Vorrichtung zum Abscheiden von Öl, Lüftungssystem, Zylinderkopfhaube und Verbrennungsmotor
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl- tröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors.
Weiterhin betrifft sie ein Lüftungssystem zur Entlüftung des Kurbelgehäuses eines Verbrennungsmotors, eine Zylinderkopfhaube und einen Verbrennungsmotor, die eine derartige Vorrichtung enthalten. Im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine treten Durchblasegase (Blow-By-
Gase) auf, die üblicherweise, insbesondere aus Umweltschutzgründen, in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geführt werden. Dabei ist darauf zu achten, daß der im Kurbelgehäuse anliegende Druck innerhalb der engen erforderlichen oberen und unteren Grenzwerte gehalten wird. Die Blow-By-Gase
werden dazu aus dem Kurbelgehäuse über eine Entlüftungsleitung abgeführt, wozu die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors genutzt wird.
Ein Entlüftungssystem für ein Kurbelgehäuse zum Transport von Blow-By- Gasen weist also üblicherweise eine Entlüftungsleitung vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors auf. In der Entlüftungsleitung ist meist weiterhin ein Ölabscheider/Ölnebelabscheider angeordnet, um Öl und Ölnebel, die in den Blow-By-Gasen enthalten sind, von den Blow-By-Gasen abzutrennen. Für diese Abscheidung wird ebenfalls der Druckunterschied zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt genutzt. Dies bedeutet, dass der Druckunterschied zwischen dem Ansaugtrakt und dem Kurbelgehäuse in geeigneter Weise zur Durchströmung eines Ölabschei- ders/Ölnebelabscheiders genutzt wird und daher ebenfalls gewissen Grenzen unterliegt. Insbesondere muß die Entlüftung derart geregelt werden, dass zum einen die anfallenden Blow-By-Gasströme sicher abgefördert werden und zum anderen der Druckabfall über den Ölabscheider in einem für die Effizienz der Ölabscheidung optimalen Bereich liegt.
Insbesondere bei Verbrennungsmotoren mit Aufladevorrichtung/Verdichter, beispielsweise einem Turbolader oder einem Kompressor, sowie einer Drosselklappe treten in unterschiedlichen Abschnitten der Ansaugleitung zwischen dem Luftfilter und dem Einlaßventil des Motors für die Frischluft unterschiedliche Druckverhältnisse auf, die vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängen.
Im Volllastbetrieb tritt in der Ansaugleitung hinter der Aufladevorrichtung ein sehr hoher Druck auf, der nicht zum Absaugen der Blow-By-Gase und Entlüften des Kurbelgehäuses verwendet werden kann. Hierzu kann im Volllastbetrieb nur der Unterdruck verwendet werden, der in der Ansaugleitung zwi-
sehen dem Luftfilter und der Aufladevorrichtung anliegt.
Im Teillastbereich oder gar im Schubbetrieb liegt im Bereich zwischen der Drosselklappe und dem Einlassventil des Verbrennungsmotors ein starker Unterdruck vor, der vorteilhaft zur Entlüftung des Kurbelgehäuses verwendet werden kann.
Hier wie im Folgenden wird als Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors ein Betrieb bei weitgehend oder vollständig geöffneter Drosselklappe und/oder ein Betrieb mit einem Druck von 0 bis 700 mbar, vorteilhafterweise von 0 bis
400 mbar, in der mit der Ansaugleitung hinter der Drosselklappe verbundenen Entlüftungsleitung und/oder mit einem Druck von 0 bis -200 mbar, vorteilhafterweise von 0 bis -60 mbar, in der mit der Ansaugleitung vor der Aufladevorrichtung verbundenen Entlüftungsleitung betrachtet. Als Teillastbe- trieb, Leerlaufbetrieb oder Schubbetrieb wird hier wie im Folgenden ein Lastbetrieb bei weitgehend (Teillastbetrieb) oder vollständig (Schubbetrieb) geschlossener Drosselklappe oder ein Betrieb bei einem Druck von 0 bis -900 mbar, vorteilhafterweise von 0 bis -750 mbar, in der mit der Ansaugleitung hinter der Drosselklappe verbundenen Entlüftungsleitung und/oder ein Be- trieb mit einem Druck von 0 bis -150 mbar, vorteilhafterweise von 0 bis -60 mbar, in der mit der Ansaugleitung vor der Aufladevorrichtung verbundenen Entlüftungsleitung bezeichnet. Die Drücke sind jeweils relativ zum atmosphärischen Außendruck zu verstehen. Es ist daher üblich, die Entlüftungsleitung vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt in zwei Entlüftungsteilleitungen aufzusplitten, von denen eine zwischen dem Luftfilter und der Aufladevorrichtung in den Ansaugtrakt mündet und von denen die andere hinter der Drosselklappe zwischen Drosselklappe und Einlassventil des Verbrennungsmotors in die Ansaugleitung mündet. Bei ge- eigneter Verschaltung der Entlüftungsleitung kann nun aufgrund des in ver-
schiedenen Abschnitten der Entlüftungsleitung in verschiedenen Betriebszu- ständen vorliegenden Unterdruckes das Kurbelgehäuse zuverlässig entlüftet werden.
Die Entlüftungsleitung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt weist üblicherweise im gemeinsamen Teil der Entlüftungsleitung einen Öl- grobabscheider auf, mit dem Öltröpfchen und Ölnebel grob abgeschieden werden können. In die Entlüftungsteilleitungen, die die Entlüftungsleitung mit der Ansaugleitung vor bzw. hinter dem Verdichter verbinden, können weitere Ölabscheider/Ölnebelabscheider eingebracht werden, die zu einer weiter verbesserten Ölabscheidung beitragen.
Auch im Teillast- bzw. Schubbetrieb ist der Volumenstrom, der vom Kurbelgehäuse zum Ansaugtrakt geführt werden muss, erheblich, wobei im Ansaugtrakt hinter dem Verdichter ein sehr niedriger Druck und damit eine hohe Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt anliegt. Daher wird parallel zu einem in der Leitung zum Ansaugtrakt vor der Aufladevorrichtung angeordneten Olabscheider eine Bypass-Leitung vorgesehen, die im Teillast- bzw. Schubbetrieb öffnet und einen Gasstrom von der Ansaugleitung über die Bypass-Leitung in die Entlüftungsleitung hinter dem Olabscheider ermöglicht. Dieser Gasstrom wird über die Leitung, die hinter der Drosselklappe in die Ansaugleitung mündet, wieder abgeführt. Diese Bypass-Leitung ermöglicht es also, den Blow-By-Gasen in Umkehrung der üblichen Strömungsrichtung, erhebliche Mengen Frischluft zuzumischen und so einerseits den Druckunterschied zwischen der Ansaugleitung und dem Kurbelgehäuse im Schubbetrieb zu verringern und andererseits das Blow-By-Gas, das neben Öl gerade auch im Schubbetrieb erhebliche Mengen an unverbrauchtem Brennstoff enthält, zu verdünnen und so den Anteil an Schadstoffen im Abgas zu reduzieren.
Diese Bypass-Leitung erfordert meist zusätzliche Verschlauchungen und Abdichtungen sowie einen nicht unerheblichen Bauraum. Oftmals enthalten die Bypass-Leitungen noch Ventile, die häufig komplex aufgebaut sind und damit den Bauraumbedarf noch weiter steigern.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors, sowie diese enthaltende Lüftungssysteme, Zylinderkopfhauben und Verbrennungsmotoren zur Verfügung zu stellen, die weniger Einzelteile benötigen, einfacher und kostengünstiger herstellbar und montierbar sind und eine kompaktere Bauweise ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors nach Anspruch 1 gelöst. Weiterhin wird diese Aufgabe durch das Lüftungssystem nach Anspruch 12, die Zylinderkopfhaube nach Anspruch 13 und den Verbrennungsmotor nach Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung werden in den abhängigen Ansprüchen gegeben.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By-Gasen eines Verbrennungsmotors wird als Ölabscheider/Ölnebelabscheider insbesondere in die Entlüftungsleitung, inbesondere in die Entlüftungsteilleitung, die in die Ansaugleitung vor der Aufladevorrichtung mündet, eingesetzt. Sie weist ein Ventil zur Steuerung des Gasstromes zwischen den beiden Seiten der Vorrichtung, nämlich einer Druckseite und einer Saugseite, auf. Bei Anordnung dieser Vorrichtung in einer Entlüftungsleitung von einem Kurbelgehäuse zu einer Ansaugleitung eines Ansaugtraktes eines Verbrennungsmotors wird dabei im Folgenden die dem Kurbelgehäuse zugewandte Seite als Druckseite und die der Ansaugleitung zugewandte Seite als Saugseite bezeichnet, auch wenn sich unter bestimmten
Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors die tatsächlichen Druckverhältnisse vollständig umkehren können.
Dieses Ventil, das zugleich auch eine Ölabscheidefunktion aufweist, weist mindestens eine Grundplatte auf. Die Grundplatte kann einstückig ausgeführt sein oder aus benachbart zueinander angeordneten Teilplatten bestehen. Die Grundplatte besitzt einen ersten Bereich und einen seitlich zum ersten Bereich angeordneten zweiten Bereich. Der erste Bereich weist mindestens eine, meistens mehrere erste Gasdurchtrittsöffnungen zum Durchtritt von Blow-By- Gas von der Druckseite zur Saugseite des Ventils auf. Eine, mehrere oder sämtliche dieser ersten Gasdurchtrittsöffnungen können saugseitig durch einen ersten Ventilverschluss, beispielsweise eine auf der Saugseite angeordnete erste Federzunge, verschlossen werden. Über die Vorspannung dieses Ventilverschlusses kann ein Mindestdruckunterschied zwischen der Druckseite und der Saugseite eingestellt werden, oberhalb dessen eine, mehrere oder alle ersten Gasdurchtrittsöffnungen freigegeben werden. Auch eine stufenweise oder kontinuierliche Öffnung der ersten Gasdurchtrittsöffnungen nacheinander kann über eine geeignete Auslegung des ersten Ventilverschlusses eingestellt werden..
In dem zweiten Bereich ist ebenfalls eine Gasdurchtrittsöffnung angeordnet, die nunmehr jedoch über einen druckseitig angeordneten zweiten Ventilverschluss verschließbar ist. In einem Zustand, in dem die Gasdurchtrittsöffnungen im ersten Bereich aufgrund eines hohen Unterdrucks auf der Saugseite geöffnet sind, ist die zweite Gasdurchtrittsöffnung in dem zweiten Bereich durch den zweiten Ventilverschluss verschlossen. Dies bedeutet, dass die zweite Gasdurchtrittsöffnung zusammen mit dem zweiten Ventilverschluss ein Rückschlagventil bildet. Lediglich wenn, beispielsweise im Schubbetrieb eines Verbrennungsmotors, sich die Druckverhältnisse an der erfindungsgemäßen Vorrichtung umkehren und saugseitig ein Überdruck
herrscht, kann Gas von der Saugseite über die zweite Gasdurchtrittsöffnung auf die Druckseite strömen obwohl der erste Ventilverschluß die ersten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt. Die zweite Gasdurchtrittsöffnung mit dem zweiten Ventilverschluß bildet also ein Bypassventil um die ersten Gasdurchtrittsöffnungen herum für den Schubbetrieb des Verbrennungsmotors.
Vorteilhafterweise kann die mindestens eine Grundplatte ein einstückiges Bauteil sein, das beispielsweise in Spritzgusstechnik aus einem Polymerwerkstoff, insbesondere aus einem ggf. faserverstärkten Thermoplasten hergestellt wird. Dadurch werden als weitere Bauteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung lediglich für den ersten Ventilverschluss und den zweiten Ventilverschluss, beide jeweils beispielsweise als Federzunge ausgeführt, lediglich jeweils ein weiteres Bauteil, beispielsweise die Federzunge selbst, be- nötigt. Die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von
Öltröpfchen und/oder Ölnebel weist also sehr wenige Teile auf und kann daher kostengünstig und kompakt hergestellt und auch montiert werden. Insbesondere ist für das Rückschlagventil im zweiten Bereich der mindestens einen Grundplatte keine zusätzliche Verschlauchung erforderlich, so dass der Montageaufwand verringert wird. Sowohl auf der Druck- als auch auf der
Saugseite befindet sich an die erfindungsgemäße Vorrichtung angrenzend jeweils nur ein gemeinsamer Raum. Diese Räume zu beiden Seiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung kommunizieren im Fall mindestens eines geöffneten ersten Ventilverschlusses mit mindestens einer ersten Gasdurchtrittsöffnung und im Fall mindestens eines geöffneten zweiten Ventilverschlusses mit mindestens einer zweiten Gasdurchtrittsöffnung. Dies unterstreicht die einfache Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Erfindungsgemäß kann vorteilhafterweise eine der ersten Gasdurchtrittsöffnungen unverschließbar, d.h. permanent geöffnet, sein. Die-
se Gasdurchtrittsöffnung bildet einen Notdurchtritt von der Druckseite zur Saugseite, der bei sehr starkem Unterdruck auf der Saugseite gegenüber der Druckseite einen Mindestgasstrom von der Druckseite auf die Saugseite gewährleistet. Insbesondere ist ein derartiger Notdurchtritt erforderlich, um im Falle, dass die anderen ersten Gasdurchtrittsöffnungen im ersten Bereich der Grundplatte einfrieren, einen minimalen Gasdurchtritt zur Entlüftung des Kurbelgehäuses im Volllastbetrieb zu ermöglichen. Alternativ oder auch zusätzlich kann in der Wandung mindestens einer Gasdurchtrittsöffnung eine Öffnung, insbesondere ein Schlitz, vorgesehen sein, der es ermöglicht, dass auch bei verschlossenem Ventilverschluss Gase die betreffende Gasdurchtrittsöffnung passieren.
Die optionalen, erfindungsgemäßen ersten Federzungen bzw. zweiten Federzungen können jeweils einen Haltearm aufweisen, der am Ventilkörper, hier der Grundplatte, derart federnd befestigt ist, dass die Federzunge zwischen einer ersten Stellung, in der sie die von ihr überdeckten ersten bzw. zweiten Gasdurchtrittsöffnung verschließt, und einer zweiten Stellung, in der sie die von ihr überdeckten ersten bzw. zweiten Gasdurchtrittsöffnungen freigibt, beweglich ist. Vorteilhafterweise sind die Federzungen als Blechteil, insbeson- dere aus einem federharten Stahl hergestellt, insbesondere ausgestanzt.
Jede der Federzungen kann weiterhin derart vorgespannt sein, dass sie unterhalb einer vorbestimmten positiven Druckdifferenz (für die erste Federzunge zwischen der Druckseite und der Saugseite, und für die zweite Federzunge zwischen der Saugseite und der Druckseite), die jeweiligen überdeckten ersten bzw. zweiten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt und oberhalb einer vorbestimmten positiven Druckdifferenz öffnet. Hierzu kann die betreffende Federzunge vorverformt sein, insbesondere im Bereich ihres mindestens einen Haltearms.
Weiterhin ist es möglich, die erste Federzunge derart auszubilden, dass sie beim Öffnen die von ihr überdeckten ersten Gasdurchtrittsöffnungen nacheinander freigibt. Durch die aufeinanderfolgende Freigabe der ersten Gasdurchtrittsöffnungen wird der Druckabfall über die Grundplatte, der von dem Gesamtquerschnitt aller jeweils freigegebenen ersten Gasdurchtrittsöffnungen bestimmt wird, stufenweise oder quasikontinuierlich geregelt.
Die ersten Gasdurchtrittsöffnungen bzw. die zweite Gasdurchtrittsöffnung können auf der jeweils dem ersten Ventilverschluss bzw. dem zweiten Ventilverschluss zugewandten Seite einen stegförmig aus der Grundplatte vorstehenden, um die jeweilige Gasdurchtrittsöffnung umlaufenden stegförmigen Rand als Auflager für den ersten Ventilverschluss bzw. den zweiten Ventilverschluss aufweisen. Dieser stegförmige umlaufende Rand kann dabei umlaufend überall gleich weit aus der Grundplatte hervorstehen, d.h. gleich hoch sein. Alternativ kann der Rand auch in Richtung der Lagerung des Ventilverschlusses abgeflacht sein, so dass der Ventilverschluss auf dem abgeschrägten Rand mit einer Vorspannung zu liegen kommt.
Der hervorstehende Rand ist prinzipiell als Auflager für den jeweiligen Ventilverschluss geeignet und dichtet zusätzlich zwischen der Gasdurchtrittsöffnung und dem Ventilverschluß ab. Alternativ kann statt eines umlaufenden Randes auch eine umlaufende Prägung in dem jeweiligen Ventilverschluß (beispielsweise wenn dieser aus einem Blech gefertigt ist), insbesondere in den jeweiligen Federzungen, eingesetzt werden, um den Verschluss der jeweiligen Gasdurchtrittsöffnung durch den zugehörigen Ventilverschluss besser abzudichten. Als umlaufende Dichtelemente sind auch Beschichtungen sowohl der Grundplatte als auch des Ventilverschlusses möglich. Alternativ ist es auch möglich, den Ventilverschluss abschnittsweise oder vollflächig zumindest auf der der Gasdurchtrittsöffnung zugewandten Seite zu beschichten. Der Ventil-
verschluss kann auch aus einem vorbeschichteten Blech gefertigt sein.
Die ersten Gasdurchtrittsöffnungen im ersten Bereich der Grundplatte haben neben ihrer Funktion zur Regelung des Volumenstroms des Gasdurchflusses insbesondere auch die Aufgabe, Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus den durchtretenden Blow-By-Gasen abzuscheiden. Dies erfolgt zum einen bereits bei nicht weiter besonders ausgestalteten Gasdurchtrittsöffnungen, da dort gegenüber dem Bereich vor bzw. nach den Gasdurchtriffsöffnungen eine Verengung des Durchflussquerschnitts erfolgt und der Gasstrom beschleunigt bzw. am Ausgang der Gasdurchtrittsöffnung verlangsamt wird. Dies führt zu einer Abscheidung von in dem Blow-By-Gasstrom befindlichen Öltröpfchen und/oder Ölnebel. Um die Abscheideleistung weiter zu verbessern, kann der Querschnitt eines, mehrerer oder sämtlicher Gasdurchtrittsöffnungen in dem ersten Bereich auch düsenförmig gestaltet sein.
Es ist weiterhin möglich, um die Abscheideleistung zu verbessern, in einer, mehreren oder sämtlichen ersten Gasdurchtrittsöffnungen im ersten Bereich der Grundplatte eine Leitgeometrie anzuordnen. Diese Leitgeometrie kann insbesondere dazu dienen, die durchtretenden Blow-By-Gase in eine Rotati- onsbewegung um die axiale Richtung/Durchflussrichtung der jeweiligen
Gasdurchtrittsöffnung zu versetzen.
Hierzu kann in mindestens einer der Gasdurchtrittsöffnungen eine beispielsweise helixförmige Leitgeometrie angeordnet sein, die die durchströmenden Gase in eine Rotation um die axiale Richtung der Gasdurchtrittsöffnung versetzt. Weist der Ventilkörper mehrere Teilgrundplatten auf, so können einerseits in den ersten Gasdurchtrittsöffnungen nur in einer der Teilgrundplatten Leitgeometrien angeordnet sein. Es können jedoch andererseits auch in ersten Gasdurchtrittsöffnungen hintereinander durchströmte Bereiche der ers- ten Gasdurchgangsöffnungen in benachbart zueinander angeordneten Teil-
grundplatten Leitgeometrien aufweisen, wobei in derselben ersten Gasdurchtrittsöffnung hintereinander angeordnete Leitgeometrien gleichen, vorzugsweise aber entgegengesetzten Drehsinn aufweisen. Weiterhin können sich die Durchflussquerschnitte entlang des Verlaufs verändern, insbesondere erweitern. Die Leitgeometrien können insbesondere wie in der DE 10 2004 037 157 AI bzw. in der DE 20 2014 002 795 Ul dargelegt, ausgeführt sein. Der Offenbarungsgehalt der DE 10 2004 037 157 AI und der DE 20 2014 002 795 Ul wir hiermit vollumfänglich in die vorliegende Anmeldung integriert.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung können in dem ersten Bereich vorteil hafterweise zwei oder mehr Federzungen vorgesehen sein. Die Federzungen können als Prallabscheider hinter den Gasdurchtrittsöffnungen die Ölab- scheidung weiter verbessern.
Im Fall von zwei oder mehr Federzungen können diese einen gemeinsamen Befestigungsbereich zur Befestigung der Federzungen an der Grundplatte aufweisen. Durch einen gemeinsamen Befestigungsbereich kann der Befestigungsbereich kleiner gestaltet, Material eingespart, Platz auf der Grundplatte für andere Bestandteile des Ventils geschaffen und/oder das Ventil kleiner gestaltet werden. Ein einteiliges Bauteil mit mehreren Federzungen kann insbesondere leicht hergestellt, insbesondere ausgestanzt, gehandelt und befestigt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist mindestens eine der Federzungen über mindestens einen Haltearm an der Grundplatte derart federnd befestigt, dass sie zwischen einer ersten Stellung, in der sie die überdeckten ersten Gasdurchtrittsöffnungen verschließt, und einer zweiten Stellung, in der sie die überdeckten ersten Gasdurchtrittsöffnungen freigibt, beweglich ist. Hierdurch kann eine Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite des Ventils quasikontinuierlich angepasst werden.
Mindestens einer der Haltearme kann derart befestigt sein, dass die über den Haltearm befestigte Federzunge derart beweglich ist, dass sie sich von den mindestens zwei ersten Gasdurchtrittsöffnungen sukzessive entfernt bzw. diese sukzessive verschließt. Hierdurch ist die Druckdifferenz und der Volumenstrom zwischen der Saug- und der Druckseite des Ventils genauer einstellbar. Hierdurch erlaubt es die Erfindung, den Ölabscheider in Abhängigkeit vom Volumenstrom an einem Betriebspunkt mit optimaler Anzahl geöffneter/freigegebener Durchgangsöffnungen zu betreiben.
Mindestens einer der Haltearme kann auch derart befestigt sein, dass die dazugehörige Federzunge sich in einer Kippbewegung von mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen entfernt oder auf diese zubewegt. Auch hierdurch lässt sich eine vorbestimmte Druckdifferenz zwischen einer Saug- und einer Druckseite des Ventils genauer anpassen.
Mindestens eine der ersten Federzungen kann auch derart vorgespannt befestigt sein, dass sie die überdeckten ersten Gasdurchtrittsöffnungen erst dann öffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen der Druckseite und der Saugseite oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt. Mindestens eine der zweiten Federzungen kann vergleichbar vorgespannt befestigt sein, so dass sie die überdeckte mindestens eine zweite Gasdurchtrittsöffnung erst dann öffnet, wenn die Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt. Sind mehrere erste Federzungen vorhanden, so können diese mit unterschiedlichen Vorspannungen befestigt sein und so bei unterschiedlichen Druckdifferenzen öffnen. Analoges gilt für die Situation mit mehreren zweiten Federzungen. Hierzu werden die Federzungen bzw. ihre Haltearme und/oder Befestigungsbereiche vor oder beim Verbau gezielt verformt. Eine besonders einfache Art des vorgespannten Verbaus ergibt sich, wenn der Befestigungsbereich und/oder die Federzunge
schräg auf der betreffenden Grundplatte zu liegen kommen.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ferner derart weiter ausgestaltet sein, dass der erste Bereich der Grundplatte mindestens zwei Gruppen von ersten Gasdurchtrittsöffnungen aufweist, die jeweils mindestens zwei Gasdurchtrittsöffnungen aufweisen. In diesem Fall kann der Ventilverschluss eine der Gruppen von Gasdurchtrittsöffnungen entsprechende Anzahl Federzungen aufweisen, wobei jede der Federzungen derart angeordnet ist, dass Gasdurchtrittsöffnungen einer Gruppe zumindest teilweise jeweils durch eine der Federzungen verschließbar sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass für jede der ersten Federzungen zwei Haltearme vorgesehen sind, die längs zweier gegenüberliegender Ränder der Federzunge verlaufen und eine der Federzunge in der Lagenebene der Federzunge zwischen sich einschließen, wobei die Haltearme an einem ihrer Enden (direkt oder indirekt) an der Grundplatte befestigt und an ihrem anderen Ende mit der Federzunge, ggfs. Einstückig verbunden sind. Bei dieser Befestigung kann sich die Federzunge bei einem ausreichend hohen Druckunterschied parallel von den Gasdurchtrittsöffnungen entfernen und somit alle überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen gleichzeitig und in gleichem Maße öffnen. Mit anderen Worten bleibt beim Öffnen der Gasdurchtrittsöffnungen der Abstand zwischen der Federzunge und den Gasdurchtrittsöffnungen über die Fläche der Federzunge im Wesentlichen konstant. Damit sich die erste Federzunge derart gleichmäßig von den überdeckten ersten Gasdurchtrittsöffnungen entfernt, können zwei Biegebereiche bzw. drei Biegestellen vorgesehen sein. Ein Biegebereich befindet sich vorteilhafterweise im Bereich der Befestigung der Haltearme an der Grundplatte, also je eine Biegestelle an einem Haltearm. Ein zweiter Biegebereich befindet sich vorteilhafterweise im Bereich der einstückigen Verbindung zwischen den Haltearmen und der Federzunge. Die
Biegebereiche verlaufen im Wesentlichen parallel zueinander und gegebenenfalls parallel zu einer Geraden, welche Befestigungspunkte der Haltearme an der Grundplatte miteinander verbindet.
Vorzugsweise sind die Haltearme in radialer Richtung gesehen, also von den Befestigungspunkten der Haltearme an der Grundplatte weggerichtet, hinter der letzten, durch die Federzunge verschließbaren Gasdurchtrittsöffnung mit der Federzunge, ggfs. einstückig, verbunden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können mindestens zwei der ersten Gasdurchtrittsöffnungen vorzugsweise zwei von verschiedenen Federzungen überdeckte erste Gasdurchtrittsöffnungen, unterschiedliche Querschnitte ihrer Einlasse und/oder ihrer Auslässe und/oder mittig zwischen ihren Einlassen und ihren Auslässen aufweisen, insbesondere bezüglich der Querschnittsfläche und/oder der Querschnittsform.
Bei den Ventilen bzw. Ventilverschlüssen erfindungsgemäßer Vorrichtungen handelt es sich um passive Elemente, die zwar ggf. vorgespannt sein können, aber einzig durch die Druckverhältnisse gesteuert werden. Sie kommen also ohne zusätzliche Aktuatoren oder elektrische oder magnetische Steuerungen oder ähnliches aus.
Im Folgenden werden nun einige Beispiele erfindungsgemäßer Vorrichtungen, erfindungsgemäßer Lüftungssysteme, erfindungsgemäßer Zylinderkopfhauben und erfindungsgemäßer Verbrennungsmotoren gegeben. Dabei werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen und daher ihre Beschreibung ggfs. nicht wiederholt. Bei den nachfolgenden Beispielen enthält jedes der Beispiele eine Vielzahl von zusätzlichen optionalen, vorteilhaften Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung. Diese können jeweils auch einzeln und nicht nur in der dargestellten Kombination
die vorliegende Erfindung weiterbilden. Insbesondere ist es auch möglich, Kombinationen derartiger optionaler vorteilhafter Weiterbildungen aus verschiedenen nachfolgenden Beispielen gemeinsam zur vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung einzusetzen, ohne jeweils sämtliche weite- ren optionalen, vorteilhaften Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung gemäß den jeweiligen Beispielen ebenfalls zu berücksichtigen.
Es zeigen Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor;
Fig. 2 den Olabscheider eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors nach Figur 1; Fig. 3 eine erfindungsgemäße Vorrichtung, wie sie in dem Olabscheider nach
Figur 2 und dem Verbrennungsmotor nach Figur 1 eingesetzt werden kann;
Fig. 4 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung; Fig. 5 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung;
Fig. 6 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung;
Fig. 7 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung;
Fig. 8 ein weiteres Beispiel einer erfindungsgemäßen Abscheidevorrichtung; und
Fig. 9 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Ventilhau- be/Zylinderkopfhaube.
Im Folgenden werden einheitlich die nachstehend aufgeführten Bezugszeichen verwendet:
Bezugszeichen bezeichnetes Element
1 Verbrennungsmotor
2 Kurbelgehäuse
3 Zylinderkopf
4 Zylinderkopfhaube
5 Ansaugkrümmer
10 Ansaugtrakt
11 Luftfilter
12 Ansaugleitung
12a, 12b, 12c Leitungsabschnitte
13 Aufladevorrichtung
14 Drosselklappe
15 erste Ausgangsleitung (Entlüftungsleitungsab- schnitt im Vollaststrang)
16 zweite Ausgangsleitung (Entlüftungsleitungs- abschnitt im Teillaststrang)
20 Ölabscheider (Gesamtvorrichtung)
21 Gaseingangsraum
22 Entlüftungsleitung (kann einen Grobölabschei- der enthalten)
23 Vorrichtung zum Abscheiden im Teillaststrang
24 Grobölabscheider
25 Gasausgangsraum im Volllaststrang
26 Gasausgangsraum im Teillaststrang
28 Vorrichtung zum Abscheiden im Volllaststrang
30 Ventil
35 Grundplatte
35a, 35b Teilgrundplatten
36 Schweißverbindung
erster Bereich zweiter Bereich , 40a, 40b erste Gasdurchtrittsöffnungen
Wandung bzw. Stege der ersten
Gasdurchtrittsöffnungen
, 42a, 42b Leitgeometrie, erste u. zweite Leitgeometrie
Schlitz in der Wandung
erster Ventilverschluß
Federzunge
Prägung, insb. Sicke
Durchgangsöffnung(en)
Mittelachse
Steg
Befestigungsmittel
, 57' Haltearme
Erste Biegestellen
Zweite Biegestelle
, 60a, 60b zweite Gasdurchtrittsöffnung(en)
umlaufender Rand, Steg
aufgespritztes Abdichtelement um die zweitein) Gasdurchtrittsöffnung(en) zweiter Ventilverschluß
Federzunge
Prägung, insb. Sicke
Befestigungsmittel
Haltearm(e)
Gehäuse
Einlaß
Strömungskanal
Prallwand
Auffangbecken
Ölauslaß
Auslaß für gereinigtes Gas
Figur 1 zeigt einen Verbrennungsmotor als Brennkraftmaschine im schematischen Querschnitt. Der Verbrennungsmotor 1 weist ein Kurbelgehäuse 2, einen Zylinderkopf 3 sowie eine Zylinderkopfhaube/Ventilhaube 4 auf. Weiterhin weist der Verbrennungsmotor 1 einen Ansaugtrakt 10 mit einem Luftfilter 11, einer Ansaugleitung 12 mit Leitungsabschnitten 12a, 12b und 12c, eine Aufladevorrichtung 13, beispielsweise einen Turbolader oder einen Kompressor sowie eine Drosselklappe 14 auf. Die Ansaugleitung 12 führt mit ihrem Abschnitt 12a vom Luftfilter 11 zur Aufladevorrichtung 13, mit ihrem Abschnitt 12b von der Aufladevorrichtung 13 zur Drosselklappe 14 und mit ihrem Abschnitt 12c von der Drosselklappe 14 zu einem Ansaugkrümmer 5 am Zylinderkopf 3.
In der Zeichnung ist eine Entlüftungsleitung 22 schematisch dargestellt, die das Kurbelgehäuse 2 mit einem Ölabscheider 20 verbindet. In dem in den Öl- abscheider 20 mündenden Teil der Entlüftungsleitung 22 kann ein Grobölab- scheider 24 angeordnet sein. Auch in anderen Bereichen der Entlüftungsleitung kann ein Grobölabscheider vorgesehen werden.
Der Ölabscheider 20 weist einen Gaseingangsraum 21 auf, in den die Entlüftungsleitung 22 mündet. Die Entlüftungsleitung 22 ist in Figur 1 als integrales Element dargestellt, sie kann jedoch auch extern vom Kurbelgehäuse zu dem Ölabscheider 20 führen.
Der Gaseingangsraum 21 dient als Beruhigungsraum und bildet eine Vorkammer in dem Ölabscheider 20.
Der Ölabscheider 20 weist weiterhin einen Gasausgangsraum 25, im Folgenden als Gasausgangsraum 25 im Volllaststrang bezeichnet, sowie einen Gasausgangsraum 26, im Folgenden als Gasausgangsraum 26 im Teillaststrang bezeichnet, auf. Beide Gasausgangsräume 25 und 26 sind mit dem Gasein-
gangsraum 21 verbunden, so dass die Blow-By-Gase aus der Entlüftungsleitung 22 über den Gaseingangsraum 21 in die Gasausgangsräume 25 und 26 strömen können.
Zwischen dem Gaseingangsraum 21 und den Gasausgangsräumen 25 und 26 bzw. zu Beginn der Gasausgangsräume 25 und 26 sind jeweils Vorrichtungen 28 bzw. 23 zum Abscheiden von Öltröpfchen und Ölnebel angeordnet. Diese Vorrichtungen 23 und 28 werden im Schub- bzw. Teillast- und Vollastbetrieb von den Blow-By-Gasen ausgehend von dem Gaseingangsraum 21 durchströmt, wobei sich Öltröpfchen und Ölnebel aus den durchströmenden Blow- By-Gasen abscheiden.
Der Gasausgangsraum 25 im Volllaststrang ist über eine erste Ausgangsleitung
15 mit dem Abschnitt 12a der Ansaugleitung 12 verbunden. Es ist auch möglich, den Gasausgangsraum 25 selbst als Teil dieser ersten Ausgangsleitung 15 zu gestalten. Der Gasausgangsraum 26 ist über eine zweite Ausgangsleitung
16 mit dem Abschnitt 12c der Ansaugleitung 12 verbunden. Auch hier kann der Gasausgangsraum 26 bereits als Teil der zweiten Ausgangsleitung 16 gestaltet werden.
Die Erfindung bezieht sich nun im Wesentlichen auf die Vorrichtung 28 zum Abscheiden von Öltröpfchen/Ölnebel im Volllaststrang als erfindungsgemäße Vorrichtung zum Abscheiden von Öltröpfchen und/oder Ölnebel aus Blow-By- Gasen.
In dieser Vorrichtung 28 sind in einer Grundplatte 35 räumlich nebeneinander ein Ventil 30 und eine zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 angeordnet. Das Ventil 30 ist in geöffnetem Zustand dargestellt.
Figur 1 zeigt hier einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1 in einem
Volllastbetriebszustand. Im Volllastbetrieb verdichtet die Aufladevorrichtung 13 die in der Ansaugleitung 12 strömende Frischluft/Verbrennungsluft und erzeugt im Leitungsabschnitt 12a einen starken Unterdruck. Demgegenüber herrscht in dem Leitungsabschnitt 12c der Ansaugleitung 12 ein Überdruck gegenüber dem Kurbelgehäuse. Dementsprechend wird das Ventil 30 zwischen dem Gaseingangsraum 21 und der ersten Ausgangsleitung 15 bzw. dem Gasausgangsraum 25 geöffnet, so dass die Blow-By-Gase über den Gasausgangsraum 25 und die erste Ausgangsleitung 15 in den Leitungsabschnitt 12a des Ansaugtrakts 10 gesaugt werden (siehe eingezeichneter Pfeil).
Figur 2 zeigt in den Teilfiguren 2A und 2B den Volllastbetrieb und den Schubbzw. Teillastbetrieb für den Ölabscheider 20 aus Figur 1. Die Pfeile zeigen dabei die Strömungsrichtung von Gasen im Gasausgangsraum 25.
Zu beiden Seiten der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich jeweils nur ein Raum 21 bzw. 25, die beide bei entsprechend geöffneten Ventilverschlüssen 50, 70 mit den Gasdurchtrittsöffnungen 40 bzw. 60 kommunizieren. Die Kommunikation erfolgt direkt über die ggf. mehrteilige Grundplatte 35 ohne zusätzliche Bauteile, Verschlauchungen oder dergleichen.
Wie bereits oben beschrieben, strömen die Blow-By-Gase in Figur 2A im Volllastbetrieb von dem Gaseingangsraum 21 über das Ventil 30 und den Gasausgangsraum 25 zur ersten Ausgangsleitung 15. Wie bereits in Figur 2A zu erkennen, weist die Vorrichtung 28 zum Abscheiden von Öltröpfchen und Ölnebel im Volllaststrang eine Grundplatte 35 auf. In dieser Grundplatte 35 sind in der Lagenebene der Platte nebeneinander das Ventil 30 und die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 angeordnet. Das Ventil 30 weist zum einen erste Gasdurchtrittsöffnungen 40 zwischen den beiden Seiten der Grundplatte 35 auf. Auf der Saugseite dieses Ventils, d.h. derjenigen Seite, an der im Volllastbetrieb ein Unterdruck anliegt, ist ein erster Ventilverschluss 50 angeordnet,
der öffnet, wenn die negativen Druckdifferenz, d.h. der Unterdruck zwischen der Saugseite der Grundplatte 35 (dem Gasausgangsraum 25) und der Druckseite der Grundplatte 35 (Vorkammer 21) einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Die Blow-By-Gase können dann durch die ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40 strömen. Aufgrund der in den Gasdurchtrittsöffnungen 40 herrschenden Druckverhältnisse und ggfs. durch besondere Ausgestaltung der Gasdurchtrittsöffnungen 40 wird in den Gasdurchtrittsöffnungen 40 Öl (Tröpfchen und/oder Nebel) aus den Blow-By- Gasen abgeschieden.
Die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 ist auf der Druckseite der Grundplatte 35 mit einem zweiten Ventilverschluss 70 versehen, der die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 im Volllastbetrieb verschließt.
Zwischen der Vorkammer 21 und dem Gasausgangsraum 26 ist ebenfalls eine Vorrichtung 23 zum Abscheiden angeordnet, durch die jedoch im Volllastbetrieb aufgrund der Druckverhältnisse zwischen der Vorkammer 21 und dem Gasausgangsraum 26 keine Gase von der Vorkammer 21 in den Gasausgangsraum 26 strömen.
Figur 2B zeigt denselben Ölabscheider 20 im Falle des Teillast- bzw. Schubbetriebes des Verbrennungsmotors 1. Im Teillast- bzw. Schubbetrieb liegt in der zweiten Ausgangsleitung 16 ein hoher Unterdruck an, der erheblich höher (insgesamt also niedrigerer Druck) als der Unterdruck in der ersten Ausgangsleitung 15 ist. Da im Teillast- bzw. Schubbetrieb der Unterdruck im Kurbelgehäuse nicht zu groß werden darf und insbesondere im Schubbetrieb die Blow- By-Gase einen erheblichen Anteil an unverbrauchtem Brennstoff enthalten, wird im Teillast- bzw. Schubbetrieb der Ölabscheider 20 mit Frischluft über die erste Ausgangsleitung 15 gespült, so dass auch eine Verdünnung des Blow-By- Gases stattfindet. In diesem Falle strömt nun Frischluft von der Ansaugleitung
12 im Abschnitt 12a über die erste Ausgangsleitung 15 in den Gasausgangsraum 25, der hier jedoch nun für die Frischluft einen Gaseingangsraum bildet. Aufgrund des Druckunterschiedes zwischen den Gasausgangsräumen 25 und 26 wird das erste Ventil 30 verschlossen, während der Ventilverschluss 70 die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 freigibt. Nunmehr kann die Frischluft über den Gasausgangsraum 25 in Richtung der Vorkammer 21 strömen und von dort gemischt mit den Blow-By-Gasen aus der Entlüftungsleitung 22 über den Ölabscheider 23, den zweiten Gasausgangsraum 26 im Teillaststrang und die zweite Ausgangsleitung 16 zum Abschnitt 12c der Ansaugleitung 12 geführt werden. Durch die Zufuhr von Frischluft wird der Unterdruck im Gaseingangsraum 21 gegenüber dem Kurbelgehäuse verringert. Damit wird ein zu geringer Druck im Kurbelgehäuse verhindert.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Ausführungsform der Vorrichtung 28 zum Abscheiden gemäß der vorliegenden Erfindung. Figur 3A zeigt dabei eine perspektivische Aufsicht auf eine Seite der Grundplatte 35, Figur 3B eine perspektivische Aufsicht auf die gegenüberliegende Seite der Grundplatte 35 bei geschlossenem Ventilverschluss 70 und Figur 3C eine Aufsicht auf diese zweite Seite der Grundplatte 35 bei geöffnetem Ventilverschluss 70.
Die Vorrichtung 28 weist in ihrer Grundplatte 35 in einem ersten Bereich ein Ventil 30 auf. Für dieses Ventil 30 sind in der Grundplatte 35 zwei Gruppen mit jeweils acht ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40 angeordnet. Diese ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40 weisen aus der Grundplatte 35 in Richtung der in Figur 3A dargestellten Saugseite der Grundplatte 35 umlaufende Stege 41 auf, die miteinander zu einem aus der Grundplatte 35 herausragenden Block verbunden sind.
Auf der Mittelachse 54 zwischen diesen beiden Anordnungen Gasdurchtrittsöffnungen 40 sind Befestigungsmittel 56, hier Zapfen 56,
ordnet, auf denen zwei Federzungen 51 gelagert sind. Diese beiden Federzungen 51 dienen als erste Ventilverschlüsse 50 und sind so ausgestaltet, dass sie jeweils sämtliche ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40 jeweils eines Blockes verschließen können. Zur Lagerung auf den Zapfen 56 sind die Federzungen 51 seitlich über Haltearme 57 mit einem Steg 55 verbunden, wobei der Steg 55 seinerseits auf den Zapfen 56 gelagert ist. Diese Anordnung von Steg 55, Haltearmen 57 und Federzunge 51 ist üblicherweise aus einem Metall, beispielsweise einem Blech, hergestellt. Sie weist zwei Biegestellen 58 und 59 auf, so dass die Haltearme 57 sich von der Oberfläche der Grundplatte 35 aus gesehen von dieser Oberfläche wegbiegen können. Die zweite Biegestelle 59 ermöglicht es, dass die Federzunge 51 sich parallel zu der Oberfläche des jeweiligen Blockes von ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40 bewegt. In Figur 3A sind die Federzungen 51 in einem geöffneten Zustand dargestellt, bei dem auf der Saugseite der Grundplatte 35 ein Unterdruck anliegt, d.h. im Volllastbetrieb. Beide Federzungen 51 öffnen in diesem Beispiel bei derselben Druckdifferenz zwischen der Saugseite und der Druckseite der Grundplatte 35.
In Figur 3B ist die Druckseite der Grundplatte 35 dargestellt, also die zum Gaseingangsraum 21 hin orientierte Oberfläche der Grundplatte 35. Die Gasdurchtrittsöffnungen 40 weisen auch hier Wandungen 41 auf, die jeweils in Gruppen von acht Gasdurchtrittsöffnungen miteinander zu einem Block verbunden sind. Auch auf dieser Seite der Grundplatte 35 stehen die Gasdurchtrittsöffnungen aus der Grundplatte 35 hervor. Durch diese Ausgestaltung der Gasdurchtrittsöffnungen 40 zu beiden Seiten der Grundplatte 35 wird eine Länge der Gasdurchtrittsöffnungen 40 eingestellt, so dass der Strömungsweg der Blow-By-Gase in den Gasdurchtrittsöffnungen 40 hinreichend lange ist, um aus ihnen Öltröpfchen oder Ölnebel abzuscheiden.
Auf der Druckseite der Grundplatte 35 ragt die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 mit einem umlaufenden Steg 62 aus der Grundplatte 35 hervor. An der
zweiten Gasdurchtrittsöffnung 60 ist weiterhin ein zweiter Ventilverschluss 70 mit einer Federzunge 71 angeordnet. Die Federzunge 71 ist über einen Haltearm 77 mittels eines Befestigungsmittels 76 an der Grundplate 35 befestigt.
Der Steg 62 weist eine sich umlaufend verändernde Höhe auf, wie in Figur 3C für den geöffneten Zustand der zweiten Gasdurchtrittsöffnung 60 dargestellt. Dies ermöglicht es, die zweite Federzunge 71 vorgespannt in ebener und damit abdichtender Weise auf dem abgeschrägten umlaufenden Rand des Stegs 62 aufzulegen. Auf dem Steg 62 ist umlaufend weiterhin ein angespritztes
Abdichtelement, beispielsweise eine umlaufende Beschichtung oder eine Dichtlippe aus einem Elastomer aufgebracht. Dadurch wird eine besonders gute Abdichtung zwischen dem Steg 62 und der Federzunge 71 im verschlossenen Zustand erreicht. Alternativ ist es auch möglich, statt des umlaufenden Dichtelementes in auf der Federzunge 71 eine sickenförmige Prägung, die in
Richtung des Steges 62 hervorsteht, oder ein anderes umlaufendes Abdichtelement, beispielsweise eine umlaufende Beschichtung oder eine Dichtlippe aus einem Elastomer, vorzusehen. Bei hinreichendem Überdruck auf der Saugseite der Grundplatte 35 gegenüber der in den Figuren 3B und 3C dargestellten Druckseite der Grundplatte 35 hebt die Federzunge 71 von dem Rand des Steges 62 ab und öffnet die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60. So ist es möglich, im Teillast- bzw. Schubbetrieb Frischluft aus dem Abschnitt 12a der Ansaugleitung 12 in den Gasein- gangsraum zu führen und so den Unterdruck in dem Kurbelgehäuse 2 (siehe
Figur 1) zu begrenzen.
Figur 4A und Figur 4B zeigen eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Abscheiden in perspektivischer Aufsicht auf die beiden Seiten der Grundplatte 35.
Die Grundplatte 35 weist bei dieser Ausführungsform zwei Teilgrundplatten 35a und 35b auf, die unmittelbar aufeinander liegen. Während in Figur 3 die Gasdurchtrittsöffnungen und die Ventilelemente sämtlich an einer einzigen, einteiligen Grundplatte 35, aus dieser in beide Richtungen hervorstehend, ausgebildet sind, sind nunmehr die hervorstehenden Bauteile der Ventile jeweils für eine Seite auf einer der Teilgrundplatten 35a und 35b ausgebildet. Die ersten Gasdurchtrittsöffnungen, die aus der Teilgrundplatte 35a hervorstehen, sind nunmehr als Öffnungen 40a bezeichnet, während die ersten Gasdurchtrittsöffnungen, die aus der Teilgrundplatte 35b hervorstehen, als
Gasdurchtrittsöffnungen 40b bezeichnet sind.
Im Unterschied zur Vorrichtung in Figur 3 weisen nunmehr die ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b Leitgeometrien 42a, 42b auf, die den durch die ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b strömenden Gasstrom lenken. In Figur 4 sind Leitgeometrien dargestellt, die das durch die Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b geführte Gas in Form einer halben Rechts- oder Linksschraube umlenken. Dadurch werden die durchgeführten Gase in eine Rotationsbewegung versetzt, was die Abscheideleistung der je- weiligen Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b verstärkt. Eine besonders hohe
Abscheideleistung wird erzielt, wenn die Leitgeometrien in den Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b so ausgestaltet sind, dass sich der Drehsinn der Gase beim Übergang von den Gasdurchtrittsöffnungen 40b zu den Gasdurchtrittsöffnungen 40a abrupt ändert. Dies kann erfolgen, indem der Drehsinn der Leitgeometrien in den Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b für die beiden Grundplatten 35a und 35b gegensinnig gewählt wird.
Figur 5 zeigt in den Teilbildern 5A bis 5E eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 28 zum Abscheiden in perspektivischer Auf- sieht (Figuren 5A bis 5C) oder Aufsicht (Figuren %D und 5E) auf die beiden
Seiten der Grundplatte 35. Diese Vorrichtung ist weitgehend so wie die entsprechende Vorrichtung in Figur 3 ausgebildet. Die Grundplatte 35 ist jedoch nicht einteilig ausgebildet sondern weist zwei Teilgrundplatten 35a und 35b auf, wobei die Grundplatte 35a die Grundplatte 35b nur teilweise überdeckt. Das erste Ventil 30 ist dabei in der Grundplatte 35a (die den ersten Bereich 38 der Grundplatte anzeigt) angeordnet, während die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 lediglich in dem von der Grundplatte 35a nicht überdeckten Teil der Grundplatte 35b (der den zweiten Bereich 39 der Grundplatte anzeigt) befindet. Figur 5A zeigt diese Vorrichtung 28 in einem Zustand, bei dem das erste Ventil 30 mittels der auf den
Gasdurchtrittsöffnungen 40 aufliegenden Federzungen 51 verschlossen ist. In Figur 5B ist ein Zustand gezeigt, bei dem lediglich eine der Federzungen 51 von den zugeordneten Gasdurchtrittsöffnungen 40a abgehoben ist und folglich das Ventil 30 teilweise geöffnet ist. Bei weiter erhöhtem Unterdruck auf der in Figur 5C dargestellten Seite der Grundplatte 35 hebt dann auch die zweite Federzunge 51 von den zugeordneten Gasdurchtrittsöffnungen 40a ab und öffnet folglich das Ventil 30 vollständig. Über die Ausgestaltung der Haltearme 57 und die der Biegestellen 58 und 59 kann folglich eine Ventilöffnungscharakteristik für jede einzelne Federzunge 51 eingestellt werden.
Ergänzend zu den zuvor dargestellten Vorrichtungen 28 weist nunmehr zusätzlich eine der Federzungen 51 eine Durchgangsöffnung 53 auf, die oberhalb einer der ersten Gasdurchtrittsöffnungen 40a angeordnet ist. Diese der Durchgangsöffnung 53 zugeordnete Gasdurchtrittsöffnung 40a kann also durch die zugeordnete Federzunge 51 nicht verschlossen werden, so dass ein minimaler Gasdurchlass durch das Ventil 30 gewährleistet ist.
Wie in Figur 5C zu erkennen ist, weisen die Gasdurchtrittsöffnungen 40a eines Blockes die vorstehend beschriebenen Leitgeometrien auf. Demgegenüber weisen die Gasdurchtrittsöffnungen 40a des anderen Blockes keine derartigen
Leitgeometrien auf.
Figuren 5D und 5E zeigen nun die Oberfläche der Teilgrundplatte 35b, wobei in Figur 5D der Ventilverschluß 70 die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 vollständig verschließt. Um eine gleichmäßige Auflage der Federzunge 71 im geschlossenen Zustand der Figur 5D zu gewährleisten, ist auch die Befestigung 76 der Federzunge 71 über die Haltearme 77 in gleicher Weise erhöht wie der umlaufende Rand der Durchgangsöffnung 60 mittels des Steges 62 erhöht ist. Im geschlossenen Zustand erstreckt sich folglich der Ventilverschluss 70 in einer Ebene und die Federzunge 71 kann dann eben auf dem Steg 62 aufliegen.
In Figur 5E ist die Federzunge 71 in einem Zustand gezeigt, bei dem sie von dem umlaufenden Rand/Steg 62 der Gasdurchtrittsöffnung 60 abgehoben ist. In dieser Darstellung ist besonders gut zu erkennen, dass die Gasdurchtrittsöffnungen 40b in einem der beiden Blöcke keine Leitgeometrien aufweisen, während sie im anderen Block Leitgeometrien 42b enthalten. Diese Leitgeometrien können so wie im vorigen Beispiel ausgeführt sein.
Figur 6 zeigt in den Teilbildern 6A und 6B eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung 28 zum Abscheiden. Figur 6A zeigt eine Aufsicht auf die Saugseite der Grundplatte 35 während Figur 6B eine Aufsicht auf die Druckseite der Grundplatte 35 darstellt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Vielzahl von Federzungen 51 ausgehend von einem Mittelsteg 55 vorgesehen. Der Mittelsteg 55 erstreckt sich längs einer Mittelachse 54 und ist an drei Stellen mittels Befestigungsmitteln 56 an der Grundplatte 35 befestigt. Längs dieser Mittelachse 54 gehen von dem Mittelsteg 55 nach beiden Seiten Federzungen 51 ab, die ein Verbreiter-
tes, kreisförmiges Ende aufweisen. Diese kreisförmigen, kopfähnlichen Enden dienen in gleicher Weise wie bei den vorstehenden Beispielen dem Verschluss von darunter befindlichen Gasdurchtrittsöffnungen 40. Sämtliche Federzungen 51 sind mit dem Mittelsteg 55 verbunden, das gesamte über den Mittelsteg zusammenhängende Bauteil ist ein einteiliges Blechteil, insbesondere aus Federstahl.
Durch die unterschiedliche Ausgestaltung der Haltearme, die sich zwischen dem Mittelsteg 55 und dem kreisförmigen Ende der Federzungen 51 erstrecken, können die Öffnungs- und Schließeigenschaften der jeweiligen Ventilelemente einzeln eingestellt werden und eine besondere Öffnungs- und Schließcharakteristik des Ventils 30 erzeugt werden.
In Figur 6B ist eine Aufsicht auf die zweite Seite der Grundplatte 35 dargestellt. Diese zeigt die Durchtrittsöffnungen 40 sowie den zweiten Ventilver- schluss 70. Der zweite Ventilverschluss 70 ist als Ventilzunge 71 ausgebildet, die über einen Haltearm 77 und ein Befestigungsmittel 76 an der Grundplatte 35 befestigt ist. Die Federzunge 71 weist nun umlaufend eine Prägung 72, insbesondere eine Sicke, beispielsweise eine im Querschnitt z-förmige Halbsi- cke, auf, die in Richtung der Grundplate 35 aus der Federzunge 71 hervorsteht. Diese Prägung 72 dient als Auflage und Dichtelement gegenüber dem umlaufenden Rand der Durchgangsöffnung 60. In der Ansicht der Saugseite in Figur 6B ist weiter zu erkennen, dass die Durchtrittsöffnungen zumindest auf dieser Seite nicht nur von kreisförmigen Überhöhungen über die Oberfläche der Grundplatte 35 umgeben sind, sondern auch auf den den Auflageflächen der Haltearme und dem Steg aus Figur 6A gegenüberliegenden Bereichen Überhöhungen vorhanden sind, die aber ausschließlich der Vereinfachung des Spritzgussherstellprozesses der Grundplatte 35 geschuldet sind.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrich-
tung 28, wie sie beispielsweise in Figur 3 dargestellt ist.
Im Unterschied zu Figur 3 sind nun in sämtlichen Durchgangsöffnungen 40 Leitgeometrien 42 angeordnet. Zusätzlich ist in der Grundplatte 35 eine Öffnung 53 vorgesehen, die als nicht verschließbarer Bypass für Gase in beide Durchtrittsrichtungen dient. Die weitere Ausgestaltung dieser Ausführungsform ist derjenigen in Figur 3 entsprechend.
Die Federzungen 51 weisen Prägungen 52, beispielsweise Sicken, auf, die in Richtung der Gasdurchtrittsöffnungen 40 aus den Federzungen 51 hervorstehen. Diese Sicken dienen so wie im vorigen Beispiel als Auflager und Abdichtelemente der Federzunge gegenüber dem umlaufenden Rand der jeweils zugeordneten Durchtrittsöffnungen 40.
Auch die Federzunge 71 ist in diesem Beispiel mit einer entsprechenden Prägung 72 versehen.
Figur 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 28, wobei hier nur eine perspektivische Aufsicht der Saugseite dargestellt ist. Die beiden ersten Federzungen 51 sind jeweils nur über einen Haltearm 57 und einen Haltebereich 56 an einer ersten Teilgrundplatte 35a befestigt. Eine der Durchgangsöffnungen 40, die in der linken Hälfte der Teilgrundplatte 35a über eine gemeinsame Wandung zu einem Block zusammengefasst sind, weist zumindest einen Schlitz 43 auf, der es erlaubt, dass die betreffende Durchgangsöffnung 40 auch bei verschlossener Federzunge 51 einen Durchgang von Blow-by-Gas ermöglicht, das durch eben diesen Schlitz 43 austreten kann. Die zweite Durchtrittsöffnung 60 ist in der zweiten Teilgrundplatte 35b ausgebildet. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von den vorhergehenden dadurch, dass sich beide Teilgrundplatten 35a, 35b nur über einen Teil der Fläche von ihnen gemeinsam aufgespannten Grundplatte 35 erstrecken, wobei
sie in ihrem Überlappungsbereich über eine Schweißnaht 36 mittels z.B. Heißgas-, Reib- oder Ultraschallschweißen miteinander verbunden sind und so die Dichtigkeit der Grundplatte 35 gewährleisten. Alternativ könnten die beiden Teilgrundplatten 35a, 35b auch zumindest in Flächenabschnitten miteinander verklebt sein.
Figur 9 zeigt eine erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube 4 mit einem mit gestrichelten Linien gekennzeichneten Gehäuse 80. In diesem Gehäuse ist ein Strömungskanal 82 für Blow-By-Gase angeordnet. Es weist einen Gaseinlass 81 auf, der mit einer Entlüftungsleitung von einem Kurbelgehäuse verbunden ist. Die Gase strömen dann längs dieses Strömungskanals 82 über Prallwände 83 als Grobölabscheider und anschließend durch eine Vorrichtung 28 gemäß der vorliegenden Erfindung. Nach Verlassen dieser Vorrichtung 28 strömen die Gase weiter zu einem Auslass 88 für gereinigtes Blow-By-Gas, der mit dem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors verbunden ist. In Gasdurchströmrichtung hinter der Vorrichtung 28 ist ein Auffangbecken 86 für abgeschiedenes Öl mit einem Ölauslass 87 angeordnet. Die Vorrichtung 28 weist eine Grundplatte 35 mit zwei Teilgrundplatten 35a und 35b auf, in der in der Ebene der Grundplatte 35 nebeneinander angeordnet ein Ventil 30 und eine zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 vorgesehen sind. Auf der dem Einlass 81 zugewandten Seite der Teilgrundplatte 35b ist für die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 eine Federzunge 71 als zweiter Ventilverschluss vorgesehen. Weiterhin befinden sich in der Lagenebene benachbart zu dieser zweiten Gasdurchtrittsöffnung 60 erste Gasdurchtrittsöffnungen 40a, 40b, die jeweils mit Leitgeometrien 42a bzw. 42b versehen sind. Für jede (ggfls auch für mehrere) der Gasdurchtrittsöffnungen 40a ist eine Federzunge 51 vorgesehen, die die von ihr überdeckten Gasdurchtrittsöffnungen 40a freigeben oder verschließen kann. In Figur 9 ist ein Zustand dargestellt, bei dem eine der Gasdurchtrittsöffnungen 40a freigegeben und eine der Gasdurchtrittsöffnungen 40a verschlossen ist, so wie dies für Gruppen von
Gasdurchtrittsöffnungen beispielsweise in Figur 5B dargestellt ist.
Die Gasdurchtrittsöffnungen 40a und 40b weisen gegensinnig orientierte Leitgeometrien 42a und 42b auf, mit denen die durchtretenden Blow-By-Gase in eine Rotationsbewegung versetzt werden. Zudem findet beim Übergang von den Gasdurchtrittsöffnungen 40b zu den Gasdurchtrittsöffnungen 40a ein abrupter Wechsel des Drehsinns der Gase statt, wodurch eine erhöhte Ölab- scheidung ermöglicht wird. Die über den Einlass 81 in den Strömungskanal 82 einströmenden Blow-By-
Gase werden folglich zuerst grob von Öl über die Prallabscheider 83 gereinigt. Anschließend strömen sie durch die Durchtrittsöffnungen 40b und 40a und werden hierdurch weiterhin auch von kleineren und feineren Öltröpfchen und Ölnebel gereinigt. Die Durchtrittsöffnungen 40a und 40b dienen im Zusam- menspiel mit den Federzungen 51 und 71 weiterhin der Begrenzung und Regelung des Druckabfalls zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt im Volllastfall. Die so gereinigten Gase strömen weiter zu dem Auslass 88 und werden von dort in den Abschnitt 12a der Ansaugleitung 12 vor der Aufladevorrichtung 13 geführt.
Im Teillast- und Schubbetrieb liegt an dem Auslass 88 ein hoher Druck durch Frischluft aus dem Abschnitt 12a des Ansaugtrakts 10 an. Dieser kann über die zweite Gasdurchtrittsöffnung 60 bei geöffneter Ventilzunge 71 in den Raum zwischen dem Gaseinlass 81 und der Vorrichtung 28 strömen. Von dort kann diese zugeführte Frischluft in eine (in einer von der Zeichnungsebene verschiedenen Ebene der Ventilhaube 4) in der Ventilhaube angeordneten Teillaststrang und Gasausgangsraum 26 geführt werden.