DE19607919A1 - Zentrifugal-Ölabscheider für die blow-by-Gase einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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.