DE19607919A1 - Zentrifugal-Ölabscheider für die blow-by-Gase einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Zentrifugal-Ölabscheider für die blow-by-Gase einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Zentrifugal-Ölabscheider für die blow-by-Gase
einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem in einem rotierenden Bau
element im wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Kanal, über den
die blow-by-Gase aus dem Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse abgeführt
werden.
Ein derartiger Zentrifugal-Ölabscheider ist beispielsweise aus der DE 42 37 128 A1
bekannt. Dieser Ölabscheider nutzt das bekannte Prinzip, Zentrifu
galkräfte auf die Ölpartikel in den blow-by-Gasen auszuüben, um diese ab
zuscheiden. Zur Erzeugung dieser Zentrifugalkräfte können dabei Bauele
mente verwendet werden, die in der Brennkraftmaschine bereits vorhanden
sind. Es bieten sich alle rotierenden Teile auf Achsen oder Wellen an, wie
beispielsweise auf der Kurbelwelle, auf der Nockenwelle, auf der Ölpum
penwelle oder auch Zwischenräder, wobei diese Bauelemente durch geringe
Änderungen bzw. Zusatzeinrichtungen zu Ölabscheidern ausgebildet werden
können. Im wesentlichen ist zunächst nur ein in radialer Richtung
verlaufender Kanal erforderlich. In diesen Kanal treten die blow-by-Gase
bevorzugt radial von außen ein und können dann über eine hohle Welle, auf
welcher das rotierende Bauelement angeordnet ist, abgeführt werden. Durch
die Rotation wirken im Kanal auf die Ölpartikel starke Zentrifugalkräfte, die
zur Ölabscheidung verwendet werden können, so daß das abgeschiedene
Öl entgegen der Strömungsrichtung der blow-by-Gase radial wieder nach
außen abgeführt wird.
An einem derartigen Zentrifugal-Ölabscheider, der grundsätzlich bereits in
ausreichender Weise funktionsfähig ist, weitere Verbesserungen aufzuzei
gen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß im Kanal Strömungshinder
nisse vorgesehen sind. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der
Unteransprüche.
Um die Effizienz der Ölabscheidung zu steigern, sind erfindungsgemäß im
Kanal Strömungshindernisse vorgesehen, an denen sich die in den blow-by-Gasen
enthaltenen Ölpartikel zunächst kurz absetzen können. An diesen
Strömungshindernissen oder an zumindest einem Strömungshindernis bleibt
somit ein Öltropfen haften, eher er durch die Zentrifugalkraft wieder nach
außen geschleudert wird. Aufgrund der Strömungshindernisse wird somit
vermieden, daß Ölpartikel entgegen der Zentrifugalkraft von den blow-by-
Gasen mitgerissen werden. Die Strömungshindernisse bilden somit irgend
einen Wandabschnitt, auf den die Ölpartikel zunächst auftreffen, so daß
dann die Zentrifugalkraft quasi verstärkt auf die Ölpartikel einwirken kann.
Im einfachsten Fall ist - wie bereits erwähnt - ein einziges Strömungshinder
nis im Kanal ausreichend - so kann beispielsweise das Strömungshindernis
in Form einer Düse ausgebildet sein, - mehrere Strömungshindernisse ver
bessern jedoch die Wirkung, insbesondere wenn die strömenden blow-by-
Gase innerhalb des im wesentlichen radial verlaufenden Kanales umgelenkt
werden. In diesem Sinne können innerhalb des Kanales von der Kanalwand
abstehende Stege vorgesehen sein, auch ist es möglich, die Strömungshin
dernisse in Form einer in den Kanal eingelegten Wellblechstruktur auszubil
den. Auch an einem im Kanal vorgesehenen Gestrick sammeln sich die Öl
partikel an den einzelnen Drähten des Gestricks zu großen Tropfen und
werden - aufgrund der Massenzunahme der Einzeltropfen - noch effektiver
durch die Zentrifugalkraft abgeschieden bzw. nach außen geführt. Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Kanal eine vollstän
dige Richtungsumkehr aufweisen, d. h. das blow-by-Gas kann annähernd im
Mittelpunkt des rotierenden Bauelementes in den Kanal eintreten und wird
zunächst radial nach außen geleitet. Dort wird der Kanal wieder radial nach
innen umgelenkt, wobei im Bereich dieser Umlenkung eine effektive Ölab
scheidung durch die angreifenden Zentrifugalkräfte erfolgt. In dem an
schließend daran wieder nach innen führenden Kanalabschnitt sind die blow-by-
Gase dann bereits nahezu vollständig ölfrei.
Der näheren Erläuterung der Erfindung dienen auch die folgenden vier be
vorzugten Ausführungsbeispiele, wobei in den Fig. 1a, 2, 3, 4 jeweils ein
Schnitt eines erfindungsgemäßen Zentrifugal-Ölabscheiders dargestellt ist,
während die Fig. 1b die Ansicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a
zeigt.
Stets ist mit der Bezugsziffer 1 eine rotierende Welle innerhalb eines Brenn
kraftmaschinen-Kurbelgehäuses bezeichnet. Stirnseitig befindet sich auf die
ser rotierenden Welle 1 ein auch als Schleuderrad bezeichnetes rotierendes
Bauelement 2, innerhalb dessen zumindest ein im wesentlichen ein in radia
ler Richtung verlaufender Kanal 4 vorgesehen ist. Dabei kann das Bauele
ment 2 auf die Stirnseite eines Kettenrades 9 aufgesetzt sein.
Die grundlegende Funktion wird zunächst anhand der Darstellungen gemäß
den Fig. 1a, 1b beschrieben. Hier sind vier derartige, zum Zentrum des
Bauelementes 2 verlaufende Kanäle 4 vorgesehen. Von außen tritt gemäß
den Pfeilen 20 das im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befindliche
blow-by-Gas in die Kanäle 4 ein und strömt entlang dieser Kanäle 4 zum
Mittelpunkt der hohlen Welle 1. Am Ende dieser hohlen Welle 1 ist ein An
schlußstutzen 3 vorgesehen, über den die blow-by-Gase gemäß Pfeilrich
tung 5 letztlich in die Sauganlage der Brennkraftmaschine gelangen können.
Mit Eintritt in die hohle Welle 1 sind die blow-by-Gase bereits im wesentli
chen von Ölpartikeln befreit, da diese unter Einwirkung der Zentrifugalkräfte
im Inneren des Kanales 4 bereits abgeschieden und gemäß Pfeilrichtung 21
in radialer Richtung wieder nach außen in den Innenraum des Brennkraft
maschinen-Kurbelgehäuses abgeführt wurden. Um jedoch diese Ölabschei
dung durch Zentrifugalkrafteinfluß innerhalb des Kanales 4 zu verstärken,
sind zusätzlich im Kanal 4 Strömungshindernisse 7 vorgesehen. Beim Aus
führungsbeispiel nach Fig. 1a sind diese Strömungshindernisse 7 als von der
Kanalwand abstehende Stege 7a ausgebildet. Dabei sind in Strömungsrich
tung gesehen mehrere Stege 7a hintereinander angeordnet und zwar ab
wechselnd an verschiedenen Bereichen der Kanalwand, so daß diese Strö
mungshindernisse 7 quasi ein Labyrinth bilden, durch welches die blow-by-
Gase hindurchgeführt werden. Mit jeder Änderung der Strömungsrichtung
der blow-by-Gase im Inneren des Kanales 4 treffen weitere Ölpartikel auf die
Stege 7a auf und bleiben dort kurzzeitig haften, wonach die Zentrifugalkraft
effektiv an diesen Ölpartikeln angreifen kann und diese somit gemäß
Pfeilrichtung 21 aus dem Kanal 4 nach außen transportiert.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind noch mehrere Kanäle 4 vorgese
hen, die in Achsrichtung der Welle 1 betrachtet nebeneinander liegen. Das
rotierende, auf das Kettenrad 9 aufgesetzte Bauelement 2 ist hier somit aus
einzelnen Scheiben 8 aufgebaut, die nebeneinanderliegend angeordnet und
in geeigneter Weise miteinander verbunden sind. In den von den einzelnen
Scheiben 8 gebildeten Kanälen 4 sind wieder Strömungshindernisse 7 vor
gesehen, und zwar in Form jeweils einer eingelegten Wellblechstruktur 7b.
Auch an dieser Wellblechstruktur 7b können sich Ölpartikel kurzzeitig nie
derschlagen, ehe sie anschließend unter Zentrifugalkrafteinfluß gemäß Pfeil
richtung 21 wieder nach außen abgeführt werden.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 befindet sich der hier nur noch sog.
Kanal 4 im Inneren eines Käfigs 10, der das rotierende Bauelement 2 bildet.
Dieser Käfig 10 kann auf ein auf der Welle 1 befindliches Kettenrad 9 aufge
setzt sein. Gefüllt ist dieser Käfig 10 wiederum mit Strömungshindernissen 7,
die hier als Draht- oder Kunststoff-Gestrick 7c ausgebildet sind. Die gemäß
Pfeilrichtung 20 an den Außenseiten in den Käfig 10 eintretenden blow-by-
Gase durchströmen somit dieses im sog. Kanal 4 vorgesehene Gestrick 7c,
wobei die auf das Gestrick 7c aufprallenden Ölpartikel sich an den einzelnen
Drähten zu großen Tropfen sammeln und hierdurch noch effizienter durch
die Zentrifugalkraft gemäß Pfeilrichtung 21 wieder nach außen abgeführt
werden.
Noch ein weiteres Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Hier ist im Inneren des
rotierenden Bauelementes 2 eine dessen Innenraum zwei Hälften untertei
lende Trennscheibe 14 vorgesehen. Da bei dieser Ausführungsform die
blow-by-Gase über eine zentrale Öffnung 12 in das rotierende Bauelement 2
- welches abermals auf die Stirnseite eines Kettenrades 9 aufgesetzt ist -
eintreten können, und die Abfuhr der blow-by-Gase wieder über die hohle
Welle 1 erfolgt, wird durch diese Trennscheibe 14 im Inneren des Bauele
mentes 2 ein Kanal 4 gebildet, der eine Richtungsumkehr erfährt. Wie die
Pfeile 20 zeigen, werden nämlich die blow-by-Gase zunächst von der zentra
len Öffnung 12 vor der Trennscheibe 14 innerhalb des Bauelementes 2
radial nach außen geführt, und werden dort im äußeren Bereich umgelenkt
und gelangen schließlich hinter der Trennscheibe 14 wieder in radialer
Richtung nach innen, um letztlich wie bei den anderen Ausführungsbeispie
len auch über die hohle Welle 1 abgeführt zu werden. Im Laufe dieser Um
lenkung schlagen sich die Ölpartikel in den blow-by-Gasen insbesondere am
abgeschrägten Endbereich 14a der Trennscheibe 14 nieder, von wo aus sie
durch Zentrifugalkrafteinfluß wieder gemäß Pfeilrichtung 21 nach außen ab
geschleudert werden. Diese Strömungsumlenkung stellt somit im Zusam
menwirken mit der Trennscheibe 14 bzw. deren abgeschrägtem Endbereich
14a das Strömungshindernis 7 dar, welches im Kanal 4 vorgesehen ist, um
eine verbesserte Ölabscheidung zu erzielen.
Im übrigen wird bei diesem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 die Trenn
scheibe 14 von einem umlaufenden Steg 15 getragen, in dem Durchbrüche
16 zum Durchtritt der blow-by-Gase vorgesehen sind. Dabei sei noch darauf
hingewiesen, daß diese Zentrifugal-Ölabscheider nach Fig. 4 im Gleich
stromprinzip arbeitet, d. h. das gemäß Pfeilrichtung 21 abgeschiedene Öl
strömt nicht entgegen der Strömungsrichtung 20 der blow-by-Gase, wie dies
bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 bis 3 der Fall ist.
Bei allen Ausführungsbeispielen kann das rotierende Bauelement, also das
sog. Schleuderrad aus gebauten Einzelteilen zusammengesetzt sein oder
aus einem Teil gefertigt sein. Dabei kann stets am Außenumfang dieses
Schleuderrades/rotierenden Bauelementes 2 im Bereich der Eintrittsöffnung
17 des Kanales 4 - beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 handelt es sich
quasi um die Eintrittsöffnung des zweiten Teiles des Kanales 4 hinter der
Trennscheibe 14 - ein Abschirmblech 18 vorgesehen sein. Dieses Ab
schirmblech 18 schützt die Eintrittsöffnung 17 des Kanales 4 vor dem direk
ten Eintritt von Spritzöl, und verhindert somit, daß zusätzliches Öl in den Ka
nal 4 gelangt. Somit können lediglich die in den blow-by-Gasen enthaltenen
Ölpartikel in den Kanal 4 des rotierenden Bauelementes 2 eintreten und
werden dort - wie oben erläutert - wirkungsvoll abgeschieden.
Der beschriebene Zentrifugal-Ölabscheider benötigt insgesamt sehr wenig
Einbauraum und ist im übrigen auch wirkungsvoll gegen Einfrieren ge
schützt, da er sich innerhalb des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine
befindet. Von Vorteil ist ferner, daß die Abscheidewirkung mit steigender
Drehzahl der Brennkraftmaschine zunimmt, da dann auch das Bauelement 2
mit einer höheren Drehzahl rotiert. Bei einer höheren Brennkraftmaschinen-
Drehzahl ist aber auch eine intensivere Ölabscheidung erforderlich, da die
blow-by-Gasmenge und die Ölbefrachtung des blow-by-Gases mit steigen
der Brennkraftmaschinen-Drehzahl zunimmt. Ferner ist der beschriebene
Zentrifugal-Ölabscheider auch verschmutzungssicherer als bisher übliche
einfache Labyrinth- oder Gestrickabscheider, da aufgrund der Zentrifugal
kräfte auch Ölschlammablagerungen selbsttätig entfernt werden. Dabei kön
nen selbstverständlich eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver
Art durchaus abweichend von den gezeigten Ausführungsbeispielen gestal
tet sein, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
Claims (6)
1. Zentrifugal-Ölabscheider für die blow-by-Gase einer Brennkraftma
schine, mit zumindest einem in einem rotierenden Bauelement (2) im
wesentlichen in radialer Richtung verlaufenden Kanal (4), über den
die blow-by-Gase aus dem Brennkraftmaschinen-Kurbelgehäuse ab
geführt werden,
dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal (4) Strömungshindernisse (7)
vorgesehen sind.
2. Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (7) als von
der Kanalwand abstehende Stege (7a) ausgebildet sind.
3. Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (7) in Form
einer eingelegten Wellblechstruktur (7b) ausgebildet sind.
4. Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (7) als Ge
strick (7c) ausgebildet sind.
5. Zentrifugal-Ölabscheider nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungshindernisse (7) in Form
einer Richtungsumkehr des Kanales (4) ausgebildet sind.
6. Zentrifugal-Ölabscheider nach einem der vorangegangenen Ansprü
che,
dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Eintrittsöffnung (17) des
Kanales (4) ein Abschirmblech (18) gegen Spritzöleintritt vorgesehen
ist.
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DE19607919B4 (de) | 2005-03-17 |
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