(57)【要約】  本発明は、正圧クランクケースベンチレーション一ステムのためのオイルミストセパレータ（１）に関し、ブローバイガスがその部材に流れ得るようにブローバイガス流路（５）に設けられた少なくとも１つのフィルタ部材（４）を有する第１のセパレータユニット（２）と、上記第１のセパレータユニット（２）をバイパスするバイパス流路（６）に設けられた第２のセパレータユニット（３）とを有する。上記第２のセパレータユニットは、第１のセパレータユニット（２）の差圧があらかじめ定められた値を超えたときにバイパス流路（６）を開くバイパスバルブ（７）を有する。上記第２のセパレータユニット（３）がインパクタセパレータとして設計されることにより、改善されたサービス寿命が達せられる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正圧クランクケースベンチレーションシステムのためのオイルミストセパレータであって、
ブローバイガスがその部材に流れ得るようにブローバイガス流路（５）に設けられた少なくとも１つのフィルタ部材（４）を有する第１のセパレータユニット（２）と、
上記第１のセパレータユニット（２）をバイパスするバイパス流路（６）に設けられた第２のセパレータユニット（３）と、
第１のセパレータユニット（２）の差圧があらかじめ定められた値を超えたときにバイパス流路（６）を開くバイパスバルブ（７）と、
を備え、
上記第２のセパレータユニット（３）はインパクタセパレータとして設計されていることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項２】
請求項１のオイルミストセパレータであって、
２つの他のセパレータユニット（２，３）の上流のブローバイガス流路（５）に配置された第３のセパレータユニット（９）が設けられていることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項３】
請求項２のオイルミストセパレータであって、
上記第３のセパレータユニット（９）は、それを通して平行な流れが通過可能で、特に、流れる方向が収束可能な複数のノズル開口（１２）をプレートボディ（１１）に含むノズルプレート（１０）を有することを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項４】
請求項３のオイルミストセパレータであって、
上記第３のセパレータユニット（９）は、ノズルプレート（１０）の流出側、またはそれに間隔を空けて設けられたフリースボディ（１３）を含むことを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記インパクタセパレータは、バイパスバルブ（７）のバルブエレメント（１４）によって形成されたインパクトウォール（８）を有することを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記インパクタセパレータ、およびバイパスバルブ（７）は、事前組み立て可能で、事前組み立てされた状態でオイルミストセパレータ（１）に挿入可能な構造ユニット（１５）を形成していることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項７】
請求項６のオイルミストセパレータであって、
上記インパクタバルブユニット（１５）は、インナーチューブ（１６）、およびこれに同軸状のフリースボディ（１８）を有し、
バイパスバルブ（７）は、インナーチューブ（１６）の流出口側に調整可能に配置され、
アウターチューブ（１７）は、インナーチューブ（１６）に面した内面側にフリースボディ（１８）を有していることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
少なくとも２つのセパレータ装置（２，３，９）、およびバイパスバルブ（７）を受けるためのサポートフレーム（１９）が設けられていることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項９】
請求項８のオイルミストセパレータであって、
フレッシュエア流路（２４）の部分（２３）がサポートフレーム（１９）に一体化されていることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項１０】
請求項８および請求項９のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記サポートフレーム（１９）は、第１のセパレータユニット（２）、および第２のセパレータユニット（３）からフレッシュエア流路に向けたブローバイガス流路（５）の部分（２５）を含むことを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項１１】
請求項８から請求項１０のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記サポートフレーム（１９）は、圧力制御バルブ（２６）を含むことを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項１２】
請求項８から請求項１１のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記サポートフレーム（１９）は、クランクケースと連通するように接続され得るガス入口（２７）を有するとともに、
上記サポートフレームは、ガス入口（２７）からセパレータユニット（２，３，９）に向けたブローバイガス流路（５）の部分（２８）を含むことを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項１３】
請求項８から請求項１２のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記サポートフレーム（１９）は、第１のセパレータユニット（２）に向けたブローバイガス流路（５）の部分（３０）を含むカバー（２９）を有することを特徴とするオイルミストセパレータ。
【請求項１４】
請求項８から請求項１３のうち何れか１項のオイルミストセパレータであって、
上記サポートフレーム（１９）は、内燃機関のシリンダヘッドのシリンダヘッドカバーとして設計されていることを特徴とするオイルミストセパレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正圧クランクケースのベンチレーションユニットのためのオイルミストセパレータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば自動車に備えられる内燃機関の運転中には、いわゆるブローガスが、ピストンとシリンダとの間から漏れて、それぞれの内燃機関のクランクケースに通り抜ける。クランクケース内の許容できない過剰圧を防止するか、またはブローバイガスの環境への排出を防止するために、正圧クランクケースベンチレーションシステムが用いられている。通常は、そのような正圧ベンチレーションシステムは、換気流路によって、クランクケースを内燃機関のフレッシュガス流路に接続する。フレッシュガス流路内、特にスロットルバルブの下流では、相対的な負圧が存在し、ブローバイガスがクランクケースから吸い込まれるのを可能にする。さらに、内燃機関の運転中には、オイルミストが発生する。そこで、排出されたブローバイガスはオイルミストを含んでいる。内燃機関のオイル消費を低減し、または内燃機関の有害物質の排出を低減するために、正圧クランクケースベンチレーションシステムは、通常、クランクケースから吸い出されたブローバイガスによって運ばれたオイルミストを分離し、特に、クランクケースの底に取り付けられたオイルパンを含み得る適切なオイルリザーバへと運ぶ働きをするオイルミストセパレータを有している。
【０００３】
ますます厳しくなる汚染物質排出規制は、そのようなオイルミストセパレータの浄化効果の改善を求めている。また、追加の部分的に相容れない要求、例えば、オイルミストセパレータのメインテナンスフリーサービスが可能な最も長い寿命、可能な限り小さい圧力損失、可能な限りコンパクトなデザイン、および可能な限り高い分離効果など、に合致することが必要になっている。
【０００４】
欧州特許第0 860 589号明細書からは、第１のセパレータユニット、および第２のセパレータユニットをバイパスバルブとともに有するクランクケースベンチレーションシステムのためのオイルミストセパレータが知られている。第１のセパレータユニットは、ブローバイガスが流れ得るブローバイガス流路に配置された少なくとも１つのフィルタボディを含んでいる。第２のセパレータユニットは、第１のセパレータユニットをパイパスし、第１のセパレータユニットにおける差圧があらかじめ定められた値を超えると即座にバイパスバルブによって開かれるバイパス流路に配置されている。上記公知のオイルミストセパレータでは、第２のセパレータユニットはフィルタボディによって形成されている。
【０００５】
さらに、バイパスバルブによって制御され、そのセパレータユニットの周囲に向けられるバイパス流路を有するがバイパス流路に配置された追加のセパレータユニットは有しないオイルミストセパレータは、独国特許出願公開第10 2006 051 143号明細書、独国特許出願公開第10 2005 038 257号明細書、独国特許発明第2004 061 938号明細書、独国特許出願公開第10 2004 055 065号明細書、独国特許出願公開第103 59 523号明細書、独国特許出願公開第102 32 044号明細書、独国特許出願公開第197 29 439号明細書、国際公開第01/92 690号、および西独国実用新案出願公開第203 02 220号明細書によって知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のようなタイプのオイルミストセパレータの問題点に鑑み、特に比較的安価に製造でき、好ましくは比較的長いメインテナンスフリーサービス寿命と伴にコンパクトなデザインを有し、そして許容可能な圧力損失をもたらし、相対的に高い分離効果を有することによって特徴づけられる改良された実施例を提供する。
【０００７】
この問題点は、独立形式の請求項の主題により本発明に従って解決される。有利な実施例は従属形式の請求項の主題である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明において、第２のセパレータユニットは、インパクタセパレータとして設計される。これは、通常、適当な流れ案内手段によってブローバイガスの流れを変移した流れに向ける衝突壁または衝突板を用いて働く特殊なタイプの慣性力セパレータである。ガスが、急激な反転によって、単純に衝突板から跳ね返り、多かれ少なかれ反対の遠ざかる方向に流れる際に、微小液体は衝突壁に付着し、蓄積し、流出し得る。衝突板に衝突する際に適当な流速があれば、そのようなインパクタセパレータも、また、いくつかのフィルタ部材と同様の優れた分離効果を発揮し得る。そのようなインパクタセパレータによって、徐々に目詰まりすることによって引き起こされる背圧増大のおそれは通常生じない。望ましい高い分離効果を得るためには、インパクタセパレータは比較的速い流速を必要とし、それは、通常、流路断面積の減少、特にノズル構成によって達成されるが、しかし、これは対応する背圧の増大を招く。そして、差圧が低い場合には、そのようなインパクタセパレータは、全く、または不十分にしか働かない。これに対して、本発明のオイルミストセパレータでは、インパクタセパレータ、すなわち第２のセパレータユニットは、適当な高い差圧が生じているときにだけ、用いられる。このように、オイルミストセパレータの実施例は、２つの異なる分離原理の利点を組み合わせ、全体としてのオイルミストセパレータの効率が増大している。第１のセパレータユニットは、フィルタ部材を用いて働き、ブローバイガスの流量が少ないときに、高い分離効果をもたらす一方、インパクタセパレータとして設計された第２のセパレータユニットは、流量が多いときに、やはり高い分離効果をもたらす。
【０００９】
ここで、本発明は、オイルミストセパレータに少なくとも２つの並列に配置されたセパレータユニットを備え、そのうちの１つはブローバイガスが通過し得るフィルタ部材を有し、他の１つはバイパスバルブにより圧力に依存して動作状態にされ、または接続されるという概略のアイデアに基づく。ブローバイガスが流れ得るフィルタ部材は、気体の透過性がある一方、運ばれる非常に小さな直径未満の固体や液体の微小粒子に対してある程度の不透過性を有するように設計することが容易にできるので、非常に高い分離効果により特徴付けられる。ブローバイガスの流れからの油滴および固体微小粒子を、流れの変移だけによって除去する慣性力セパレータに比べて、そのようなフィルタ部材は、また、より小さく、またはより軽い油滴および固体微小粒子を収集する。しかし、フィルタ部材は、少なくとも簡単な慣性力セパレータとの関係では、増大したより高い流れ抵抗を有する。そのようなフィルタ部材の細長い流れ（trough-flow）の抵抗は、それぞれのフィルタ材料の装填量の増大に応じて増大する。分離された固体微小粒子は、フィルタ材料に堆積する。分離された液滴は、まずフィルタ材料に蓄積され、十分に濡れるとフィルタ材料から再び流出することができる。ここで、形成されたドロップが、ある程度の大きさに達した後に流出または滴り落ちるように、流出側にドロップ構造を達成することもまた可能である。このように、フィルタ部材の流通（through-flow）抵抗は、オイルミストセパレータの動作中に増大し得る。フィルタ部材においてクランクケースからの必要なブローバイガスの吸引を危うくするような許容できない高い流通抵抗を防止するために、第１のセパレータユニットにおいてあらかじめ定められた差圧に達したときに第２のセパレータユニットが配置されているバイパスを開くバイパスバルブが設けられている。バイパス内のその配置において、この第２のセパレータユニットは、第１のセパレータユニットと並列に配置される。そこで、動作状態にされた第２のセパレータユニットは、第１のセパレータユニットに加えて働き、２つのセパレータユニットの間のブローバイガスの分配は、第１のセパレータユニットにかかる差圧に依存する。差圧が高いほど、バイパス流路、および第２のセパレータユニットに流れるブローバイガスの流量は多くなる。
【００１０】
並列接続され、圧力依存して動作状態にされる第２のセパレータユニットによって、第１のセパレータユニットのフィルタ部材が目詰まりした場合、または一般にオイルミストセパレータにかかる差圧が高くなった場合でも、十分な量のブローバイガスがオイルミストセパレータに流れ得ることが保証され得る。したがって、機能的に信頼性のあるクランクケースの換気に必要な量のブローバイガスが、少なくとも内燃機関の関連する動作領域に吸引される。
【００１１】
特に有利な実施例によれば、さらに、２つのセパレータユニットの上流に配置された第３のセパレータユニットが設けられ得る。この第３のセパレータユニットによって、予備的分離、例えば、比較的大きな油滴を第１のセパレータユニットのフィルタ部材に達する前に捕捉することが可能になる。これによって、早期にフィルタ部材が劣化するのを効果的に回避できる。
【００１２】
有利な実施例によれば、第３のセパレータユニットは、ノズルプレートを含み得る。そのようなノズルプレートは、平行な流れが通過でき、流れの方向を収束させる複数のノズル開口を含むプレートボディを有する。ノズル開口内では、ブローバイガスの流れは加速され、ノズル開口の出口の流路断面の方向に向けられる。これによって、大きな滴は、ノズル開口の収束壁に突き当たることができ、ノズルプレートの流入側に放出されることができる。
【００１３】
有利なのは、第３のセパレータユニットが、ノズルプレートの流出側に直接または間隔を空けて配置されたフリース部材を有する発展である。加速されたノズル流に沿った油滴は、フリース部材に突き当たって分離され得る。
【００１４】
さらに有利な実施例は、インパクタセパレータが、バイパスバルブにおけるバルブエレメントによって形成された衝突壁を有していることによって特徴付けられる。これによって、バルブエレメントは２つの機能を有している。例えば、バルブエレメントとして回動可能に軸支されたフラップが考えられる。
【００１５】
他の有利な実施例によれば、インパクタセパレータ、およびバイパスバルブは、事前組み立てされて、その事前組み立てされた状態でオイルミストセパレータに挿入される構造ユニットを形成し得る。これによって、オイルミストセパレータの組み立てが簡素化される。
【００１６】
さらに、オイルミストセパレータは、セパレータ装置およびバイパスバルブを受けるように設計されたサポートフレームを含み得る。これも、また、オイルミストセパレータの組み立てを簡単にする。オプションとして、サポートフレームはさらなる構成要素を含むことができる。例えば、フレッシュエア流路部分がサポートフレームに一体化され得る。さらに、サポートフレームは、第１のセパレータ装置および第２のセパレータ装置からフレッシュエア流路に向かうブローバイガス流路部分を含み得る。加えて、サポートフレームは、圧力制御バルブを含み得る。さらにまた、サポートフレームは、内燃機関のクランクケースに連通するように接続され得るブローバイガス流路の流入口を含むことができ、また、上記流入口からセパレータユニットまで向かうブローバイガス流路部分を含むことができる。
【００１７】
特に、サポートフレームが内燃機関のシリンダヘッドのシリンダヘッドカバーとして設計される実施例は有利である。これにより、サポートフレームは、省スペースに設置され得る高度に一体化されたユニットを形成する。
【００１８】
本発明のさらに重要な特徴および利点は、従属形式の請求項、図面、および図面に基づいた図解の関連づけられた説明から得られる。
【００１９】
上記および以下に説明される特徴は、それぞれについて述べられた組み合わせに限らず、本発明の枠組みの範囲内で、他の組み合わせや単独でも用いられることは自明である。
【００２０】
本発明の望ましい実施例は、図面に示され、また、以下に詳細に説明され、同一、または類似、または同等の機能を有する構成要素には、同一の符号が付される。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、オイルミストセパレータの模式的部分断面上面斜視図である。
【図２】図２は、オイルミストセパレータの模式的下面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図１および図２は、内燃機関のための正圧クランクケースベンチレーションシステムに用いることができるオイルミストセパレータ１は、第１のセパレータユニット２と第２のセパレータユニット３とを含む。第１のセパレータユニット２は、例えばフラットベローズタイプフィルタとして設計された少なくとも１つのフィルタ部材４を有している。フィルタ部材４は、ブローバイガス流路５に、ブローバイガスが流れ得るように設けられている。一方、第２のセパレータユニット３は、第１のセパレータユニット２をバイパスするバイパス流路６に設けられている。オイルミストセパレータ１は、さらに、第１のセパレータユニット２に加わる差圧があらかじめ定められた値に達し、または超えたときにバイパス流路６を開くようにされたバイパスバルブ７を有している。第２のセパレータユニット３は、インパクタセパレータとして設計され、したがって、ブローバイガスの流れが向けられるインパクトウォール８（衝突壁、衝突板）により、運ばれてくる微小粒子、特に油滴が、インパクトプレート８に突き当たってそこに蓄積され、流れ出るように働く。
【００２３】
ここに示されるオイルミストセパレータ１は、加えて、第３のセパレータユニット９を有している。２つの他のセパレータユニット２，３との関係では、第３のセパレータユニット９は、予備的セパレータとして設計され、したがって２つの他のセパレータユニット２，３の上流に配置される。このように、第３のセパレータ９は、セパレータユニット２の上流のブローバイガス流路で、かつ、ブローバイガス流路５からのバイパス流路６の分岐点の下流に配置される。
【００２４】
上記第３のセパレータユニット９は、ノズルプレート１０を含むことができる。これは、複数のノズル開口１２を有するプレートボディ１１を有している。ノズル開口１２は、プレートボディ１１に貫かれている。流れは、ノズル開口を平行に通過し、特に、流れる方向が収束するようになされる。示される実施例では、第３のセパレータユニット９は、加えて、例えば、ノズルプレート１０の流出側から間隔を空けて配置されたフリースボディ１３を備えている。主に、フリースボディ１３をノズルプレート１０の流出側に直接配置することもまた可能である。いずれにしても、フリースボディ１３は、ノズル開口１２を通り抜けるブローバイガスの流れがこれに抗して、特に通して流れるように設けられる。フリースボディ１３のフィルタリング効果は、第１のセパレータユニット２におけるフィルタ部材４のフィルタリング効果よりもかなり小さく、したがって粗いものである。
【００２５】
インパクタセパレータ、すなわち第２のセパレータユニット３のインパクトウォール８は、バイパスバルブ７のバルブエレメント１４によって形成され得る。示される実施例では、バルブエレメント１４は、エッジサイドで、図示しない、バイパス流の流れ方向に対して垂直な方向に延びる回動軸によって回動可能なフラップである。フラップ様のバルブエレメント１４は、図示しないスプリングによって閉位置に付勢され得る。バルブエレメント１４の流入側の圧力が、上記あらかじめ定められた最大許容差圧の値を超えると、即座に、スプリングにおける対応する大きさのプリロードフォースに打ち勝ってバルブエレメント１４は開くことができる。続いて流れるブローバイガスの流れにおいて、ブローバイガスは、インパクタセパレータのインパクトウォールとして働くかまたはインパクトウォール８を形成するバルブエレメント１４に突き当たる。運ばれる液滴は、インパクトウォール８に突き当たり、蓄積し、その上を流出し得る。
【００２６】
示される好ましい実施例では、インパクタセパレータ、すなわち第２のセパレータユニット３、およびバイパスバルブ７は、構造ユニット１５を形成する。このユニット１５またはアセンブリ１５は、事前組み立てすることができ、また、事前組み立てされた状態でオイルミストセパレータ１に挿入することができる。例えば、ユニット１５は、互いに同軸のインナーチューブ１６、およびアウターチューブ１７を含んでいる。
【００２７】
バルブエレメント１４、またはインパクトプレート８は、インナーチューブ１６の流出口側に配置されている。アウターチューブ１７は、インナーチューブ１６を取り囲み、それによって、フリースボディ１８が配置される環状の空間が形成されている。さらに、アウターチューブ１７は、インナーチューブ１６を軸方向、すなわち流出口側に突き出している。フラップ様のバルブエレメント１４の開口角が小さい場合には、バルブエレメント１４、またはインパクトウォール８は、アウターチューブ１７におけるインナーチューブ１６に面した内面側に抗する流れの変位を強める。しかし、上記内面側には、フリースボディ１８が配置されている。そのような小さな開口角のために、アウターチューブ１７の内面側、またはそこに配置されたフリースボディ１８も衝突壁として働く。運ばれる液滴は、上記フリースボディ１８に吸収され、流出される。
【００２８】
ここで示されるオイルミストセパレータ１は、加えて、サポートフレーム１９によって特徴づけられる。それは、セパレータユニット２，３，９、およびバイパスバルブ７を受けることができるように設計されている。例えば、サポートフレーム１９は、第１のセパレータユニット２のフィルタ部材４のためのレセプタクル２０を備えている。この例では、サポートフレームは、さらに、インパクタバルブユニット１５のためのレセプタクル２１を備えている。加えて、ノズルプレート１０が挿入され得るレセプタクル２２が備えられている。
【００２９】
この例では、矢印で示されるフレッシュエア流路の部分２３（section）は、またサポートフレーム１９に一体化されている。サポートフレーム１９は、特に、射出成形によりプラスチックから作製されている。上記フレッシュエア流路部２３は、そこに一体的に形成され得る。
【００３０】
サポートフレーム１９は、さらに、第１のセパレータユニット２、および第２のセパレータユニット３からフレッシュエア流路に向かうブローバイガス流路５の部分２５を備えている。フレッシュエア流路への接続は、サポートフレーム１９に一体化されたフレッシュエア流路２４の部分２３によって有利になされる。加えて、サポートフレーム１９は、ブローバイガスの量が制御される圧力制御バルブ２６を備えることができる。上記圧力制御バルブ２６は、特に、上記ブローバイガス流路５の部分２５と上記フレッシュエア流路２４の部分２３との間の連通接続を制御する。
【００３１】
この例では、サポートフレーム１９は、また、オイルミストセパレータ１の組み立てられた状態においてそれぞれの内燃機関のクランクケースと連通するように接続されるガス入口２７を有している。加えて、サポートフレーム１９は、上記ガス入口２７からセパレータユニット２，３，９に向かうブローバイガス流路５の部分２８を備えている。
【００３２】
全体として、サポートフレーム１９は、このように、オイルミストセパレータ１の複数のコンポーネントを受ける、複合的なガス移送機能を果たす高度に一体化されたコンポーネントを表す。
【００３３】
さらに、サポートフレーム１９は、カバー２９を含み得る。上記カバー２９は、少なくともフィルタ部材４が配置される領域を閉じる。カバー２９を取り外すことによって、フィルタ部材４は容易に交換される。示される好ましい例では、加えて、カバー２９は第１のセパレータユニット２またはフィルタ部材４に向かうブローバイガス流路５の部分３０を含むように設計される。このように、カバー２９も、また、２重の機能を有している。カバー２９とサポートフレーム１９とのあいだのガスおよび圧力の気密な接続のために、例えばカバー２９にねじ固定されたときに軸方向に機能し、軸方向に固定されるシール３１が設けられ得る。
【００３４】
サポートフレーム１９は、好ましくは、内燃機関のシリンダヘッドが閉じられ、またはカバーされ得るシリンダヘッドカバーとして設計される。内燃機関のためには、これは、全体的に特にコンパクトなデザインをもたらす。主として、サポートフレーム１９をシリンダヘッドカバー内に別個のコンポーネントとして配置することも、また、可能である。
【図１】
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【図２】
2011506850.tif 000004
【国際調査報告】
2011506850.tif 000005
2011506850.tif 000006
2011506850.tif 000007
2011506850.tif 000008
2011506850.tif 000009
2011506850.tif 000010