DE19738248A1

DE19738248A1 - Centrifugal oil separator for crankcase breather system

Info

Publication number: DE19738248A1
Application number: DE1997138248
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Joos; Joachim Dipl Ing Minich
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1997-09-02
Filing date: 1997-09-02
Publication date: 1998-12-03

Abstract

The separator (4) has a spiral tract (17) through which air from the crankcase breather passes from a tangential inlet (5) to an axial outlet (6) to the induction air cleaner, and a second axial outlet (7) which returns the separated oil to the crankcase. The separator is connected through a restrictor orifice to the output side of the supercharger, so that at high engine loads, pressurised air (15) is fed into the separator inlet pipe. This mixes with and increases the velocity of, the breather air, and improves the separation of entrained oil from the air stream.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Ölabscheidung aus einem Motorraum einer Brenn kraftmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for improvement the oil separation from an engine compartment of a burner Motor according to the preamble of claim 1 and a device for performing the method.

Aus der DE 43 05 122 A1 ist ein Ölabscheider für Gase des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine beschrie ben. Der Ölabscheider weist ein Filterelement auf, welches von den Entlüftungsgasen durchströmt wird und aus dem das abgeschiedene Öl über einen Ölrücklauf in einen Ölbehälter zurückgeführt wird. Die entölten Ent lüftungsgase werden dem Luftansaugsystem der Brenn kraftmaschine wieder zugeführt. Um den Wirkungsgrad der Ölabscheidung zu steigern ist ein Unterdruckerzeu ger vorgesehen, welcher einen bestimmten konstanten Unterdruck für das Absaugen der Entlüftungsgase er zeugt. Als Element zur Unterdruckerzeugung ist eine Ejektordüse vorgesehen, welche mit Druckluft beauf schlagt wird. Die Druckluft für die Ejektordüse wird der Druckluftversorgung des Fahrzeuges entnommen und über eine einstellbare Drossel reguliert.DE 43 05 122 A1 describes an oil separator for gases of the crankcase of an internal combustion engine ben. The oil separator has a filter element which is flowed through by the ventilation gases and from which the separated oil flows in via an oil return an oil tank is returned. The de-oiled ent ventilation gases become the Brenn's air intake system engine fed again. To efficiency Increasing oil separation is a vacuum generator ger provided which has a certain constant Vacuum for extracting the ventilation gases testifies. As an element for generating negative pressure is a Ejector nozzle provided, which act with compressed air is struck. The compressed air for the ejector nozzle is taken from the compressed air supply of the vehicle and regulated via an adjustable throttle.

Nachteilig bei dieser Vorrichtung und dem Ölabscheide verfahren ist, daß das Fahrzeug eine Druckluftversor gung besitzen muß, was im allgemeinen nur für Nutz fahrzeuge der Fall ist. Darüber hinaus erfolgt die Abscheidung der Ölbestandteile über ein Filterelement, wodurch ein höherer Aufwand und eine Wartung erforder lich sind.A disadvantage of this device and the oil separator The procedure is that the vehicle is a compressed air supplier must possess what is generally only useful vehicles is the case. In addition, the Separation of the oil components via a filter element, which requires more effort and maintenance are.

Zum allgemeinen Stand der Technik wird noch auf die DE-AS 10 37 055, die EP 0 667 444 A1, die DE 42 39 108 A1 und die JP 6-212939 verwiesen.The general state of the art is still on DE-AS 10 37 055, EP 0 667 444 A1, DE 42 39 108 A1 and JP 6-212939.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ölabscheidung aus dem Motorraum einer Brennkraftmaschine zu schaf fen, die bei geringem Aufwand einen besseren Wirkungs grad, insbesondere im hohen Lastbereich, besitzt.The present invention is based on the object a method and an apparatus for oil separation to get out of the engine compartment of an internal combustion engine fen that have a better effect with little effort degree, especially in the high load range.

Insbesondere bei Vollastbetrieb und bei einem Betrieb in einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, wobei dieser Ladeluft zugeführt wird und sich im Saugsystem ein Luftmassenmesser befindet, ist nämlich ein von Öl und Kraftstoffnebel gereinigtes und anschließend wieder in den Saugbereich zurückgeführtes Entlüftungsgas von großer Bedeutung, da z. B. Luftmassenmesser sehr emp findlich auf Verschmutzungen durch Öl- und Kraftstoff nebel reagieren.Especially in full load operation and during operation in a supercharged internal combustion engine, this one Charge air is supplied and in the suction system Air mass meter is namely one of oil and Fuel mist cleaned and then back in vent gas returned from the suction area of great importance since B. air mass meter very emp sensitive to contamination from oil and fuel react fog.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Verfahrens merkmale gelöst.According to the invention, this task is characterized by the drawing part of claim 1 mentioned method features solved.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 5 aufgezeigt.An apparatus for performing the method is indicated in claim 5.

Durch die erfindungsgemäße Einblasung von Luft wird der Wirkungsgrad des Fliehkraftabscheiders aufgrund einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit deutlich verbessert. Durch den besseren Wirkungsgrad erhält man insbesondere im kritischeren Bereich, nämlich bei Vollast ein deutlich saubereres Entlüftungsgas. Insbe sondere die im Vollastbetrieb entstehenden Kraftstoff dämpfe können auf diese Weise mit sehr gutem Wirkungs grad abgeschieden werden.By blowing in air according to the invention the efficiency of the centrifugal separator due to an increase in flow velocity significantly improved. Through the better efficiency you get especially in the more critical area, namely at Full load is a much cleaner vent gas. In particular in particular, the fuel generated in full load operation Vapors can be very effective in this way be separated out.

Das erfindungsgemäße Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens läßt sich insbesondere mit besonders vorteilhaften Wirkungen bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen einsetzen. In diesem Falle kann man nämlich in einfacher Weise die für die Lufteinbla sung erforderliche Luft direkt hinter einem Ladeluft verdichter, z. B. einem Kompressor, abzweigen, womit automatisch in Abhängigkeit vom Betrieb des Ladeluft verdichters auch eine entsprechend gesteuerte Frisch lufteinblasung in den Eingangsbereich des Fliehkraft abscheiders erfolgt. Dies bedeutet z. B., daß im Teil lastbetrieb, wenn der Luftlader bzw. der Ladeluftver dichter nicht aktiv ist keine Frischlufteinblasung erfolgt. In diesem Betriebszustand ist der normale Wirkungsgrad eines Fliehkraftabscheiders auch ausrei chend.The method according to the invention and a device to carry out the method can in particular with particularly beneficial effects in charged Use internal combustion engines. In this case one namely in a simple way for the air inlet required air directly behind a charge air compressor, e.g. B. a compressor, with what automatically depending on the operation of the charge air compressor also a suitably controlled fresh Air injection into the entrance area of the centrifugal force separator takes place. This means e.g. B. that in part load operation when the air charger or the charge air ver no fresh air injection is denser not active he follows. In this operating state is the normal one Efficiency of a centrifugal separator is also sufficient chatting.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus dem nachfolgend anhand der Zeichnung prinzipmäßig be schriebenen Ausführungsbeispiel.Advantageous refinements and developments of Invention result from the dependent claims and from which in principle be based on the drawing below written embodiment.

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, wobei zur Vereinfachung für die Erfindung nicht wesentliche Teile aus dem Motorraum weggelassen sind, Fig. 1 is a schematic representation of a supercharged internal combustion engine, being omitted for the convenience of the invention is not essential parts of the engine compartment,

Fig. 2 eine Seitenansicht eines Spiralölabscheiders, und Fig. 2 is a side view of a spiral oil separator, and

Fig. 3 eine Draufsicht auf den Spiralölabscheider nach der Fig. 2. Fig. 3 is a plan view of the Spiralölabscheider to FIG. 2.

Eine Brennkraftmaschine weist einen Motor 1 mit einem Motorraum 2 und einen Ventildeckel 3 auf. Auf dem Ven tildeckel 3 ist ein Fliehkraftabscheider in Form eines Spiralölabscheiders 4 angeordnet, dessen Aufbau nach folgend anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben wird. Dem Spiralölabscheider 4 wird aus dem Motorraum 2 abzuführende mit Öl stark verunreinigtes Entlüf tungsgas über eine Luftzuleitung 5 zugeführt. In dem Spiralölabscheider 4 abgeschiedenes Öl wird über eine Ölrückleitung 6 wieder dem Motorraum 2 zugeführt. Ge reinigtes Entlüftungsgas wird einem Luftansaugsystem der Brennkraftmaschine über eine Rückleitung 7 zuge führt. Die Rückleitung 7 mündet nach einem Luftfilter 8 bzw. in den Luftfilter 8 des Ansaugsystemes von dem aus eine Ansaugleitung 9 zu einem Ladeluftverdichter 10, z. B. einem Kompressor, führt. Von dem Ladeluftver dichter 10 aus führt eine Ladeluftleitung 11 zu einer Drosselklappe 12 und von da aus weiter zu dem Motor, in welchem in bekannter Weise eine Einspritzung eines Luft-/Kraftstoff-Gemisches in Brennräume des Motores 1 erfolgt. In der Ladeluftleitung 11 sind ein Ladeluft kühler 13 und ein Luftmesser 14 angeordnet. Von der Ladeluftleitung 11, d. h. hinter dem Ladeluftverdichter 10, zweigt eine Lufteinblasleitung 15 ab, die in die Luftzuleitung 5 für den Spiralölabscheider 4 mündet. In der Lufteinblasleitung 15 ist eine Drosselstelle 16 eingesetzt, durch die die Menge der dem Spiralölab scheider 4 zugeführten und aus der Ladeluft abgezweig ten Frischluft begrenzt wird, damit es nicht zum Auf bau eines Überdruckes in dem Motorraum 2 kommen kann. Gegebenenfalls kann die Drosselstelle 16 auch ein stellbar ausgeführt sein. Die Lufteinblasleitung 15 kann auch direkt in den Eingangsbereich des Spiralöl abscheiders 4 münden, anstelle einer tangentialen Ein leitung in die Luftzuleitung 5. Wesentlich ist ledig lich, daß durch die Rückführung der Frischluft zu dem Spiralölabscheider 4 dieser eine deutliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit erhält, wodurch sich eine deutlich bessere Abscheidung von Öl ergibt.An internal combustion engine has an engine 1 with an engine compartment 2 and a valve cover 3 . On the Ven tildeckel 3 , a centrifugal separator is arranged in the form of a spiral oil separator 4 , the structure of which is described in more detail below with reference to FIGS . 2 and 3. The spiral oil separator 4 is to be discharged from the engine compartment 2 with oil heavily contaminated ventilation gas via an air supply line 5 . Oil separated in the spiral oil separator 4 is fed back to the engine compartment 2 via an oil return line 6 . Ge cleaned vent gas is an air intake system of the engine via a return line 7 leads. The return line 7 opens after an air filter 8 or into the air filter 8 of the intake system from which an intake line 9 to a charge air compressor 10 , for. B. a compressor leads. From the charge air compressor 10 leads a charge air line 11 to a throttle valve 12 and from there to the engine, in which an injection of an air / fuel mixture into the combustion chambers of the engine 1 takes place in a known manner. In the charge air line 11 , a charge air cooler 13 and an air knife 14 are arranged. From the charge air line 11 , ie behind the charge air compressor 10 , an air injection line 15 branches off, which opens into the air supply line 5 for the spiral oil separator 4 . In the air injection line 15 , a throttle point 16 is inserted, through which the amount of the Spiralölab separator 4 supplied and branched from the charge air th fresh air is limited so that it can not build up to an excess pressure in the engine compartment 2 . If necessary, the throttle point 16 can also be designed to be adjustable. The air injection line 15 can also open directly into the input area of the spiral oil separator 4 , instead of a tangential line into the air supply line 5 . It is essential single Lich that by returning the fresh air to the spiral oil separator 4 this receives a significant increase in the flow rate, which results in a significantly better separation of oil.

Da der Ladeluftverdichter 10 in Abhängigkeit vom Ladezustand des Motors 1 betrieben wird, wird auf die se Weise optimal in Abhängigkeit von den Erfordernis sen eine Wirkungsgradregelung des Spiralölabscheiders 4 durch die geregelte Zufuhr von Frischluft geschaf fen. Praktisch wird auf diese Weise nur im hohen Last bereich bzw. Vollastbetrieb Zusatzluft eingeblasen. Bei hohen Drehzahlen in Nullast wäre eine Einblasung von Zusatzluft sogar unerwünscht, da es sonst zu einem Überdruck im Motorraum kommen könnte. Die Einblasung von Frischluft selbst benötigt aufgrund dieser Anord nung somit keine weitere Regelung. Luft wird nämlich nur dann eingeblasen, wenn der Ladeluftverdichter 10 Überdruck produziert.Since the charge air compressor 10 is operated in dependence on the state of charge of the engine 1 , an efficiency control of the spiral oil separator 4 by the regulated supply of fresh air is created in this manner optimally depending on the requirements. In practice, additional air is blown in only in high load areas or at full load. At high speeds at zero load, blowing in additional air would even be undesirable, as this could lead to overpressure in the engine compartment. Because of this arrangement, the fresh air injection itself does not require any further regulation. Air is only blown in when the charge air compressor 10 produces excess pressure.

Aus den Fig. 2 und 3 ist der Aufbau des Spiralölab scheiders 4 näher ersichtlich, wobei in Fig. 2 die Luftzuleitung 5 mit der Lufteinblasleitung 15 wegge lassen worden sind. Grundsätzlich ist dieser jedoch von bekannter Bauart. Das zu reinigende Entlüftungsgas wird über die Luftzuleitung 5, in der die Lufteinblas leitung 15 mündet im äußeren Bereich tangential einge bracht, von wo aus sie in einer Spirale 17 zum zentra len Bereich des Spiralölabscheiders 4 geführt wird. Von der Oberseite zweigt im zentralen Bereich die Rückleitung 7 für gereinigtes Entlüftungsgas ab. An den Wänden der Spirale 17 und danach am Boden sammelt sich abgeschiedenes Öl von wo aus es über die Leitung 6 wieder dem Motorraum 2 zugeführt wird.From FIGS. 2 and 3, the construction of the Spiralölab separator 4 is more apparent, and in Fig. 2, the air supply have been Wegge blank 5 with the air injection 15th Basically, however, this is of a known type. The ventilation gas to be cleaned is brought into the outer region tangentially via the air supply line 5 , in which the air injection line 15 opens, from where it is guided in a spiral 17 to the central region of the spiral oil separator 4 . The return line 7 for cleaned vent gas branches off from the top in the central area. Separated oil collects on the walls of the spiral 17 and then on the floor from where it is fed back to the engine compartment 2 via the line 6 .

Claims

1. Verfahren zur Verbesserung der Ölabscheidung aus einem Motorraum einer Brennkraftmaschine durch ei nen Fliehkraftabscheider, in welchem eine Trennung von Ölbestandteilen aus dem aus dem Motorraum ab zuführenden Entlüftungsgas erfolgt, wobei das ge reinigte Entlüftungsgas zur Saugseite der Brenn kraftmaschine zurückgeführt wird dadurch gekennzeichnet, daß dem Fliehkraftabscheider (4) aus dem Motorsystem abgezweigte Frischluft bei hohem Lastbetrieb zuge führt wird.1. A method for improving the oil separation from an engine compartment of an internal combustion engine by egg NEN centrifugal separator, in which a separation of oil components from the vent gas to be supplied from the engine compartment takes place, the cleaned vent gas is returned to the suction side of the internal combustion engine, characterized in that Centrifugal separator ( 4 ) fresh air diverted from the engine system is fed at high load operation.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine die Frischluft von der Saugseite der Brennkraftmaschi ne nach einem Ladeluftverdichter (10) abgezweigt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that in a supercharged internal combustion engine, the fresh air from the suction side of the internal combustion engine is branched off after a charge air compressor ( 10 ).

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frischluft dem Fliehkraftabscheider (4) ge drosselt zugeführt wird. 3. The method according to claim 2, characterized in that the fresh air is supplied to the centrifugal separator ( 4 ) throttled GE.

4. Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lufteinblasleitung (15) eingangseitig mit einer luftführenden Leitung (11) verbunden ist und ausgangseitig im Bereich des Eingangs des Flieh kraftabscheiders (4) endet.4. Apparatus for performing the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that an air injection line ( 15 ) is connected on the input side to an air-conducting line ( 11 ) and ends on the output side in the area of the inlet of the centrifugal force separator ( 4 ).

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinblasleitung (15) saugseitig von einer Ladeluftleitung (11) hinter einem Ladeluftverdich ter (10) abzweigt.5. The device according to claim 4, characterized in that the air injection line ( 15 ) branches off on the suction side of a charge air line ( 11 ) behind a charge air compressor ( 10 ).

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lufteinblasleitung (15) eine Drosselstelle (16) angeordnet ist.6. The device according to claim 5, characterized in that the air injection line ( 15 ) is arranged a throttle point ( 16 ).

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinblasleitung (15) in eine Luftzuleitung (5), die zu dem Fliehkraftabscheider (4) führt, mündet.7. Device according to one of claims 5 to 6, characterized in that the air injection line ( 15 ) opens into an air supply line ( 5 ) leading to the centrifugal separator ( 4 ).

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fliehkraftabscheider als Spiralölabscheider (4) ausgebildet ist, der im Bereich eines Ventil deckels (3) der Brennkraftmaschine angeordnet ist und von dem aus eine Rückleitung (7) zu einer An saugleitung (9) oder einem Luftfilter (8) vor dem Ladeluftverdichter (10) führt.8. Device according to one of claims 5 to 7, characterized in that the centrifugal separator is designed as a spiral oil separator ( 4 ) which is arranged in the region of a valve cover ( 3 ) of the internal combustion engine and from which a return line ( 7 ) to an Suction line ( 9 ) or an air filter ( 8 ) in front of the charge air compressor ( 10 ).