Kurbelgehäuse-Druckniveau statt. Nach erfolgter Kettenspaltung findet dann vorteilhaft unabhängig vom Druck- bzw. Temperaturanstieg im Turbolader keine Verkokung mehr statt.
Neben dem Verfahren betrifft die Erfindung ferner einen Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader, sowie einem Leitungssystem zum Führen von im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors anfallendem Leckagegas in den Verdichter des Turboladers. Diese erfindungsgemäße Verbrennungsmotor-Turbolader- Kombination zeichnet sich dadurch aus, dass in dem Leitungssystem eine Einrichtung zum Cracken langkettiger, im Leckagegas enthaltener Kohlenwasserstoffmo- leküle vorgesehen ist, in der die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle vor der Zufuhr zum Verdichter in Kohlenwasserstoffmoleküle kürzerer Kettenlänge gespaltet werden.
Bei der Crack-Einrichtung kann es sich um jede beliebige Einrichtung handeln, die imstande ist, die erfindungsgemäß vorgesehene Kettenspaltung in der gegebenen Verweilzeit des Leckagegas in der Crack-Einrichtung bzw. in dem erhitzbaren Reaktionsabschnitt, den die bevorzugt einen thermischen Crack-Prozess ermöglichende Crack-Einrichtung aufweist, durchzuführen. Diese Einrichtung kann ohne weiteres in das Leitungssystem integriert werden, sie benötigt sehr wenig Bau- räum und kann hinsichtlich der benötigten Energiezufuhr zum Erhitzen des Reaktionsabschnitts in unterschiedlichster Weise konzipiert bzw. ausgeführt sein, worauf nachfolgend noch eingegangen wird. Wie beschrieben weist die Crack-Einrichtung bevorzugt einen erhitzbaren Reaktionsabschnitt auf, in dem die Spaltung erfolgt, wobei in diesem erhitzbaren Reaktionsabschnitt gegebenenfalls auch ein Katalysator in Form einer Beschichtung mit einem katalytischen Material oder der Integration einer katalytischen Matrix aus einem katalytisch wirkenden Material vorgesehen sein kann. Denkbar ist es aber auch, den Reaktionsabschnitt selbst insgesamt aus einem katalytisch wirkenden Material herzustellen, was insbesondere dann einfach ist, wenn der Reaktionsabschnitt bzw. vorzugsweise die gesamte Crack-Einrichtung selbst rohrförmig ausgeführt ist. Die Crack-Einrichtung kann, je nachdem, wie sie in das Leitungssystem integriert ist, selbst insgesamt den Reaktionsabschnitt bilden, wird also vollständig erhitzt. Denkbar ist es aber auch, dass die Crack-Einrichtung, die bevorzugt als Rohr ausgeführt ist, über einen gewissen Teil ihrer Länge den Reaktionsabschnitt aufweist. Die konkrete Ausgestaltung richtet sich letztlich nach den vorhandenen Bauraumbedingungen im Motorraum. Dabei ist unter dem Begriff „rohrförmig" jed- wede Leitungsausgestaltung zu verstehen, die es ermöglicht, das Leckagegas seitens der Crackeinrichtung bzw. dem Reaktionsabschnitt zu führen. Die Rohrgeometrie kann unterschiedlichst sein, der Reaktionsabschnitt kann zur Energieaufnahme zum Erhitzen, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, als relativ breites, flaches Rohr ausgeführt sein, oder als geometrisch größeres, gehäuseartiges Bauteil, das in seinem Inneren unterschiedlichste Strukturen aufweisen kann, beispielsweise aus katalytischem Material oder sonstige reaktionsfördemde Einsätze wie beispielsweise Strömungsprofile oder dergleichen, die grundsätzlich der Verbesserung des Spaltungsprozesses dienen.
Hinsichtlich der konkreten Anordnung des Reaktionsabschnitts zur Erhitzung desselben sind unterschiedlichste Ausgestaltungen denkbar. Nach einer ersten Erfindungsalternative kann der, gegebenenfalls rohrförmige, Reaktionsabschnitt entlang eines heißes Abgas vom Verbrennungsmotor abführenden Abgasrohrs geführt oder um das Abgasrohr gewunden sein. Nachdem beim Verbrennungspro- zess im Motor extrem heißes Abgas anfällt, das über ein oder mehrere Abgasroh- re geführt wird, ist eine äußerst einfache Erhitzung des Reaktionsabschnitts dadurch möglich, die thermische Energie, die an dem Abgasrohr abgegeben wird, unmittelbar zum Erhitzen des Reaktionsabschnitts zu nutzen. Hierzu ist der Reak- tionsabschnitt nah benachbart oder direkt am Abgasrohr angeordnet, er kann daran entlanglaufen, kann aber auch, insbesondere bei rohrförmiger Ausgestaltung des Reaktionsabschnitts, ein oder mehrfach um das Abgasrohr gewunden sein. Die Crack-Einrichtung führt also über einen Leitungszug zum Abgasrohr, läuft an diesem entlang oder um dieses ein- oder mehrfach im Bereich des Reaktionsabschnitts um und wird dann zum Ansaugtrakt des Verdichters geführt.
Alternativ zur Nutzung der freiwerdenden thermischen Energie am Abgasrohr ist es auch denkbar, den, gegebenenfalls rohrförmigen, Reaktionsabschnitt entlang eines heißes Abgas von der Turbine des Turboladers abführenden Abgasrohrs zu führen oder um das Abgasrohr zu winden. Auch an der Turboladerturbine fällt extrem heißes Abgas an, am dieses Abgas abführenden Abgasrohr wird hinreichend thermische Energie frei, die zum Erhitzen des Reaktionsabschnitts verwendet werden kann. Alternativ zum Führen entlang oder um das Turbinenabgasrohr ist es auch denkbar, den, gegebenenfalls rohrförmigen, Reaktionsabschnitt auch entlang des oder um das oder in dem Gehäuse der Turbine des Turboladers zu führen. Auch die Turbine bzw. das Turbinengehäuse wird im Laderbetrieb sehr heiß, so dass auch hier die Möglichkeit besteht, die am Gehäuse abgegebene thermische Energie zu nutzen. Hierzu bestehen unterschiedliche Möglichkeiten. Zum einen kann der Reaktionsabschnitt außen am Turbinengehäuse angeordnet sein, entweder etwas beabstandet unter Nutzung der Strahlungswärme, oder direkt anliegend, was einen noch besseren Wärmeübergang ermöglicht. Denkbar ist es aber auch, den Reaktionsabschnitt in das Turbinengehäuse zu führen bzw. dort auszubilden, wozu die Leckagegasleitung, die den Reaktionsabschnitt bildet, am Gehäuse des Turbinengehäuses integriert sein kann, sie kann sich aber auch im Zwischenraum des Turbinengehäuses, sofern dieses doppelwandig ausgeführt ist, befinden. Die direkte Integration in das Gehäuse bietet den bestmöglichen Wärmeübergang.
Schließlich sieht eine weitere Erfindungsalternative vor, dem, gegebenenfalls rohrförmigen, Reaktionsabschnitt eine separate Heizeinrichtung, insbesondere einen elektrisch betriebenen Heizer oder einen brennstoffbetriebenen Heizer, zuzuordnen. Hier wird also ein separates Heizmittel vorgesehen, während die anderen zuvor beschriebenen Ausgestaltungen die ohnehin abgegebene thermische Energie, die aus dem Betrieb des Brennkraftmotors oder des Turboladers resultiert, zur Erhitzung der Crack-Einrichtung bzw. des Reaktionsabschnitts nutzen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungsmotor-Turbolader- Kombination einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungsmotor-Turbolader-
Kombination einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungsmotor-Turbolader-
Kombination einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform, und
Fig. 4 eine Prinzipdarstellung einer Verbrennungsmotor-Turbolader-
Kombination einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipdarstellung eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Kombination aus einem Verbrennungsmotor 1 und einem Turbolader 2. Der Verbrennungsmotor 1 , wie alle Teile hier nur in Form einer Prinzipdarstellung, weist den Zylinderblock 3 mit den diversen Kolben sowie ein Kurbel- gehäuse 4 auf, in dem sich in bekannter Weise die Kurbelwelle, an der die Pleuelstangen der Kolben angeordnet sind, befindet, sowie weitere Motorenbauteile. Der zugeordnete Turbolader 2 ist mit dem Verbrennungsmotor 1 über ein Abgasrohr 5, das heißes Abgas aus der Verbrennung des Kraftstoffs führt, verbunden. Das Abgasrohr führt zur Turbine 6 des Turboladers 2 und treibt diese an. Von der Turbine 6 geht ein weiteres Abgasrohr 7 ab, über das das heiße Turbinenabgas in bekannter Weise zur Abgasanlage des Fahrzeugs geführt wird. Der Turbolader 2 weist ferner einen Verdichter 8 auf, in dem Gas verdichtet wird, worauf nachfolgend noch eingegangen wird, und das über eine Zufuhrleitung 9 in den Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors 3 geführt wird. Der grundsätzliche Aufbau einer Verbrennungsmotor-Turbolader-Kombination ist dem Grunde nach dem Fachmann hinreichend bekannt.
Im Betrieb sammelt sich im Kurbelgehäuse 4 ein Leckagegas an, das aus den Zylinderräumen stammt und an den Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse 4 strömt. Dieses Leckagegas, häufig auch „Blowby"-Gas genannt, ist ein Gemisch aus Luft, Abgas aus der Verbrennung, Öldampf und sonstigen vorhandenen Verunreinigungen. Zur Vermeidung eines Überdrucks im Kurbelgehäuse 4, der zum Herausdrücken des Motorenöls führen würde, wird das Leckagegas über eine Leckagegasleitung 10 zu einem Ölabscheider 11 geführt, wo ein Großteil der flüssigen Ölbe- standteile des Leckagegas abgezogen und über die Zufuhrleitung 12 wieder in das Kurbelgehäuse 4 zurückgeführt wird. Gleichwohl ist das Leckagegas nach wie vor ölhaltig (Öldampf und/oder Öltröpfchen), enthält also in beachtlichem Anteil lang- kettige Kohlenstoffmoleküle, die sich, würde das Leckagegas unbehandelt dem Verdichter 8 zugeführt werden, aufgrund der hohen Temperaturen verkoken und sich insbesondere an kälteren Verdichtergehäusewänden unter Bildung einer star- ken Koksschicht abscheiden. Um dies zu vermeiden, ist eine Einrichtung 13 zum Spalten der langkettigen Kohlenstoffmoleküle vorgesehen. Die Crack-Einrichtung 13 umfasst oder ihr ist zugeordnet eine Verbindungsleitung 14, die vom Ölabscheider 11 zur Crack-Einrichtung 13 bzw. zu deren Reaktionsabschnitt 15 führt. Der Reaktionsabschnitt 15, bevorzugt rohrförmig ausgeführt, ist im gezeigten Bei- spiel spiralartig um das Abgasrohr 5 gewunden. Das Abgasrohr 5 transportiert das heiße Abgas vom Verbrennungsmotor 1 zum Turbolader 2, gibt also selber sehr viel Wärme ab. Diese wird genutzt, um den Reaktionsabschnitt 15 zu erhitzen. Die Temperatur im Reaktionsabschnitt sollte zwischen 100 - 700 °C betragen, bevorzugt im oberen Bereich des angegebenen Intervalls liegen. Vom Ausgang des Reaktionsabschnitts 15 geht eine weitere Leitung 16 ab, die zum Ansaugtrakt des Verdichters 8 führt, wo das behandelte und nunmehr lediglich kurzkettige Kohlenstoffmoleküle aufweisende Leckagegas zusammen mit Frischluft, die über eine Zufuhrleitung 17 dem Ansaugtrakt zugeführt wird, verdichtet wird. Die verdichtete Ladeluft wird über die Ladeluftleitung 9 wie beschrieben dem Verbrennungsmotor 1 gegeben.
Im erhitzten Reaktionsabschnitt 15 erfolgt die thermisch induzierte Spaltung, also das thermische Cracken der langkettigen Kohlenstoffmoleküle in kurzkettige Moleküle, die selbständig nicht mehr verkoken, anders als dies eine Eigenschaft lang- kettiger Moleküle ist. Die Temperatur im Reaktionsabschnitt 15 ist dabei so gewählt, dass es zu einer langsamen, „kalten" Vorverbrennung, eben der beschriebenen Spaltung, kommt, wobei der Crackprozess mit zunehmender Temperatur schneller erfolgt. Die Länge des gewundenen, mäanderförmig geführten oder sonst wie geometrisch ausgebildeten Reaktionsabschnitts und damit die Verweilzeit der zu spaltenden Molekülketten im Reaktionsabschnitt, und die dort herrschende Reaktionstemperatur sind so zu wählen, dass eine vollständige Spaltung der Ketten erreicht wird. Die Nutzung der Abwärme des Abgasrohres 5 bietet den Vorteil, dass keine separate Heizeinrichtung zum Erhitzen des Reaktionsabschnitts vonnöten ist. Dieser selbst kann als einfaches Rohr ausgeführt und um das Abgasrohr 5 gewunden sein. Denkbar ist es aber auch, den Reaktionsabschnitt als breiteres Gehäuse mit innenseitig integrierten, den Gasströmungsweg beeinflussenden und verlängernden Strömungspfaden auszugestalten, so dass die Verweilzeit im Reaktionsabschnitt 15 relativ groß und ein vollständiges Cracken der Kohlenstoffketten möglich ist. Auch ist es denkbar, den Reaktionsabschnitt 15 nicht um das Abgasrohr 5 zu winden, sondern entlang diesem zu führen, sofern dies der Bauraum zulässt. Des Weiteren kann im Inneren des Reaktionsabschnitts 15, gleich wie dieser ausgeführt ist, ein katalytisch wirkendes Mate- rial vorgesehen sein, sei es als Wandbeschichtung oder als eingebrachte Katalysatormatrix. Daneben besteht natürlich auch die Möglichkeit, den Reaktionsabschnitt 15 selbst aus katalytischem Material zu bilden. Die Anordnung bzw. Positionierung des Reaktionsabschnitts 15 relativ zum Abgasrohr 5 wird so gewählt, dass sich der Reaktionsabschnitt bei erhitztem Abgasrohr 5 auf die gewünschte Crack-Temperatur erwärmt.
Je nach Ausgestaltung und den baulichen Gegebenheiten kann die Einrichtung zum Cracken nur den in Fig. 1 in einer gehäuseartigen Verkleidung 18 angeordne- ten Reaktionsabschnitt 15 umfassen. Denkbar ist es aber auch, die Leitungen 14 und 16 als feste Bestandteile der Crack-Einrichtung 13 auszuführen, je nachdem, wie die zur Leckagegasführung zu überbrückenden Abstände zwischen den einzelnen Bauteilen sind. Auch ist die Verwendung der gehäuseartigen Verkleidung 18 nicht zwingend erforderlich, vielmehr ist es auch denkbar, den Reaktionsabschnitt 15 freiliegend am Abgasrohr 5 anzuordnen.
Fig. 2 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verbrennungsmotor-Turbolader-Kombination. Bei dieser kommen die gleichen Elemente zum Einsatz, weshalb insoweit auf den grundsätzlichen Aufbau nicht näher eingegangen werden braucht.
Bei dieser Ausgestaltung befindet sich jedoch die Crack-Einrichtung 13 im Bereich der Abgasleitung 7, die von der Turbine 6 des Turboladers 2 abgeht. Auch hier ist der Reaktionsabschnitt 15, der wiederum über eine Zuleitung 14 mit dem Ölab- scheider 11 gekoppelt und bevorzugt rohrförmig ausgeführt ist, um die heißes Turbinenabgas abführende Abgasleitung 7 gewunden. Hier wird also zum Erhitzen des Reaktionsabschnitts 15 die Abwärme des Turbinenabgases genutzt. Über eine Leitung 16 wird das gecrackte Leckagegas wiederum dem Ansaugtrakt des Verdichters 8 zugeführt, wo es zusammen mit über die Leitung 17 zugeführter Frischluft verdichtet und als Ladeluft über die Leitung 9 an den Verbrennungsmotor 1 gegeben wird. Auch hier kann wiederum die Crack-Einrichtung 13 nur den Reaktionsabschnitt 15, gegebenenfalls in dem Gehäuse aufgenommen bzw. nach außen gekapselt, umfassen, oder aber von Haus aus mit den entsprechenden Zu- leitungen 14 und 16 gekoppelt sein, die gleichermaßen auch als separate Leitungsabschnitte mit der Crack-Einrichtung 13 und den entsprechenden Baugruppen verbunden werden können.
Fig. 3 zeigt eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verbrennungs- motor-Turbolader-Kombination. Die verwendeten Komponenten sind die gleichen wie bei den vorherigen Ausführungsformen beschrieben. Hier jedoch ist der Reaktionsabschnitt 15 der Crack-Einrichtung 13 durch das Gehäuse 19 der Turbine geführt. Die Turbine 6 bzw. das Turbinengehäuse 19 wird im Betrieb sehr heiß, die Abwärme kann zum Erhitzen des Reaktionsabschnitts 15 genutzt werden. Die Crack-Einrichtung 15 kann auch hier nur aus dem Reaktionsabschnitt 15, also einer entsprechenden Leitung, die durch das Gehäuse geführt ist (diese kann entweder von Haus aus im Gehäuse eingegossen vorgesehen sein, oder als separa- te Leitung eingezogen worden sein) bestehen, wobei an das Gehäuse die entsprechenden Leitungen 14 und 16 über entsprechende Anschlüsse angeschlossen sind. Denkbar wäre es anstelle einer Führung durch das Turbinengehäuse auch, den Reaktionsabschnitt 15 außenseitig entlang des Turbinengehäuses 19 zu führen. Auch hier erhitzt sich also der Reaktionsabschnitt 15, in ihm findet die Kettenspaltung statt, so dass das über die Leitung 16 dem Ansaugtrakt des Verdichters 8 zugeführte gecrackte Leckagegas weitestgehend oder vollständig frei von langkettigen Kohlenstoff ketten ist.
Schließlich zeigt Fig. 4 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Verbrennungsmotor-Turbolader-Kombination. Bei dieser ist der Crack-Einrichtung 13 bzw. deren Reaktionsabschnitt 15 eine separat betreibbare Heizeinrichtung 20 zugeordnet, beispielsweise ein elektrischer Heizer, der z. B. unmittelbar über die Lichtmaschine bestromt wird, oder ein brennstoffbetriebener Heizer. Hier erfolgt also eine aktive Erwärmung des Reaktionsabschnitts über ein Heizmittel, anders als bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, bei denen die Abwärme einer bestimmten Baugruppe der Verbrennungsmotor-Turbolader-Kombination genutzt wird. Zwar ist hier eine solche separate Heizeinrichtung 20 zu verwenden, jedoch bietet dies den Vorteil, dass keine spezifische Leitungsführung benötigt wird, um den Reaktionsabschnitt an das Abgasrohr 5 oder 7 oder in oder an das Turbinengehäuse 19 zu bringen. Vielmehr kann der Reaktionsabschnitt 15 bzw. die Crack-Einrichtung 13 an einer beliebigen Position im Motorraum angeordnet werden, so dass die Möglichkeit besteht, kürzeste Leitungsverbindungen zu wählen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betrieb eines Verbrennungsmotors mit zugeordnetem Turbolader, wobei im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors aus dem Verbrennungsraum stammendes Leckagegas anfällt, das in den Ansaugtrakt des Verdichters des Turboladers zur erneuten Zufuhr in den Verbrennungsraum geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Leckagegas vor der Zufuhr in den Verdichter (8) einer Einrichtung (13) zum Cracken langkettiger, im Leckagegas enthaltener Kohlenwasserstoffmoleküle zuge- führt wird, wo die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle in Kohlenwasserstoffmoleküle kürzerer Kettenlänge gespaltet werden, wonach das Leckagegas dem Verdichter (8) zugeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung in einem thermischen Crack-Prozess erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltung katalytisch unterstützt wird.
4. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader, sowie einem Leitungssystem zum Führen von im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors anfallendem Leckagegas in den Verdichter des Turboladers, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Leitungssystem eine Einrichtung (13) zum Cracken langkettiger, im Leckagegas enthaltener Kohlenwasserstoffmoleküle vorge- sehen ist, in der die langkettigen Kohlenwasserstoffmoleküle vor der Zufuhr zum Verdichter (8) in Kohlenwasserstoffmoleküle kürzerer Kettenlänge gespaltet werden.
5. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach Anspruch 4, da- durch gekennzeichnet, dass die Crack-Einrichtung (13) einen erhitzbaren
Reaktionsabschnitt (15) aufweist, in dem die Spaltung erfolgt.
6. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem erhitzbaren Reaktionsabschnitt (15) ein Katalysator vorgesehen ist, oder dass der Reaktionsabschnitt (15) selber aus einem katalytisch wirkenden Material besteht.
7. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reaktionsabschnitt (15), vorzugsweise die gesamte Crack-Einrichtung (13) rohrförmig ausgeführt ist.
8. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der, gegebenenfalls rohrförmi- ge, Reaktionsabschnitt (15) entlang eines heißes Abgas vom Verbrennungsmotor (1) abführenden Abgasrohrs (5) geführt oder um das Abgas- rohr (5) gewunden ist.
9. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der, gegebenenfalls rohrförmi- ge, Reaktionsabschnitt (15) entlang eines heißes Abgas von der Turbine (6) des Turboladers (2) abführenden Abgasrohrs (7) geführt oder um das Ab- gasrohr (7) gewunden ist.
10. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der, gegebenenfalls rohrförmi- ge, Reaktionsabschnitt (15) entlang des oder um das oder in dem Gehäuse (19) der Turbine (6) des Turboladers (2) geführt ist.
11. Verbrennungsmotor mit zugeordnetem Turbolader nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem, gegebenenfalls rohrförmi- gen, Reaktionsabschnitt (15) eine separate Heizeinrichtung (20), insbeson- dere ein elektrisch betriebener Heizer oder ein brennstoffbetriebener Heizer, zugeordnet ist.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754538A (en) * 1971-11-02 1973-08-28 Gen Motors Corp Engine crankcase ventilation
DE2452785A1 (de) * 1974-11-07 1976-05-13 Universal Oil Prod Co Verfahren zum betrieb einer verbrennungsmaschine
JPH0242168A (ja) * 1988-07-30 1990-02-13 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの吸気構造
DE19518712A1 (de) * 1995-05-22 1996-11-28 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entölung der Blowby-Gase einer aufgeladenen Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102004004956A1 (de) * 2004-01-31 2005-08-18 Man Nutzfahrzeuge Ag Vorrichtung und Verfahren zur Nachbehandlung von ölhaltigen Blow-by-Gasen einer Brennkraftmaschine
WO2006026693A2 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Honeywell International Inc. Compressor and inlet separation system

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10134079A1 (de) * 2001-07-13 2003-01-30 Emitec Emissionstechnologie Vorrichtung und Verfahren zur Oxidation und/oder Spaltung langkettiger Kohlenwasserstoffe

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3754538A (en) * 1971-11-02 1973-08-28 Gen Motors Corp Engine crankcase ventilation
DE2452785A1 (de) * 1974-11-07 1976-05-13 Universal Oil Prod Co Verfahren zum betrieb einer verbrennungsmaschine
JPH0242168A (ja) * 1988-07-30 1990-02-13 Mazda Motor Corp 過給機付エンジンの吸気構造
DE19518712A1 (de) * 1995-05-22 1996-11-28 Kloeckner Humboldt Deutz Ag Verfahren und Vorrichtung zur Entölung der Blowby-Gase einer aufgeladenen Hubkolben-Brennkraftmaschine
DE102004004956A1 (de) * 2004-01-31 2005-08-18 Man Nutzfahrzeuge Ag Vorrichtung und Verfahren zur Nachbehandlung von ölhaltigen Blow-by-Gasen einer Brennkraftmaschine
WO2006026693A2 (en) * 2004-08-30 2006-03-09 Honeywell International Inc. Compressor and inlet separation system

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