WO2018171906A1 - Ölabscheidevorrichtung - Google Patents

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WO2018171906A1
WO2018171906A1 PCT/EP2017/059661 EP2017059661W WO2018171906A1 WO 2018171906 A1 WO2018171906 A1 WO 2018171906A1 EP 2017059661 W EP2017059661 W EP 2017059661W WO 2018171906 A1 WO2018171906 A1 WO 2018171906A1
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throttle diaphragm
gas
throttle
housing
ölabscheidevorrichtung
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PCT/EP2017/059661
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Tobias Burkert
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Polytec Plastics Germany Gmbh & Co. Kg
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0488—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with oil trap in the return conduit to the crankcase

Definitions

  • the invention relates to a Olabscheidevortechnischevortechnisches for
  • Cleaning crankcase ventilation gases comprising a housing having a gas inlet connectable to a crankcase and an outlet connectable to an intake area of an internal combustion engine, and an oil separator disposed between the gas inlet and the outlet in the housing, wherein inside the housing extends to the gas inlet flow-connected gas guide channel, wherein at a gas inlet remote from the longitudinal end of the gas guide channel, an orifice is formed, on which a plate-shaped throttle diaphragm is arranged, in the longitudinal direction of the gas guide channel between a
  • annular nozzle gap between the edge of the mouth and the throttle diaphragm is formed, is movably mounted in the housing, wherein the gas guide channel is at least partially surrounded by a flow-connected to the outlet outlet channel and the gas guide channel and the outlet channel a
  • Gas guide channel can flow through the nozzle gap in the annular gap, wherein the oil separator at the outlet channel inside the annular gap and in a direction transverse to the longitudinal direction of the
  • Nozzle gap flowing through crankcase ventilation gases is mounted, and wherein the housing has an additional opening
  • crankcase ventilation gases involves the phase separation of a disperse phase in the form of small drops of oil of the order of magnitude of ⁇ and smaller, which are distributed in the gaseous phase of the venting gas.
  • This physical process of phase separation is referred to as oil separation, for which a continuous supply of energy
  • Each passive-driven oil separator removes the crankcase ventilation system, a certain proportion of the available power in the form of a pressure loss, for example, during
  • crankcase ventilation system is limited and also highly variable depending on the engine operating condition.
  • Unregulated oil separator according to the invention have no control loop with control and manipulated variable for variable
  • crankcase pressure depends on the intake manifold pressure and oil separator pressure loss input values, the oil separator pressure loss in the case of uncontrolled oil separators must be kept very low
  • crankcase pressure is kept as low as possible in the negative pressure range.
  • high intake manifold pressures are available and only low vent gas volume flows are present (low load, high pressure)
  • uncontrolled oil separators can not automatically reduce their pressure loss to varying boundary conditions
  • Crankcase ventilation gases are used for series applications previously unregulated oil separator, which partially deposit the oil particles in the form of an oil mist.
  • unregulated oil separators are based in part on the principle of inertia, in which a sharp deflection of the crankcase ventilation gases, for example within a cyclone, the oil mist particles of the flow can not follow and are thrown out.
  • oil separators are known, based on the principle of a diffusion separator
  • An oil separator based on the principle of a diffusion separator as well as on the principle of a
  • Inertia separator is known from DE 37 015 87 Cl.
  • a cyclone as inertial separator is preceded by a filter made of a synthetic nonwoven fabric or metal mesh based on the diffusion separator principle.
  • a vacuum relief valve which is also referred to as a pressure control valve.
  • pressure sensitive components can be overloaded.
  • Oil separator as the addition of additional flow tubes directly from the flow and the resulting
  • Flow pressure is dependent on the valve.
  • crankcase ventilation system intake manifold vacuum x blow-by volume flow
  • oil separation is in DE 44 04 709 Cl a regulated liquid separator published based on a cyclone whose
  • tangential inlet cross-section via a pneumatic adjusting device consisting of a pressure cell and an actuator, in its width is variable.
  • the disadvantage of this system is the technical complexity to ensure the intended function.
  • the actuator is driven by a separate pressure cell and must also be elastically yielding
  • Anström vom and outflow surfaces are sealed to the inner wall.
  • the actuator must the wall to
  • Cylinder formed by the blow-by gas flows in the direction of the impactor.
  • the poppet valve is arranged at the head end of the cylinder, wherein it is movably mounted in the longitudinal direction of the cylinder to either seal the head end of the cylinder, so that the blow-by gas flows exclusively through the permanently opened passage openings, or lifted from the head end to become an additional
  • Vacuum generator would be connected. In such a case, an additional vacuum relief valve would be required which would reduce the available power at the separator for the oil mist separation. In addition, the membrane connected to the poppet valve is exposed at high Saugunternote correspondingly high forces, which leads to a
  • Overloading of the membrane may result if applied for control as the reference pressure on the side facing away from the crankcase gases atmospheric pressure. Even if an overpressure in the crankcase is to be avoided by means of the oil separation device, the closure plate with attached membrane and atmospheric pressure admission will lift off and open only at higher pressures than the atmospheric pressure (ie at overpressures in the crankcase). The required overpressure for lifting or opening the closure plate increases with increasing Saugunter ⁇ pressure and is additionally increased by the spring forces acting in the closing direction of the spring. Because the
  • a controlled separator with unrestricted control range is known from EP 2 531 273 B1.
  • the control of this oil separator is based on a membrane that can move along the longitudinal axis via a cylinder tube.
  • the membrane formed in the form of a rolling membrane can cover or release one or more flow openings in the form of slots in the longitudinal direction during their movement, wherein the
  • Leak test of the oil separator can occur with overpressure.
  • the invention has for its object to provide a solution in a structurally simple way a
  • the object is achieved in that the throttle diaphragm radially extending beyond the annular gap also
  • the throttle diaphragm separates the additional opening from the gas inlet fluidly.
  • the invention provides an oil separation device for cleaning crankcase ventilation gases , which is characterized by a functional design and has a simple and inexpensive construction.
  • the inventive ⁇ labscheide- device over unregulated ⁇ labscheidevoriquesen no pressure control valve according to well-known prior art (see, for example, manual combustion engine, Vieweg + Teubner Verlag, Edition 2002, page 144, Figure 7-78), so that the number of components and manufacturing costs Compared to unregulated ⁇ labscheidevortechnischen are reduced.
  • Regulated oil separation device automatically adapts to time-varying boundary conditions
  • oil separation device according to the invention has less compared to known ⁇ labscheidevortechnischen
  • Crankcase ventilation gases points to the regulated Oil separation next to the inertial separator on the throttle diaphragm.
  • the housing of the oil separation device has the gas inlet, which is connected to the crankcase in fluid communication, so that gas contaminated with oil particles flows through the gas inlet into the housing of the oil separation device.
  • the Olabscheidevoriques an outlet, which with a
  • Outlet or a branch of the outlet is preferably carried out a ⁇ lab- or an oil return.
  • the separated oil is returned to the crankcase.
  • the outlet is preceded by an oil separator.
  • This oil separator has in particular for separating fine oil droplets
  • Example be provided a cyclone.
  • the oil separator is considered in the flow direction a
  • Throttle diaphragm upstream.
  • the throttle diaphragm can form a nozzle-shaped throttle opening or a nozzle gap, the nozzle gap preferably being one
  • the throttle diaphragm could also have a plurality of individual openings, slots or the like
  • nozzle ⁇ gap is variable, ie, depending on the engine operating state, a correspondingly sized nozzle gap.
  • the throttle diaphragm By varying the position or position of the throttle diaphragm, the flow cross-section of the nozzle gap can be varied.
  • the throttle diaphragm is designed such that it is in
  • inflowing gas-oil mixture is movably mounted.
  • Flow direction corresponds to the longitudinal direction of the
  • Throttle membrane is virtually non-existent, and if minimal frictional forces occur, these remain independent of the pressure difference between suction pressure and crankcase pressure at a constant level.
  • the throttle diaphragm is designed rotationally symmetrical in an embodiment of the invention, wherein it is preferred that the axis of symmetry of the throttle diaphragm in the axial direction, i. in the main flow direction of the inflowing gas, runs.
  • the throttle diaphragm could also be asymmetrical
  • the throttle diaphragm is substantially plate-shaped.
  • the flow direction of the gas-oil mixture in the gas inlet axially or parallel to the direction of movement of
  • Throttle diaphragm runs.
  • the flow through the nozzle gap takes place uniformly over its circumference in the radial direction to the throttle diaphragm. Due to the preferred evenly over the circumference of the nozzle gap, the radial forces cancel each other on the throttle diaphragm. As a result, lateral forces on the throttle diaphragm and the associated
  • the housing Since, according to the invention, atmospheric pressure is to prevail on the side or side surface of the throttle diaphragm which faces away from the gas guide channel, the housing has an additional opening, against which atmospheric pressure is applied or which is connected to a region in which atmospheric pressure prevails.
  • the additional opening may be connected to the environment.
  • Vacuum generator can be provided, for example, a suction jet pump. This makes it possible, the power consumption of the ⁇ labscheidevortechnisch on the motor design related
  • the throttle gap in the flow direction is an oil separator according to the principle of inertia and / or according to the diffusion principle
  • a filter element as
  • the filter element may be formed annular or band-shaped.
  • Throttling membrane has a circumferential approach, which is formed on the gas guide channel side facing the throttle diaphragm and which in the closed position of the
  • Throttle diaphragm rests on the edge of the mouth of the gas guide channel, wherein in the open position of the throttle diaphragm of the nozzle gap between the edge of the mouth and the circumferential Approach of the throttle diaphragm is formed.
  • the approach thus represents a defined contour, which is in the closed position of the throttle diaphragm in contact with the edge of the mouth and prevents flow of the crankcase ventilation gases in the direction of the outlet.
  • Throttle diaphragm Abstützflache is arranged, on which a circumferential and elastically deformable membrane wall region of the throttle diaphragm, which is rotationally symmetrical, rests supported at least in the closed position. Since the throttle diaphragm extends radially outwardly beyond the annular gap with respect to the gas guide channel or the outlet channel, at least the portion of the throttle diaphragm which extends over the annular gap is normally one on
  • Throttle diaphragm from the closed position in an open position of the membrane walker area virtually peels off.
  • the throttle diaphragm support surface radially inwardly up to the circumferential approach of the throttle diaphragm extends.
  • This preferred embodiment has the advantage that a constructive degree of freedom results, which allows the radial distance of the oil separator to the nozzle gap structurally independent of the inner diameter of the throttle diaphragm support surface
  • the atmospheric pressure at the side facing away from the gas guide channel of the throttle diaphragm serves as a reference pressure, on the order of magnitude of the crankcase pressure to be adjusted.
  • the invention provides in a further embodiment that the nozzle gap is arranged on a diameter which is related to the throttle diaphragm and is at most 15% smaller than an inner diameter of the throttle diaphragm support surface. This results in effective attack surfaces for the
  • Throttle membrane support surface as a first leg of a
  • Profile element is formed, wherein a second leg forms a direct baffle of the oil separator or as
  • Attachment surface for a separating effective functional surface is used. Consequently, the oil separator and the Drosselmembran- support surface is designed as a one-piece and ring-shaped
  • the inner diameter of the throttle diaphragm support surface is smaller than the inner diameter of the baffle surface and is smaller than the inner diameter of the separating effective function surface.
  • Attachment of the oil separator is that the annular gap has at least one bearing surface on which the
  • Oil separator is kept resting.
  • the invention provides in a further embodiment that the throttle diaphragm, against the force of an elastic spring element in the opening direction, is movably mounted in the direction of the closed position on the housing, wherein the elastic spring element on both the housing and on the side facing the gas duct Throttle diaphragm supports.
  • the spring element acts in the opening direction on the
  • Throttle diaphragm wherein in the off state of the
  • a minimum nozzle gap is adjusted by the spring element, so that a predetermined distance is preset by the spring element between the edge of the mouth of the gas guide channel and the peripheral approach of the throttle diaphragm.
  • Olabscheidung from the crankcase ventilation gases are favored by the fact that the oil separator a separating effective functional surface, in particular that of a nonwoven fabric or a
  • the invention provides in an embodiment that the outlet is flow-connected to a vacuum generator, in particular a suction jet pump.
  • a vacuum generator in the manner of a suction jet pump operates with fluid dynamic forces and does not require an external mechanical drive, such as a motor, belt drive or the like.
  • the reference pressure on the side facing away from the gas guide channel of the throttle diaphragm is atmospheric pressure.
  • the ⁇ labscheidevorraum is designed as a modular function module. It is preferred in this case if the oil separation device embodied as a modular functional assembly is inserted in a housing element leading to the crankcase ventilation gas and spatially
  • Atmospheric pressure level via seals or a gas-tight welding takes place.
  • the Olabscheidevoroplasty invention is summarized to a controlled Olabscheidevorraum. With this, the available power in the
  • Vacuum generator can be used to a high proportion of up to 100%. This is possible over the entire engine map, so that in this way an increase in the degree of oil separation is made possible because the controlled oil separator adapts optimally to the fluctuating engine operating conditions. An additional vacuum relief valve is therefore no longer necessary. The construction is therefore much easier.
  • channel is to be seen as a synonym for the term "pipe”, of which an elongated
  • circumferential is to be understood as meaning a radially encircling element which may, for example, have an annular design.
  • Figure 1 is a sectional view of an inventive
  • Figure 2 is a perspective plan view of the
  • Figure 3 is a perspective bottom view of the
  • FIG. 4 shows a perspective partial view of the oil separation device according to the invention, Figure 5 in perspective sectional view a
  • Figure 6 is a detailed sectional view of a
  • Figure 7 is a plan view of a lower housing part of
  • Figure 8 is a perspective sectional view of
  • Figure 9 is a side sectional view of a
  • Throttle diaphragm and a support plate of the invention Throttle diaphragm and a support plate of the invention
  • Figure 10 is a side sectional view of the
  • Figure 11 is a side sectional view of the
  • FIG. 12 shows a detailed sectional view of selected components of the oil separation device according to the invention.
  • Figure 13 is a side sectional view of a
  • Figure 14 is a side sectional view of the
  • Figure 15 is a side sectional view of the
  • Housing divided 2b is integrated. This exemplary
  • Olabscheidevoriques 1 are deposited, can run out of the housing 2 via a second oil drain 6.
  • Crankcase vent gas outlet 4 is arranged.
  • FIG. 2 Various perspective views of the oil sheath device 1 according to the invention are shown in Figures 2 and 3, wherein the figure 2 is a plan view and Figure 3 a
  • FIGS. 4 to 12. 4 shows an exploded view of the Olabscheidevoriques 1, comprising the housing 7, which comprises a housing cover 7a, a standing with the housing cover 7a via a hook connection housing lower part 7b and an inflow cylinder 7c.
  • the housing 7 has a gas inlet 8 (see for
  • Intake portion of a motor is flow connected and which is formed on the housing lower part 7 b, on.
  • crankcase ventilation gas into the housing 7, wherein the crankcase ventilation gas flows in substantially in the direction of a main flow direction 12 (see Figure 10).
  • the purified gas flows out of the housing 7 and then passes, as described for Figure 1, in the intake or the intake manifold of the engine.
  • a throttle membrane 10 and an oil separator 11 is disposed within the housing 7.
  • the lower housing part 7b forms with its wall a gas guide channel 14 which communicates with the gas inlet 8
  • the gas guide channel 14 is one with the outlet 9th
  • Gas guide channel 14 and the outlet channel 22 form an annular gap 23.
  • the outlet channel 22 is as a case as a to the
  • Gas guide channel 14 circumferential ring formed, which is connected via four, evenly distributed around the circumference of the gas guide channel 14 webs 24 with the gas guide channel 14 and thus fixed to the housing lower part 7b.
  • the housing 7 or the inflow cylinder 7c has an im
  • the guide pin 17 serves to guide and storage of a
  • the support plate 18 On which the throttle diaphragm 10 is held resting.
  • the support plate 18 has a central opening 19, in which the guide pin 17 projects.
  • Guide pin 17 is a movement of the throttle diaphragm 10 in Longitudinal direction 16 of the gas guide channel 14 is possible, so that the throttle diaphragm 10 between a closed position in which the throttle diaphragm 10 on an edge 25 of the mouth 15 of the
  • Gas guide channel 14 rests and the mouth 15 closes, and an open position in which an annular
  • Nozzle gap 26 between the edge 25 of the mouth 15 and the
  • Throttle membrane 10 is formed, is movably mounted in the housing 7. In an open position (see, for example, Figure 10), in which a nozzle gap 26 is present, crankcase ventilation gases can flow from the gas guide channel 14 via the nozzle gap 26 into the annular gap 23, as it
  • Orifice 20 is arranged, which has an additional opening 21.
  • the additional opening 21, which is consequently formed in the housing 7, is connected to the environment, so that atmospheric pressure always prevails within the housing cover 7a. It represents the
  • Atmospheric pressure is a reference pressure, which from the
  • the throttle diaphragm 10 separates the additional opening 21 from the gas inlet 8 and the outlet 9 in terms of flow, wherein the plate-shaped throttle diaphragm 10 is formed for this purpose extending radially beyond the annular gap 23 and has a sealing edge 27 integrally formed on the edge and peripherally, sealingly in a formed in the housing 7 and in the lower housing part 7b recess 28 such
  • the throttle diaphragm 10 has a circumferential projection 29, which is formed on the gas guide channel 14 facing side of the throttle diaphragm 10. In closed position of
  • Throttle diaphragm 10 is the peripheral projection 29 on the edge 25 of the mouth 15 of the gas guide channel 14, wherein in Opening position of the throttle diaphragm 10 of the nozzle gap 26 between the edge 25 of the mouth 15 and the annular projection 29 of the throttle diaphragm 10 is formed.
  • Oil separator 11 an inertial separator provided. By this, the gas flow, i. the oil-air mixture, greatly reduced, so that the oil on an inside of the
  • the oil separator 11 is at the
  • Suction vacuum is present without the engine generating a crankcase vent gas flow to prevent transmission of suction vacuum into the crankcase.
  • circumferential throttle diaphragm support surface 31 is arranged on which is the annular and elastically deformable
  • the throttle diaphragm Abstützflache 31 is disposed above the separating effective function surface IIb and the baffle IIa and extends radially inwardly to maximally to the peripheral projection 29 of the throttle diaphragm 10.
  • the thickness of the circumferential approach is to be interpreted as a height offset in the longitudinal direction 16 to the throttle diaphragm - Provides support surface 31, so as to ensure that the jet from the nozzle gap 26, the opposite and
  • Height offset is tune to the maximum required nozzle gap 26, which results in minimal Saugunterdruck and maximum crankcase ventilation gas flow rate at the respective internal combustion engine.
  • the throttle diaphragm 10 would be drawn in Membranwalk Scheme 30 by the pressure difference between atmospheric pressure and suction vacuum in the direction of Saugunter horrs (ie in the direction of the outlet 9). It acts on the throttle diaphragm 10, a force in the closed position, without an additional counterforce in
  • Opening direction such as by a spring element, would lead to too low a nozzle gap 26 and as a result, to a crankcase pressure.
  • the Drosselmembran- support surface 31 for the throttle diaphragm 10 as a stop surface prevents the throttle diaphragm 10 is pulled in the membrane wall region 30 in the direction of Saugunter horrs. As a result, additional forces in the closing direction of the
  • the throttle diaphragm support surface 31 extends radially inward up to the annular projection 29 of the throttle diaphragm (10), as shown in Figures 13 to 15 for an alternative embodiment of the ⁇ labscheidevorraum 1, wherein the alternative embodiment by the radial inward extension of
  • Approach 29 differs from the embodiment of the oil separation device 1 of Figures 1, 10 and 11.
  • the nozzle gap 26 is arranged on a diameter 32 which is related to the throttle membrane 10 and is at most 15% smaller than an inner diameter 33 of the throttle membrane support surface 31 (see, for example, FIG. 11).
  • Throttle membrane Abstützflache 31 is formed as a leg 11c of a cross-sectionally L-shaped profile element 50, wherein the other leg IIa forms the baffle of the oil separator 11.
  • the profile element 50 rests on at least one support surface 51, which within the annular gap 23rd
  • the throttle diaphragm 10 is in the embodiments shown in the figures against the force of an elastic
  • Spring element 52 acts in the opening direction on the throttle diaphragm 10, wherein in the off state of the internal combustion engine without any pressure differences on the plate-shaped
  • Oil Separator 1 enters the oil mist-containing crankcase ventilation gas through the gas inlet 8 into the housing 7.
  • the oil mist-containing crankcase ventilation gas enters the housing 8 in the direction of the main flow direction 12. As shown by the arrows in Figure 1, that flows
  • Throttle diaphragm 10 over and then passes through a
  • a baffle IIa as inertial oil separator 11 which preferably has a separating functional functional surface IIb, such as a nonwoven or textile, wherein the oil separator may also be an oil separator, not shown, mainly based on the diffusion separation principle.
  • crankcase ventilation gas which strikes the baffle IIa or the separating functional function surface IIb with high flow velocity, can not follow the oil mist particles due to their inertia and are on the baffle IIa or on the
  • Target size or setpoint of the control results. In this state, there is the smallest possible nozzle gap cross section, which can be adjusted without generating a crankcase overpressure. Due to the almost counterpressure independent
  • Atmospheric pressure at the gas inlet 8 side facing away from the throttle diaphragm 10 serves as a reference pressure, on the
  • the nozzle gap 26 is preferably arranged on a diameter which should only be at most 15% smaller than the diameter of the throttle diaphragm support surface 31.
  • the largest possible diameter in relation to the diameter of the housing 7 has the advantage that even with very small
  • Oil separators such as those of the prior art in
  • Housings of cylinder head covers are used, even at a very small opening gap of the nozzle gap 26 in the
  • the oil separation apparatus 1 is in one
  • Throttle diaphragm support surface 31 has the advantage that there is a constructive degree of freedom, which allows the radial distance of the separating effective function surface IIb to
  • Nozzle gap 26 structurally independent of the inner diameter 33 of the throttle diaphragm support surface 31 adapt.
  • Embodiment it is possible to make the distance of the separating effective function surface IIb to the nozzle gap 26 greater than the radial distance of the inner diameter 33 of the Drosselmembran- support surface 31, on the one hand, the optimal deposition for the separation of the oil mist particles Abscheide comprisen
  • Stop surface prevents the throttle diaphragm 10 in
  • throttle diaphragm support surface 31 in the order of a few l / 10teln.
  • This gap can easily shift the crankcase pressure level to the order of a 1-digit negative pressure in millibars.
  • the elastic behavior of the small portion of the membrane-wales area is used, which projects beyond the throttle-membrane support surface 31 inwards, which can deform in a similar manner to a spring under the action of force and assumes the function of the spring element 52. Due to the elasticity of the protruding membrane wale region portion, the constructively provided nozzle gap 26 can also be complete close, if no pressure is present at an adjacent suction vacuum
  • Nozzle gap cross-section in the control of the oil separation device 1 according to the invention is a Nozzle gap cross-section in the control of the oil separation device 1 according to the invention.
  • Nozzle gap 26 free (see, for example, Figure 14), as soon as a minimum crankcase vent gas volume flow is present.
  • Throttle membrane support surface 31 is in the form of a rolling similar to a peel, so that at low nozzle gaps 26 of the membrane wall region 30 rests on a larger diameter continues on the throttle diaphragm support surface 31.
  • This has the function-critical advantage that the surface for the suction vacuum is also only slightly increased by the slight partial lifting of the membrane wallow region 30, so that the forces in the closing direction on the membrane wallow region 30 even at higher Saugunter70, such as gasoline engines or the use of additional powerful Vacuum generators known to be very low and hardly affect the control behavior.
  • the maximum nozzle gap 26 is present (see, for example, Figure 15) when the suction vacuum is low and the Crankcase vent gas volume flows are high. In this state, a greater proportion of the membrane wallow region 30 is lifted off the throttle diaphragm support surface 31. In this state, the attack surface in the membrane wall region 30 would be larger; However, since the Saugunterdrücke are lower in this state, the forces acting in the closing direction and the
  • the regulator or throttle diaphragm 10 will release a large or maximum flow area of the orifice gap 26, comparable to the differential pressure-free initial state. in combination with at the same time low
  • Nozzle gap 26 reduced until the rising Pressure loss reduces the crankcase vacuum to the setpoint.
  • control behavior described above refers to the control behavior of the controlled separator when used in a crankcase ventilation of a conventional
  • control or the self-adjusting nozzle gap 26 is then dependent on the respective negative pressure generated by the vacuum generator in combination with the crankcase ventilation gas flow rate and no longer directly from the speed of the
  • the controlled oil separation device 1 consists of a modular functional assembly comprising the
  • control loop can be described as follows.
  • the crankcase vacuum of an internal combustion engine fluctuates depending on the engine operating state and results from the difference in the engine operating state
  • Throttle diaphragm 10 is used to the flow cross section of the nozzle gap 26 and thus indirectly the pressure loss of the oil separation device 1 as a manipulated variable mechanically so
  • Atmospheric pressure and crankcase pressure as a controlled variable, the relative movement of the controller and the changing pressure loss due to the flow cross-section change of the nozzle gap 26 as a manipulated variable and the feedback of the manipulated variable to the
  • Spring element 52 can be the low crankcase vacuum, which is to be adjusted as a setpoint, the size
  • crankcase pressure in the order of
  • Nozzle gap 26 in a crankcase side spring element 52 with a larger spring constant is the average
  • Throttle diaphragm 10 which moves as a result, in the direction of the pressure gradient and the flow cross-section of
  • Nozzle gap 26 closes until the resulting pressure loss reduces the crankcase vacuum to the setpoint.
  • the oil separation device according to the invention has, in particular, the following advantages over uncontrolled oil separators:

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Abstract

Die Erfindung betrifft Olabscheidevorrichtung (1) zur Reinigung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen, die ein Gehäuse (7) mit einem Gaseinlass (8) und mit einem Auslass (9) und einen zwischen dem Gaseinlass (8) und dem Auslass (9) in dem Gehäuse (7) angeordneten Ölabscheider (11) aufweist, wobei an einem dem Gaseinlass (8) abgewandten Längsende eines mit dem Gaseinlass (8) verbundenen Gasführungskanals (14) eine Mündung (15) ausgebildet ist, an welcher eine tellerförmig ausgebildete Drosselmembran (10) angeordnet ist, die in Längsrichtung (16) des Gasführungskanals (14) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung bewegbar gelagert ist, wobei der Gasführungskanal (14) und ein Auslasskanal (22) einen Ringspalt (23) bilden, durch welchen in Öffnungsstellung Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase von dem Gasführungskanal (14) über einen Düsenspalt (26) in den Ringspalt (23) strömen, und wobei das Gehäuse (7) eine Zusatzöffnung (21) aufweist, an welcher ein Referenzdruck auf der dem Gasführungskanal (14) abgewandten Seite der Drosselmembran (10) anlegbar ist. Die Drosselmembran (10) ist radial über den Ringspalt (23) hinaus erstreckend ausgebildet und weist einen randseitig angeformten Dichtungsbereich (27) auf, der dichtend in einer in dem Gehäuse (7) ausgebildeten Ausnehmung (28) derart angeordnet ist, dass die Drosselmembran (10) die Zusatzöffnung (21) von dem Gaseinlass (8) strömungstechnisch trennt.

Description

Olabscheidevorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Olabscheidevorrichtung zur
Reinigung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen, aufweisend ein Gehäuse, welches einen mit einem Kurbelgehäuse strömungs- verbindbaren Gaseinlass und einen mit einem Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine strömungsverbindbaren Auslass aufweist, und einen zwischen dem Gaseinlass und dem Auslass in dem Gehäuse angeordneten Ölabscheider, wobei sich innerhalb des Gehäuses ein mit dem Gaseinlass strömungsverbundener Gasführungskanal erstreckt, wobei an einem dem Gaseinlass abgewandten Längsende des Gasführungskanals eine Mündung ausgebildet ist, an welcher eine tellerförmig ausgebildete Drosselmembran angeordnet ist, die in Längsrichtung des Gasführungskanals zwischen einer
Schließstellung, in welcher die Drosselmembran auf einem Rand der Mündung des Gasführungskanals aufliegt und die Mündung verschließt, und einer Öffnungsstellung, in welcher ein
ringförmiger Düsenspalt zwischen dem Rand der Mündung und der Drosselmembran gebildet ist, in dem Gehäuse bewegbar gelagert ist, wobei der Gasführungskanal zumindest abschnittsweise von einem mit dem Auslass strömungsverbundenen Auslasskanal umgeben ist und der Gasführungskanal und der Auslasskanal einen
Ringspalt bilden, durch welchen in Öffnungsstellung der
Drosselmembran Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase von dem
Gasführungskanal über den Düsenspalt in den Ringspalt strömen können, wobei der Ölabscheider an dem Auslasskanal innenseitig des Ringspalts und in einem quer zur Längsrichtung des
Gasführungskanals verlaufenden Strömungsweg der durch den
Düsenspalt hindurchströmenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase angebracht ist, und wobei das Gehäuse eine Zusatzöffnung
aufweist, an welcher ein Referenzdruck auf der dem Gasführungskanal abgewandten Seite der Drosselmembran anlegbar ist .
Bei der Reinigung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen geht es um die Phasentrennung einer dispersen Phase in Form von kleinen Öltropfen in der Größenordnung von Ιμιη und kleiner, die in der gasförmigen Phase des Entlüftungsgases verteilt sind. Dieser physikalische Vorgang der Phasentrennung wird als Olabscheidung bezeichnet, für die eine kontinuierliche Energiezufuhr
(Leistungszufuhr) erforderlich ist. Jeder passiv-angetriebene Ölabscheider entnimmt dabei dem Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem einen bestimmten Anteil der zur Verfügung stehenden Leistung in Form eines Druckverlusts , der sich beispielsweise beim
Durchströmen der Poren eines Filters oder beim Durchströmen eines Zyklons ergibt. Je mehr Leistung der Ölabscheider
aufnimmt, desto größer ist das Potential für einen hohen
Ölabscheidegrad . Die zur Verfügung stehende Leistung im
Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem ist jedoch begrenzt und zudem in Abhängigkeit des Motorbetriebszustands stark schwankend.
Zur Olabscheidung sind insbesondere im Automobilbereich verschiedene Bauarten von Ölabscheidern bekannt, die im Sinne der Erfindung in geregelte und ungeregelte Ölabscheider gemäß den nachstehenden Ausführungen unterschieden werden.
Ungeregelte Ölabscheider im Sinne der Erfindung weisen keinen Regelkreis mit Regel- und Stellgröße zur variablen
Anpassung des Druckverlusts auf. Ein ungeregelter Ölabscheider wird von den Entlüftungsgasen durchströmt und weist bei einem bestimmten Volumenstrom immer denselben Druckverlust auf, der mit steigendem Volumenstrom nach einer Ölabscheider-spezifischen Druckverlustkennlinie kontinuierlich ansteigt. Der
Kurbelgehäusedruck einer Brennkraftmaschine schwankt und ergibt sich aus dem vom Entlüftungsvolumenstrom abhängigen Druckverlust des Ölabscheiders und des Saugrohrunterdrucks
(Saug (rohr) unterdruck - Druckverlust = Kurbelgehäusedruck; der zur Verfügung stehende Saugunterdruck entspricht nur näherungsweise dem Saugrohrunterdruck, wenn kein zusätzlicher Unterdruckerzeuger zwischengeschaltet ist) .
Gemäß gesetzlicher Vorschrift und Motorenhersteller- Spezifikation dürfen keine unzulässigen Kurbelgehäuse-Überdrücke entstehen. Da der Kurbelgehäusedruck von den Eingangsgrößen Saugrohrdruck und Olabscheider-Druckverlust abhängig ist, muss der Olabscheider-Druckverlust bei ungeregelten Ölabscheidern sehr gering gehalten werden, damit auch bei
Motorbetriebszuständen, bei denen nur ein sehr geringer
Saugrohrunterdruck zur Verfügung steht (hohe Last, geringe
Drehzahl) , der Kurbelgehäusedruck möglichst im Unterdruckbereich gehalten wird. Bei Motorbetriebszuständen hingegen, bei denen hohe Saugrohrunterdrücke zur Verfügung stehen und nur geringe Entlüftungsgasvolumenströme vorliegen (geringe Last, hohe
Drehzahl) wäre ein höherer Druckverlust des Ölabscheiders vorteilhaft, um die zur Verfügung stehende Leistung
(Saugrohrunterdruck x Blow-By-Volumenstorm = zur Verfügung stehende Leistung) für die Ölabscheidung zu nutzen. Da sich die auf geringe Druckverluste ausgelegte Druckverlustkennlinie eines ungeregelten Ölabscheiders nicht ändern kann, können die höheren zur Verfügung stehenden Leistungen in bestimmten
Motorbetriebszuständen für die Ölabscheidung je nach Motor nur zu einem sehr geringen Anteil genutzt werden.
Mit den bisherigen bekannten, ungeregelten Ölabscheidern (ungeschalteter oder geschalteter Zyklonabscheider, Polyswirl®, Impaktor und andere) kann je nach Motor, insbesondere bei höheren Drehzahlen, die zur Verfügung stehende Leistung nur zu einem geringen Bruchteil für die Ölabscheidung genutzt werden, obwohl zur effektiven Abscheidung des Öleintrags, der mit steigender Drehzahl und Last zunimmt, ein höherer
Leistungsaufnahmeanteil erforderlich wäre, um einen Anstieg des Ölverbrauchs zu verhindern.
Bisherige ungeregelte Ölabscheider machen ein zusätzliches Unterdruckbegrenzungsventil ( "Druckregelventil " ) erforderlich, wenn die durch die motorbauartbedingte im Kurbelgehäuse vorhandene Leistung deutlich höher ist als die vom ungeregelten Ölabscheider genutzte Leistung und die nicht genutzte Leistung zu einem unzulässig hohen Kurbelgehäuseunterdruck führen würde.
Ferner können ungeregelte Ölabscheider ihren Druckverlust nicht automatisch an variierende Randbedingungen
(Saug (rohr) unterdruck, Volumenstrom) anpassen.
Zur Reinigung von mit Ölpartikeln verunreinigten
Kurbelgehäuseentlüftungsgasen werden für Serienanwendungen bislang ungeregelte Ölabscheider eingesetzt, die die Ölpartikel teilweise in Form eines Ölnebels abscheiden. Diese ungeregelten Ölabscheider basieren teilweise auf dem Trägheitsprinzip, bei dem durch eine scharfe Umlenkung der Kurbelgehäuse- Entlüftungsgase, beispielsweise innerhalb eines Zyklons, die Ölnebelpartikel der Strömung nicht mehr folgen können und herausgeschleudert werden. Des Weiteren sind Ölabscheider bekannt, die auf dem Prinzip eines Diffusionsabscheiders
basieren. Ein Ölabscheider der sowohl auf dem Prinzip eines Diffusionsabscheiders als auch auf dem Prinzip eines
Trägheitsabscheiders basiert, ist aus DE 37 015 87 Cl bekannt. Bei diesem Ölabscheider ist einem Zyklon als Trägheitsabscheider ein Filter aus einem synthetischen Vlies oder Metallgestrick, der auf dem Diffusionsabscheider-Prinzip basiert, vorgeschaltet.
Bei ausschließlich durchströmten Filtern besteht jedoch die Gefahr, dass diese sich über die Zeit mit Verunreinigungen zusetzen können und daher, wie bei Motorölfiltern von
Brennkraftmaschinen allgemein bekannt, nicht wartungsfrei sind. Nach dem das Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas aus dem Zyklon
herausströmt, strömt es durch ein Unterdruckbegrenzungsventil , welches auch als Druckregelventil bezeichnet wird. Die
Erforderlichkeit von Unterdruckbegrenzungsventilen ist ein charakteristischer Nachteil von ungeregelten Ölabscheidern . Da ungeregelte Ölabscheider in den meisten Motorbetriebszuständen die zur Verfügung stehende Kurbelgehäuse-Entlüftungsleistung nur zu einem geringen Anteil zur Olabscheidung nutzen können, muss die überschüssige Leistung durch den zusätzlichen
Strömungswiderstand eines Unterdruckbegrenzungsventils abgebaut werden. Ohne ein solches Unterdruckbegrenzungsventil kann die bei ungeregelten Ölabscheidern überschüssige Leistung je nach Motor und Auslegung des Ölabscheiders zu einem unzulässig hohen Kurbelgehäuseunterdruck führen, durch den Dichtungen und
druckempfindliche Bauteile überbelastet werden können.
Eine Weiterentwicklung eines ungeregelten Ölabscheiders ist in der EP 2 052 136 Bl beschrieben. Bei diesem Ölabscheider sind zur Effizienzsteigerung mehrere kleinere, tangential angeströmte Durchflussrohre parallelgeschaltet, von denen einige an der Gasauslassseite mit einem Ventil ausgerüstet sind, das in
Abhängigkeit des Strömungsdrucks öffnet. Durch das parallele Hinzuschalten weiterer Durchflussrohre kann die zur
Olabscheidung nach dem Trägheitsprinzip erforderliche hohe
Strömungsgeschwindigkeit in den Durchflussrohren über einen größeren Volumenstrombereich auf einem näherungsweise
gleichbleibenden Niveau gehalten werden, wodurch sich ein entsprechend gleichbleibend hoher Ölabscheidegrad ergibt. Auch wenn über die Hinzuschaltung weiterer Durchflussrohre der
Druckverlust begrenzt bzw. dessen Anstieg verringert werden kann, handelt es sich bei diesem geschalteten Ölabscheider aus Sicht der Regelungstechnik nicht um einen geregelten
Ölabscheider, da das Hinzuschalten zusätzlicher Durchflussrohre direkt vom Volumenstrom und dem daraus resultierenden
Strömungsdruck am Ventil abhängig ist.
Zur Lösung des Problems der vollständigen Nutzbarmachung der im Kurbelgehäuse-Entlüftungssystem zur Verfügung stehenden
Leistung auch bei unabhängig voneinander schwankenden
Entlüftungsvolumenströmen und Saugrohrunterdrücken (zur
Verfügung stehende Leistung im Kurbelgehäuseentlüftungssystem = Saugrohrunterdruck x Blow-By-Volumenstorm) zur Olabscheidung ist in der DE 44 04 709 Cl ein geregelter Flüssigkeitsabscheider veröffentlicht, der auf einem Zyklon basiert, dessen
tangentialer Einlassquerschnitt über eine pneumatische Verstell- Vorrichtung, bestehend aus einer Druckdose und einem Stellglied, in seiner Breite variabel ist. Der Nachteil dieses Systems ist der technische Aufwand zur Gewährleistung der beabsichtigten Funktion. Das Stellglied wird von einer separaten Druckdose angetrieben und muss zusätzlich über elastisch nachgiebige
Anströmflächen und Abströmflächen zur Innenwandung abgedichtet werden. Zusätzlich muss das Stellglied die Wandung zur
tangentialen Einlassöffnung gasdicht durchdringen. Eine solche gasdichte Ausführung erfordert jedoch sehr enge Toleranzen und erhöht damit gleichzeitig die Gefahr, dass bei geringen
Störeinflüssen, wie beispielsweise durch Verunreinigungen,
Bauteilverzug oder Wärmeausdehnungsdifferenzen, die Reibung bis zum vollständigen Blockieren ansteigt und die Funktion nicht mehr gewährleistet ist.
In DE 11 2007 003 054 B4 ist ein Gas-Flüssigkeitsabscheider zur Abscheidung von Öl aus Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen eines Verbrennungsmotors beschrieben, der ebenfalls eine Druckdose, aufweist, die eine Aktorscheibe betätigt. Die Aktorscheibe bewegt sich quer zur Strömungsrichtung und gibt in Abhängigkeit der Druckdifferenz aus Kurbelgehäusedruck und Atmosphärendruck unterschiedliche Strömungsquerschnitte frei. Der Nachteil dieses durch den Differenzdruck geregelten Olabscheiders besteht darin, dass die Aktorscheibe über eine Fläche im Inneren des Gehäuses gezogen und dabei eine Haft- und Gleitreibung überwunden werden muss, die nicht nur von der Oberflächenbeschaffenheit abhängig ist, sondern vor allem auch von der auf die Aktorscheibe
wirkenden Kraft, die mit höherem Druckverlust infolge kleinerer eingeregelter Strömungsquerschnitte ansteigt. Durch die Reibung ergibt sich eine Regelungshysterese (geringerer Hub des Aktors) , wodurch der Regelungsbereich reduziert ist.
Eine Ölabscheidevorrichtung der eingangs bezeichneten Art ist ferner aus der DE 10 2014 223 291 AI bekannt. Bei dieser Olabscheidevorrichtung wird ein einzelner Impaktor eingesetzt, dessen Tellerventil mit einer Membran verbunden ist, die auf der Innenseite mit den Kurbelgehäusegasen in Kontakt steht und auf der Außenseite bevorzugt atmosphärischem Umgebungsdruck als Referenzdruck ausgesetzt ist. Hierdurch ergibt sich eine
Regelung, die bei erhöhter Leistung einer Saugstrahlpumpe (und infolgedessen höherem erzeugten Saugunterdruck) den
Öffnungsquerschnitt des Ölabscheiders reduziert, so dass die Druckdifferenz an dem Ölabscheider ansteigen kann und somit sich die Ölabscheidung verbessert. Hierbei wird zwar nicht die
Regelung durch die im Betrieb auftretenden Reibungskräfte oder Abdichtungsprobleme beeinträchtigt. Nachteilig ist bei dieser Olabscheidevorrichtung jedoch, dass der Regelungsbereich
eingeschränkt, weil stets ein Volumenstromanteil in allen drei beschriebenen Arbeitsbereichen der Olabscheidevorrichtung durch permanent geöffnete Durchtrittsöffnungen strömt. Diese permanent geöffneten Durchtrittsöffnungen sind in einer Wand eines
Zylinders ausgebildet, durch den das Blow-By-Gas in Richtung des Impaktors strömt. Dabei ist das Tellerventil am Kopfende des Zylinders angeordnet, wobei er in Längsrichtung des Zylinders bewegbar gelagert ist, um entweder das Kopfende des Zylinders abzudichten, so dass das Blow-By-Gas ausschließlich durch die permanent geöffneten Durchtrittsöffnungen strömt, oder um von dem Kopfende abgehoben zu werden, um einen zusätzlich
Querschnitt zu dem von den permanent geöffneten Durchtritts¬ öffnungen gebildeten Querschnitt freizugeben. Der
Verschlussteller ist hierbei als Regler mit Atmosphärendruck als Referenzdruck beaufschlagt. Von Nachteil ist es hierbei, dass der durch die permanent geöffneten Durchtrittsöffnungen
eingeschränkte Regelbereich dazu führen kann, dass bei sehr geringem oder keinem Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Volumenstrom der Druckverlust der permanent geöffneten Durchtrittsöffnungen nicht groß genug ist bzw. gar kein Druckverlust erzeugt wird und sich der Saugunterdruck zu einem unzulässig hohen Anteil oder vollständig bis ins Kurbelgehäuse überträgt. Diese Gefahr besteht insbesondere dann, wenn der Auslass dieses Abscheiders über eine Leitung mit dem Ansaugbereich insbesondere eines Ottomotors stromabwärts hinter der Drosselklappe verbunden werden würde oder mit einem sehr leistungsfähigen
Unterdruckerzeuger verbunden wäre. In einem solchen Fall wäre ein zusätzliches Unterdruckbegrenzungsventil erforderlich, welches die zur Verfügung stehende Leistung am Abscheider für die Ölnebelabscheidung reduzieren würde. Zudem ist die mit dem Tellerventil verbundene Membran bei hohen Saugunterdrücken entsprechend hohen Kräften ausgesetzt, die zu einer
Überbelastung der Membran führen können, wenn zur Regelung als Referenzdruck auf der den Kurbelgehäusegasen abgewandten Seite Atmosphärendruck anliegt. Auch wenn über die Ölabscheide- Vorrichtung ein Überdruck im Kurbelgehäuse vermieden werden soll, so wird der Verschlussteller mit angebundener Membran und Atmosphärendruckbeaufschlagung erst bei höheren Drücken als dem Atmosphärendruck (also bei Überdrücken im Kurbelgehäuse) abheben und öffnen. Der erforderliche Überdruck zum Abheben bzw. Öffnen des Verschlusstellers steigt dabei mit zunehmendem Saugunter¬ druck an und wird zusätzlich durch die in Schließrichtung wirkenden Federkräfte der Feder erhöht. Da die
Durchtrittsöffnungen permanent einen Durchströmungsquerschnitt freigeben, findet eine vollständige Regelung des gesamten
Durchströmungsquerschnitts im eigentlichen Sinne nicht statt.
Ferner ist ein geregelter Abscheider mit uneingeschränktem Regelbereich aus der EP 2 531 273 Bl bekannt. Die Regelung dieses Ölabscheiders basiert auf einer Membran, die sich entlang der Längsachse über ein Zylinderrohr bewegen kann. Die in Form einer Rollmembran ausgebildete Membran kann bei ihrer Bewegung eine oder mehrere Durchströmungsöffnungen in Form von Schlitzen in Längsrichtung abdecken oder freigeben, wobei die
Durchströmungsöffnungen in der Wand des Zylinderrohres
ausgebildet sind und zur Prallfläche an der Innenwand eines äußeren Rohres führen. Dadurch, dass die als Rollmembran ausgeführte Membran nur im Bereich der Schlitze den
resultierenden Kräften aus der Druckdifferenz des
Saugunterdrucks und des Kurbelgehäusedrucks ausgesetzt ist, kann die mechanische Belastung des Membran-Materials geringgehalten werden. Zudem verläuft die aus der Druckdifferenz des
Saugunterdrucks und des Kurbelgehäusedrucks resultierende Kraft quer zur Bewegungsrichtung der Membran, so dass diese Kraft die Regelung nicht negativ beeinflusst. Jedoch ist der benötigte Einbauraum für diesen Olabscheider verhältnismäßig groß. Ein weiterer Nachteil eines solchen Olabscheiders besteht darin, dass die Rollmembran knittern oder falsch abrollen kann und, wie allgemein bei Rollmembranen bekannt, das Druckgefälle nur in eine Richtung wirken darf, da sonst die Gefahr eines Umstülpens der Rollmembran besteht, was zum Beispiel bei einer
Dichtheitsprüfung des Olabscheiders mit Überdruck eintreten kann .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Lösung zu schaffen, die auf konstruktiv einfache Weise eine
Ölabscheidevorrichtung bereitstellt, mit welcher auch bei schwankenden Drücken und schwankenden Entlüftungsgas- Volumenströmen eine gute Ölabscheidung erzielt werden kann.
Bei einer Ölabscheidevorrichtung der eingangs bezeichneten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Drosselmembran radial über Ringspalt hinaus erstreckend
ausgebildet ist und einen randseitig angeformten Dichtbereich aufweist, der dichtend in einer in dem Gehäuse ausgebildeten Ausnehmung derart angeordnet ist, dass die Drosselmembran die Zusatzöffnung von dem Gaseinlass strömungstechnisch trennt.
Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen .
Durch die Erfindung wird eine Ölabscheidevorrichtung zur Reinigung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen zur Verfügung gestellt, die sich durch eine funktionsgerechte Konstruktion auszeichnet und einen einfachen und kostengünstigen Aufbau aufweist. Vorteilhaft benötigt die erfindungsgemäße Ölabscheide- vorrichtung gegenüber ungeregelten Ölabscheidevorrichtungen kein Druckregelventil nach allgemein bekanntem Stand der Technik (siehe zum Beispiel Handbuch Verbrennungsmotor, Vieweg+Teubner Verlag, Auflage 2002, Seite 144, Bild 7-78), so dass Anzahl der Bauteile und Herstellungskosten im Vergleich zu ungeregelten Ölabscheidevorrichtungen reduziert sind. Der Entfall eines
Druckregelventils wirkt sich ferner vorteilhaft auf eine
Vereinfachung des Designs (zum Beispiel für die
Zylinderkopfhaube) und des Montageaufwands aus. Die
erfindungsgemäße geregelte Ölabscheidevorrichtung passt sich zeitlich variierenden Randbedingungen automatisch an und
vermeidet Überdrücke in kritischen Kennfeldbereichen trotz maximaler Nutzung der Leistung in allen Kennfeldbereichen.
Ferner weist die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung im Vergleich zu bekannten Ölabscheidevorrichtungen weniger
mechanisch bewegliche Bauteile auf, die darüber hinaus
geringeren Toleranzanforderungen unterliegen. Im Unterschied zu Ölabscheidevorrichtungen mit einer Rollmembran herrschen bei der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung keine Haft- oder
Gleitreibungskräfte beim Verstellen der Drosselmembran bzw. des Querschnitts des Düsenspalts, da die Querschnittsänderung des Düsenspalts durch kontaktfreie Abstandsänderung zwischen dem umlaufenden Ansatz der Drosselmembran und dem Rand der Mündung des Gasführungskanals erfolgt. Nur sofern ein Saugunterdruck vorliegt und gleichzeitig kein Kurbelgehäuseentlüftungsgas- Volumenstrom vom Motor erzeugt wird, kommt es zum Kontakt und der erforderlichen Abdichtung zwischen einem umlaufenden Ansatz der Drosselmembran und dem Rand der Mündung des
Gasführungskanals, wie nachfolgenden näher beschrieben ist. Die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung zur Reinigung von
Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen weist zur geregelten Ölabscheidung neben dem Trägheitsabscheider die Drosselmembran auf. Das Gehäuse der Olabscheidevorrichtung weist den Gaseinlass auf, der ist mit dem Kurbelgehäuse strömungsverbindbar, so dass durch den Gaseinlass mit Olpartikeln verunreinigtes Gas in das Gehäuse der Olabscheidevorrichtung einströmt. Ferner weist die Olabscheidevorrichtung einen Auslass auf, der mit einem
Ansaugbereich eines Verbrennungsmotors, wie beispielsweise einem Saugrohr, verbindbar ist. Über einen gesonderten weiteren
Auslass oder eine Abzweigung des Auslasses erfolgt vorzugsweise eine Ölab- bzw. eine Ölrückführung . Vorzugsweise wird das abgeschiedene Öl in das Kurbelgehäuse zurückgeführt.
In Strömungsrichtung des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases ist dem Auslass ein Ölabscheider vorgelagert. Dieser Ölabscheider weist insbesondere zum Abscheiden feiner Öltröpfchen
vorzugsweise eine abscheidungswirksame Funktionsfläche,
vorzugsweise ein Textil, auf. Als Ölabscheider könnte jedoch auch ein ausschließlich oder zusätzlich nach dem Prinzip der Trägheits-Ölabscheidung arbeitender Ölabscheider wie zum
Beispiel ein Zyklon vorgesehen sein.
Dem Ölabscheider ist in Strömungsrichtung betrachtet eine
Drosselmembran vorgelagert. Die Drosselmembran kann je nach Betriebszustand eine düsenförmige Drosselöffnung bzw. einen Düsenspalt ausbilden, wobei der Düsenspalt bevorzugt ein
ringförmig ausgebildeter Spalt zwischen dem Rand der Mündung des Gasführungskanals ist. Alternativ könnte die Drosselmembran auch mehrere Einzelöffnungen, Schlitze oder dergleichen
ausbilden, wenn sie in ihrer Öffnungsstellung angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist der Durchströmungsquerschnitt des Düsen¬ spalts variabel, d.h. in Abhängigkeit des Motorbetriebszustands stellt sich ein entsprechend dimensionierter Düsenspalt ein.
Erfindungsgemäß ist die Drosselmembran in ihrer Lage
veränderbar bzw. variierbar gelagert. Durch Verändern der Lage bzw. Stellung der Drosselmembran kann der Durchströmungsquerschnitt des Düsenspalts variiert werden. Entsprechend ist die Drosselmembran derart ausgebildet, dass sie in
Strömungsrichtung des durch den Gaseinlas in das Gehäuse
einströmenden Gas-Ölgemisches bewegbar gelagert ist. Die
Strömungsrichtung entspricht hierbei der Längsrichtung des
Gasführungskanals, in welchen das Gas-Ölgemisch in das Gehäuse einströmt. Durch ein derartiges Bewegen der Drosselmembran wird der Durchströmungsquerschnitt des Düsenspalts variiert. Auf Grund der Bewegung in Strömungsrichtung weist die
erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung den Vorteil auf, dass beispielsweise auftretende Reibung beim Verschieben der
Drosselmembran so gut wie gar nicht vorhanden ist, und falls minimalen Reibungskräfte auftreten bleiben diese unabhängig von der Druckdifferenz zwischen Saugdruck und Kurbelgehäusedruck auf konstantem Niveau. Die von Druckdifferenzen des strömenden Gas- Ölgemisches hervorgerufenen Kräfte in Kombination mit den vom Saugrohr bewirken Kräften wirken in oder entgegen der
Bewegungsrichtung der Drosselmembran und bewirkten somit im Unterschied zu senkrecht oder unter einem Winkel wirkenden
Kräften in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Drosselmembran keine Veränderung der auftretenden Reibung.
Die Drosselmembran ist in Ausgestaltung der Erfindung rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei es bevorzugt ist, dass die Symmetrieachse der Drosselmembran in axialer Richtung, d.h. in Hauptströmungsrichtung des einströmenden Gases, verläuft. Alternativ könnte die Drosselmembran auch unsymmetrisch
ausgebildet sein.
Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Drosselmembran im Wesentlichen tellerförmig ausgebildet ist.
Unabhängig von der Ausgestaltung des Drosselkörpers ist es bevorzugt, dass die Strömungsrichtung des Gas-Ölgemisches im Gaseinlass axial bzw. parallel zur Bewegungsrichtung der
Drosselmembran verläuft. Dabei erfolgt die Durchströmung des Düsenspalts gleichmäßig über dessen Umfang in radialer Richtung zur Drosselmembran. Auf Grund des bevorzugten gleichmäßig über den Umfang verlaufenden Düsenspalts heben sich die radialen Kräfte an der Drosselmembran gegenseitig auf. Hierdurch werden Querkräfte an der Drosselmembran und die damit verbundenen
Reibungskräfte an einer Gehäuseinnenseite oder einer
Führungsschiene vermieden.
Da erfindungsgemäß an der dem Gasführungskanal abgewandten Seite bzw. Seitenfläche der Drosselmembran Atmosphärendruck herrschen soll, weist das Gehäuse eine Zusatzöffnung auf, an welcher Atmosphärendruck anliegt bzw. die mit einem Bereich verbunden ist, in dem Atmosphärendruck herrscht. Insbesondere kann die Zusatzöffnung mit der Umgebung verbunden sein.
Ferner ist es möglich, dass dem Ölabscheider nachgelagert ein zusätzlicher Unterdruck erzeugt wird. Dies kann dadurch erfolgen, dass der Auslass mit einem Unterdruckerzeuger
verbunden ist bzw. dass von einem Unterdruckerzeuger in diesem Bereich Unterdruck erzeugt wird. Als geeigneter
Unterdruckerzeuger kann beispielsweise eine Saugstrahlpumpe vorgesehen sein. Hierdurch ist es möglich, die Leistungsaufnahme der Ölabscheidevorrichtung über die motorbauartbedingte
vorhandene Leistung hinaus zu Gunsten einer vollständigen bzw. verbesserten Ölabscheidung zu steigern.
Zur Abscheidung des durch den Düsenspalt gelangenden Öls ist dem Drosselspalt in Strömungsrichtung ein Ölabscheider nach dem Trägheitsprinzip und/oder nach dem Diffusionsprinzip
nachgeordnet angeordnet. Dabei kann ein Filterelement als
Diffusionsabscheider vorgesehen sein, wobei das Filterelement ringförmig oder bandförmig ausgebildet sein kann.
Die Erfindung sieht in Ausgestaltung vor, dass die
Drosselmembran einen umlaufenden Ansatz aufweist, welcher auf der dem Gasführungskanal zugewandten Seite der Drosselmembran ausgebildet ist und welcher in Schließstellung der
Drosselmembran auf dem Rand der Mündung des Gasführungskanals aufliegt, wobei in Öffnungsstellung der Drosselmembran der Düsenspalt zwischen dem Rand der Mündung und dem umlaufenden Ansatz der Drosselmembran ausgebildet ist. Der Ansatz stellt folglich eine definierte Kontur dar, die in Schließstellung der Drosselmembran mit dem Rand der Mündung in Kontakt steht und eine Strömung der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase in Richtung des Auslasses unterbindet.
Von besonderem Vorteil ist es in Ausgestaltung der
Erfindung, wenn in radialer Richtung betrachtet zwischen dem Dichtbereich und dem Rand der Mündung eine umlaufende
Drosselmembran-Abstützflache angeordnet ist, auf welcher ein umlaufender und elastisch verformbarer Membranwalkbereich der Drosselmembran, die rotationssymmetrisch ausgebildet ist, zumindest in Schließstellung abgestützt aufliegt. Da sich die Drosselmembran mit Bezug auf den Gasführungskanal bzw. den Auslasskanal radial über den Ringspalt hinweg nach außen erstreckt, ist zumindest der Abschnitt der Drosselmembran, der sich über dem Ringspalt erstreckt, normalerweise einem am
Auslass erzeugten Saugunterdruck ausgesetzt, der diesen
Abschnitt der Drosselmembran in Richtung des Auslasses bzw. in Richtung der Schließstellung der Drosselmembran ziehen würde, wodurch der Düsenspalt verkleinert werden könnte. Der
Saugunterdruck am Auslass stellt folglich eine Störgröße dar, die das Regelverhalten der Drosselmembran verschlechtert. Die Drosselmembran-Abstützflache wirkt dem entgegen, da sie den Membranwalkbereich, der zumindest einen flexiblen Bereich der Drosselmembran darstellt, der eine Bewegung der Drosselmembran zwischen der Schließstellung in verschiedene Öffnungsstellungen ermöglicht, in Richtung des Auslasses abstützt. In
Schließstellung der Drosselmembran liegt der Membranwalkbereich vollständig abgerollt bzw. abgewalkt auf der Drosselmembran- Abstützfläche auf, wohingegen bei einer Bewegung der
Drosselmembran aus der Schließstellung in eine Öffnungsstellung der Membranwalkbereich sich quasi abschält.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich die Drosselmembran-Abstützfläche radial einwärts bis zu dem umlaufenden Ansatz der Drosselmembran erstreckt. Diese bevorzugte Ausführung weist den Vorteil auf, dass sich ein konstruktiver Freiheitsgrad ergibt, der es erlaubt, den radialen Abstand des Ölabscheiders zum Düsenspalt konstruktiv unabhängig vom Innendurchmesser der Drosselmembran-Abstützfläche
anzupassen. Hierdurch ist es möglich, den Abstand der
Prallfläche bzw. der abscheidewirksamen Funktionsfläche des Ölabscheiders zum Düsenspalt größer auszuführen als den radialen Abstand des Innendurchmessers der Drosselmembran-Abstützfläche 31, um einerseits den für die Ölnebelpartikelabscheidung
optimalen Abstand der Prallfläche bzw. der abscheidewirksamen Funktionsfläche des Ölabscheiders zum Düsenspalt wählen zu können und um andererseits davon unabhängig die Angriffsfläche für den Saugunterdruck, der im Wesentlichen zwischen dem
Innendurchmesser der Drosselmembran-Abstützfläche und dem umlaufenden Ansatz liegt, zu Gunsten des optimalen
Regelverhaltens so gering wie möglich zu halten.
Der Atmosphärendruck an der dem Gasführungskanal abgewandten Seite der Drosselmembran dient als Referenzdruck, auf dessen Größenordnung der Kurbelgehäusedruck eingeregelt werden soll. Um dies zu erreichen, sieht die Erfindung in weiterer Ausgestaltung vor, dass der Düsenspalt auf einem auf die Drosselmembran bezogenen Durchmesser angeordnet ist, der höchstens 15% kleiner ist als ein Innendurchmesser der Drosselmembran-Abstützfläche . Hierdurch ergeben sich wirksame Angriffsflächen für den
Atmosphärendruck auf der dem Gasführungskanal abgewandten Seite der Drosselmembran, die dem Gasführungskanal zugewandt ist und der Seite der Drosselmembran 10 die dem Kurbelgehäusedruck zugewandt ist. Durch die Dimensionierung der mit dem
Kurbelgehäusedruck beaufschlagten Seite der Drosselmembran auf ein Flächenmaß näherungsweise der mit dem Atmosphärendruck beaufschlagten Seite der Drosselmembran ist folglich die
verbleibende ringförmige Fläche zwischen der Drosselmembran- Abstützfläche und dem Düsenspalt entsprechend klein. Das hat den Vorteil, dass nur eine geringe ringförmige Angriffsfläche der Membran dem am Auslass erzeugten Saugunterdruck ausgesetzt ist.
Konstruktiv besonders günstig im Hinblick auf eine kompakte Bauweise ist es, wenn in Ausgestaltung der Erfindung die
Drosselmembran-Abstützfläche als ein erster Schenkel eines
Profilelements ausgebildet ist, wobei ein zweiter Schenkel eine direkte Prallfläche des Ölabscheiders bildet oder als
Anbringungsfläche für eine abscheidewirksame Funktionsfläche dient. Folglich ist der Ölabscheider und die Drosselmembran- Abstützfläche als einteiliges und ringförmig ausgebildetes
Bauteil bereitgestellt, wodurch sich der Zusammenbau der modular aufgebauten Olabscheidevorrichtung erleichtert.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass der Innendurchmesser der Drosselmembran-Abstützfläche kleiner ist als der Innendurchmesser der Prallfläche und kleiner ist als der Innendurchmesser der abscheidewirksamen Funktionsfläche.
Als günstig im Hinblick auf ein gutes und stabiles
Regelverhalten hat es sich für die Auslegung und Dimensionierung der Olabscheidevorrichtung herausgestellt, dass der Durchmesser des Düsenspalts nur maximal 15% kleiner ist als der
Innendurchmesser der Membranwalkbereich-Stützfläche.
Eine konstruktiv einfache und kompakte Möglichkeit zur
Anbringung des Ölabscheiders besteht darin, dass der Ringspalt wenigstens eine Auflagefläche aufweist, auf welcher der
Ölabscheider aufliegend gehalten ist.
Die Erfindung sieht in weiterer Ausgestaltung vor, dass die Drosselmembran, gegen die Kraft eines elastischen Federelements in Öffnungsrichtung, in Richtung der Schließstellung bewegbar an dem Gehäuse gelagert ist, wobei sich das elastische Federelement sowohl an dem Gehäuse als auch an der dem Gasführungskanal zugewandten Seite der Drosselmembran abstützt. Mit anderen
Worten wirkt das Federelement in Öffnungsrichtung auf die
Drosselmembran ein, wobei im ausgeschalteten Zustand der
Brennkraftmaschine, ohne jegliche Druckdifferenzen an der tellerförmigen Drosselmembran und ohne einen
Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Volumenstrom, durch das Federelement ein minimaler Düsenspalt eingestellt ist, so dass durch das Federelement zwischen dem Rand der Mündung des Gasführungskanals und dem umlaufenden Ansatz der Drosselmembran ein vorbestimmter Abstand voreingestellt ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann die
Olabscheidung aus den Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen dadurch begünstigt werden, wenn der Ölabscheider eine abscheidewirksame Funktionsfläche, insbesondere die eines Vlies oder eines
Textils, aufweist.
Schließlich sieht die Erfindung in Ausgestaltung vor, dass der Auslass mit einem Unterdruckerzeuger, insbesondere einer Saugstrahlpumpe, strömungsverbunden ist. Ein Unterdruckerzeuger nach Art einer Saugstrahlpumpe arbeitet mit strömungsdynamischen Kräften und kommt ohne einen externen mechanischen Antrieb, wie zum Beispiel einen Motor, Riementrieb oder dergleichen, aus.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der Referenzdruck auf der dem Gasführungskanal abgewandten Seite der Drosselmembran Atmosphärendruck ist.
Ebenso von Vorteil ist es, wenn die Ölabscheidevorrichtung als modulare Funktionsbaugruppe ausgeführt ist. Bevorzugt ist es dabei, wenn die als modulare Funktionsbaugruppe ausgeführte Ölabscheidevorrichtung in einem Kurbelgehäuseentlüftungsgas- führenden Gehäuseelement eingesetzt ist und die räumlich
gasdichte Trennung zwischen verunreinigten und gereinigten
Kurbelgehäuseentlüftungsgasen sowie zwischen gereinigten
Kurbelgehäuseentlüftungsgasen und Umgebungsluft auf
Atmosphärendruck-Niveau über Dichtungen oder eine gasdichte Verschweißung erfolgt.
Schließlich ist es bevorzugt, wenn der umlaufende Düsenspalt und/oder das Gehäuse vom Umfang her im Wesentlichen eine
kreisrunde oder eine ovale oder eckige Kontur aufweisen. Bei der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung handelt es sich zusammengefasst um eine geregelte Olabscheidevorrichtung. Mit dieser kann die zur Verfügung stehende Leistung im
Kurbelgehäuse als auch zusätzliche Leistung von einem
Unterdruckerzeuger zu einem hohen Anteil von bis zu 100% genutzt werden. Dies ist über das gesamte Motorkennfeld möglich, so dass hierdurch eine Steigerung des Ölabscheidungsgrades ermöglicht ist, da sich der geregelte Olabscheider an die schwankenden Motorbetriebs-bedingungen optimal anpasst. Ein zusätzliches Unterdruckbegrenzungsventil ist daher nicht mehr erforderlich. Die Konstruktion ist daher deutlich einfacher.
Im Sinne der Erfindung ist der Begriff „Kanal" als Synonym zu dem Ausdruck „Rohr" zu sehen, worunter ein länglicher
Hohlkörper zu verstehen ist, dessen Querschnitt nicht
zwangsläufig kreisrund sein muss, sondern auch einen
rechteckigen, einen ovalen oder einen anderen Querschnitt aufweisen kann. Ferner ist unter dem Ausdruck „umlaufend" ein radial umlaufendes Element zu verstehen, welches beispielsweise ringförmig ausgebildet sein kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit der Zeichnung, in der beispielhaft bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind. In der Zeichnung zeigt:
Figur 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen
Olabscheidevorrichtung, die in einer Zylinderkopfhaube eingebaut ist,
Figur 2 eine perspektivische Draufsicht auf die
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung,
Figur 3 eine perspektivische Unteransicht auf die
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung,
Figur 4 eine perspektivische Einzelteildarstellung der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung, Figur 5 in perspektivischer Schnittansicht einen
Einströmzylinder der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung,
Figur 6 eine detaillierte Schnittansicht auf einen
Ölabscheider der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung,
Figur 7 eine Draufsicht auf ein Gehäuseunterteil der
erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung,
Figur 8 eine perspektivische Schnittansicht des
Gehäuseunterteils der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung,
Figur 9 eine seitliche Schnittansicht auf eine
Drosselmembran und einen Stützteller der erfindungsgemäßen
Olabscheidevorrichtung,
Figur 10 eine seitliche Schnittansicht auf die
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung bei einem leicht geöffneten Düsenspalt,
Figur 11 eine seitliche Schnittansicht auf die
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung bei einem stärker geöffneten Düsenspalt,
Figur 12 eine detaillierte Schnittansicht von ausgewählten Bauteilen der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung,
Figur 13 eine seitliche Schnittansicht auf eine
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung gemäß einer alternativen Ausführungsform bei geschlossenem Düsenspalt,
Figur 14 eine seitliche Schnittansicht auf die
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung gemäß der alternativen Ausführungsform bei geöffnetem Düsenspalt und
Figur 15 eine seitliche Schnittansicht auf die
erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung gemäß der alternativen Ausführungsform bei maximal geöffnetem Düsenspalt.
In Figur 1 ist eine Schnittansicht gezeigt, bei welcher eine erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung 1 zur Reinigung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen exemplarisch in einem
zweischaligen Gehäuseelement 2 mit Gehäuseoberteil 2a und
Gehäuseunterteilt 2b integriert ist. Diese beispielhafte
Einbaudarstellung soll demonstrieren, dass sich die erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung 1 sehr einfach in ein Gehäuse, wie zum Beispiel in eine Zylinderkopfhaube, integrieren lässt. Über einen Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Einlass 3 gelangt zu reinigendes Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas zu der
Olabscheidevorrichtung 1, durch welche das mit Ölnebelpartikeln beladene Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas strömt, wie anhand der Pfeile in Figur 1 gezeigt ist. Nach Durchströmung der
Olabscheidevorrichtung 1 strömt der Gasstrom über einen
Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Auslass 4 aus dem Gehäuseelement 2 aus, wobei größere und leicht abzuscheidende Ölnebelpartikel über einen ersten Ölablauf 5 aus dem Gehäuse 2 ablaufen können, wohingegen feine Ölnebelpartikel, die in der
Olabscheidevorrichtung 1 abgeschieden werden, über einen zweiten Ölablauf 6 aus dem Gehäuse 2 ablaufen können. Um die Strömung durch die Olabscheidevorrichtung 1 zu fördern, ist üblicherweise eine in Figur 1 nicht dargestellte Saugstrahlpumpe am
Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Auslass 4 angeordnet.
Verschiedene Perspektivansichten auf die erfindungsgemäße Ölscheidevorrichtung 1 sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt, wobei die Figur 2 eine Draufsicht und die Figur 3 eine
Unteransicht zeigen. Aus diesen beiden Darstellungen, welche lediglich ein Gehäuse 7 der Olabscheidevorrichtung 1 zeigen, ist die kompakte und flache Bauweise der Olabscheidevorrichtung 1 ersichtlich .
Anhand der Figuren 4 bis 12 wird nachstehend der Aufbau der erfindungsgemäßen Olabscheidevorrichtung 1 erläutert. Die Figur 4 zeigt eine Einzelteildarstellung der Olabscheidevorrichtung 1, die das Gehäuse 7 aufweist, welches einen Gehäusedeckel 7a, ein mit dem Gehäusedeckel 7a über eine Einhakverbindung in Eingriff stehendes Gehäuseunterteil 7b und einen Einströmzylinder 7c umfasst. Das Gehäuse 7 weist einen Gaseinlass 8 (siehe zum
Beispiel Figuren 3 und 10), der mit einem Kurbelgehäuse
strömungsverbindbar ist (siehe zum Beispiel Figur 1) und der an dem Einströmzylinder 7c ausgebildet ist, und einen Auslass 9 (siehe zum Beispiel Figuren 8 und 12), der mit einem
Ansaugbereich eines Motors strömungsverbindbar ist und der an dem Gehäuseunterteil 7b ausgebildet ist, auf.
Durch den Gaseinlass 8 strömt ein ölnebelhaltiges
Kurbelgehäuseentlüftungsgas in das Gehäuse 7 ein, wobei das Kurbelgehäuseentlüftungsgas im Wesentlichen in Richtung einer Hauptströmungsrichtung 12 (siehe Figur 10) einströmt. Durch den Auslass 9 strömt das gereinigte Gas aus dem Gehäuse 7 aus und gelangt dann, wie für Figur 1 beschrieben, in den Ansaugbereich bzw. das Saugrohr des Motors. Innerhalb des Gehäuses 7 und zwischen dem Gaseinlass 8 und dem Auslass 9 ist innerhalb des Gehäuses 7 eine Drosselmembran 10 und ein Ölabscheider 11 angeordnet. Das Gehäuseunterteil 7b bildet mit seiner Wandung einen Gasführungskanal 14 aus, der mit dem Gaseinlass 8
strömungsverbunden ist und der zu der Drosselmembran 10 führt. An einem dem Gaseinlass 8 abgewandten Längsende des
Gasführungskanals 14 ist eine Mündung 15 ausgebildet, an welcher die tellerförmig ausgebildete Drosselmembran 10 angeordnet ist. Der Gasführungskanal 14 ist von einem mit dem Auslass 9
strömungsverbundenen Auslasskanal 22 umgeben, wobei der
Gasführungskanal 14 und der Auslasskanal 22 einen Ringspalt 23 bilden. Der Auslasskanal 22 ist als dabei als ein um den
Gasführungskanal 14 umlaufender Ring ausgebildet, der über vier, gleichmäßig um den Umfang des Gasführungskanals 14 verteilte Stege 24 mit dem Gasführungskanal 14 verbunden und somit an dem Gehäuseunterteil 7b fixiert ist.
Das Gehäuse 7 bzw. der Einströmzylinder 7c weist einen im
Zentrum des Gehäuses 7 angeordneten und sich in Längsrichtung 16 des Gasführungskanals 14 erstreckenden Führungszapfen 17 auf. Der Führungszapfen 17 dient zu Führung und Lagerung eines
Stütztellers 18, auf welchem die Drosselmembran 10 aufliegend gehalten ist. Der Stützteller 18 weist eine zentrale Öffnung 19 auf, in welcher der Führungszapfen 17 ragt. Durch den
Führungszapfen 17 ist eine Bewegung der Drosselmembran 10 in Längsrichtung 16 des Gasführungskanals 14 möglich, so dass die Drosselmembran 10 zwischen einer Schließstellung, in welcher die Drosselmembran 10 auf einem Rand 25 der Mündung 15 des
Gasführungskanals 14 aufliegt und die Mündung 15 verschließt, und einer Öffnungsstellung, in welcher ein ringförmiger
Düsenspalt 26 zwischen dem Rand 25 der Mündung 15 und der
Drosselmembran 10 gebildet ist, in dem Gehäuse 7 bewegbar gelagert ist. In einer Öffnungsstellung (siehe zum Beispiel Figur 10), bei welcher ein Düsenspalt 26 vorhanden ist, können Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase von dem Gasführungskanal 14 über den Düsenspalt 26 in den Ringspalt 23 strömen, wie es
exemplarisch in Figur 1 durch die die Strömung anzeigen Pfeile dargestellt ist. Ferner ist in dem Gehäusedeckel 7a eine
Drosselblende 20 angeordnet, die eine Zusatzöffnung 21 aufweist. Die folglich in dem Gehäuse 7 ausgebildete Zusatzöffnung 21 ist mit der Umgebung verbunden, so dass innerhalb des Gehäusedeckels 7a stets Atmosphärendruck herrscht. Dabei stellt der
Atmosphärendruck einen Referenzdruck dar, der aus der dem
Gasführungskanal 14 abgewandten Seite der Drosselmembran 10 anliegt. Somit trennt die Drosselmembran 10 die Zusatzöffnung 21 von dem Gaseinlass 8 als auch dem Auslass 9 strömungstechnisch ab, wobei die tellerförmige Drosselmembran 10 zu diesem Zweck radial über den Ringspalt 23 hinaus erstreckend ausgebildet ist und eine randseitig und umlaufend angeformten Dichtbereich 27 aufweist, der dichtend in einer in dem Gehäuse 7 bzw. in dem Gehäuseunterteil 7b ausgebildeten Ausnehmung 28 derart
angeordnet ist, dass das Innere des Gehäusedeckels 7a und damit die dem Gaseinlass 8 abgewandte Seite der Drosselmembran 10 mit Atmosphärendruck beaufschlagt ist.
Die Drosselmembran 10 weist einen umlaufenden Ansatz 29 auf, welcher auf der dem Gasführungskanal 14 zugewandten Seite der Drosselmembran 10 ausgebildet ist. In Schließstellung der
Drosselmembran 10 liegt der umlaufende Ansatz 29 auf dem Rand 25 der Mündung 15 des Gasführungskanals 14 auf, wobei in Öffnungsstellung der Drosselmembran 10 der Düsenspalt 26 zwischen dem Rand 25 der Mündung 15 und dem ringförmigen Ansatz 29 der Drosselmembran 10 ausgebildet ist.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist als
Ölabscheider 11 ein Trägheitsabscheider vorgesehen. Durch diesen wird der Gasstrom, d.h. das Öl-Luftgemisch, stark umgelegt, sodass sich das Öl an einer Innenseite des
Trägheitsölabscheiders 11 absetzt. Insbesondere weist der
Ölabscheider 11 eine Prallwand IIa auf, welche in dem
dargestellten Ausführungsbeispiel eine die Ölabscheidung
unterstützende Oberfläche IIb aufweist. Diese kann durch die Oberflächengestaltung oder durch Vorsehen eines Vlieses oder Textils realisiert sein. Der Ölabscheider 11 ist an dem
Auslasskanal 22 innenseitig des Ringspalts 26 und in einem quer zur Längsrichtung 16 des Gasführungskanals 14 verlaufenden
Strömungsweg der durch den Düsenspalt 26 hindurchströmenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase angebracht. In Abhängigkeit des in dem Kurbelgehäuse und somit auch in einem Bereich des
Gaseinlasses 8 herrschenden Drucks bewegt sich die bewegbar gelagerte Drosselmembran 10 aufgrund der herrschenden Kräfte und der Druckdifferenzen in Figur 10 nach oben oder unten in
Längsrichtung 16. Dies bewirkt ein Abheben oder Absenken des Membranwalkbereichs 30 (siehe Figur 11), der als umlaufender Abschnitt an der Drosselmembran 10 radial nach außen versetzt zu dem ringförmigen Ansatz 29 ausgebildet ist, so dass ein variierender Düsenspalt 26 ausgebildet ist oder der ringförmige Ansatz 29 auf dem Rand der Mündung 15 aufliegt, sofern ein
Saugunterdruck vorliegt, ohne dass vom Motor ein Kurbelgehäuse- Entlüftungsgas-Volumenstrom erzeugt wird, um die Übertragung des Saugunterdrucks ins Kurbelgehäuse zu verhindern.
Bei der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung 1 ist ferner vorgesehen, dass in radialer Richtung betrachtet zwischen dem Dichtungsbereich 27 und dem Rand 25 der Mündung 15 eine
umlaufende Drosselmembran-Abstützfläche 31 angeordnet ist, auf welcher der ringförmige und elastisch verformbare
Membranwalkbereich 30 der rotationssymmetrisch ausgebildeten Drosselmembran 10 zumindest in Schließstellung abgestützt aufliegt. Die Drosselmembran-Abstützflache 31 ist oberhalb der abscheidewirksamen Funktionsfläche IIb und der Prallwand IIa angeordnet und erstreckt sich radial einwärts bis maximal zum umlaufenden Ansatz 29 der Drosselmembran 10. Die Dicke des umlaufenden Ansatzes ist dabei so auszulegen, dass sich ein Höhenversatz in Längsrichtung 16 zur Drosselmembran- Abstützfläche 31 ergibt, so dass gewährleistet ist, dass der Strahl aus dem Düsenspalt 26 die gegenüberliegende und
abscheidewirksame Oberfläche IIb trifft. Der erforderliche
Höhenversatz ist dabei auf den maximal erforderlichen Düsenspalt 26 abzustimmen, der sich bei minimalem Saugunterdruck und maximalem Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Volumenstrom bei der jeweiligen Brennkraftmaschine ergibt.
Ohne Drosselmembran-Abstützfläche 31 für die Drosselmembran 10 würde die Drosselmembran 10 im Membranwalkbereich 30 durch die Druckdifferenz aus Atmosphärendruck und Saugunterdruck in Richtung des Saugunterdrucks (also in Richtung des Auslasses 9) gezogen. Dabei wirkt auf die Drosselmembran 10 eine Kraft in Schließstellung, die ohne eine zusätzliche Gegenkraft in
Öffnungsrichtung, wie zum Beispiel durch ein Federelement, zu einem zu geringen Düsenspalt 26 führend würde und in Folge dessen zu einem Kurbelgehäuseüberdruck. Die Drosselmembran- Abstützfläche 31 für die Drosselmembran 10 als Anschlagfläche verhindert, dass die Drosselmembran 10 im Membranwalkbereich 30 in Richtung des Saugunterdrucks gezogen wird. Hierdurch werden entsprechend zusätzliche Kräfte in Schließrichtung der
Drosselmembran minimiert bis vollständig vermieden. Das hat zur Folge, dass ein Federelement zur Aufbringung einer zusätzlichen Öffnungskraft nicht erforderlich ist, um den Kurbelgehäusedruck auf Atmosphärendruck-Niveau zu halten. Vorzugsweise erstreckt sich die Drosselmembran-Abstützfläche 31 radial einwärts bis zu dem ringförmigen Ansatz 29 der Drosselmembran (10), wie es in den Figuren 13 bis 15 für eine alternative Ausführungsform der Ölabscheidevorrichtung 1 gezeigt ist, wobei sich die alternative Ausführungsform durch die radiale Einwärts-Erstreckung der
Drosselmembran-Abstützflache 31 und der Form des umlaufenden
Ansatzes 29 von der Ausführungsform der Ölabscheidevorrichtung 1 der Figuren 1, 10 und 11 unterscheidet. Für eine vorteilhafte Auslegung der Ölabscheidevorrichtung 1 ist darauf zu achten, dass der Düsenspalt 26 auf einem auf die Drosselmembran 10 bezogenen Durchmesser 32 angeordnet ist, der höchstens 15% kleiner ist als ein Innendurchmesser 33 der Drosselmembran- Abstützflache 31 (siehe zum Beispiel Figur 11) . Die
Drosselmembran-Abstützflache 31 ist als ein Schenkel 11c eines im Querschnitt L-förmigen Profilelements 50 ausgebildet, wobei der andere Schenkel IIa die Prallfläche des Ölabscheiders 11 bildet. Das Profilelement 50 liegt dabei auf wenigstens einer Auflagefläche 51 auf, die innerhalb des Ringspalts 23
ausgebildet sind.
Die Drosselmembran 10 ist bei den in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispielen gegen die Kraft eines elastischen
Federelements 52 in Schließstellung bewegbar an dem Gehäuse 7 gelagert, wobei sich das elastische Federelement 52 sowohl an dem Gehäuse 7 als auch an der dem Gasführungskanal 14
zugewandten Seite der Drosselmembran 10 abstützt. Das
Federelement 52 wirkt in Öffnungsrichtung auf die Drosselmembran 10 ein, wobei im ausgeschalteten Zustand der Brennkraftmaschine ohne jegliche Druckdifferenzen an der tellerförmigen
Drosselmembran 10 und ohne einen Kurbelgehäuseentlüftungsgas- Volumenstrom, durch das Federelement 52 ein minimaler Düsenspalt 23 eingestellt ist, so dass durch das Federelement 52 zwischen dem Rand 25 der Mündung 15 des Gasführungskanals 14 und dem ringförmigen Ansatz 29 der Drosselmembran 10 ein vorbestimmter Abstand bzw. Düsenspalt 26 voreingestellt ist. Nachdem vorstehend die erfindungsgemäße Ölabscheide- vorrichtung 1 mit ihren Konstruktionsmerkmalen beschrieben worden ist, folgt eine Beschreibung der Funktion der
Ölabscheidevorrichtung 1.
Bei der in den Figuren 1, 10, 11 und 13 bis 15 gezeigten
Ölabscheidevorrichtung 1 tritt das ölnebelhaltige Kurbelgehäuse- Entlüftungsgas durch den Gaseinlass 8 in das Gehäuse 7 ein. Das ölnebelhaltige Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas tritt hierbei in Richtung der Hauptströmungsrichtung 12 in das Gehäuse 8 ein. Wie durch die Pfeile in Figur 1 dargestellt, strömt das
ölnebelhaltige Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas seitlich an der tellerförmigen und rotationssymmetrisch ausgebildeten
Drosselmembran 10 vorbei und tritt sodann durch einen
umlaufenden Düsenspalt 26 zwischen dem ringförmigen Ansatz 29 der Drosselmembran 10, die als Drosselkörper wirkt, und dem Rand 25 der Mündung 15 aus. In Strömungsrichtung schließt sich an den umlaufenden Düsenspalt 26 eine Prallwand IIa als Trägheits- ölabscheider 11 an, die vorzugsweise eine abscheidewirksame Funktionsfläche IIb, wie zum Beispiel ein Vlies oder Textil, aufweist, wobei es sich beim Ölabscheider auch um einen nicht dargestellten Ölabscheider handeln kann, der hauptsächlich auf dem Diffusionsabscheideprinzip basiert.
Die Olabscheidung erfolgt bei der in den Figuren gezeigten Ölabscheidevorrichtung 1 durch ein starkes Umlenken des
Kurbelgehäuseentlüftungsgas an der Prallwand IIa bzw. der abscheidewirksamen Funktionsfläche IIb, welches zur Steigerung der Olabscheidung durch den engen Düsenspalt 26 maximal
beschleunigt wird. Die scharfe Umlenkung des Kurbelgehäuse- Entlüftungsgases, welches mit hoher Strömungsgeschwindigkeit auf die Prallwand IIa bzw. die abscheidewirksame Funktionsfläche IIb trifft, können die Ölnebelpartikel aufgrund ihrer Massenträgheit nicht folgen und werden an der Prallwand IIa bzw. an der
Funktionsfläche IIb abgeschieden. Das abgeschiedene Öl wird in das Kurbelgehäuse zurück gefördert. Es stellt sich im Betrieb der Olabscheidevorrichtung ein dem jeweiligen Betriebsbedingungen angepasster Düsenspalt 26 ein, der folglich nicht konstant sondern variabel ist und dessen Querschnitt durch eine selbstregelnde Regelungslogik stets so eingestellt wird, dass der Druckverlust des Düsenspalts 26 maximal so groß ist wie der gerade zur Verfügung stehende
Saugunterdruck, so dass sich ein Kurbelgehäusedruck in der
Größenordnung des Atmosphärendrucks bzw. vorzugsweise ein geringer Unterdruck im einstelligen Millibar-Bereich als
Zielgröße bzw. Sollwert der Regelung ergibt. In diesem Zustand liegt der kleinstmögliche Düsenspalt-Querschnitt vor, der ohne einen Kurbelgehäuseüberdruck zu erzeugen, eingestellt werden kann. Aufgrund des nahezu gegendruckunabhängigen
Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Volumenstroms sind die
Strömungsgeschwindigkeiten beim kleinstmöglichen Düsenspalt folglich maximal. Durch die nahezu vollständige Nutzung des Saugunterdrucks zur Beschleunigung des Kurbelgehäuse- Entlüftungsgases auf maximale Strömungsgeschwindigkeit in allen Motorkennfeldbereichen ergibt sich folglich stets ein optimaler Ölabscheidegrad an der Prallwand IIa bzw. an der Funktionsfläche IIb.
Realisiert wird dieses selbstregelnde Verhalten des
Düsenspaltquerschnitts durch die Beaufschlagung der
Drosselmembran 10 mit Atmosphärendruck auf der dem
Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas abgewandten Seite. Der
Atmosphärendruck an der dem Gaseinlass 8 abgewandten Seite der Drosselmembran 10 dient als Referenzdruck, auf dessen
Größenordnung der Kurbelgehäusedruck eingeregelt werden soll. Um das zu erreichen, ist vorzugsweise der Düsenspalt 26 auf einem Durchmesser angeordnet, der nur maximal 15% kleiner sein sollte als der Durchmesser der Drosselmembran-Abstützfläche 31.
Hierdurch ergeben sich wirksame Angriffsflächen für den
Atmosphärendruck auf der dem Gaseinlass 8 abgewandten Seite der Drosselmembran 10 und der dem Gaseinlass 8 zugewandten Seite der Drosselmembran 19. Durch die Dimensionierung der mit dem
Kurbelgehäuse-Druck beaufschlagten Seite der Drosselmembran 10 auf ein Flächenmaß näherungsweise der mit dem Atmosphärendruck beaufschlagten Seite der Drosselmembran 10 ist folglich die verbleibende ringförmige Fläche zwischen der Drosselmembran- Abstützfläche 31 und dem Düsenspalt 26 entsprechend klein. Das hat den Vorteil, dass nur eine geringe ringförmige
Angriffsfläche der Drosselmembran 10 dem vorliegenden
Saugunterdruck ausgesetzt wird. Hierdurch werden nicht nur die mechanischen Belastungen der Drosselmembran 10 bei hohen
Saugunterdrücken minimiert - vielmehr führt eine möglichst kleine Drosselmembran-Angriffsfläche gegenüber dem
Saugunterdruck auch zu einem besseren Regelverhalten, da die Regelung zwischen dem Atmosphären- und Kurbelgehäusedruck erfolgen soll und der Saugunterdruck auf die Regelung als
Störgröße wirkt. Bei einer zu großen Membran-Angriffsfläche für den Saugunterdruck wirkt eine entsprechend höhere Kraft in
Schließrichtung der Drosselmembran 10, die sich nur teilweise durch eine Gegenkraft über z.B. ein Federelement in
Öffnungsrichtung kompensieren lässt, ohne dass sich dadurch das Regelverhalten verschlechtert.
Zudem hat die Anordnung des Düsenspalts 26 auf einem
möglichst großen Durchmesser in Relation zum Durchmesser des Gehäuses 7 den Vorteil, dass auch mit sehr kleinen
Ölabscheidern, so wie diese nach dem Stand der Technik in
Gehäusen von Zylinderkopfhauben eingesetzt werden, bereits bei einem sehr geringen Öffnungspalt des Düsenspalts 26 in der
Größenordnung von einigen l/10teln bis wenigen Millimetern ein großer Strömungsquerschnitt freigegeben wird, so dass auch bei geringen Saugunterdrücken und hohen Kurbelgehäuseentlüftungsgas- Volumenströmen ein ausreichend großer Düsenspalt 26 zur
Vermeidung von Kurbelgehäuseüberdrücken gewährleistet werden kann . In Figur 14 ist die Ölabscheidevorrichtung 1 in einer
Situation gezeigt, bei der sich die Drosselmembran-Abstützfläche 31 nach innen über die abscheidewirksame Funktionsfläche IIb hinaus bis in die unmittelbare Nähe des ringförmigen Ansatzes 29 der Membran erstreckt. Diese Ausführungsform mit der über die abscheidewirksame Funktionsfläche IIb hinausragenden
Drosselmembran-Abstützfläche 31 hat den Vorteil, dass sich ein konstruktiver Freiheitsgrad ergibt, der es erlaubt, den radialen Abstand der abscheidewirksamen Funktionsfläche IIb zum
Düsenspalt 26 konstruktiv unabhängig vom Innendurchmesser 33 der Drosselmembran-Abstützfläche 31 anzupassen. Mit dieser
Ausführung ist es möglich, den Abstand der abscheidewirksamen Funktionsfläche IIb zum Düsenspalt 26 größer auszuführen als den radialen Abstand des Innendurchmessers 33 der Drosselmembran- Abstützfläche 31, um einerseits den für die Ölnebelpartikel- abscheidung optimalen Abstand der abscheidewirksamen
Funktionsfläche IIb zum Düsenspalt 26 wählen zu können und um andererseits davon unabhängig die Angriffsfläche für den
Saugunterdruck im Wesentlichen zwischen dem Innendurchmesser 33 der Drosselmembran-Abstützfläche 31 und dem umlaufenden Ansatz 29 zu Gunsten des optimalen Regelverhaltens so gering wie möglich zu halten.
Konstruktiv ist darauf zu achten, dass bei vollständiger Auflage des Membranwalkbereichs 30 auf der der Drosselmembran- Abstützfläche 31 der ringförmige Ansatz 29 gleichzeitig zur
Auflage auf dem Rand 25 der Mündung 15 kommt, wie es in Figur 13 dargestellt ist, oder aber der ringförmige Ansatz 29 noch einen minimalen Abstand zum Rand 25 der Mündung 15 aufweist, der über eine geringe Verformung des geringen Anteils des
Membranwalkbereichs 30, der nach innen über die Drosselmembran- Abstützfläche 31 hinaussteht, geschlossen werden kann, um eine vollständige Abdichtung des ringförmigen Ansatzes 29 auf dem Rand 25 der Mündung 15 zu ermöglichen. Ohne eine feststehende Drosselmembran-Abstützflache 31 für den Membranwalkbereich 30 würde die Drosselmembran 10 im
Membranwalkbereich 30 durch die Druckdifferenz aus
Atmosphärendruck und Saugunterdruck in Richtung des
Saugunterdrucks gedrückt, insbesondere bei größeren radialen Abständen der Prallwand IIa. Dabei wirkt auf die Drosselmembran 10 eine Kraft in Schließrichtung, die ohne eine zusätzliche Gegenkraft in Öffnungsrichtung durch z.B. ein Federelement zu einem zu geringen Düsenspalt 26 führend würde und in Folge dessen zu einem Kurbelgehäuseüberdruck. Die Drosselmembran- Abstützfläche 31 für den Membranwalkbereich 30 als
Anschlagsfläche verhindert, dass die Drosselmembran 10 im
Membranwalkbereich 30 in Richtung des Saugunterdrucks gezogen wird. Hierdurch werden entsprechend zusätzliche Kräfte in
Schließrichtung der Drosselmembran 10 minimiert bis vollständig vermieden. Das hat zur Folge, dass ein Federelement 52 zur
Aufbringung einer zusätzlichen Öffnungskraft, insbesondere wenn die jeweilige Anwendung nur geringe Düsenspaltquerschnitte erfordert, nicht zwingend erforderlich ist, um den
Kurbelgehäusedruck auf Atmosphärendruck-Niveau zu halten.
Vorzugsweise ist bei einem Verzicht auf ein zusätzliches Federelement ein Abstand zwischen dem ringförmigen Ansatz 29 der Drosselmembran 10 und dem Rand 25 der Mündung 15 bei
vollständiger Auflage des Membranwalkbereichs 30 auf der
Drosselmembran-Abstützfläche 31 in der Größenordnung von wenigen l/10teln vorzusehen. Dieser Spalt kann das Kurbelgehäusedruck- Niveau leicht in die Größenordnung eines 1-stelligen Unterdrucks in Millibar verschieben. Hierbei wird das elastische Verhalten des geringen Membranwalkbereich-Anteils genutzt, der über die Drosselmembran-Abstützfläche 31 nach innen hinaussteht, welcher sich ähnlich wie eine Feder unter Krafteinwirkung verformen kann und die Funktion des Federelements 52 übernimmt. Aufgrund der Elastizität des überstehenden Membranwalkbereich-Anteils kann sich der konstruktiv vorgesehene Düsenspalt 26 auch vollständig schließen, wenn bei einem anliegenden Saugunterdruck kein
Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Volumenstrom vorliegt und somit die erforderliche gasdichte Abdichtung zwischen dem ringförmigen Ansatz 29 und dem Rand 25 der Mündung 15 ermöglichen.
Nachstehend erfolgt eine Beschreibung der Änderung des
Düsenspalt-Querschnitts bei der Regelung der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung 1.
Ausgehend von einem vollständig geschlossenen Zustand (siehe zum Beispiel Figur 13) des Reglers in Form der Drosselmembran 10 im Bereich des Düsenspalts 26, der vorliegt sobald ein
Saugunterdruck ohne Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Volumenstrom wirksam ist, hebt die Drosselmembran 10 vom Rand 25 der Mündung 15 ab und gibt im Bereich zwischen dem ringförmigen Ansatz 29 der Drosselmembran 10 und dem Rand 25 der Mündung 15 den
Düsenspalt 26 frei (siehe zum Beispiel Figur 14), sobald ein minimaler Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Volumenstrom vorliegt.
Das Abheben der Drosselmembran 10 und die resultierende Freigabe des Düsenspalts 26 wird ermöglicht durch ein
geringfügiges partielles Abheben des Membranwalkbereichs 30 von der Drosselmembran-Abstützfläche 31. Das Abheben von der
Drosselmembran-Abstützfläche 31 erfolgt in Form eines Abrollens ähnlich eines Abschälens, so dass bei geringen Düsenspalten 26 der Membranwalkbereich 30 auf größerem Durchmesser weiterhin auf der Drosselmembran-Abstützfläche 31 aufliegt. Das hat den funktionsentscheidenden Vorteil, dass sich die Angriffsfläche für den Saugunterdruck durch das geringfügige partielle Abheben des Membranwalkbereichs 30 ebenfalls nur geringfügig vergrößert, so dass die Kräfte in Schließrichtung auf den Membranwalkbereich 30 selbst bei höheren Saugunterdrücken, wie von Ottomotoren oder beim Einsatz von zusätzlichen leistungsfähigen Unterdruckerzeugern bekannt, sehr gering ausfallen und sich kaum auf das Regelverhalten auswirken.
Der maximale Düsenspalt 26 liegt vor (siehe zum Beispiel Figur 15) , wenn der Saugunterdruck gering ist und die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas-Volumenströme hoch sind. In diesem Zustand ist ein größerer Anteil des Membranwalkbereichs 30 von der Drosselmembran-Abstützfläche 31 abgehoben. In diesem Zustand wäre die Angriffsfläche im Membranwalkbereich 30 zwar größer; da jedoch die Saugunterdrücke in diesem Zustand geringer sind, sind auch die in Schließrichtung wirkenden Kräfte und die
resultierenden Auswirkungen auf das Regelverhalten entsprechend gering .
Der erfindungsgemäße geregelte Olabscheider 1 mit der tellerförmigen Drosselmembran 10, welche in Kombination mit dem Stützteller 18 die Funktion des Reglers übernimmt, zeigt das nachstehend beschriebene Regelverhalten im Motorbetrieb eines Motors ohne zusätzlichen Unterdruckerzeuger in der
Kurbelgehäuseentlüftung :
Bei Motorbetriebszuständen mit geringer Drehzahl, die zu einem entsprechend geringem Saugrohrunterdruck, einer geringen Last und zu einem geringen Entlüftungsgasvolumenstrom führt, wird der Regler bzw. die Drosselmembran 10 einen großen oder auch den maximalen Strömungsquerschnitt des Düsenspalts 26, vergleichbar mit dem differenzdrucklosen Ausgangszustand, freigeben, der in Kombination mit gleichzeitig geringen
Entlüftungsgasvolumenströmen zu geringeren Strömungsgeschwindigkeiten und geringeren Druckverlusten im Düsenspalt 26 führt .
Wird die Drehzahl bei gleichbleibend geringer Last auf eine hohe Drehzahl erhöht, erhöht sich der Saugrohrunterdruck bei nahezu gleichbleibendem Entlüftungsgas-Volumenstrom. Aufgrund des hohen Saugrohrunterdrucks und des zunächst noch geringen Druckverlusts im Düsenspalte 26 ergibt sich ein Anstieg des Kurbelgehäuseunterdrucks, d.h. eine größere Druckdifferenz zu der mit Atmosphärendruck beaufschlagten Seite des Reglers bzw. der Drosselmembran 10, die sich infolge dessen in Richtung des Druckgefälles bewegt und den Strömungsquerschnitt des
Düsenspalts 26 soweit reduziert, bis der dabei ansteigende Druckverlust den Kurbelgehäuseunterdruck auf den Sollwert reduziert .
Wird ausgehend vom vorangehenden Motorbetriebszustand mit hoher Drehzahl und geringer Last, die Last auf hohe Last erhöht, erhöht sich der Entlüftungsgasvolumenstrom, am zunächst noch geringeren Strömungsquerschnitt des Düsenspalts 26, der einen höheren Druckverlust erzeugt und damit den Kurbelgehäuse- Unterdruck reduziert. Sobald der Kurbelgehäuse-Unterdruck auf einen Wert unter den Sollwert fällt, wird der Regler durch das kurbelgehäuseseitige Federelement 52 auch gegen eine noch geringe verbliebene Kraft des Reglers, soweit in Richtung größerer Düsenspaltquerschnitte verschoben, dass der
resultierende geringere Druckverlust den Kurbelgehäuseunterdruck auf den Sollwert ansteigen lässt.
Das vorangehend beschriebene Regelverhalten bezieht sich auf das Regelverhalten des geregelten Abscheiders beim Einsatz in einer Kurbelgehäuseentlüftung einer konventionelle
Brennkraftmaschine ohne zusätzlichen Unterdruckerzeuger.
Beim Einsatz eines zusätzlichen Unterdruckerzeugers, wie z.B. einer Saugstrahlpumpe oder einer elektrischen Pumpe wird sich die Abscheideleistung erhöhen.
Die Regelung bzw. der sich einstellende Düsenpalt 26 ist dann vom jeweils erzeugten Unterdruck des Unterdruckerzeugers in Kombination mit dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Volumenstrom abhängig und nicht mehr direkt von der Drehzahl der
Brennkraftmaschine .
Die erfindungsgemäße geregelte Ölabscheidevorrichtung 1 besteht aus einer modularen Funktionsbaugruppe, die die
Strömungsgeschwindigkeit des Entlüftungsgasvolumenstroms unter nahezu vollständiger Nutzung der im Kurbelgehäuseentlüftungs¬ system zur Verfügung stehenden Leistung über den geregelten bzw. über den sich variabel einstellenden Düsenspalt 26 maximal beschleunigt und aus einem sich anschließendem Funktionselement in Form des Ölabscheiders 11, auf welches der Düsenstrahl zur Ölnebelabscheidung auftrifft.
Allgemein kann der Regelkreis wie folgt beschrieben werdenj_ Bei ungeregelten Olabscheidern schwankt der Kurbelgehäuse- unterdruck einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit des Motor- betriebszustands und ergibt sich aus der Differenz des
Saugrohrunterdrucks und des vom Entlüftungsvolumenstrom
abhängigen Ölabscheiderdruckverlusts (Saugrohrunterdruck - Ölabscheiderdruckverlust = Kurbelgehäusedruck) . Um den
Kurbelgehäusedruck auf einem konstanten minimalen
Unterdruckniveau zur Nutzung der maximal zur Verfügung stehenden Kurbelgehäuseentlüftungsleistung zu halten, ist erfindungsgemäß eine geregelte Anpassung des Druckverlusts erforderlich.
Als Regelgröße für den Regler, bestehend aus der
Drosselmembran 10 und dem Stützteller 18, dient die
Druckdifferenz aus Atmosphärendruck und Kurbelgehäusedruck. Als Sollwert für die Regelgröße ist ein konstanter geringer
Kurbelgehäuseunterdruck (Kurbelgehäusedruck [absolut] - Atmosphärendruck [absolut] < 0) unabhängig von den
Motorbetriebszuständen angestrebt.
Sobald sich ausgehend von einem Gleichgewichtszustand die Druckdifferenz aus Atmosphärendruck und Kurbelgehäusedruck als Regelgröße während des Motorbetriebs geringfügig ändert, kommt es entsprechend zu einer geringfügigen Abweichung vom Sollwert und die Drosselmembran 10 vollzieht eine Relativbewegung in Richtung des Druckgefälles. Diese Relativbewegung der
Drosselmembran 10 wird verwendet, um den Strömungsquerschnitt des Düsenspalts 26 und damit indirekt den Druckverlust des Ölabscheidevorrichtung 1 als Stellgröße mechanisch so
anzupassen, dass der konstante geringe Kurbelgehäuseunterdruck als Sollwert der Regelgröße wieder erfüllt ist (Rückkopplung) . Für die Regelfunktion ist es von besonderer Bedeutung, dass der Strömungsquerschnitt des Düsenspalts 26 verändert werden kann, damit eine Beeinträchtigung der Regelfunktion durch den Staudruck an dem Düsenpalt-Einlass bzw. der Druckdifferenz aus Saugdruck und Kurbelgehäusedruck ausgeschlossen oder zumindest verringert werden kann. Mit der Druckdifferenz aus
Atmosphärendruck und Kurbelgehäusedruck als Regelgröße, der Relativbewegung des Reglers und des sich ändernden Druckverlusts infolge der Strömungsquerschnittsänderung des Düsenspalts 26 als Stellgröße und der Rückkopplung der Stellgröße auf die
Regelgröße solange bis sich der geringe Kurbelgehäuseunterdruck als Sollwert wiedereingestellt hat, ergibt sich ein
geschlossener Regelkreis. Da es sich hierbei um einen
selbstregelnden Vorgang handelt, erfolgen die einzelnen Schritte des Regelkreises aufeinander fortlaufend und ohne zeitliche Verzögerung, so dass der anzustrebende geringe
Kurbelgehäuseunterdruck als Sollwert der Regelgröße stets eingehalten wird.
Über die Federkonstante des kurbelgehäusedruckseitigen
Federelements 52 lässt sich der geringe Kurbelgehäuseunterdruck, der als Sollwert eingeregelt werden soll, von der Größe
festlegen. Ohne das Federelement 52 würde sich bei der
bevorzugten und bereits beschriebenen Ausführung nach Fig. 13 ein Kurbelgehäusedruck in der Größenordnung des
Atmosphärendrucks einstellen. Mit steigender Federkonstante des Federelements 52 nimmt die erforderliche Kraft, zum Verschieben des Reglers in Richtung kleinerer Düsenspalte 26 zu, d.h. erst bei höheren Kurbelgehäuseunterdrücken verengt der Regler den Düsenspalt 26 auf den gleichen Strömungsquerschnitt. Aufgrund des durchschnittlich größeren Strömungsquerschnitts des
Düsenspalts 26 bei einem kurbelgehäuseseitigen Federelement 52 mit größerer Federkonstante wird der durchschnittliche
Druckverlust entsprechend geringer und der
Kurbelgehäuseunterdruck größer sein. Der Druckverlust der an dem Düsenspalt 26 entsteht, steht in direktem Zusammenhang mit den Strömungsgeschwindigkeiten in und nach dem Düsenspalt 26. Je größer die Strömungsgeschwindigkeit ist, mit der der sich an den Düsenspalt 26 anschließende Trägheits-Ölabscheider 11 angeströmt wird, umso höher ist das Potential für einen hohen
Ölabscheidegrad . Daher ist für das kurbelgehäuseseitige
Federelement 52 vorzugsweise eine möglichst geringe
Federkonstante zu wählen, um hohe Strömungsgeschwindigkeiten in dem Düsenspalt 26 für eine maximale Ölabscheidung zu erzielen.
Bei Motorbetriebszuständen mit geringer Drehzahl, die zu einem entsprechend geringem Saugrohrunterdruck führt, und einer geringen Last, die zu einem geringen Entlüftungsgasvolumenstrom führt, wird der Regler einen großen oder auch den maximalen Strömungsquerschnitt des Düsenspalts 26, vergleichbar mit dem differenzdrucklosen Ausgangszustand, freigeben, der in
Kombination mit gleichzeitig geringen Entlüftungsgas- Volumenströmen zu geringeren Strömungsgeschwindigkeiten und geringeren Druckverlusten in dem Düsenspalt 26 führt.
Wird die Drehzahl bei gleichbleibend geringer Last auf eine hohe Drehzahl erhöht, erhöht sich der Saugrohrunterdruck bei nahezu gleichbleibendem Entlüftungsgas-Volumenstrom. Aufgrund des hohen Saugrohrunterdrucks und des zunächst noch geringen Druckverlusts in dem Düsenspalt 26 ergibt sich ein Anstieg des Kurbelgehäuseunterdrucks, d.h. eine größere Druckdifferenz zur atmosphärendruckbeaufschlagten Seite des Reglers bzw. der
Drosselmembran 10, die sich infolge dessen in Richtung des Druckgefälles bewegt und den Strömungsquerschnitt des
Düsenspalts 26 soweit verschließt, bis der dabei ansteigende Druckverlust den Kurbelgehäuseunterdruck auf den Sollwert reduziert .
Wird ausgehend vom vorangehenden Motorbetriebszustand mit hoher Drehzahl und geringer Last die Last auf hohe Last erhöht, erhöht sich der Entlüftungsgasvolumenstrom, der an dem zunächst noch geringeren Strömungsquerschnitt des Düsenspalts 26 einen höheren Druckverlust erzeugt und damit den Kurbelgehäuse¬ unterdruck reduziert. Sobald der Kurbelgehäuseunterdruck auf einen Wert unter den geringen Kurbelgehäusedruck des Sollwerts fällt, wird der Regler durch das Federelement 52 auch gegen eine noch geringe verbliebene Kraft des Reglers soweit in Richtung eines größeren Düsenspaltquerschnitts verschoben, dass der resultierende geringere Druckverlust den Kurbelgehäuseunterdruck auf den Sollwert ansteigen lässt.
Die erfindungsgemäße Olabscheidevorrichtung weist gegenüber ungeregelten Ölabscheidern insbesondere nachfolgende Vorteile auf :
• höheres Potential für höhere Ölabscheidungsgrade durch die Nutzbarmachung der gesamten zu Verfügung stehenden Leistung im KurbelgehäuseentlüftungsSystem.
• Entfall des Druckregelventils als Folge/Nebeneffekt.
• Vereinfachung des Ölabscheider- bzw. Zylinderkopfhauben- Designs durch Entfall des außen angebrachten
Druckregelventils.
• geringer Montageaufwand wegen Entfall des
Druckregelventils .
• Modularer Aufbau (Funktion des Moduls vor dem Verbau im ZSB prüfbar) .
· Kosteneinsparpotential als Folge der vorangehenden vier
Punkte .
• kein Leckage-Risiko durch außen angebrachtes
Druckregelventil mehr.
• keine Variantenbildung des Abscheiders erforderlich
(maximal zulässiger Druckverlust stellt sich automatisch abhängig vom Motor und den Betriebsbedingungen ein) .
• passt sich zeitlich variierenden Randbedingungen
automatisch an (beispielsweise höherer Blow-By-Volumenstrom durch Motorverschleiß, Luftfilter voll => höhere
Saugrohrunterdrücke) .
• bessere Ölreißsicherheit (geregelter Ölabscheider erhöht den Druckverlust bei zusätzlichem Fremd-Blow-By nicht! => bessere Abförderung des abgeschiedenen Öls) . • Vermeidung von Überdrücken in kritischen Kennfeldbereichen
(geringe Drehzahl, hohe Last) trotz maximaler Nutzung der Leistung in allen Kennfeldbereichen.
• keine Elektronik erforderlich, da selbstregelnd.
· kein höherer Kraftstoff erbrauch (verglichen mit aktiv
angetriebenen Olabscheidern) .
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Ölabscheidevor- richtung gegenüber bekannten geregelten Olabscheidern
insbesondere folgende Vorteile aufweisen:
· geringere Toleranzanforderungen.
• weniger mechanisch bewegliche Bauteile.
• keine Haft- oder Gleitreibungskräfte beim Verstellen der Drosselmembran bzw. des Querschnitts des Düsenspalts.
• Querschnittsänderung des Düsenspalts erfolgt kontaktfrei im Bereich des Düsenspalts 26.
• Sehr kompakte Bauweise aufgrund der tellerförmigen
Drosselmembran 10.
• Uneingeschränkter Regelbereich, der gesamte
Kurbelgehäuseentlüftungsgas-Volumenstrom wird durch den Düsenspalt geleitet, keine zusätzlichen
Strömungsquerschnitte als By-Pass zur offenbarten
Ölabscheidevorrichtung erforderlich .
• Hohe mechanische Beständigkeit der tellerförmigen
Drosselmembran 10 gegenüber hohen Saugunterdrücken aufgrund der Drosselmembran-Abstützfläche 31.
• Hohe Beständigkeit der Drosselmembran gegenüber den
Kurbelgehäuseüberdrücken, die bei Überdruck- Dichtheitsprüfungen des Brennkraftmaschinen-Herstellers vor der ersten Inbetriebnahme der Brennkraftmaschine
aufgebracht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Ölabscheidevorrichtung (1) zur Reinigung von
Kurbe1gehäuse-Entlüftungsgasen, aufweisend :
ein Gehäuse (7), welches einen mit einem Kurbelgehäuse strömungsverbindbaren Gaseinlass (8) und einen mit einem
Ansaugbereich einer Brennkraftmaschine strömungsverbindbaren Auslass (9) aufweist, und
einen zwischen dem Gaseinlass (8) und dem Auslass (9) in dem Gehäuse (7) angeordneten Ölabscheider (11),
wobei sich innerhalb des Gehäuses (7) ein mit dem
Gaseinlass (8) strömungsverbundener Gasführungskanal (14) erstreckt,
wobei an einem dem Gaseinlass (8) abgewandten Längsende des Gasführungskanals (14) eine Mündung (15) ausgebildet ist, an welcher eine tellerförmig ausgebildete Drosselmembran (10) angeordnet ist, die in Längsrichtung (16) des
Gasführungskanals (14) zwischen einer Schließstellung, in welcher die Drosselmembran (10) auf einem Rand (25) der
Mündung (15) des Gasführungskanals (14) aufliegt und die
Mündung (15) verschließt, und einer Öffnungsstellung, in welcher ein umlaufender Düsenspalt (26) zwischen dem Rand (25) der Mündung (15) und der Drosselmembran (10) gebildet ist, in dem Gehäuse (7) bewegbar gelagert ist,
wobei der Gasführungskanal (14) zumindest abschnittsweise von einem mit dem Auslass (9) strömungsverbundenen
Auslasskanal (22) umgeben ist und der Gasführungskanal (14) und der Auslasskanal (22) einen Ringspalt (23) bilden, durch welchen in Öffnungsstellung der Drosselmembran (10)
Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase von dem Gasführungskanal (14) über den Düsenspalt (26) in den Ringspalt (23) strömen können, wobei der Ölabscheider (11) an dem Auslasskanal (22) innenseitig des Ringspalts (23) und in einem quer zur
Längsrichtung (16) des Gasführungskanals (14) verlaufenden Strömungsweg der durch den Düsenspalt (26) hindurchströmenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase angebracht ist, und
wobei das Gehäuse (7) eine Zusatzöffnung (21) aufweist, an welcher ein Referenzdruck auf der dem Gasführungskanal (14) abgewandten Seite der Drosselmembran (10) anlegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Drosselmembran (10) radial über den Ringspalt (23) hinaus erstreckend ausgebildet ist und einen randseitig angeformten Dichtungsbereich (27) aufweist, der dichtend in einer in dem Gehäuse (7) ausgebildeten Ausnehmung (28) derart angeordnet ist, dass die Drosselmembran (10) die Zusatzöffnung (21) von dem Gaseinlass (8) strömungstechnisch trennt.
2. Ölabscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselmembran (10) einen umlaufenden Ansatz (29) aufweist, welcher auf der dem Gasführungskanal (14) zugewandten Seite der Drosselmembran (10) ausgebildet ist und welcher in Schließstellung der Drosselmembran (10) auf dem Rand (25) der Mündung (15) des Gasführungskanals (14)
aufliegt, wobei in Öffnungsstellung der Drosselmembran (10) der Düsenspalt (26) zwischen dem Rand (25) der Mündung (15) und dem umlaufenden Ansatz (29) der Drosselmembran (10) ausgebildet ist.
3. Ölabscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in radialer Richtung betrachtet zwischen dem Dichtungsbereich (27) und dem Rand (25) der
Mündung (15) eine umlaufende Drosselmembran-Abstützfläche (31) angeordnet ist, auf welcher ein umlaufender und elastisch verformbarer Membranwalkbereich (30) der Drosselmembran (10) zumindest in Schließstellung abgestützt aufliegt.
4. Ölabscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Drosselmembran-Abstützflache
(31) radial einwärts bis zu dem umlaufenden Ansatz (29) der Drosselmembran (10) erstreckt.
5. Ölabscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenspalt (26) auf einem auf die Drosselmembran (10) bezogenen Durchmesser (32) angeordnet ist, der höchstens 15% kleiner ist als ein Innendurchmesser (33) der Drosselmembran-Abstützfläche (31). 6. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselmembran- Abstützfläche (31) als ein erster Schenkel (11c) eines
Profilelements (50) ausgebildet ist, wobei ein zweiter
Schenkel (IIa) eine direkte Prallfläche (IIa) des
Ölabscheiders (11) bildet oder als Anbringungsfläche für eine abscheidewirksame Funktionsfläche (IIb) dient.
7. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Drosselmembran-Abstützfläche (31) kleiner ist als der
Innendurchmesser der Prallfläche (IIa) und kleiner ist als der Innendurchmesser der abscheidewirksamen Funktionsfläche (IIb).
8. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (23) wenigstens eine Auflagefläche (51) aufweist, auf welcher der Ölabscheider (11) aufliegend gehalten ist.
9. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselmembran (10), gegen die Kraft eines elastischen
Federelements (52) in Öffnungsrichtung, in Richtung der Schließstellung bewegbar an dem Gehäuse (7) gelagert ist, wobei sich das elastische Federelement (52) sowohl an dem Gehäuse (7) als auch an der dem Gasführungskanal (14) zugewandten Seite der Drosselmembran (10) abstützt. 10. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider (11) eine abscheidewirksame Funktionsfläche (IIb), insbesondere ein Textil, aufweist. 11. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (9) mit einem Unterdruckerzeuger, insbesondere einer Saugstrahlpumpe, strömungsverbunden ist. 12. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzdruck auf der dem Gasführungskanal (14) abgewandten Seite der Drosselmembran (10) Atmosphärendruck ist. 13. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung als modulare Funktionsbaugruppe ausgeführt ist. 14. Ölabscheidevorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die als modulare Funktionsbaugruppe ausgeführte Ölabscheidevorrichtung in einem
Kurbelgehäuseentlüftungsgas-führenden Gehäuseelement (2) eingesetzt ist und die räumlich gasdichte Trennung zwischen verunreinigten und gereinigten Kurbelgehäuseentlüftungsgasen sowie zwischen gereinigten Kurbelgehäuseentlüftungsgasen und Umgebungsluft auf Atmosphärendruck-Niveau über Dichtungen (70, 80) oder eine gasdichte Verschweißung erfolgt.
15. Ölabscheidevorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der umlaufende Düsenspalt (26) und/oder das Gehäuse (7) vom Umfang her im Wesentlichen eine kreisrunde oder eine ovale oder eckige Kontur aufweisen.
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WO (1) WO2018171906A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10151225B2 (en) * 2016-10-26 2018-12-11 GM Global Technology Operations LLC Integrated oil separator assembly for crankcase ventilation
DE102017111434B4 (de) 2017-05-24 2018-12-27 Polytec Plastics Germany Gmbh & Co. Kg Ölabscheidevorrichtung
DE102017215365B4 (de) * 2017-09-01 2022-03-03 Daimler Ag Ölabscheide- und Motorbelüftungseinrichtung
CN107975618B (zh) * 2017-12-28 2024-06-14 美嘉帕拉斯特汽车零部件（上海）有限公司 油气分离器压力调节阀
DE102019217901B4 (de) 2019-11-20 2022-03-31 BRUSS Sealing Systems GmbH Ölabscheidevorrichtung
CN111425277B (zh) * 2020-03-31 2021-01-08 合肥恒信汽车发动机部件制造有限公司 一种基于大气压力自调节流通截面的油气分离模块
DE102021200448B4 (de) 2021-01-19 2022-10-06 BRUSS Sealing Systems GmbH Ölabscheidevorrichtung für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors
DE102022106850A1 (de) * 2022-03-23 2023-09-28 Elringklinger Ag Zylinderkopfhaube für einen Verbrennungsmotor
CN115596533B (zh) * 2022-10-25 2024-07-23 苏州恩都法汽车系统股份有限公司 一种堆叠组件及离心式油气分离器

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3701587C1 (en) 1987-01-21 1987-11-26 Knecht Filterwerke Gmbh Oil mist separator for internal combustion engines, especially for crankcase breathing
DE4404709C1 (de) 1994-02-15 1995-06-08 Freudenberg Carl Fa Flüssigkeitsabscheider
DE202005012403U1 (de) * 2005-08-06 2006-12-21 Hengst Gmbh & Co.Kg Pneumatisches Druckregelventil
EP2052136B1 (de) 2006-08-18 2011-05-04 Polytec Automotive GmbH & Co. KG Vorrichtung zur abscheidung von flüssigkeiten aus gasen
DE102010036399A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Woco Industrietechnik Gmbh Ventil, Abscheidesystem und Verfahren zur Abscheidung von Partikeln
EP2531273B1 (de) 2010-02-05 2014-04-16 Parker Hannifin Manufacturing (UK) Limited Separator
DE112007003054B4 (de) 2007-01-11 2014-08-07 Cummins Filtration Ip, Inc. Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom und Verfahren zum Abscheiden von Öl von Blowbygas eines Verbrennungsmotor
DE102014223291A1 (de) 2014-11-14 2016-05-19 Mahle International Gmbh Flüssigkeitsabscheideeinrichtung
DE102015101181A1 (de) * 2015-01-28 2016-07-28 Thyssenkrupp Ag Steuerbare Ölabscheideeinrichtung

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3386469A (en) * 1966-07-29 1968-06-04 Robertshaw Controls Co Pressure regulator
US7964009B2 (en) * 2004-09-21 2011-06-21 Cummins Filtration Ip, Inc. Inertial gas-liquid separator with axially variable orifice area
DE102006024816A1 (de) * 2006-05-29 2007-12-06 Mahle International Gmbh Einrichtung für die Entlüftung eines Kurbelgehäuses
GB201113072D0 (en) * 2011-07-29 2011-09-14 Parker Hannifin Mfg Uk Ltd A separator
JP5871742B2 (ja) * 2012-07-30 2016-03-01 本田技研工業株式会社 内燃機関の燃料供給装置
CN204113382U (zh) * 2014-09-18 2015-01-21 中国第一汽车股份有限公司 主动式油气分离器
CN107427846B (zh) * 2015-03-02 2019-11-22 东京滤器株式会社 油分离器
DE102016006095B4 (de) * 2015-07-16 2023-05-25 Mann+Hummel Gmbh Abscheidemodul, Leitungsmodul sowie Entlüftungsvorrichtung
DE102018125927B4 (de) * 2017-10-20 2022-03-10 Mann+Hummel Gmbh Ventilbauteil zum Regeln oder Steuern eines Fluiddrucks

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3701587C1 (en) 1987-01-21 1987-11-26 Knecht Filterwerke Gmbh Oil mist separator for internal combustion engines, especially for crankcase breathing
DE4404709C1 (de) 1994-02-15 1995-06-08 Freudenberg Carl Fa Flüssigkeitsabscheider
DE202005012403U1 (de) * 2005-08-06 2006-12-21 Hengst Gmbh & Co.Kg Pneumatisches Druckregelventil
EP2052136B1 (de) 2006-08-18 2011-05-04 Polytec Automotive GmbH & Co. KG Vorrichtung zur abscheidung von flüssigkeiten aus gasen
DE112007003054B4 (de) 2007-01-11 2014-08-07 Cummins Filtration Ip, Inc. Gas-Flüssigkeit-Trägheitsabscheider zum Entfernen von Flüssigkeitsteilchen aus einem Gas-Flüssigkeit-Strom und Verfahren zum Abscheiden von Öl von Blowbygas eines Verbrennungsmotor
EP2531273B1 (de) 2010-02-05 2014-04-16 Parker Hannifin Manufacturing (UK) Limited Separator
DE102010036399A1 (de) * 2010-07-14 2012-01-19 Woco Industrietechnik Gmbh Ventil, Abscheidesystem und Verfahren zur Abscheidung von Partikeln
DE102014223291A1 (de) 2014-11-14 2016-05-19 Mahle International Gmbh Flüssigkeitsabscheideeinrichtung
DE102015101181A1 (de) * 2015-01-28 2016-07-28 Thyssenkrupp Ag Steuerbare Ölabscheideeinrichtung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"Handbuch Verbrennungsmotor", 2002, VIEWEG+TEUBNER VERLAG, pages: 144

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