DE10159157A1

DE10159157A1 - Crankcase venting device has separating device with porous separating body

Info

Publication number: DE10159157A1
Application number: DE2001159157
Authority: DE
Inventors: Rolf Miebach; Hans-Walter Knuth
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2001-12-01
Filing date: 2001-12-01
Publication date: 2003-06-18

Abstract

The venting device (1) has a line (2) connecting the crankcase cavity to the lower separating cavity (3) of a fluid separator. The upper separating cavity (6) is connected by a gas line (7) to the induction system. The cavities are separated from each other by a separating device (5) with a porous separating body. A line (9) for the separated-out liquids and solids runs from the separating device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine mit einer den Innenraum des Kurbelgehäuses mit einem unteren Abscheideraum eines Flüssigkeitsabscheiders verbindenden Leitung, wobei dem unteren Abscheideraum in Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase ein oberer Abscheideraum nachfolgt, der über eine Gasleitung mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei der untere Abscheideraum von dem oberen Abscheideraum durch eine Abscheidevorrichtung getrennt ist, von der eine Flüssigkeitsleitung für abgeschiedene Flüssigkeiten und Feststoffe abgeht. The invention relates to a crankcase ventilation device for Crankcase gases of an internal combustion engine with one Interior of the crankcase with a lower separation chamber Liquid separator connecting line, the lower Separation space in the flow direction of the crankcase gases follows the upper separation chamber, which is connected to the Intake system of the internal combustion engine is connected, the lower separation space from the upper separation space by a Separator is separated from which a liquid line for separated liquids and solids.

Eine derartige Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung ist aus der DE 31 07 191 A1 bekannt. Bei dieser Kurbelgehäuseentlüftung ist die Abscheidevorrichtung zwischen einem unteren Abscheideraum und einem oberen Abscheideraum angeordnet und von diesen durch zwei Siebwände, wobei die untere Siebwand gleichzeitig eine Prallwand für die auftretenden Kurbelgehäusegase ist, getrennt. Die Abscheidevorrichtung weist eine Abscheidepackung auf, die beispielsweise aus Stahlwolle bestehen kann. In der Abscheidepackung werden aus den Kurbelgehäusegasen möglichst umfassend gasförmiger sowie kondensierter Schmierölnebel sowie Wassertröpfchen sowie von aus dem Kurbelgehäuse mechanisch mitgeschleppte Tröpfchen und Ruß abgetrennt. Insbesondere die Schmierölbestandteile sollen über die Flüssigkeitsleitung in das Kurbelgehäuse zurückgeführt werden. Dabei setzt sich aber die Abscheidepackung im Laufe der Zeit mit aus den Kurbelgehäusegasen abgeschiedenen Bestandteilen zu und folglich muss die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung regelmäßig gewartet werden. Da die Abscheidepackung nicht auswechselbar ist, muss die gesamte Vorrichtung ausgetauscht werden. Such a crankcase ventilation device is from DE 31 07 191 A1 known. With this crankcase ventilation is the Separator between a lower separator and an upper separator space and two of them Sieve walls, the lower sieve wall also being a baffle for the crankcase gases that occur is separated. The Separating device has a separating pack, which for example consists of Steel wool can exist. In the separation pack, the Crankcase gases as extensively gaseous as possible condensed oil mist and water droplets and from droplets and soot mechanically dragged into the crankcase separated. In particular, the lubricating oil components are said to Liquid line to be returned to the crankcase. However, the separator pack exposes itself over time components separated from the crankcase gases and consequently, the crankcase ventilation device must be regular being repaired. Since the separator pack is not interchangeable, the entire device must be replaced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung bereitzustellen, die gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. The invention has for its object a Provide crankcase ventilation device, which compared to the prior art Technology is improved.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Abscheidevorrichtung einen porösen Abscheidekörper aufweist. Ein solcher poröser Abscheidekörper bietet gegenüber einem Abscheidekörper aus Stahlwolle den Vorteil einer besseren und vollständigeren Abscheidung von in den Kurbelgehäusegasen mitgeführten Flüssigkeiten und festen Bestandteilen wie beispielsweise Ruß. Hintergrund dieser heute sehr wichtig gewordenen Forderung nach einer möglichst vollständigen Abscheidung sind Verschmutzungen von Abgasturbolader, Ladeluftleitung und Ladeluftkühler durch Rückstände von Schmieröl und Schmieröladditiven bei hohen Ladelufttemperaturen hochaufgeladener Brennkraftmaschinen sowie Auswirkungen der Schmierölbelastung von rückgeführten Blowbygasen auf die Partikelemission der Brennkraftmaschine. This object is achieved in that the separating device has a porous separating body. Such a porous Separator body offers compared to a separator body Steel wool has the advantage of better and more complete separation of liquids carried in the crankcase gases and solid components such as soot. Background of this today very important demand for a possible complete separation are contaminations of exhaust gas turbochargers, Charge air line and charge air cooler due to residues of lubricating oil and Lubricant additives at high charge air temperatures supercharged internal combustion engines and effects of Lubricating oil pollution from recirculated blowby gases on the particle emission of the Internal combustion engine.

Der Abscheidekörper besteht in weiterer Ausgestaltung der Erfindung aus Metallschaum, insbesondere aus gesintertem Metallschaum. Der Vorgang des Sinterns erzeugt eine kapillare Struktur des Metallschaums. Dadurch werden sehr feine Hohlräume hergestellt und insbesondere ein Flüssigkeitstransport innerhalb der porösen Wandstrukturen ermöglicht. Somit wird eine gute Verteilung der durchgeführten Kurbelgehäusegase bewirkt. Dabei wird der gesinterte Metallschaum aus Metallpulver unter Druck und hohen Temperaturen zusammengefügt, ohne dass das Metall dabei schmilzt. Im Rahmen der Erfindung kann der poröse Abscheidekörper auch aus anderen Werkstoffen, beispielsweise Keramikwerkstoffen hergestellt sein. The separator body consists in a further embodiment of the invention made of metal foam, in particular sintered metal foam. The Sintering process creates a capillary structure of the Metal foam. This creates very fine cavities and in particular a liquid transport within the porous Wall structures allowed. Thus, a good distribution of the performed crankcase gases causes. The sintered one Metal foam made of metal powder under pressure and high temperatures assembled without the metal melting. As part of According to the invention, the porous separating body can also be made from others Materials, for example ceramic materials.

In Weiterbildung der Erfindung nimmt der Porendurchmesser des Abscheidekörpers in Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase ab. Diese Abnahme kann stetig oder in Stufen erfolgen. Durch diese Ausbildung wird eine über die ganze Durchströmungslänge in etwa gleichbleibend hohe Abscheideleistung erreicht. Gleichzeitig wird durch die Abscheidung großer Flüssigkeitströpfchen bereits im Bereich des grob porösen Materials (Impaktorbetrieb) der Eintrag zu großer Flüssigkeitsmengen in die feiner porösen Bereiche verhindert. Durch Auswahl geeigneter Porengrößen lässt sich die Gesamtabscheideleistung einstellen. Ebenso ist es möglich, zur Optimierung der Einlassventilschmierung die Größe und die Menge der durchgehenden Flüssigkeitströpfchen, insbesondere Schmieröltröpfchen nach Wunsch einzustellen. In a development of the invention, the pore diameter of the Abscheidekörpers in the flow direction of the crankcase gases. This decrease can take place continuously or in stages. Through this Training is about the entire length of the flow consistently high separation performance achieved. At the same time due to the separation of large droplets of liquid in the Area of coarse porous material (impactor operation) the entry to large amounts of liquid in the fine porous areas prevented. By selecting suitable pore sizes, the Set the total separation capacity. It is also possible to optimize the size and quantity of the inlet valve lubrication continuous liquid droplets, especially lubricating oil droplets Wish to discontinue.

In weitere Ausgestaltung der Erfindung durchströmt zusätzliches Schmieröl den Abscheidekörper. Durch diese Ausbildung wird eine besonders effiziente Abscheidung der Flüssigkeitströpfchen, insbesondere der Schmieröltröpfchen im Bereich der ölbenetzten Flächen erzielt. Weiterhin wird die bekannte Verstopfung feinporöser Bereiche mit Ruß und anderen Feststoffen aus dem Schmieröl sicher vermieden, da mit dem Zusatzschmierölstrom solche Partikel positiv ausgeschwemmt werden. Damit es keinesfalls zu einem auch nur kurzzeitigem Verschließen des Gasweges durch Besetzen aller Poren eines Strömungsquerschnitts kommen kann (die Folge wäre Durchblasen bei erhöhtem Druck und damit eine sekundäre Schmierölvernebelung mit der Gefahr des Schmieröldurchschlags), müssen Porengrößen, Strömungsquerschnitte und Schmierölmengen abgestimmt sein. Von Vorteil ist auch ein - bei gegebener Porengröße - besonders offenporiges Material. Weiterhin ist bei niedrigen Schmieröltemperaturen die Gefahr des Verschließens groß. Daher ist es vorteilhaft, die Spülung steuerbar auszubilden und erst bei ausreichender Schmieröltemperatur einzustellen. In a further embodiment of the invention, additional flows through Lubricate the separator body. Through this training a particularly efficient separation of liquid droplets, especially the lubricating oil droplets in the area of the oil-wetted surfaces achieved. Furthermore, the known blockage of fine porous areas with soot and other solids from the lubricating oil avoided because such particles are positive with the additional lubricating oil flow be washed out. So that it is by no means one briefly closing the gas path by filling all the pores Flow cross section can come (the result would be blowing at increased pressure and thus a secondary lubricating oil atomization with the risk of lubricating oil breakdown), pore sizes, Flow cross sections and amounts of lubricating oil must be coordinated. Of Another advantage is - given the pore size - special open pore material. Furthermore, at low lubricating oil temperatures Big danger of closing. Therefore, it is beneficial to do the flushing train controllable and only when sufficient Adjust the lubricating oil temperature.

In Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Durchströmung diskontinuierlich. Damit wird eine Spülung zur gezielten Reinigung erreicht. In a further development of the invention, the flow takes place discontinuous. A rinse for targeted cleaning is thus achieved.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Durchströmung in Teilbereichen des Abscheidekörpers. Wird zum Beispiel Bereich A gespült, so kann es hier problemlos zum Verschließen der Poren kommen, weil gleichzeitig der Bereich B gasdurchlässig bleibt. Diese Ausbildung gestattet den Einsatz äußerst feiner Abscheidekörper. In a further embodiment of the invention, the flow in Partial areas of the separator body. For example, if area A rinsed, so it can easily close the pores here come because at the same time area B remains gas-permeable. This Training allows the use of extremely fine separator bodies.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Durchströmung des Abscheidekörpers in Gegenrichtung zu der Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase. Dies ist eine besonders sinnvolle Ausbildung, insbesondere wenn der Porendurchmesser des Abscheidekörpers in Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase abnimmt. Es können aber auch andere Lösungen mit einer Durchströmung im Gleich- oder Querstrom realisiert werden. The flow takes place in a further embodiment of the invention of the separator body in the opposite direction to the flow direction the crankcase gases. This is a particularly useful one Training, especially if the pore diameter of the Separator body decreases in the flow direction of the crankcase gases. It can also other solutions with a flow in Direct or cross current can be realized.

In Weiterbildung der Erfindung bestehen die Porenwände des Abscheidekörpers aus feinporösem Material. In diesem Fall sind die Porenwände selbst relativ dick ausgebildet und das abgeschiedene Schmieröl wird von den Wandkapillaren zumindest teilweise aufgesaugt und fließt ganz oder teilweise innerhalb der Wände zurück. Ein Verschließen als sehr feine Filter ausgebildeter Abscheidekörper ist damit praktisch ausgeschlossen. In a further development of the invention, the pore walls of the Separator body made of fine porous material. In this case they are Pore walls themselves are relatively thick and the separated Lubricating oil is at least partially removed from the wall capillaries absorbed and flows back completely or partially within the walls. On Closing is designed as a very fine filter practically impossible.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine integriert. In diesem Fall ist es vorgesehen, eine sehr grobe Vorstufe der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung zum Schutz gegen Spritzöl auszubilden. In a further development of the invention Crankcase ventilation device integrated in the crankcase of the internal combustion engine. In In this case, it is intended to be a very rough preliminary stage of Crankcase ventilation device to protect against splash oil train.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung über eine Umgehungsleitung umgehbar, die von einem druckbetätigten Ventil beherrscht wird. Sollte beispielsweise durch Überschreiten der zulässigen Schräglage der Brennkraftmaschine massiv Schmieröl in die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung eindringen, so wird sich unter dem Einfluss der Blowbyströmung an den mit Schmieröl benetzten Kapillaren der Feinstufe der Abscheidevorrichtung ein so hoher Überdruck aufbauen, dass die Öffnung des Umgehungsventils zum Schutz vor einem Ölschlag erreicht wird. Dieses Ventil kann so angeordnet sein, dass es im Problemfall praktisch frei von Schmieröl ist. In a further development of the invention Crankcase ventilation device bypassed by a bypass pressure operated valve is mastered. For example, should Exceeding the permissible inclined position of the internal combustion engine massive lubricating oil into the crankcase ventilation device penetrate, so under the influence of the blowby flow to the capillaries of the finest stage of the Separator build up such a high pressure that the opening of the Bypass valve to protect against oil spill is reached. This valve can be arranged so that it is practical in the event of a problem is free of lubricating oil.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel erläutert ist. Further refinements of the invention are the To see the description of the drawing, in which a shown in the figures Embodiment is explained.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Abscheidevorrichtung und Fig. 1 shows a section through the separator and

Fig. 2 eine Detailansicht des Metallschaums gemäß Fig. 1. FIG. 2 shows a detailed view of the metal foam according to FIG. 1.

Die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 wird bei einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eingebaut, um aus den Kurbelgehäusegasen Flüssigkeiten, insbesondere Schmieröl und Wasser sowie Feststoffe, insbesondere Rußpartikel auszuscheiden. Dazu werden die Kurbelgehäusegase über eine Leitung 2 einem unteren Abscheideraum 3 der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung 1 zugeführt, wobei der untere Abscheideraum 3 über eine Prallplatte 4 von einer Abscheidevorrichtung 5 getrennt ist. Die Prallplatte 4 muss nicht zwingend vorhanden sein. Der Abscheidevorrichtung 5 folgt in Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase ein oberer Abscheideraum 6 nach, der über eine Gasleitung 7 mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist. The crankcase ventilation device 1 according to FIG. 1 is installed in an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine, in order to separate liquids, in particular lubricating oil and water, as well as solids, in particular soot particles, from the crankcase gases. For this purpose, the crankcase gases are fed via a line 2 to a lower separating space 3 of the crankcase ventilation device 1 , the lower separating space 3 being separated from a separating device 5 via a baffle plate 4 . The baffle plate 4 does not necessarily have to be present. The separating device 5 is followed in the flow direction of the crankcase gases by an upper separating chamber 6 , which is connected to the intake system of the internal combustion engine via a gas line 7 .

Im Bereich der Prallplatte, die im Übrigen eine genügend große Anzahl von Durchtritten 8 aufweist, die von glockenförmigen Deckeln abgedeckt sein können, geht eine Flüssigkeitsleitung 9 für abgeschiedene Flüssigkeiten und Feststoffe ab. Diese Flüssigkeitsleitung 9 mündet bevorzugt wieder in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine. Falls die Prallplatte 4 nicht vorhanden ist, ist die Flüssigkeitsleitung im Bodenbereich des unteren Abscheideraums 3 angeordnet. Die Abscheidevorrichtung 5 ist aus gesintertem Metallschaum hergestellt, dessen Porenwände 10 aus feinporösem Material bestehen. Durch diese Porenwände 10 hindurch wird abgeschiedenes Öl von den Wandkapillaren aufgesaugt und fließt ganz innerhalb der Porenwände 10 zurück bis auf die Prallplatte 4, von der es in die Flüssigkeitsleitung 9 eingeleitet wird. Im Bereich des oberen Abscheideraums 6 ist in die Abscheidevorrichtung bzw. in den Metallschaum 5a eine Schmierölverteilvorrichtung 11 eingesetzt, durch die gezielt zusätzliches Schmieröl in die Abscheidevorrichtung 5 eingelassen wird. Dieses Schmieröl durchströmt den Metallschaum 5a in Gegenstromrichtung und spült in dem Metallschaum 5a aufgefangene Feststoffe heraus. Dadurch wird der Metallschaum 5a gereinigt und das Wartungsintervall der Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung wird deutlich gegenüber herkömmlichen System erhöht. In the area of the baffle plate, which moreover has a sufficiently large number of passages 8 , which can be covered by bell-shaped lids, a liquid line 9 for separated liquids and solids goes off. This liquid line 9 preferably opens again into the crankcase of the internal combustion engine. If the baffle plate 4 is not present, the liquid line is arranged in the bottom area of the lower separation space 3 . The separating device 5 is made of sintered metal foam, the pore walls 10 of which are made of fine-porous material. Separated oil is sucked up by the wall capillaries through these pore walls 10 and flows completely within the pore walls 10 back to the baffle plate 4 , from which it is introduced into the liquid line 9 . In the area of the upper separating space 6 , a lubricating oil distribution device 11 is inserted into the separating device or into the metal foam 5 a, through which additional lubricating oil is specifically introduced into the separating device 5 . This lubricating oil flows through the metal foam 5 a in the counterflow direction and rinses out solids caught in the metal foam 5 a. As a result, the metal foam 5 a is cleaned and the maintenance interval of the crankcase ventilation device is significantly increased compared to conventional systems.

Claims

1. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine mit einer den Innenraum des Kurbelgehäuses mit einen unteren Abscheideraum eines Flüssigkeitsabscheiders verbindenden Leitung, wobei dem unteren Abscheideraum in Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase ein oberer Abscheideraum nachfolgt, der über eine Gasleitung mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist, wobei der untere Abscheideraum von dem oberen Abscheideraum durch eine Abscheidevorrichtung getrennt ist, von der eine Flüssigkeitsleitung für abgeschiedene Flüssigkeiten und Feststoffe abgeht, dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheidevorrichtung (5) einen porösen Abscheidekörper aufweist. 1. crankcase ventilation device for crankcase gases of an internal combustion engine with a line connecting the interior of the crankcase with a lower separating space of a liquid separator, the lower separating space in the flow direction of the crankcase gases being followed by an upper separating space, which is connected via a gas line to the intake system of the internal combustion engine, the lower one Separating space is separated from the upper separating space by a separating device, from which a liquid line for separated liquids and solids goes, characterized in that the separating device ( 5 ) has a porous separating body.

2. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abscheidekörper aus Metallschaum (5a), insbesondere aus gesintertem Metallschaum (5a) besteht. 2. Crankcase ventilation device according to claim 1, characterized in that the separating body consists of metal foam ( 5 a), in particular of sintered metal foam ( 5 a).

3. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Porendurchmesser des Abscheidekörpers in Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase abnimmt. 3. crankcase ventilation device according to claim 1 or Claim 2, characterized in that the pore diameter of the Separator body decreases in the flow direction of the crankcase gases.

4. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliches Schmieröl den Abscheidekörper durchströmt. 4. Crankcase ventilation device according to one of the previous claims, characterized in that additional lubricating oil Flow through the separator body.

5. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung diskontinuierlich erfolgt. 5. crankcase ventilation device according to claim 4, characterized in that the flow is discontinuous he follows.

6. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung des Abscheidekörpers in Teilbereichen des Abscheidekörpers erfolgt. 6. Crankcase ventilation device according to one of the Claims 4 or 5, characterized in that the flow of the Separator body takes place in partial areas of the separator body.

7. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchströmung des Abscheidekörpers in Gegenrichtung zu der Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase erfolgt. 7. Crankcase ventilation device according to one of the Claims 4 to 6, characterized in that the flow of the Separating body in the opposite direction to the flow direction Crankcase gases occur.

8. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch kennzeichnet, dass die Porenwände (10) des Abscheidekörpers aus feinporösem Material bestehen. 8. crankcase ventilation device according to one of the preceding claims, characterized in that the pore walls ( 10 ) of the separating body consist of fine porous material.

9. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansuche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung (1) in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine integriert ist. 9. crankcase ventilation device according to one of the preceding requests, characterized in that the crankcase ventilation device ( 1 ) is integrated in the crankcase of the internal combustion engine.

10. Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung (1) über eine Umgehungsleitung umgehbar ist, die von einem druckbetätigten Ventil beherrscht ist. 10. crankcase ventilation device according to one of the preceding claims, characterized in that the crankcase ventilation device ( 1 ) can be bypassed via a bypass line which is controlled by a pressure-actuated valve.