EP3192987A1

EP3192987A1 - Ölabscheidevorrichtung für die kurbelgehäuseentlüftung eines verbrennungsmotors

Info

Publication number: EP3192987A1
Application number: EP16168010.3A
Authority: EP
Inventors: Artur Knaus; Manfred Brand
Original assignee: Bruss Sealing Systems GmbH
Current assignee: Bruss Sealing Systems GmbH
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-05-03
Publication date: 2017-07-19
Also published as: DE102016100419B4; DE102016100419A1

Abstract

Eine Ölabscheidevorrichtung (10) für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors umfasst mindestens einen Spaltabscheider (20) mit einem Gaseinlassrohr (12), einem spaltbestimmenden Element (15, 64), das ein Auslassende des Gaseinlassrohrs (12) abdeckt unter Freigabe oder Freilassung eines seitlichen Spalts (22), und einer in Strömungsrichtung dahinter angeordneten, eine Prallwand (23) ausbildenden Abscheidekammer (19). Die Abscheidekammer (19) ist von einem beidseitig geöffneten Abscheiderohr (14) gebildet, das außen mit radialem Abstand s und mit axialer Überlappung u über dem Gaseinlassrohr (12) angeordnet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors, umfassend mindestens einen Spaltabscheider mit einem Gaseinlassrohr, einem spaltbestimmenden Element, das ein Auslassende des Gaseinlassrohrs in Strömungsrichtung abdeckt unter Freigabe oder Freilassung eines seitlichen Spalts, und einer in Strömungsrichtung dahinter angeordneten, eine Prallwand ausbildenden Abscheidekammer.
Eine Ölabscheidevorrichtung unter Verwendung eines Federzungenabscheiders mit einer einseitig eingespannten Federzunge als spaltbestimmendem Element wurde erstmals in der DE 103 62 162 B4 beschrieben. Ölabscheidevorrichtungen mit einem gegen die Kraft einer Feder verschiebbaren starren Teller sind beispielsweise aus der DE 100 51 307 B4 und der EP 1 285 152 B1 bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Ölabscheidevorrichtung mit Spaltabscheider im Hinblick auf einen höheren Wirkungsgrad weiterzuentwickeln.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Erfindungsgemäß ist die Abscheidekammer von einem beidseitig geöffneten Abscheiderohr gebildet, das außen mit radialem Abstand und mit axialer Überlappung über dem Gaseinlassrohr angeordnet ist. Aufgrund der Erfindung kann das Blow-by-Gas durch den von dem spaltbestimmenden Element freigegebenen Spalt in einem mittleren Bereich in das Abscheiderohr einströmen und beidseitig aus diesem entweichen. Im Gegensatz zu der einseitigen Abströmung im Stand der Technik kann das Gas somit besser abströmen und baut einen geringeren Staudruck auf, wodurch insbesondere bei hohen Gasvolumenströmen ein höherer Wirkungsgrad erreicht wird.
Die Erfindung betrifft einerseits Ausführungsformen, bei denen das spaltbestimmende Element eine einseitig eingespannte Federzunge ist, deren freies Ende das Auslassende des Gaseinlassrohrs abdeckt. Dabei verringert sich erfindungsgemäß der Staudruck im Impaktionsbereich, d.h. an der Innenwand des Abscheiderohrs, wodurch ein erhöhter Wirkungsgrad des Abscheiders erreicht werden kann.
Vorzugsweise ist in dem Abscheiderohr ein Durchbruch zur Durchführung der Federzunge gebildet, wobei der Durchbruch in ein Totvolumen mündet, das eine Ölabscheidung nach Art einer Virtualimpaktion bewirkt. Die Ölpartikel werden im Bereich des Durchbruchs nicht an der Innenwand des Abscheiderohrs impaktiert, sondern in das Totvolumen hineingeschleudert, wo sie sich aufgrund fehlender Luftbewegung absetzen können. Obwohl im Bereich der Federzunge nach einer Seite das freie Abströmen des Blow-By-Gases und nach der anderen Seite die Prallwand unterbrochen ist, wird die Abscheideleistung aufgrund der Virtualimpaktion kaum reduziert.
In anderen Ausführungsformen der Erfindung ist das spaltbestimmende Element ein gegen die Kraft einer Feder verschiebbarer starrer Teller. In diesen Ausführungsformen wird aufgrund des um 360° durchgehenden, unterbrechungsfreien Abscheiderohrs im Gegensatz zum Federzungenabscheider eine vollständige 360°-Impaktion ermöglicht, was eine nochmalige Steigerung des Wirkungsgrades bedeutet. Der Begriff Teller ist hier nicht beschränkend in Bezug auf die Form zu sehen, es kann sich allgemein um einen beliebig geformten starren Körper, beispielsweise einen Zylinder, handeln, der geeignet ist, das Auslassende des Gaseinlassrohrs im Ruhezustand abzudecken.
Nach dem zuvor Gesagten umfasst der Begriff Spaltabscheider Abscheider mit einem spaltbestimmenden Element, das einen variablen Spalt in Abhängigkeit von dem Volumenstrom an Blow-by-Gas bildet, und kann daher auch als variabler Spaltabscheider bezeichnet werden. Hierunter fallen auch Abscheider, bei denen das spaltbestimmende Element ein in Abhängigkeit eines Unterdruckangebots geregeltes Element ist. In anderen Ausführungsformen kann das spaltbestimmende Element auch einen Spalt konstanter Spaltweite bilden und insbesondere ein gehäusefestes Element sein. Diese Abscheider können auch als konstante Spaltabscheider bezeichnet werden. Ein Spaltabscheider im Sinne der Erfindung kann auch als Spaltimpaktor bezeichnet werden.
Vorzugsweise ist ein Hubbegrenzungselement für das spaltbestimmende Element vorgesehen. Hierdurch wird effektiv verhindert, dass das spaltbestimmende Element infolge von Druckpulsationen und dadurch verursachtem Ausweichen oder Schwingen einen zu großen Spaltquerschnitt freigibt. Das Hubbegrenzungselement ermöglicht somit auch bei Druckpulsationen hohe Gasströmungsgeschwindigkeiten ohne Funktionsbeeinträchtigung des Spaltabscheiders.
Die Ölabscheidevorrichtung kann in eine Zylinderkopfhaube oder in ein Ölabscheidemodul integriert sein. Das Ölabscheidemodul kann beispielsweise zum gedichteten Einsetzen in eine Zylinderkopfhaube oder als eigenständiges Bauteil vorgesehen sein.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1, 2: einen erfindungsgemäßen Federzungenabscheider in einem Querschnitt und in einer Draufsicht;
Fig. 3: eine erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung in einer Querschnittsansicht;
Fig. 4, 5: ein Abscheiderteil für eine erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung in einer Draufsicht bzw. in einer perspektivischen Ansicht auf die Austrittsseite;
Fig. 6: eine Ansicht gemäß Fig. 4 mit eingesetztem Federzungenbauteil;
Fig. 7: eine Ansicht gemäß Fig. 5 mit aufgesetztem Ölabscheiderteil;
Fig. 8: eine perspektivische Ansicht der Ölabscheidevorrichtung gemäß Fig. 7;
Fig. 9: ein Abscheiderteil für eine erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung in einer Draufsicht auf die Eintrittsseite;
Fig. 10: die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung in einer weiteren Querschnittsansicht;
Fig. 11: eine perspektivische Ansicht auf ein Abscheiderteil von der dem einlassseitigen Bauteil zugewandten Seite;
Fig. 12: eine Querschnittsansicht einer Ölabscheidevorrichtung in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 13, 14: eine Draufsicht und eine Querschnittsansicht eines Spaltabscheiders in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 15-17: Querschnittsansichten von Spaltabscheidern in weiteren Ausführungsformen der Erfindung.

Die schematisch dargestellte Ölabscheidevorrichtung 10 gemäß den Fig. 1 und Fig. 2 umfasst mindestens einen Federzungenabscheider 20 mit einem einlassseitigen Bauteil 11 oder Tragelement, welches ein Gaseinlassrohr 12 für Blow-by-Gas 13 aus der Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors ausbildet, und einem Abscheiderohr 14. Eine Federzunge 15 ist an einem Befestigungsende 16 so in der Ölabscheidevorrichtung 10 befestigt, dass der freie Endabschnitt 17 das Auslassende 18 des Gaseinlassrohrs 12 in der Ruhestellung abdeckt. Dabei kann der freie Endabschnitt 17 der Federzunge 15 in der Ruhestellung auf dem Auslassende 18 des Gaseinlassrohrs 12 kontaktierend aufliegen oder mit einem geringen Abstand dazu angeordnet sein. Die Form des freien Endabschnitts 17 kann der Form des Auslassendes 18 des Gaseinlassrohrs 12 entsprechen und insbesondere rund bzw. kreisrund (siehe Fig. 2), elliptisch oder oval geformt sein. Der freie Endabschnitt 17 der Federzunge 15 ist mit dem Befestigungsabschnitt 16 über einen Verbindungsabschnitt 42 verbunden. Das einlassseitige Bauteil 11 besteht beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem verstärkten oder unverstärkten Thermoplast. Die Ölabscheidevorrichtung 10 kann in eine Zylinderkopfhaube oder ein Ölabscheidemodul integriert sein, die bzw. das ein entsprechendes Gehäuse 62 aufweist, das beispielsweise in Fig. 12 schematisch angedeutet ist.
Die Federzunge 15 ist dem Federzungenabscheider 20 zugeordnet und im Wesentlichen quer in dem Abscheiderohr 14 bzw. der darin gebildeten Abscheidekammer 19 angeordnet, und öffnet in Bezug auf die Abscheidekammer 19 nach innen. Die Federzunge 15 ist an einem Ende in einer Spanneinrichtung 21 (siehe Fig. 3) freikragend eingespannt. Die flache Seite des freien Endes 17 der Federzunge 15 ist mit dem ölbeladenen Blow-by-Gas 13 beaufschlagt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung gibt die Federzunge 15 einen seitlichen Spalt 22 zwischen der Federzunge 15 und dem Lufteinlassrohr 12 frei, durch den das Blow-by-Gas mit hoher Geschwindigkeit in die nachgeordnete Abscheidekammer 19 einströmt. Je größer die Gasdruckbeaufschlagung der Federzunge 15 ist, umso größer ist im üblichen Arbeitsbereich der von der Federzunge 15 freigegebene Spalt 22 für das Blow-by-Gas.
In der Abscheidekammer 19 ist eine Prallwand 23 vorgesehen, die von der Innenwand des Abscheiderohrs 14 gebildet wird. Genauer ist ein axial mittlerer Bereich 33 des Abscheiderohrs 14, der die Prallwand 23 ausbildet, vorzugsweise zylindrisch, damit der durch den Spalt 22 austretende Gasstrom etwa senkrecht auf die Prallwand 23 zuläuft. Die Prallwand 23 weist vorteilhaft eine überwiegend senkrechte Komponente in Bezug auf die Federzunge 15 in Ruhestellung auf und ist vorzugsweise etwa senkrecht zu der Federzunge 15 in Ruhestellung orientiert, siehe Fig. 1. Etwa senkrecht bedeutet unter einem Winkel im Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise im Bereich von 80° bis 100°.
Der durch den Spalt 22 in die Abscheidekammer 19 eintretende Gasstrom läuft somit etwa senkrecht auf die Prallwand 23 zu und wird entlang der Prallwand 23 scharf umgelenkt. Aufgrund der Trägheit der Öl- und Schmutzteilchen in dem Blow-by-Gas werden diese an der Prallwand 23 abgeschieden. Das an der Prallwand 23 abgeschiedene Öl wird durch einen in dem einlassseitigen Bauteil 11 oder in einem anderen Bauteil der Ölabscheidevorrichtung 10 vorgesehenen Ölrücklauf 24 mittels Schwerkraft in den Motorölkreislauf zurückgeführt. Nach dem zuvor Gesagten ist der Abstand des Spaltaustritts 22 zu der Impaktionsoberfläche 23 im Wesentlichen konstant. Des Weiteren ist der Gaseinlauf vorteilhaft verrundet, wie in Fig. 3 zu sehen, was durch einen Radius 60 an der Düse 12 und entsprechende Geometrie an der Federzunge 15 erreicht wird.
Der Innendurchmesser Di und Innenquerschnitt, hier π·Di/2, des Abscheiderohrs 14 ist um den Betrag s größer als der Außendurchmesser Da bzw. der Außenquerschnitt, hier π·Da/2, des Gaseinlassrohrs 12. Das Abscheiderohr 14 ist vorteilhaft konzentrisch mit dem Gaseinlassrohr 12 und, wie aus Fig. 1 ersichtlich, mit axialer Überlappung u außen über dem Gaseinlassrohr 12 angeordnet. Des Weiteren ist das Abscheiderohr 14 vorteilhaft mit einem Abstand d zu dem einlassseitigen Bauteil 11 angeordnet.
Ausgehend von dem axial mittleren, zylindrischen Bereich 33 kann sich der Innenquerschnitt des Abscheiderohrs 14 vorteilhaft in beide Richtungen vergrößern, siehe beispielsweise Fig. 3 und Fig. 14. Dies hat die Wirkung eines Diffusors, in dem sich die Strömungsgeschwindigkeit des Gases verringert und dadurch die Wahrscheinlichkeit reduziert wird, dass die ablaufende Flüssigkeit durch die auslaufende Gasströmung wieder mitgerissen wird. Gleichzeitig wird der Druckverlust über den Abscheider 20 verringert.
Aufgrund des beidseitig geöffneten Abscheiderohrs 24 und der Anordnung mit radialem Abstand s und mit axialer Überlappung u über dem Gaseinlassrohr 12 ist ein beidseitiges Abströmen des an der Prallwand 23 umgelenkten Gasstroms möglich. Der an der Prallwand 23 umgelenkte Gasstrom strömt einerseits in der gleichen Fließrichtung wie durch das Gaseinlassrohr 12 durch die entsprechende Gasauslassöffnung 25 des Abscheiderohrs 14 und andererseits in der Gegenrichtung durch den radialen Zwischenraum s zwischen dem Abscheiderohr 14 und dem Gaseinlassrohr 12 und durch die entgegengesetzte Gasauslassöffnung 26 ab. Durch das beidseitige Abströmen des an der Prallwand 23 umgelenkten Gasstroms kann der Wirkungsgrad des Ölabscheiders 20 gegenüber bekannten Federzungenabscheidern erhöht werden. Nach dem zuvor Gesagten sind beide stirnseitigen Öffnungen 25, 26 des Abscheiderohrs 24 funktional Gasauslassöffnungen; der Gaseinlass erfolgt im Inneren des Abscheiderohrs 24 durch das Gaseinlassrohr 12.
In dem Abscheiderohr 14 ist ein Durchbruch 43 zur Durchführung der Federzunge 15 gebildet, siehe Fig. 11. Der Durchbruch 43 mündet in ein Totvolumen 44, siehe Fig. 2 und Fig. 3, das eine Ölabscheidung nach Art einer Virtualimpaktion bewirkt. Obwohl also im Bereich der Federzunge 15 das freie Abströmen des Blow-By-Gases nach oben (zu der Federzunge 15 hin) und die Prallwand 23 nach unten (von der Federzunge 15 weg) unterbrochen ist, wird die Abscheideleistung aufgrund der Virtualimpaktion in diesem Bereich nicht signifikant reduziert.
Eine vorteilhafte Ausführungsform einer Ölabscheidevorrichtung 10 mit einer Mehrzahl von beispielsweise zwei mal acht parallel geschalteten Ölabscheidern 20 ist in den Fig. 3 bis Fig. 11 gezeigt. Das einlassseitige Bauteil 11 ist hier im Wesentlichen plattenförmig mit Durchgangsöffnungen 27, die die Eintrittsöffnungen der Gaseinlassrohre 12 bilden. Auf der Einlassseite ist das Gaseinlassrohr 12 vorzugsweise trichterförmig (Einlauftrichter 63), wobei sich die kegelstumpfförmige Innenwand 61 des Gaseinlassrohrs 12 in Strömungsrichtung verjüngt. Die Gaseinlassrohre 12 sind einstückig mit und aus dem einlassseitigen Bauteil 11 gebildet. Die Gaseinlassrohre 12 erstrecken sich vorteilhaft auf der Austrittsseite 28 des Bauteils 11, während die Eintrittsseite 29 des Bauteils 11 (siehe Fig. 9) im Wesentlichen eben sein kann. Die Gaseinlassrohre 12 sind in zwei Kränzen 31 von vorzugsweise mindestens vier, hier beispielsweise acht Gaseinlassrohren 12 jeweils um einen zentralen Sockel 30 angeordnet. Selbstverständlich kann auch nur ein Kranz 31 von mindestens vier, beispielsweise acht Gaseinlassrohren 12, oder mehr als zwei solcher Kränze 31 vorgesehen sein. Zwischen jedem Gaseinlassrohr 12 und dem zentralen Sockel 30 ist vorteilhaft ein Steg 32 vorgesehen, der einstückig mit und aus dem einlassseitigen Bauteil 11 gebildet ist. Das zuvor erwähnte Totvolumen 44 ist zwischen jeder Federzunge 15 und dem entsprechenden Steg 32 gebildet.
Die hier acht Federzungen 15 eines Kranzes 31 von Gaseinlassrohren 12 werden vorteilhaft von einem einstückigen, sternförmigen Federzungenteil 34 gebildet, siehe Fig. 6. Das Federzungenteil 34 besteht aus Federstahl, insbesondere in Form eines Federblechs. Das Federzungenteil 34 weist vorteilhaft einen Mittelteil 48 (siehe Fig. 6) mit einer zentrale Bohrung 35 auf, die mit einem zentralen Zapfen 36 auf dem Sockel 30 korrespondiert, so dass der Zapfen 36 im montierten Zustand durch die zentrale Bohrung 35 greift. Das Mittelteil 48 bildet somit gleichzeitig den Befestigungsabschnitt 16 der sich davon radial nach außen erstreckenden Federzungen 15 aus. Auf dem Sockel 30 ist des Weiteren vorzugsweise eine beispielsweise sternförmige Verdrehsicherung 37 vorgesehen, die mit der korrespondierend geformten Bohrung 35 formschlüssig zusammenwirkt, um das Federzungenteil 34 verdrehsicher auf dem Sockel 30 zu halten.
Die hier acht Abscheiderohre 14 entsprechend einem Kranz 31 von Gaseinlassrohren 12 werden vorteilhaft von einem einstückigen Abscheiderteil 38 gebildet, siehe Fig. 11. Das Abscheiderteil 38 besteht beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem verstärkten oder unverstärkten Thermoplast, und kann aus dem gleichen Kunststoff bestehen wie das einlassseitige Bauteil 11. Das Abscheiderteil 38 weist vorteilhaft ein zentrales Mittelteil 49 mit einer Bohrung 39 auf, die mit dem Zapfen 36 in dem zentralen Sockel 30 korrespondiert, so dass der Zapfen 36 im montierten Zustand durch die zentrale Bohrung 39 greift. Des Weiteren weist das Abscheiderteil 38 vorzugsweise eine zentrale, hier beispielsweise sternförmige Ausnehmung 40 auf, die mit der Verdrehsicherung 37 des Sockels 30 formschlüssig zusammenwirkt, um das Abscheiderteil 38 verdrehsicher auf dem Sockel 30 zu halten. In dem Mittelteil 49 kann für jede Federzunge 15 eine Ausnehmung 50 vorgesehen sein, siehe Fig. 11.
Zur Montage der Ölabscheidevorrichtung 10 wird das Federzungenteil 34 mit der zentralen Öffnung 35 über den Zapfen 36 des einlassseitigen Bauteils 11 geschoben und mit der Verdrehsicherung 37 in Eingriff gebracht. Anschließend wird das Abscheiderteil 38 mit der zentralen Öffnung 39 über den Zapfen 36 des einlassseitigen Bauteils 11 geschoben und mit der Verdrehsicherung 37 in Eingriff gebracht. Schließlich wird das Abscheiderteil 38 an dem einlassseitigen Bauteil 11 befestigt. Dies kann vorzugsweise durch Heißumformen, wie Vernieten, oder Verschweißen des oberen Endes des Zapfens 36 an dem Abscheiderteil 38 geschehen. Andere Befestigungen, beispielsweise eine Schraub- oder Clipbefestigung zwischen dem Abscheiderteil 38 und dem einlassseitigen Bauteil 11 sind möglich. Vorzugsweise ist im montierten Zustand das Federzungenteil klemmend zwischen dem Abscheiderteil 38 und dem einlassseitigen Bauteil 11 gehalten, siehe Fig. 10. Vorteilhaft ist daher ein Klemmbereich 45 (siehe Fig. 10) zwischen dem Abscheiderteil 38 und dem einlassseitigen Bauteil 11 vorgesehen. Klemmmittel zum Erzeugen der Klemmung können beispielsweise von dem Umfangsrand 46 des Sockels 30 und entsprechend angeordnete Klemmbereiche 47 (siehe Fig. 11) an dem Abscheideteil 38 gebildet werden.
An dem Abscheiderteil 38 kann für eine oder mehrere Federzungen 15 jeweils ein Hubbegrenzungselement 51 vorgesehen sein. In einem Ausführungsbeispiel wird das Hubbegrenzungselement 51 von einer Außenkante des Mittelteils 49 im Bereich der Durchbrechung 43 bzw. der Ausnehmung 50 gebildet. In einer alternativen Ausführungsform ist das Hubbegrenzungselement 51A in dem Abscheiderohr 14 im Bereich des freien Endes der Federzunge 15 angeordnet. Diese Anordnung kann bevorzugt sein, um eine plastische Verformung der Federzunge 15 zu vermeiden. Bei Überschreiten einer bestimmten Druckschwelle des Blow-By-Gases schlägt die Federzunge 15 an dem Hubbegrenzungselement 51 bzw. 51A an, das somit den Hub der Federzunge 15 und den Öffnungsspalt 22 auf einen bestimmten Wert begrenzt.
Die Hubbegrenzungselemente 51 unterschiedlicher Federzungenabscheider 20 können unterschiedlich eingestellt und/oder ausgebildet sein, um ab einem bestimmten Blow-by-Volumenstrom einen exponentiell steigenden Druckverlust zu erzeugen; alternativ, um einen degressiv steigenden Druckverlust zu erzeugen, mit dem Ziel einer Überdruckbegrenzung bei Fehlfunktion. Mit dem gleichen Ziel können die Federsteifigkeiten der Federzungen 15 einer Mehrzahl von parallel geschalteten Federzungenabscheidern 20 vorteilhaft unterschiedlich eingestellt sein. Im Allgemeinen können unterschiedliche Hubbegrenzungen 51, 53 einer Mehrzahl von Federzungenabscheidern 20 parallel geschaltet sein und/oder die Federsteifigkeiten der einzelnen Federzungen 15 können unterschiedlich sein, um den Druckverlustverlauf wie gewünscht formen zu können.
In der Ausführungsform nach Fig. 12, die im Übrigen analog zu der Ausführungsform gemäß Fig. 3 aufgebaut sein kann, ist ein Regelelement 52 zum gesteuerten und/oder geregelten Verstellen von nur schematisch dargestellten, verschiebbaren Hubbegrenzungselementen 53 in Abhängigkeit eines Unterdruckangebots vorgesehen. Genauer ist das Regelelement 52 hier ein Druckregelventil mit einer beweglichen Membran 54 und einem Steuerelement 55, das gegen die Kraft einer Feder 56 verschiebbar gelagert und einerseits im Zentrum der Membran 54 mit dieser, und andererseits mit den Hubbegrenzungselementen 53 verbunden ist.
Auf der Seite der Hubbegrenzungselemente 53 ist die Membran mit dem im Reinraum 59 bzw. der Gasauslassseite der Federzungenabscheider 20 anliegenden (Unter-)druck beaufschlagt, auf der anderen Seite mit Atmosphärendruck, der beispielsweise durch eine Bohrung 57 in einem Gehäusedeckel 58 in das Druckregelventil 52 geführt ist. Bei einer betragsmäßigen Erhöhung des Unterdrucks wird das Steuerelement 55 von der Membran 54 gegen die Kraft der Feder 56 in Fig. 12 nach unten gezogen, wodurch das Hubbegrenzungselement 53 in die gleiche Richtung verschoben wird und den Hub für die Federzungen 15 stärker begrenzt. Bei geringem Unterdruck im Reinraum 59 wird dagegen durch Anheben des Hubbegrenzungselements 53 ein größerer Spalt 22 im Federzungenabscheider 20 ermöglicht, damit die Druckverluste gering bleiben und der Druck im Kurbelgehäuse negativ bleibt.
Auch in dieser Ausführungsform können die Hubbegrenzungselemente 53 verschiedener parallel geschalteter Federzungenabscheider 20 unterschiedlich eingestellt sein, wie dies in Fig. 12 angedeutet ist.
In einer alternativen Ausführungsform gemäß Fig. 1 und Fig. 13 bis Fig. 15 ist das spaltbestimmende Element 15 ein starrer Teller 64, beispielsweise in Form einer kreisrunden Scheibe. Der Teller 54 ist in der Ausführungsform gemäß Fig. 14 gegen die Kraft einer Feder 65, beispielsweise einer Schraubenfeder, als Ganzes verschiebbar. Die Feder 65 stützt sich beispielsweise gegen ein Gehäuseteil 62 ab und wird durch ein Führungselement 66, das zugleich als Hubbegrenzungselement 51 für das spaltbestimmende Element 15 dienen kann, geführt. An dem Teller 64 ist eingangsseitig vorteilhaft ein verrundetes Luftführungselement 69 vorgesehen, wobei der Endbereich 18 des Lufteinlassrohrs 12 vorzugsweise korrespondierend verrundet ausgebildet ist, wie in Fig. 14 gezeigt.
Die Funktionsweise des Spaltabscheiders 67 ist die gleiche wie die des Federzungenabscheiders 20 in den Fig. 2 bis Fig. 12: Die flache Seite des Tellers 64 ist mit dem ölbeladenen Blow-by-Gas 13 beaufschlagt. Aufgrund der Druckbeaufschlagung gibt der Teller 64 gegen die Kraft der Feder 65 einen Spalt 22 frei, durch den das Blow-by-Gas mit hoher Geschwindigkeit in die nachgeordnete Abscheidekammer 19 einströmt. Je größer die Gasdruckbeaufschlagung des Tellers 64 ist, umso größer ist im üblichen Arbeitsbereich der von dem Teller 64 freigegebene Spalt 22 für das Blow-by-Gas. Auch hier ist der Abstand des Spaltaustritts 22 zu der Impaktionsoberfläche 23 im Wesentlichen konstant.
Aus Fig. 13 ist ersichtlich, dass der Spaltabscheider 67 aufgrund des um 360° durchgehenden, unterbrechungsfreien Abscheiderohrs 14 im Gegensatz zu den Federzungenabscheidern 20 gemäß Fig. 2 bis Fig. 12 eine vollständige 360°-Impaktion ermöglicht, was eine nochmalige Steigerung des Wirkungsgrades bedeutet. Weiterhin kann auch in diesem Fall der an der Prallwand 23 umgelenkte Gasstrom erfindungsgemäß beidseitig abströmen, siehe Fig. 14.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 14 ist das Abscheiderohr 14 mittels Verbindungselementen 68, beispielsweise Verbindungsstegen, an dem Teller 64 befestigt, so dass das Abscheiderohr 14 gemeinsam mit dem Teller 64 in Abhängigkeit des Blow-by-Gasdrucks als Ganzes verschiebbar ist. In einer alternativen Ausführungsform ist das Abscheiderohr 14 nicht mit dem Teller 64 verbunden. Beispielsweise kann das Abscheiderohr 14 alternativ von einem gehäusefesten Abscheiderteil 38 wie in Fig. 3 gebildet sein.
Die Ölabscheidevorrichtung 10 kann eine Mehrzahl von parallel geschalteten Spaltabscheidern 67 aufweisen. In diesem Fall gelten die vorteilhaften Merkmale, die zuvor in Bezug auf eine Mehrzahl von parallel geschalteten Federzungenabscheidern 20 beschrieben wurden, hier sinngemäß entsprechend; beispielsweise die vorteilhafte unterschiedliche Einstellung oder Ausbildung der hubbegrenzenden Elemente 66 und/oder der Schraubenfedern 65 bei einer Mehrzahl von Spaltabscheidern 67. Des Weiteren sind Mischformen möglich, d.h. die Ölabscheidevorrichtung 10 kann ein oder mehrere Federzungenabscheider 20 und parallel geschaltet dazu ein oder mehrere Spaltabscheider 67 aufweisen.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 15 entspricht derjenigen aus Fig. 12, angewendet auf einen Spaltabscheider 67.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 16 zeigt einen Spaltabscheider 67 mit einem konstanten Spalt 22, wobei das starre spaltbestimmende Element 64 über ein Halteteil 70 fest mit dem Gehäuse 62 verbunden und mit axialem Abstand von dem Einlassrohr 12 angeordnet ist und somit den seitlichen Spalt 22 freilässt.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 17 zeigt einen Spaltabscheider 67 mit einem variablen Spalt 22, wobei das starre spaltbestimmende Element 64 über ein Halteteil 70 mit einem Regelelement 52 verbunden ist, das analog zu den Fig. 12 und Fig. 15 ausgeführt ist. In diesem Fall wird daher das spaltbestimmende Element 64 und somit der variable Spalt 22 in Abhängigkeit eines Unterdruckangebots geregelt.

Claims

Ölabscheidevorrichtung (10) für die Kurbelgehäuseentlüftung eines Verbrennungsmotors, umfassend mindestens einen Spaltabscheider (20) mit einem Gaseinlassrohr (12), einem spaltbestimmenden Element (15, 64), das ein Auslassende des Gaseinlassrohrs (12) in Strömungsrichtung abdeckt unter Freigabe oder Freilassung eines seitlichen Spalts (22), und einer in Strömungsrichtung hinter dem spaltbestimmenden Element (15, 64) angeordneten, eine Prallwand (23) ausbildenden Abscheidekammer (19), dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidekammer (19) von einem beidseitig geöffneten Abscheiderohr (14) gebildet ist, das außen mit radialem Abstand s und mit axialer Überlappung u über dem Gaseinlassrohr (12) angeordnet ist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spaltbestimmende Element eine einseitig eingespannte Federzunge (15) ist, deren freies Ende (17) das Auslassende des Gaseinlassrohrs (12) abdeckt.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Abscheiderohr (14) ein Durchbruch (43) zur Durchführung der Federzunge (15) gebildet ist, wobei der Durchbruch (43) in ein Totvolumen (44) mündet, das eine Ölabscheidung nach Art einer Virtualimpaktion bewirkt.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung (10) eine Mehrzahl von parallel geschalteten Spaltabscheidern (20, 67) aufweist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl von Abscheiderohren (14) von einem einstückigen Abscheiderteil (38) gebildet sind.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federzungen (15) einer Mehrzahl von parallel geschalteten Federzungenabscheidern (20) sternförmig mit zentralem Befestigungsabschnitt (16, 48) angeordnet sind.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Federzungen (15) einer Mehrzahl von parallel geschalteten Federzungenabscheidern (20) von einem einstückigen Federzungenteil (34) gebildet sind.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das spaltbestimmende Element ein gegen die Kraft einer Feder (56) verschiebbarer starrer Teller (64) ist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Abscheiderohr (14) an dem Teller (64) befestigt ist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Teller (64) eingangsseitig ein Luftführungselement (69) vorgesehen ist.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubbegrenzungselement (51; 51A; 52; 66) für das spaltbestimmende Element (15, 64) vorgesehen ist.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubbegrenzungselemente (51; 51A; 52; 66) einer Mehrzahl von parallel geschalteten Spaltabscheidern (20, 67) unterschiedlich eingestellt und/oder ausgebildet sind.
Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regelelement (52) zum gesteuerten und/oder geregelten Verstellen des Hubbegrenzungselements (53) in Abhängigkeit eines Unterdruckangebots vorgesehen ist.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federsteifigkeiten (15; 65) einer Mehrzahl von parallel geschalteten Spaltabscheidern (20; 67) unterschiedlich eingestellt sind.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der Abscheidekammer (19) in Axialrichtung nach außen erweitert.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das spaltbestimmende Element (64) ein gehäusefestes Element ist, das einen konstanten Spalt (22) bildet.
Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das spaltbestimmende Element (64) ein in Abhängigkeit eines Unterdruckangebots geregeltes Element ist.