DE102005061477A1

DE102005061477A1 - Vorrichtung zur Ölabscheidung

Info

Publication number: DE102005061477A1
Application number: DE200510061477
Authority: DE
Inventors: Martin Schaar; Frank Schulz; Daniel Hrdina
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-23
Also published as: DE102005061477B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Ölabscheidung, umfassend einen Ölabscheider 4, dem von einer Brennkraftmaschine 1 Rohgas zugeführt werden kann und der von dem Rohgas abgetrenntes Reingas zu der Brennkraftmaschine 1 leiten kann, wobei ein Ölrücklaufkanal 8 den Ölabscheider 4 mit der Brennkraftmaschine 1 verbindet und der Ölrücklaufkanal 8 ein Ventil 10 aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil 10 mit dem Öldruck der Brennkraftmaschine 1 in Wirkverbindung steht, derart, dass bei laufender Brennkraftmaschine 1 durch das Ventil 10 der Ölrücklaufkanal 8 verschlossen ist und bei stehender Brennkraftmaschine 1 der Ölrücklaufkanal 8 geöffnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs entstehen als Verbrennungsprodukt von Luft und Kraftstoff Abgase, die sich aus den verschiedensten Komponenten zusammensetzen. Der Brennraum wird zwar durch Kolbenringe gegen das Kurbelgehäuse, in dem die Kurbelwelle und die Pleuel laufen, abgedichtet. Die Verbrennungsgase können jedoch teilweise trotz dieser Abdichtung über die Kolbenringe in das Kurbelgehäuse entweichen. Diese entweichenden Anteile werden als Blow-by-Gase bezeichnet. Sie beinhalten unter anderem Kraftstoffrückstände sowie Wasserdampf und nehmen an den Zylinderwänden und im Kurbelgehäuse zusätzlich Öl auf. Damit im Kurbelgehäuse kein Überdruck auftritt und das Öl frei von Wasser und Kraftstoff bleibt, wird das Kurbelgehäuse entlüftet und diese Gase abgesaugt.
Die abgesaugten Gase durchlaufen einen Ölabscheider, so dass das enthaltene Öl abgetrennt und in einem Reservoir aufgefangen werden kann. Das gereinigte Gas kann aus dem Ölabscheider austreten und wird dann über ein Druckbegrenzungsventil wieder der Luftansaugung zugeführt. Das gesammelte Öl wird über einen Ölrücklaufkanal zur Ölwanne der Brennkraftmaschine zurückgeführt.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist der Druck im Kurbelgehäuse größer als im Reservoir des Ölabscheiders. Der Druckunterschied entsteht zum einen durch den zurückzulegenden Weg der Gase bis zum Ölabscheider und zusätzlich, prinzipbedingt, durch den Trennvorgang selbst. Die Druckdifferenz kann dazu führen, dass Blow-by-Gase und unter Umständen Öl aus dem Kurbelgehäuse über den Ölrücklaufkanal in das Reservoir eindringen können, den Ölabscheider dadurch überlaufen lassen und im schlimmsten Fall Öl bis in das Saugrohr fließt.
Endet der Ölrücklaufkanal unter dem Ölspiegel in der Ölwanne, unterliegt das Ende des Ölrücklaufkanals fahrdynamischen Einflüssen, speziell bei schnellen Kurvenfahrten. Das Öl wird dabei durch die Beschleunigungen an den Rand der Ölwanne gedrückt, sodass unter Umständen der Ölrücklaufkanal nicht mehr im Öl endet, sondern frei durchgängig für Blow-by-Gase wird. Ferner ist es in der Regel aufwändig, einen solchen Kanal im Bauraum unterzubringen.
Weist der Ölrücklaufkanal bspw. einen Siphon auf, um zu verhindern, dass Blow-by-Gase durch den Ölrücklaufkanal eindringen, kann dieser einfrieren, denn in dem Siphon befindet sich stets ein gewisser Rückstand, der durch den Wasseranteil im Blow-by-Gas einfrieren kann oder bei längerer Standzeit zähflüssig bis hin zu verstopfend werden kann und somit die Funktion der Vorrichtung auf Dauer nicht sicherstellt.
Wird das Öl nicht unterhalb des Ölspiegels in der Ölwanne zurückgeführt, muss ein diskontinuierlicher Rücklauf erfolgen, d.h., während des Betriebs der Brennkraftmaschine wird Öl einem Reservoir des Ölabscheider gesammelt, das dann bei Stillstand der Brennkraftmaschine entleert wird.

Es ist hier die Verwendung von Rückschlagventilen bekannt, die jedoch aufgrund von mechanischen Schwingungen und Druckpulsationen nicht zuverlässig arbeiten. So weist bspw. ein als Plättchen ausgeführtes Ventil eine ungenügende Dichtwirkung auf. Das Plättchen kann die Dichtfunktion bei dieser Bauweise nur über eine kleine Dichtkante gewährleisten, da es sonst zu Adhäsion und auf Dauer zu einer Verklebung des Ventils kommen würde, die durch Rückstände in den Blow-by-Gase verursacht werden. Hinzu kommen Druckpulsationen und Schwingungen, die durch die Fahrdynamik auftreten und die Dichtwirkung negativ beeinflussen, indem das Plättchen in hochfrequente Schwingungen versetzt wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung bereitzustellen, bei der der Ölrücklaufkanal zuverlässig während des Betriebs der Brennkraftmaschine verschlossen ist und bei Stillstand geöffnet ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung beruht darauf, dass das Ventil über den Öldruck der Brennkraftmaschine hydraulisch geschaltet wird. Da der Öldruck ausschließlich während des Betriebs der Brennkraftmaschine anliegt, ist eine ständige Verriegelung bei laufendem Betrieb sowie eine Entrieglung des Ventils nach Abstellen der Brennkraftmaschine gesichert. Der Öldruck erlaubt zudem hohe Betätigungskräfte, die ein Verklemmen, bspw. durch Verschmutzung verhindern.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Ölfiltermodul neben einer Ölfilteraufnahme ein durch den Öldruck hydraulisch geschaltetes Ventil aufweist, dass bei laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine den Ölrücklaufkanal verschließt und bei Stillstand der Brennkraftmaschine den Ölrücklaufkanal öffnet. Dabei ist das Ölfiltermodul derart ausgebildet, dass der Ölrücklaufkanal in einem Ölrücklauf des Ölfiltermoduls endet, durch das Öl beim Wechsel bzw. Erneuern einer Ölfilterpatrone in das Kurbelgehäuse gelangen kann.

Durch die Position des Ventils im Ölfiltermodul wird ein Einfrieren verhindert, da die Temperaturen im Ölfiltermodul aufgrund seines nahen Einbau an der Brennkraftmaschine schnell auf unkritischem Niveau sind. Ferner wird Bauraum eingespart, da freies Volumen im Ölfiltermodul bzw. -gehäuse genutzt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Funktionsdarstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

2 eine perspektivische Darstellung eines Ölfiltermoduls,

3 einen Schnittansicht von unten durch ein Ölfiltermodul, und

4 einen Schnittdarstellung eines Ventils in dem Ölfiltermodul.

Es wird zunächst auf die 1 Bezug genommen.
Eine Brennkraftmaschine 1 eines Kraftfahrzeugs, bspw. eines PKW, weist ein Kurbelgehäuse 2 auf, in dem Kurbelwelle, Pleuel sowie Kolben (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine 1 angeordnet sind. Die Brennkraftmaschine 1 weist eine Rohgasleitung 3 zur Entlüftung des Kurbelgehäuses 2 auf, mit der Rohgas, sogenannte Blow-by-Gase, die Öl, Wasserdampf sowie Kraftstoffrückstände enthalten können, einem Ölabscheider 4 zugeführt werden können.
In dem Ölabscheider 4 können Ölreste vom Rohgas abgeschieden und in einem Reservoir 5 des Ölabscheiders 4 gesammelt werden. Gereinigtes Rohgas, sogenanntes Reingas, kann über eine Reingasleitung 6, die ein Druckbegrenzungsventil (nicht dargestellt) aufweist, wieder einem Ansaugrohr 7 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt werden.
Vom Reservoir 5 des Ölabscheiders 4 führt ein Ölrücklaufkanal 8 zurück zur Brennkraftmaschine 1, die oberhalb vom Ölspiegel (nicht dargestellt) einer Ölwanne 9 der Brennkraftmaschine 1 im Kurbelgehäuse 2 mündet. Der Ölrücklaufkanal 8 weist ein Ventil 10 auf, das als hydraulisch betätigbares Ventil ausgebildet ist. Das Ventil 10 steht mit dem Öldruck im Kurbelgehäuse 2 über einen Steuerkanal 11 (teilweise durch Strichlinie dargestellt) in Verbindung, derart, dass das Ventil 10 den Ölrücklaufkanal 8 sperrt, wenn der während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 herrschende Öldruck anliegt.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 strömt Rohgas durch die Rohgasleitung 3 in den Ölabscheider 4, in dem Ölreste vom Rohgas getrennt werden. Das vom Rohgas abgetrennte Reingas wird über die Reingasleitung 6 dem Saugrohr 7 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt, während sich Ölreste im Reservoir 5 des Ölabscheiders 4 sammeln. Die Ölreste im Reservoir 5 können jedoch während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 nicht durch den Ölrücklaufkanal 8 abfließen, denn das Ventil 10 sperrt wegen des Öldrucks im Kurbelgehäuse 2 den Ölrücklaufkanal 8 ab.
Wird die Brennkraftmaschine 1 gestoppt, nimmt der Öldruck im Kurbelgehäuse 2 ab, sodass das Ventil 10 den Ölrücklaufkanal 8 öffnet und Ölreste selbsttätig, bspw. durch Gewichtskraft, aus dem Reservoir 5 zur Ölwanne 9 im Kurbelgehäuse 2 gelangen können. Sobald die Brennkraftmaschine 1 wieder in Betrieb gesetzt wird, baut sich im Kurbelgehäuse 2 ein Öldruck auf, der bewirkt, dass das Ventil 10 wieder die Ölrücklaufleitung 8 verschließt.
Es wird nun auf die 2 bis 4 Bezug genommen.
Ein Ölfiltermodul 12 einer Brennkraftmaschine (in den 2 bis 4 nicht dargestellt) weist an seiner Oberseite (siehe 2) eine Ölfilteraufnahme 13 zur Aufnahme einer Ölfilterpatrone (nicht dargestellt) auf. Dabei ist das Ölfiltermodul 12 derart ausgebildet, das vom einer Ölfilterpatrone gereinigtes und während des Betriebs unter Druck stehendes Öl durch einen Durchgang 14 (siehe 4) im Inneren des Ölfiltermoduls 12 strömt und das Ölfiltermodul 12 durch einen Rücklaufkanal (nicht dargestellt) wieder verlässt. Ferner weist das Ölfiltermodul 12 einen Ölrücklauf 15 auf, der drei Funktionen hat. Erstens bildet der Ölrücklauf 15 einen Ablaufkanal bei einem Ölfilterpatronenwechsel, sodass Öl aus dem Ölrücklauf 15 in die Ölwanne 9 (in den 2 bis 4 nicht dargestellt) strömen kann, zweitens dient der Ölrücklauf 15 bei stehender Brennkraftmaschine als Ablaufkanal für das im Ölabscheider 4 (in den 2 bis 4 nicht dargestellt) abgetrennte Öl, und drittens stellt bei Betrieb der Brennkraftmaschine der Ölrücklauf 15 eine Ablaufleckage des Ventil 10 (in den 2 bis 4 nicht dargestellt) bereit. Schließlich weist das Ölfiltermodul 12 einen Anschlussstutzen 16 auf, der zum Anschluss für den vom Reservoir 5 kommenden Ölrücklaufkanal 8 ausgebildet ist.
In Verbindung mit dem Durchgang 14 steht der Steuerkanal 11 (siehe 2 und 4), der als Stichbohrung ausgebildet sein kann, und in den ebenfalls Öl eindringen kann und der mit einer Verschlussschraube 17 verschlossen ist. Der Steuerkanal 11 weist ferner eine Bohrung 18 auf, die eine Verbindung vom Steuerkanal 11 mit dem Ventil 10 bildet.
Dabei weist das Ventil 10 einen Hohlkolben 19 mit einem Innenraum 20 auf, in den Öl durch die Bohrung 18 aus dem Steuerkanal 11 eindringen kann. Der Hohlkolben 19 des Ventils 10 weist bspw. einen Hub von 2 mm auf und ist mittels einem bspw. als Schraubenfeder 21 ausgebildetem Federelement federnd vorgespannt, derart, dass in der in 4 gezeigten Position, also bei stehender Brennkraftmaschine 1, das Ventil 10 geöffnet ist. In dieser Position kann, wie oben beschrieben, Öl aus dem Reservoir 5 eines angeschlossenen Ölabscheiders 4 durch einen an den Anschlussstutzen 16 angeschlossenen Ölrücklaufkanal 8 vorbei an dem Hohlkolben 19 durch den Ölrücklauf 15 zurück in die Ölwanne 9 einer Brennkraftmaschine 1 strömen.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 hingegen strömt Öl, das unter dem während des Betriebs der Brennkraftmaschine 1 liegenden Druck steht, durch den Durchgang 14 und in den Steuerkanal 11, von dem es durch die Bohrung 18 in den Innenraum 20 des Hohlkolbens 19 gelangt. Dadurch wird der Hohlkolben 19 aus der in 4 gezeigten Position derart verschoben, dass der in Verbindung mit dem Ölrücklaufkanal 8 stehende Anschlussstutzen 19 gesperrt ist und kein Öl aus dem Reservoir 5 in die Ölwanne 9 fließen kann.

1: Brennkraftmaschine
2: Kurbelgehäuse
3: Rohgasleitung
4: Ölabscheider
5: Reservoir
6: Reingasleitung
7: Saugrohr
8: Ölrücklaufkanal
9: Ölwanne
10: Ventil
11: Steuerkanal
12: Ölfiltermodul
13: Ölfilteraufnahme
14: Durchgang
15: Ölrücklauf
16: Anschlussstutzen
17: Verschlussschraube
18: Bohrung
19: Hohlkolben
20: Innenraum
21: Schraubenfeder

Claims

Vorrichtung zur Ölabscheidung, umfassend einen Ölabscheider (4), dem von einer Brennkraftmaschine (1) Rohgas zugeführt werden kann und der von dem Rohgas abgetrenntes Reingas zu der Brennkraftmaschine (1) leiten kann, wobei ein Ölrücklaufkanal (8) den Ölabscheider (4) mit der Brennkraftmaschine (1) verbindet und der Ölrücklaufkanal (8) ein Ventil (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) mit dem Öldruck der Brennkraftmaschine (1) in Wirkverbindung steht, derart, dass bei laufender Brennkraftmaschine (1) durch das Ventil (10) der Ölrücklaufkanal (8) verschlossen ist und bei stehender Brennkraftmaschine (1) der Ölrücklaufkanal (8) geöffnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) hydraulisch betätigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Ventil (10) federnd vorgespannt ist, derart, dass bei stehender Brennkraftmaschine (1) das Ventil (10) geöffnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölabscheider (4) ein Reservoir (5) aufweist, in dem vom Rohgas abgetrenntes Öl gesammelt werden kann, wobei der Ölrücklaufkanal (8) das Reservoir (5) mit der Brennkraftmaschine 1 verbindet.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur diskontinuierlichen Entleerung des Reservoirs (5) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölrücklaufkanal (8) oberhalb eines Ölspiegels einer Ölwanne (9) der Brennkraftmaschine (1) mündet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (10) in einem Ölfiltermodul (12) angeordnet ist
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölfiltermodul (12) einen als Ölfilteraufnahme (13) ausgebildeten Einlass und einen als Rücklaufkanal ausgebildeten Auslass aufweist, die durch einen Durchgang (14) des Ölfiltermoduls (12) miteinander in Verbindung stehen, wobei der Durchgang (14) mit einem Steuerkanal (11) in Verbindung steht, der in Wirkverbindung mit dem Ventil (10) steht.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ölfiltermodul (12) einen Anschlussstutzen (16) zum Anschluss an den Ölrücklaufkanal (8) aufweist, wobei der Anschlussstutzen (16) eine Verbindung mit einem Ölrücklauf (15) bilden kann.