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Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen tritt ein Teil der heißen Verbrennungsgase zwischen den Kolben und der Zylinderwand hindurch in das Kurbelgehäuse ein, wo es mit dem Motoröl in Berührung kommt. Zur Vermeidung einer Überdruckbildung im Kurbelgehäuse muss das eintretende, auch als Blow-by-Gas bezeichnete Gas abgeführt werden, wozu es üblicherweise in den Ansaugkanal der Brennkraftmaschine eingeleitet und dort der frischen Verbrennungsluft beigemischt wird. Dieser Entlüftungsstrom weist bei seiner Entnahme aus dem Motor einen unerwünscht hohen Ölanteil auf, der vor Einspeisung in den Verbrennungsluftstrom abgeschieden werden muss.
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Zur Abscheidung des Ölanteiles aus dem Entlüftungsstrom sind nach dem Stand der Technik als eine Untergruppe der Trägheitsabscheider Drallabscheider in der Entlüftungsleitung bekannt, in denen der Entlüftungsstrom tangential zur Erzeugung eines Wirbels eingespeist wird. Der Drall des Wirbels erzeugt unter Einwirkung der Fliehkräfte eine Separierung des Öls vom Entlüftungsstrom, wobei sich das separierte Öl an den Wänden des jeweiligen Abscheiders absetzt und von dort abgeleitet, also abgeschieden wird.
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Für Trägheitsabscheider gilt allgemein, dass die minimal erreichte Größe der abgeschiedenen Öltröpfchen und somit auch der Abscheidegrad vom erzielten Druckverlust abhängt. Dabei ist der maximal zulässige Druckverlust eines Trägheitsabscheiders bei der Kurbelgehäuseentlüftung in der Regel nicht ausreichend, um die mit einem Trägheitsabscheider physikalisch möglichen Abscheideleistungen zu erreichen.
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Wegen des vom Motorbetriebspunkt abhängigen Blow-by-Volumenstromes ergibt sich zusätzlich, dass auch der Abscheidegrad vom jeweiligen Motor-Betriebspunkt abhängt. Die maximale Abscheideleistung wird daher nur in einem bestimmten Betriebspunkt erreicht, während sie bei allen anderen Betriebszuständen deutlich geringer ist.
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Eine spezielle Bauform der Trägheitsabscheider bilden Drallabscheider, bei denen dem Blow-by-Gas ein Drall aufgeprägt wird. Durch die entstehenden Kräfte werden die trägen Öltröpfchen aus dem Blowby-Gas von der Luft getrennt und abgeschieden.
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Zur Vermeidung der vorstehend beschriebenen Probleme sind Anordnungen mit parallel geschalteten Drallabscheidern bekannt, bei denen abhängig vom Lastzustand der Brennkraftmaschine ein oder mehrere Drallabscheider zu- oder abgeschaltet werden. Hierdurch kann erreicht werden, dass die einzelnen Drallabscheider zumindest näherungsweise unter optimalen Bedingungen betrieben werden. Zur Abdeckung des gesamten Leistungsspektrums ist jedoch eine entsprechende Anzahl von Drallabscheidern und zugehörigen Ventilsteuerungen erforderlich. Die Anordnung ist aufwändig, kostenintensiv und erfordert viel Bauraum.
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Aus der
DE 197 38 248 A1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der dem Drallabscheider zusätzlich zum Entlüftungsstrom auch ein weiterer Luftstrom zugeführt wird, um den entstehenden Drall zu erhöhen. Der mit hohem Druck eingespeiste Luftstrom kann zur unerwünschten Druckerhöhung im Entlüftungsstrom führen. Zur Verminderung dieses Effektes ist eine Drosselstelle in der Druckluftleitung angeordnet. Im Vergleich zu herkömmlichen Drallabscheidern bleibt jedoch das Problem bestehen, dass der Drallabscheider einen optimalen Betriebspunkt hat, während Entlüftungsstrom und Druckluftstrom stark mit dem Lastzustand der Brennkraftmaschine variieren. Darüber hinaus bleibt auch das Problem bestehen, dass die maximal zulässigen Druckverluste die Abscheideleistung begrenzen. Aus der
US 7 281 532 B2 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung bekannt, bei der eine erste Pumpe das Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse fördert und es über eine zweite Pumpe stromab der Ölabscheidung in den Ansaugtrakt zurückfördert. Die
DE 101 53 120 A1 zeigt eine Entlüftungseinrichtung eines Kurbelgehäuses, bei der eine Pumpeinrichtung vorgesehen ist, mit der im Kurbelgehäuse ein Unterdruck gegenüber der Umgebung erzeugt wird. Aus der
DE 201 18 388 U1 ist eine Kurbelgehäuseentlüftung bekannt, mit einem Kurbelgehäuse-Unterdruck-Regelventil und einem Kurbelgehäuse-Überdruck-Begrenzungsventil.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kurbelgehäuseentlüftung derart weiterzubilden, dass eine erhöhte Wirksamkeit bei kleinem Bauraum erzielt ist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kurbelgehäuseentlüftung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die einen ersten Trägheitsabscheider, der vorzugsweise als Drallabscheider ausgeführt ist, und einen zweiten Drallabscheider umfasst. Der zweite Drallabscheider ist dem ersten Trägheitsabscheider in Reihe nachgeschaltet. Des Weiteren ist ein Injektor für einen Treibstrahl aus Luft vorgesehen, der stromab des ersten Trägheitsabscheiders in die Entlüftungsleitung mündet. Der Injektor ist derart ausgebildet, dass der im Betrieb austretende Treibstrahl zumindest im Vollastbereich der Brennkraftmaschine den Entlüftungsstrom verdichtet.
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Die vorgenannte Anordnung ermöglicht es, den zweiten, aktiven Abscheider für sehr hohe Druckverluste auszulegen, wodurch eine sehr hohe Abscheideleistung bei Teil- und Vollastbetrieb möglich wird. Der vorgeschaltete erste, passive Trägheitsabscheider entspricht bevorzugt einem konventionellen Drallabscheider, welcher speziell für den Teillastbetrieb optimal ausgelegt werden kann. Die Unterdruckerzeugung durch den Injektor ermöglicht es dabei, auch den ersten Drallabscheider mit einem vergleichsweise hohen Druckverlust auszulegen, wodurch eine entsprechend verbesserte Abscheideleistung erzielt wird. Im Teillastbetrieb erfolgt die Abscheidung im Wesentlichen ausschließlich im ersten, passiven Trägheitsabscheider, ohne dass der zweite, aktive Drallabscheider durch den Treibstrahl in Betrieb genommen wird. Mit seinem hohen, noch zulässigen Druckverlust arbeitet der erste Trägheitsabscheider hierbei im Bereich seines optimalen Betriebspunktes. Mit zunehmender Last wird der Treibstrahl aufgeschaltet und damit der zweite, aktive Drallabscheider in Betrieb genommen. Der erzeugte Unterdruck erlaubt die Erhöhung des Druckverlustes und damit eine Verbesserung der Abscheidewirkung im zweiten, nachgeschalteten Drallabscheider. Insgesamt ergibt sich bei kompakter, kostensparender Bauform eine hohe Abscheideleistung im gesamten Lastspektrum der Brennkraftmaschine.
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Je nach Bauform kann es zweckmäßig sein, dass der Treibstrahl des Injektors nur im Vollastbereich aktiv ist. Bevorzugt ist der Injektor derart ausgebildet, dass der austretende Treibstrahl auch im Teillastbereich der Brennkraftmaschine den Entlüftungsstrom verdichtet. Dadurch ist es möglich, den zweiten Drallabscheider schon ab dem Teillastbereich sukzessive mit steigender Motorleistung zuzuschalten und die Abscheidewirkung zu erhöhen.
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Bevorzugt ist der Injektor als Düse derart ausgebildet, dass der im Betrieb austretende Treibstrahl im Teillastbereich und im Vollastbereich der Brennkraftmaschine den Entlüftungsstrom im Injektor verdichtet, wobei insbesondere eine Längsachse des Injektors parallel zur Richtung des Entlüftungsstromes am Ort des Injektors liegt. Hierdurch ist es mit einfachen Mitteln möglich, die gewünschte Druckerhöhung und damit den gewünschten. leistungssteigernden Druckabfall am Drallabscheider zu erhöhen.
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Es kann zweckmäßig sein, den Injektor nicht nur stromab des ersten, sondern auch des zweiten Drallabscheiders anzuordnen, wobei sich der erzeugte Unterdruck stromauf durch beide Drallabscheider fortpflanzt. Erfindungsgemäß ist der Injektor zwischen den beiden Drallabscheidern, also stromab des ersten Drallabscheiders und stromauf des zweiten Drallabscheiders in der Entlüftungsleitung, und dort direkt im Eingangsbereich des Drallabscheiders angeordnet. Hierdurch wird der zweite Drallabscheider nicht nur mit dem Entlüftungsstrom, sondern auch mit dem zusätzlich eingespeisten Treibstrahl beaufschlagt, wodurch wegen des erhöhten Volumenstromes die Drallwirkung und damit die Abscheideleistung weiter verbessert wird.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform weist der erste Trägheitsabscheider ein Bypassventil auf, welches im Volllastbereich der Brennkraftmaschine einen Teilstrom des Entlüftungsstromes am ersten Trägheitsabscheider vorbei direkt zum zweiten Drallabscheider führt. Mit steigender Motorlast vergrößert sich sowohl der zu reinigende Entlüftungsstrom als auch der Treibstrahl, wodurch die Tendenz besteht, dass sich der Durchsatz durch den ersten Trägheitsabscheider erhöht. Mit gleichzeitig zunehmender Öffnung des Bypassventils wird jedoch der durch den ersten Drallabscheider hindurchtretende Entlüftungsstrom limitiert, so dass der erste Trägheitsabscheider bei höherer Last zumindest für einen Teilstrom mit seinen optimierten Auslegungsparametern betrieben wird.
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Zweckmäßig weist der erste Trägheitsabscheider ein Druckregelventil zur Begrenzung des im Kurbelgehäuse resultierenden Unterdruckes auf.
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Es kann zweckmäßig sein, den Treibstrahl des Injektors mit einem separaten Gebläse, mit einer Förderpumpe oder dergleichen zu erzeugen. Bevorzugt ist der Injektor mittels einer Injektorleitung gespeist, die stromab eines Ansaugluftverdichters von einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine abzweigt. Hierbei wird ein Teilstrom des verdichteten Verbrennungsluftstromes als Treibstrahl genutzt, dessen Förderung durch den Ansaugluftverdichter ohne zusätzliche Baugruppen erzeugt wird. Die Förderleistung des Ansaugluftverdichters steigt mit der Motorleistung, womit in gewünschter Weise selbsttätig auch der Treibstrahl des Injektors mit steigender Motorleistung stärker ausgeprägt wird.
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Bei einer Ausführung der Brennkraftmaschine mit Drosselklappe, wie dies insbesondere bei Ottomotoren der Fall ist, zweigt die Injektorleitung bevorzugt stromab der Drosselklappe vom Ansaugkanal ab. Hierdurch wir ein Bypass im Ansauglufttrakt um die Drosselklappe herum im unteren Teilbereicht verhindert.
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In der Ausführung mit Drosselklappe zweigt in bevorzugter Weiterbildung zwischen dem ersten Trägheitsabscheider und dem zweiten Drallabscheider eine Rückführleitung von der Entlüftungsleitung ab und mündet in den Ansaugkanal stromab der Drosselklappe. In Verbindung mit entsprechenden Rückschlagventilen kann hierdurch eine Rückführung des Entlüftungsstromes an den Ort des maximalen Unterdruckes im Ansaugkanal erfolgen, der je nach Drosselklappenstellung stromauf des Turboladers oder stromab der Drosselklappe liegt.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform ist optional in der Injektorleitung ein Rückschlagventil angeordnet. Hierdurch kann bei Bedarf vermieden werden, dass bei Teillast ohne Treibstrahl eine direkte Rückführung des Entlüftungsstromes durch die Injektorleitung unter Umgehung des zweiten Drallabscheiders erfolgt.
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In einem speziellen Anwendungsfall kann der zweite Abscheider nur mit dem Injektor ohne vorgeschalteten Drallabscheider betrieben werden. In diesem Fall ist es möglich, die Abscheidung beispielsweise mit einem einfachen vorgeschalteten Trägheitsabscheider in Form eines langsam durchströmten Volumens oder ein Labyrinths zu unterstützen.
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Unabhängig von einem möglicherweise vorhandenen Ansaugluftverdichter einer Brennkraftmaschine kann ein Druckerzeuger vor dem Injektor angeordnet sein, um eine Druckerhöhung in der Injektorleitung zu bewirken und somit die Abscheidewirkung des Drallabscheiders zu erhöhen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
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1 in schematischer Blockdarstellung eine Brennkraftmaschine am Beispiel eines Dieselmotors ohne Drosselklappe mit einem ersten Drallabscheider und mit einem zweiten, nachgeschalteten aktiven Drallabscheider nach den 3 bis 6;
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2 die Anordnung nach 1 bei einer Ausführung der Brennkraftmaschine als Ottomotor mit einer Drosselklappe und mit einer zusätzlichen Rückführleitung;
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3 in schematischer Längsschnittdarstellung einen Drallabscheider am Beispiel eines Gegenstromzyklons für den Einsatz in der Anordnung nach den 1 und 2;
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4 in schematischer Querschnittsdarstellung eine erfindungsgemäße Weiterbildung des Drallabscheiders nach 3 mit einem Sammelraum und einem im Einlaßbereich angeformten Injektor;
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5 eine Variante der Anordnung nach 4 mit einem achsparallel in die eingangsseitige Entlüftungsleitung eingeführten lanzenartigen Injektor;
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6 in schematischer Draufsicht eine weitere Variante mit drei parallel geschalteten Drallabscheidern, mit einem gemeinsamen Sammelraum und mit einem eingangsseitig eingeführten Injektor.
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Ausführungsform(en) der Erfindung
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1 zeigt in schematischer Blockdarstellung eine Brennkraftmaschine 7, die über einen Ansaugkanal 13 mit frischer Verbrennungsluft versorgt wird. Eingangsseitig des Ansaugkanals 13 ist ein Luftfilter 28 zur Reinigung der Verbrennungsluft angeordnet. Stromab des Luftfilters 28 ist ein Ansaugluftverdichter 12 im Ansaugkanal 13 vorgesehen, der als Turbolader, Kompressor oder dergleichen ausgebildet sein kann, und der die Ansaugluft für eine Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine 7 verdichtet. Die Brennkraftmaschine 7 ist hier beispielhaft ein Kolbenmotor in Form eines Dieselmotors für ein Kraftfahrzeug, wobei im Ansaugkanal 13 keine Drosselklappe angeordnet ist. Der Ansaugkanal 13 mündet über einen schematisch angedeuteten Ansaugkrümmer 19 in die Brennkraftmaschine 7.
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Die Brennkraftmaschine 7 weist ein Kurbelgehäuse 21 mit einem Ölsumpf 22 auf, wobei sich im Betreib der Brennkraftmaschine 7 im Kurbelgehäuse 21 ölhaltige Blow-by-Gase bilden. Ferner ist die Brennkraftmaschine 7 mit einer Zylinderkopfhaube 20 versehen, deren Innenraum in druckübertragender und strömungsleitender Verbindung mit dem Kurbelgehäuse 21 steht, wodurch sich auch hier Blow-by-Gase ansammeln.
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Zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 21 von den ölhaltigen Blow-by-Gasen zweigt hiervon eine Entlüftungsleitung 1 ab, in der ein erster Drallabscheider 3 und ein zweiter Drallabscheider 4 angeordnet sind, und die stromab des Luftfilters 28, jedoch stromauf des Ansaugluftverdichters 12 in den Ansaugkanal 13 mündet. Der zweite Drallabscheider 4 ist dabei dem ersten Drallabscheider 3 in Reihe nachgeschaltet, wobei die Entlüftungsleitung 1 in ein erstes Teilstück 23, ein zweites Teilstück 24 und ein drittes Teilstück 25 aufgeteilt ist. Das erste Teilstück 23 führt vom Kurbelgehäuse 21 zum ersten Drallabscheider 3, kann aber auch in Kombination damit oder alternativ dazu von der Zylinderkopfhaube 20 ausgehen. Das zweite Teilstück 24 führt vom ersten Drallabscheider 3 zum zweiten Drallabscheider 4, während das dritte Teilstück 25 vom zweiten Drallabscheider 4 zum Ansaugkanal 13 führt.
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3 zeigt in schematischer Längsschnittdarstellung den Drallabscheider 3 nach 1, der im gezeigten Ausführungsbeispiel als Gegenstromzyklon ausgebildet ist. Es kann aber auch ein Gleichstromzyklon oder eine andere Bauform des Drallabscheiders 3 zweckmäßig sein. Der Drallabscheider 3 weist hierzu ein Gehäuse mit einem zylindrischen Oberteil 31 und einem konischen Unterteil 32 auf, wobei der Entlüftungsstrom 2 über einen Einlass 29 tangential in das zylindrische Oberteil 31 eingeleitet wird. Hierdurch entsteht im Drallabscheider 3 ein durch einen Pfeil dargestellter Wirbel mit einem Drall, der zur Abscheidung von Öl und anderen erwünschten Stoffen aus dem Entlüftungsstrom 2 führt. Die abgeschiedenen Stoffe fließen in Schwerkraftrichtung nach unten durch das konische Unterteil 32 zu einer an dessen Unterseite angeordneten Abscheideöffnung 33, aus der das abgeschiedene Öl entnommen und abgeleitet werden kann. Der derart gereinigte Entlüftungsstrom 2 wird durch ein zentral in das zylindrische Oberteil 31 eingeführtes Tauchrohr 30 nach oben, also entgegengesetzt zur Abflussrichtung des abgeschiedenen Öls abgeleitet.
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4 zeigt in schematischer Querschnittsdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel des zweiten Drallabscheiders 4 nach 1, der in den vorstehend beschriebenen Merkmalen identisch zum ersten Drallabscheider 3 aufgebaut ist. Wie auch beim Ausführungsbeispiel nach 3 ist der tangential angeordnete Einlass 29 strömungsleitend mit der Entlüftungsleitung 1 verbunden, hier aber nicht mit dem ersten Teilstück 23 (1) sondern mit dem zweiten Teilstück 24 der Entlüftungsleitung 1, wodurch der Entlüftungsstrom 2 tangential in das Gehäuse des zweiten Drallabscheiders 4 zur Erzeugung des durch einen Pfeil dargestellten Wirbels eingeleitet wird. Zusätzlich ist jedoch auch ein Treibstrahl 6 vorgesehen, dessen Längsachse 8 parallel zur Richtung des Entlüftungsstromes 2 am Ort des Injektors 5 liegt. Eingangsseitig des Injektors 5 ist ein Sammelraum 34 angeordnet, der mit einer in 1 dargestellten, weiter unten näher beschriebenen Injektorleitung 11 strömungsleitend verbunden ist. Durch die Injektorleitung 11 wird ein Luftstrom in den Sammelraum 34 eingespeist, der als Treibstrahl 6 parallel und richtungsgleich dem Entlüftungsstrom 2 der Entlüftungsleitung 1 zugeführt wird. Gegenüber dem Sammelraum 34 und der Injektorleitung 11 ist der Injektor 5 selbst in seinem Querschnitt derart verengt, dass er als Düse wirkt. Hierdurch wird der im Betrieb austretende Treibstrahl 6 derart beschleunigt, dass er im Teillastbereich und im Volllastbereich der Brennkraftmaschine 7 (1) eine höhere Geschwindigkeit und einen geringeren Druck aufweist als der Entlüftungsstrom 2 stromauf des Injektors 5. Dieser verringerte Druck des Treibstrahles 6 überträgt sich beim Austritt aus dem Injektor 5 auf den Entlüftungsstrom 2, der beschleunigt und unter Ausbildung eines erhöhten Druckgefälles bzw. einer Druckerhöhung in den zweiten Drallabscheider 4 eintritt. Es kann auch zweckmäßig sein, den Treibstrahl 6 nicht parallel, sondern in einem von 0° abweichenden Winkel in den Entlüftungsstrom 2 einzuleiten. Dieser Winkel muss jedoch so gering sein, dass sich die vorstehend beschriebene Druckerhöhung im Entlüftungsstrom 2 einstellt. Der erhöhte Druckverlust im Drallabscheider führt zu einer Verringerung des Trennkorndurchmessers, also des Minimaldurchmessers der aus dem Entlüftungsstrom 2 abzuscheidenden Partikel bzw. Tröpfchen, wodurch die Abscheidewirkung des zweiten Drallabscheiders 4 erhöht wird.
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Im Ausführungsbeispiel nach 4 ist der dargestellte Bereich des zweiten Drallabscheiders 4 als Kunststoff-Spritzgussbauteil mit einteilig angeformtem Einlass 29 und ebenfalls einteilig angeformtem Sammelraum 34 ausgebildet, wobei auch der den Injektor 5 bildende verengte Querschnitt einteilig mit ausgeformt ist. Es können aber auch andere Bauformen zweckmäßig sein, wie sie beispielhaft mit vergleichbarer Wirkung in den 5 und 6 dargestellt sind: Im Ausführungsbeispiel nach 5 ist der Injektor 5 lanzenartig ausgebildet und durch eine Wand der Entlüftungsleitung 1 koaxial in den Einlass 29 des zweiten Drallabscheiders 4 eingeführt. Im Ausführungsbeispiel nach 6 sind beispielhaft drei zweite Drallabscheider 4 parallel geschaltet angeordnet, wobei deren Einlässe 29 über einen gemeinsamen Sammelkasten 35 mit der Entlüftungsleitung 1 verbunden sind. Es kann auch eine abweichende Anzahl von zweiten Drallabscheidern zweckmäßig sein. Der Injektor 5 ist stromauf des Sammelkastens 35 und damit stromauf der Einlässe 29 koaxial in die Entlüftungsleitung 1 eingeführt. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmen die Ausführungsbeispiele nach den 5 und 6 untereinander und auch mit demjenigen nach 4 überein.
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Nach 1 umfasst das erfindungsgemäße System zur Kurbelgehäuseentlüftung der Brennkraftmaschine 7 neben den beiden Drallabscheidern 3, 4 und der Entlüftungsleitung 1 auch eine Injektorleitung 11, mittels derer der Injektor 5 mit Druckluft zur Erzeugung des Treibstrahles 6 gespeist wird. Hierzu zweigt die Injektorleitung 11 stromab des Ansaugluftverdichters 12 vom Ansaugkanal 13 ab. Der Treibstrahl 6 bildet sich demnach erst bei Teillast und bei Volllast der Brennkraftmaschine 7 aus, nämlich dann, wenn der Ansaugluftverdichter 12 eine entsprechende Förderleistung bringt. Im unteren Lastbereich bis hin zum Teillastbereich der Brennkraftmaschine 7 ist die Förderleistung des Ansaugluftverdichters 12 gering, wobei der Treibstrahl 6 nicht oder nicht wesentlich ausgebildet ist.
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Die Injektorleitung 11 mündet mittels des Injektors 5 stromab des ersten Drallabscheiders 3 und eingangseitig, also stromauf des zweiten Drallabscheiders 4 in das zweite Teilstück 24 der Entlüftungsleitung 1. Es kann aber auch zweckmäßig sein, den Injektor 5 stromab des zweiten Drallabscheiders 4 beispielsweise im Tauchrohr 30 (3) oder an anderer Stelle des dritten Teilabschnittes 25 der Entlüftungsleitung 1 anzuordnen.
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Im unteren und mittleren Lastbereich der Brennkraftmaschine 7 wird der Entlüftungsstrom 2 in den ersten Drallabscheider 3 eingeleitet. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, zwei oder mehr parallel geschaltete erste Drallabscheider 3 vorzusehen. Der erste Drallabscheider 3 ist derart ausgelegt, dass sich in diesem unteren bzw. mittleren Lastbereich bereits ein hoher Druckverlust mit entsprechend hoher Abscheidewirkung einstellt. Der austretende, gereinigte Entlüftungsstrom 2 wird über das zweite Teilstück 24 zum zweiten Drallabscheider 4 geführt. Sofern sich im vorgenannten Lastbereich dort noch kein Treibstrahl 6 in erheblichem Maße ausgebildet hat, wird der Entlüftungsstrom 2 in herkömmlicher Weise ohne Einwirkung des Treibstrahles 6 durch den zweiten Drallabscheider 4 für eine Nachreinigung geführt und mittels des dritten Teilabschnittes 25 der Entlüftungsleitung 1 in den Ansaugkanal 13 stromauf des Ansaugluftverdichters 12 eingespeist.
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Alternativ kann es zweckmäßig sein, den im ersten Drallabscheider 3 gereinigten Entlüftungsstrom 2 bei Fehlen eines entsprechenden Gegendrucks des Ansaugluftverdichters 12 unter Umgehung des zweiten Drallabscheiders 4 durch die Injektorleitung 11 hindurch entgegen der Richtung des Treibstrahles 6 stromab des Ansaugluftverdichters 12 in den Ansaugkanal 13 einzuspeisen. Sofern die vorgenannte Entlüftung durch die Injektorleitung 11 im unteren Lastbereich nicht gewünscht wird, kann optional ein Rückschlagventil 16 in der Injektorleitung 11 angeordnet werden, wie dies in 1 dargestellt ist. Dieses erlaubt die Ausbildung des Treibstrahls 6, verhindert jedoch eine Durchströmung in Gegenrichtung für eine Entlüftung unter Umgehung des zweiten Drallabscheiders 4. Alternativ oder zusätzlich zum Rückschlagventil 16 kann in der Injektorleitung 11 ein Steuerventil angeordnet sein, mittels dessen die Ausbildung des Treibstrahls 6 im oberen Teillastbereich und im Vollastbereich an die Abscheideleistung des ersten Drallabscheiders 3 für den unteren und mittleren Lastbereich angepasst werden kann.
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Etwa ab dem mittleren Teillastbereich bildet sich der Treibstrahl 6 in nennenswertem Maße aus und erzeugt im ersten und zweiten Teilstück 23, 24 der Entlüftungsleitung 1 einen zusätzlichen Unterdruck des Entlüftungsstromes 2. Hierdurch vergrößert sich der Druckabfall im zweiten Drallabscheider 4, der sein Maximum bei Volllast erreicht. Der zweite Drallabscheider 4 ist für diesen hohen Druckabfall konzipiert und führt deshalb eine wirkungsvolle Reinigung des Entlüftungsstromes 2 mit kleinem Trennkorndurchmesser im oberen Teillastbereich und im Vollastbereich durch.
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Der mittels des Injektors 5 erzeugte Unterdruck in der Entlüftungsleitung 1 steigert auch die Abscheideleistung im ersten Drallabscheider 3. Da dieser jedoch für den Entlüftungsstrom 2 im unteren und mittleren Teillastbereich ausgelegt ist, weist der erste Drallabscheider 3 ein Bypassventil 9 auf, welches oberhalb eines Grenzwertes im mittleren oder oberen Teillastbereich bis hin zum Vollastbereich sukzessive öffnet und dabei einen Teilstrom des Entlüftungsstromes 2 am ersten Drallabscheider 3 vorbei direkt zum zweiten Drallabscheider 4 führt. Hierdurch wird die anteilige Durchströmung des ersten Drallabscheiders 3 begrenzt, so dass dieser auch bei Volllast nur solchen Strömungs- und Reinigungsverhältnissen ausgesetzt ist, wie sie im mittleren Teillastbereich auftreten, und wofür der erste Drallabscheider 3 optimiert ist. Demnach wird dem zweiten Drallabscheider 4 im oberen Teillastbereich und im Volllastbereich ein ungereinigter Teilstrom und ein durch den ersten Drallabscheider 3 vorgereinigter Teilstrom des Entlüftungsstromes 2 mittels des zweiten Teilabschnittes 24 zugeführt und dort einem abschließendem Abscheideprozess unterzogen.
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Im oberen Teillastbereich und im Vollastbereich kann sich der Treibstrahl 6 derart intensiv ausbilden, dass der vom Injektor 5 stromauf in der Entlüftungsleitung 1 erzeugte Unterdruck ein bestimmtes Grenzmaß überschreitet, welches für den Betrieb des auf geringere Lasten ausgelegten ersten Drallabscheiders 3 unerwünscht ist. Zur Begrenzung dieses Unterdruckes weist der erste Drallabscheider 3 ein Druckregelventil 10 in der Entlüftungsleitung 1 auf, welches hier im zweiten Teilabschnitt 24 zwischen dem ersten Drallabscheider 3 und dem Injektor 5 angeordnet ist.
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Das im ersten Drallabscheider 3 und im zweiten Drallabscheider 4 abgeschiedene Öl wird durch Drainageleitungen 36, 37 zurück ins Kurbelgehäuse 21 bzw. in den Ölsumpf 22 geleitet. Entsprechend einem gestrichelt dargestellten Pfeil können die Drainageleitungen 36, 37 auch zusammengeführt werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist in der Drainageleitung 37 des zweiten Drallabscheiders 4 noch ein Rückschlagventil 18 angeordnet. Außerdem ist direkt ausgangsseitig der Abscheideöffnung 33 (3) eine Drossel 17 in der Drainageleitung 37 vorgesehen. Die Drossel 17 kann einteilig an das Gehäuse des zweiten Drallabscheiders 4 angeformt sein. Auch der erste Drallabscheider 3 kann in gleicher Weise mit einer Drossel 17 und/oder einem Rückschlagventil 18 versehen sein.
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2 zeigt eine Variante der Anordnung nach 1, bei der die Brennkraftmaschine 7 als Ottomotor ausgeführt ist. Hierbei erfolgt eine Leistungssteuerung der Brennkraftmaschine 7 mittels einer Drosselklappe 14, die stromab des Ansaugluftverdichters 12 im Ansaugkanal 13 angeordnet ist. Hierbei zweigt die Injektorleitung 11 stromab der Drosselklappe 14 vom Ansaugkanal 13 ab. Der Luftdruck in der Injektorleitung 11 wird demnach nicht nur durch die Förderleistung des Ansaugluftverdichters 12, sondern auch durch die Stellung der Drosselklappe 14 beeinflusst. Von der Entlüftungsleitung 1 zweigt zwischen dem ersten Drallabscheider 3 und dem zweiten Drallabscheider 4 eine Rückführleitung 15 ab und mündet stromab der Drosselklappe 14 und stromab der Zweigstelle der Injektorleitung 11 in den Ansaugkanal 13. Im dritten Teilstück 25 der Entlüftungsleitung 1 und in der Rückführleitung 15 ist je ein Rückschlagventil 26, 27 angeordnet. Bei zumindest teilweise geöffneter Drosselklappe 14 ist der Druck im Ansaugkanal 13 stromauf des Ansaugluftverdichters 12 geringer als stromab der Drosselklappe 14. Hierbei wird der Entlüftungsstrom 2 durch das dritte Teilstück 25 und das Rückschlagventil 27 hindurch stromauf des Ansaugluftverdichters 12 in den Ansaugkanal 13 eingespeist. Ein Strömungskurzschluss durch die Rückführleitung 15 wird durch das darin angeordnete Rückschlagventil 26 verhindert.
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Bei ganz oder teilweise geschlossener Drosselklappe 14 kehren sich die Druckverhältnisse um: Hierbei herrscht stromab der Drosselklappe 14 im Ansaugkanal 13 ein geringerer Druck als stromauf des Ansaugluftverdichters 12, demnach der Entlüftungsstrom 2 unter Umgehung des zweiten Drallabscheiders 4 direkt aus dem ersten Drallabscheider 3 durch die Rückführleitung 15 und das darin angeordnete Rückschlagventil 26 stromab der Drosselklappe 14 in den Ansaugkanal 13 eingespeist wird. Hierbei verhindert das im dritten Teilstück 25 angeordnete Rückschlagventil 27 die Ausbildung eines Strömungskurzschlusses.
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In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt das Ausführungsbeispiel nach 2 mit demjenigen nach 1 überein.