DE19912271A1 - Ölabscheider zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ölabscheider (1) zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine, wobei der Ölabscheider (1) einen Zyklon umfaßt, der einen mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Gaseinlaß, einen mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundenen Gasauslaß und einen mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslaß aufweist. DOLLAR A Der neue Ölabscheider ist dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines einzelnen Zyklons mehrere parallelgeschaltete kleinere Zyklone (11, 12, 13, 14) vorgesehen sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölabscheider zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine, wobei der Ölabscheider einen Zyklon umfaßt, der einen mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraft­ maschine verbundenen Gaseinlaß, einen mit dem Ansaug­ trakt der Brennkraftmaschine verbundenen Gasauslaß und einen mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbunde­ nen Ölauslaß aufweist.

Ein Ölabscheider der oben genannten Art ist aus der DE 42 14 324 C2 bekannt. Bei diesem Ölabscheider wird ein einzelner Zyklon eingesetzt, der hinsichtlich seiner Größe so bemessen ist, daß er die maximal anfallende Men­ ge von Entlüftungsgasen verarbeiten kann. Als wesentli­ ches Merkmal ist bei diesem bekannten Ölabscheider vorge­ sehen, daß an dem Ölauslaß des Zyklons eine Falleitung anschließt, deren Mündung unterhalb des Ölspiegels des Ölsumpfes der zugehörigen Brennkraftmaschine angeordnet ist, daß ein in einem unteren zyklonseitigen Gehäuseteil untergebrachtes, normal offenes Schwimmerventil einen Rückschlag aus dem Ölsumpf des Verbrennungsmotors ver­ hindert und daß der gesamte Ölabscheider als Baugruppe mit der Falleitung trennbar verbunden ist. Diese speziel­ len Merkmale des Ölabscheiders sollen dafür sorgen, daß bei plötzlichen und starken Änderungen der Betriebsbe­ dingungen der zugehörigen Brennkraftmaschine, beispiels­ weise wenn aus dem Leerlauf heraus Vollgas gegeben wird, kein Öl aus dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine in das Innere des Zyklons gerissen wird, weil durch die Ände­ rung der Betriebsbedingungen extrem große Druckdifferen­ zen auftreten.

Das dargelegte Problem, mit dem sich die oben genannte Schrift beschäftigt, wird zwar durch den darin beschrie­ benen Ölabscheider gelöst, jedoch weist dieser Ölabschei­ der mit dem einzelnen Zyklon den Nachteil auf, daß er nicht über den gesamten in der Praxis auftretenden Be­ reich von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ein optimales Ölabscheideergebnis erreicht. Die auftretenden unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftma­ schine führen einerseits zu unterschiedlich großen Volu­ menströmen von Entlüftungsgasen aus dem Kurbelgehäuse und zum anderen zu einer unterschiedlich starken Ölbe­ frachtung dieser Entlüftungsgase. Da ein Zyklon nur für einen bestimmten, relativ engen Bereich von Betriebsbe­ dingungen der Brennkraftmaschine optimal arbeitet, tre­ ten bei Betriebsbedingungen außerhalb dieses optimalen Arbeitsbereiches doch noch nicht erwünschte Ölmengen in den aus dem Zyklon abgeführten, der Ansaugluft der Brenn­ kraftmaschine zugeleiteten Gasen auf.

Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Ölabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der die aufgeführten Nachteile vermeidet und der insbesondere über einen sehr großen, alle in der Praxis auftretenden Betriebsbedingungen der Brennkraft­ maschine umfassenden Arbeitsbereich eine optimale, d. h. vollständige oder nahezu vollständige Abscheidung von Öl aus den Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch einen Ölabschei­ der der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeich­ net ist, daß anstelle eines einzelnen Zyklons mehrere parallelgeschaltete kleinere Zyklone vorgesehen sind.

Mit dem erfindungsgemäßen Ölabscheider wird im Vergleich zu einem Ölabscheider mit einem einzelnen Zyklon eine we­ sentliche Vergrößerung des optimalen Arbeitsbereichs des Ölabscheiders erreicht. Insbesondere zeigt der Ölabschei­ der eine deutlich verbesserte Abscheideleistung bei ge­ ringen Volumenströmen der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase sowie eine größere Unempfindlichkeit gegen Schwankungen dieses Volumenstroms. Auf diese Weise wird mit dem erfin­ dungsgemäßen Ölabscheider eine deutlich verminderte Ab­ hängigkeit der Abscheideleistung und damit des Wirkungs­ grades von den jeweils gerade vorliegenden Betriebsbedin­ gungen der zugehörigen Brennkraftmaschine erreicht, was die Ölbelastung der Ansaugluft der Brennkraftmaschine we­ sentlich verringert und was den Ölverlust der Brennkraft­ maschine über die Kurbelgehäuseentlüftung reduziert.

Bevorzugt ist weiter vorgesehen, daß die Zyklone mit ei­ ner tangentialen Anströmung ausgeführt sind. Diese tan­ gentiale Anströmung ermöglicht insbesondere eine beson­ ders kompakte Bauweise, die im Vergleich zu einer axia­ len Anströmung die Bauhöhe der Zyklone niedrig hält.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Körper der einzelnen Zyklone parallel zueinander ver­ laufende Mittelachsen aufweisen und zu einem Zyklonkör­ per-Bauteil vereinigt sind. Da jeder einzelne Zyklon nur noch einen der Zahl der Zyklone entsprechenden Bruchteil der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase verarbeiten muß, kann jeder Zyklon entsprechend kleiner, insbesondere mit klei­ nerem Durchmesser und, was noch wichtiger ist, mit ent­ sprechend verkleinerter Höhe ausgeführt werden. Dadurch wird die Baugröße des Ölabscheiders insgesamt vorteil­ haft kompakt, wobei zwar im Vergleich zu einem herkömm­ lichen Ölabscheider der Durchmesser geringfügig größer werden kann, die Bauhöhe aber erheblich kleiner wird. Dies bietet eine wesentliche Erleichterung bei der Un­ terbringung des Ölabscheiders in einem Motorraum, z. B. eines Kraftfahrzeuges, wo häufig beengte Verhältnisse vorgefunden werden.

Weiter ist vorgesehen, daß die zum jeweiligen Gaseinlaß der einzelnen Zyklone führenden Zuströmkanäle aus einem einzelnen, sich aufspaltenden oder aufteilenden Haupt- Zuströmkanal gebildet sind. Hierdurch wird mit Vorteil erreicht, daß nur eine einzelne Verbindungsleitung vom Kurbelgehäuse zum Ölabscheider geführt werden muß, um die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase zum Ölabscheider zu leiten. Erst im Ölabscheider folgt dann die Aufteilung des Gasstroms der Entlüftungsgase in die Teilströme für die einzelnen Zyklone. Dies vereinfacht den Einbau des Ölabscheiders und hält die Zahl der Verbindungsleitungen niedrig, obwohl mehrere Zyklone eingesetzt werden.

Um eine kostengünstige Fertigung des Ölabscheiders zu ge­ währleisten, sind zweckmäßig der Haupt-Zuströmkanal und die einzelnen Zuströmkanäle zu einem Zuströmkanal-Bau­ teil vereinigt.

Ein weiterer Schritt zur Reduzierung der Einzelteile des Ölabscheiders besteht darin, daß das Zyklonkörper-Bau­ teil und das Zuströmkanal-Bauteil zu einem Haupt-Bauteil vereinigt sind.

Wie oben erwähnt, können die einzelnen Zyklone des Ölab­ scheiders als Bündel in einem kompakten Bauteil zusammen­ gefaßt angeordnet sein; alternativ bietet aber die Aus­ führung des Ölabscheiders mit mehreren einzelnen Zyklo­ nen die vorteilhafte Möglichkeit, daß die einzelnen Zy­ klone dezentral in und/oder an der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Es wird also hier die Möglichkeit ge­ schaffen, die einzelnen Zyklone voneinander getrennt an solchen Orten in oder an der Brennkraftmaschine unterzu­ bringen, wo gerade noch Raum für einen einzelnen Zyklon ist. Hierdurch können häufig noch vorhandene kleine Tot­ räume, die bisher nicht genutzt werden konnten, sinnvoll jeweils für einen Zyklon, der für sich relativ klein ist, verwendet werden.

Ergänzend können die einzelnen Zyklone und/oder die zuge­ hörigen Zu- und Ableitungen zumindest zum Teil in eine oder mehrere andere Komponenten der Brennkraftmaschine integriert sein. Hierdurch kann der Aufwand für die Her­ stellung und den Einbau der einzelnen Teile des Ölab­ scheiders und/oder seiner Zu- und Ableitungen vermindert werden. Auch der Einbauraumbedarf für die einzelnen Tei­ le des Ölabscheiders und für dessen Zu- und Ableitungen kann so weiter reduziert werden.

Für die Integration der einzelnen Zyklone und/oder der zugehörigen Zu- und Ableitungen oder von Teilen davon sind besonders geeignet als Komponenten der Brennkraft­ maschine deren Zylinderkopfhaube oder deren Luftfilter­ gehäuse. Die genannten Komponenten bieten einerseits Freiräume oder bisherige Toträume, in denen die Zyklone sowie weitere Teile des Ölabscheiders ohne Raum-Mehrbe­ darf untergebracht werden können. Außerdem liegen diese Komponenten ohnehin in der Nähe oder im Verlauf der Strö­ mungswege, die das Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas sowie das daraus abgeschiedene Öl und das gereinigte Gas zu­ rücklegen müssen.

Um den Ölabscheider kostengünstig und arbeitssparend pro­ duzieren zu können, sind dessen Einzelteile bevorzugt Druckgußteile aus Leichtmetall und/oder Spritzgußteile aus Kunststoff.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeich­ nung zeigen:

Fig. 1 einen Ölabscheider im Vertikalschnitt und

Fig. 2 den Ölabscheider aus Fig. 1 im Horizontal­ schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 1.

Die beiden Figuren der Zeichnung zeigen ein Ausführungs­ beispiel für einen Ölabscheider 1, der vier Zyklone 11, 12, 13, 14 umfaßt. Die Zyklone 11-14 sind zu einem einteiligen kompakten Haupt-Bauteil 10 zusammengefaßt.

In dem in Fig. 1 gezeigten Vertikalschnitt durch den Ölabscheider ist der Zyklon 11 in Ansicht und der Zyklon 12 im Vertikalschnitt erkennbar, wobei die zugehörige Schnittlinie I-I entsprechend der Fig. 2 abgewinkelt verläuft. Die Zyklone 13 und 14 sind in der Fig. 1 nicht sichtbar, weil sie vor der Schnittebene liegen.

Rechts oben in Fig. 1 ist ein Haupt-Zuströmkanal 20 er­ kennbar, dessen äußeres, d. h. rechtes Ende als Übergangs­ stück 28 mit einem Leitungsanschlußstutzen 29, der im Querschnitt kreisrund ist, ausgebildet ist. Von rechts nach links gesehen, d. h. in Strömungsrichtung eines durch den Ölabscheider 1 zu leitenden Kurbelgehäuse- Entlüftungsgases, wird der Zuströmkanal 20 flacher und, was in Fig. 1 nicht sichtbar ist, zugleich breiter, wo­ bei dessen Querschnittsfläche im wesentlichen konstant bleibt. Der Zuströmkanal 20 teilt sich in vier einzelne Zuströmkanäle oder Gaseinlässe 21-24 auf, von denen in Fig. 1 nur der Kanal oder Einlaß 22 zum zweiten Zyklon 12 sichtbar ist. Auf diese Weise wird der ankommende Gas­ strom auf die vier Zyklone 11-14 verteilt, wobei je­ weils eine tangentiale Anströmung erfolgt. Durch diese tangentiale Anströmung wird der Gasstrom in eine Wirbel­ strömung versetzt, die dafür sorgt, daß mitgeführte Öl­ tröpfchen sich an der inneren Oberfläche der Zyklone 11-14 niederschlagen und von dort nach unten fließen. Die von den Öltröpfchen befreite Gasströmung tritt aus jedem Zyklon 11-14 durch je einen zugehörigen Gasauslaß 31-34 nach oben aus und gelangt durch eine Sammelhaube 38 in einen Leitungsanschlußstutzen 39. An diesen Anschluß­ stutzen 39 ist eine Gasleitung anschließbar, die zu ei­ nem Luftansaugtrakt einer zugehörigen Brennkraftmaschine führt.

Das in den Zyklonen 11-14 abgeschiedene Öl fließt in­ nerhalb der Zyklone 11-14 nach unten und tritt an de­ ren unterem Ende durch je einen Ölauslaß 41-44 in ei­ nen Sammeltrichter 48 aus. Im Zentrum des Sammeltrich­ ters 48 ist an dessen tiefster Stelle ein Leitungsan­ schlußstutzen 49 vorgesehen, an den eine Ölrückführlei­ tung zu einem Ölsumpf der zugehörigen Brennkraftmaschine anschließbar ist.

In dem in Fig. 2 gezeigten Querschnitt durch den Ölab­ scheider 1 ist besonders die platzsparende und kompakte Anordnung der vier Zyklone 11-14 ersichtlich. Ganz rechts ist der Leitungsanschlußstutzen 29 sichtbar, an den eine vom Kurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftma­ schine kommende Leitung anschließbar ist, durch die aus dem Kurbelgehäuse kommendes, mit Öltröpfchen befrachte­ tes Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas zum Ölabscheider 1 führ­ bar ist. Weiter nach links wird erkennbar, daß sich der Haupt-Zuströmkanal 20 im Bereich des Übergangsstücks 28 verbreitert und, wie anhand von Fig. 1 erläutert, zu­ gleich abflacht. Noch weiter nach links teilt sich der Haupt-Zuströmkanal 20 in vier Zuströmkanäle oder Gasein­ lässe 21-24 auf, die jeweils einem der Zyklone 11-14 zugeordnet sind. Dabei führt jeder Zuströmkanal oder Gaseinlaß 21-24 tangential in seinen zugehörigen Zy­ klon 11-14. Bei den beiden Zyklonen 11 und 12 ist der Verlauf so, daß sich eine rechtsdrehende Gasströmung er­ gibt, während bei den Zyklonen 13 und 14 die Gasströmung unter Linksdrehung erfolgt. Im inneren Bereich jedes Zy­ klons 11-14 fällt der Blick jeweils durch den zugehöri­ gen Gasauslaß 31-34 auf den jeweils ganz unten am Zy­ klon 11-14 angeordneten Ölauslaß 41-44. Ganz unten ist im Hintergrund in Fig. 2 noch ein kleiner Teil des Sammeltrichters 48 für das abgeschiedene Öl erkennbar.

Besonders die Fig. 2 verdeutlicht, daß der ankommende Gasstrom ohne Umlenkung und somit praktisch ohne Erhö­ hung des Strömungswiderstandes auf die vier einzelnen Zyklone 11-14 verteilt wird. Durch diese Aufteilung des Gasstroms auf mehrere Zyklone ergibt sich eine ver­ besserte Ölabscheidung, insbesondere bei geringeren an­ fallenden Mengen an Entlüftungsgasen, bei zugleich gerin­ gerer Empfindlichkeit gegen Schwankungen des Volumen­ stroms des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases.

Wie das Ausführungsbeispiel des Ölabscheiders 1 weiter zeigt, läßt sich dieser aus wenigen Einzelteilen, im vor­ liegenden Beispiel aus dem Haupt-Bauteil 10, dem Über­ gangssstück 28, den zu einem Teil zusammengefaßten Gas­ auslässen 31-34, der Sammelhaube 38 und dem Sammel­ trichter 48 herstellen. Dazu kommen noch zugehörige Ver­ bindungsleitungen, die vorteilhaft als Schläuche ausge­ führt sind, wie dies an sich bekannt ist. Alternativ können einzelne oder alle Verbindungsleitungen, zumin­ dest über Teilstrecken, in weitere Komponenten der Brenn­ kraftmaschine integriert sein, was die Fertigung und Mon­ tage separater Leitungen reduziert oder sogar ganz über­ flüssig macht. Die genannten Teile des Ölabscheiders 1 sind zweckmäßig Druckgußteile aus Leichtmetall oder Spritzgußteile aus Kunststoff, wobei ein Kunststoff zu wählen ist, der den auftretenden thermischen und chemi­ schen Belastungen gewachsen ist.

Claims (10)

1. Ölabscheider (1) zur Entölung von Kurbelgehäuse-Ent­ lüftungsgasen einer Brennkraftmaschine, wobei der Ölabscheider (1) einen Zyklon umfaßt, der einen mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Gaseinlaß, einen mit dem Ansaugtrakt der Brennkraft­ maschine verbundenen Gasauslaß und einen mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle eines einzelnen Zyklons mehrere paral­ lelgeschaltete kleinere Zyklone (11, 12, 13, 14) vor­ gesehen sind.

2. Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Zyklone (11-14) mit einer tangentia­ len Anströmung ausgeführt sind.

3. Ölabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Körper der einzelnen Zyklone (11-14) parallel zueinander verlaufende Mittelachsen auf­ weisen und zu einem Zyklonkörper-Bauteil vereinigt sind.

4. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die zum jeweiligen Gaseinlaß der einzelnen Zyklone (11-14) führenden Zuströmkanäle (21-24) aus einem einzelnen, sich aufspaltenden oder aufteilenden Haupt-Zuströmkanal (20) gebildet sind.

5. Ölabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Haupt-Zuströmkanal (20) und die einzel­ nen Zuströmkanäle (21-24) zu einem Zuströmkanal- Bauteil vereinigt sind.

6. Ölabscheider nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Zyklonkörper-Bauteil und das Zuströmkanal-Bauteil zu einem Haupt-Bauteil (10) vereinigt sind.

7. Ölabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die einzelnen Zyklone (11-14) dezen­ tral in und/oder an der Brennkraftmaschine angeord­ net sind.

8. Ölabscheider nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die einzelnen Zyklone (11-14) zumindest zum Teil in eine oder mehrere andere Komponenten der Brennkraftmaschine integriert sind.

9. Ölabscheider nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die andere Komponente der Brennkraftmaschi­ ne deren Zylinderkopfhaube oder deren Luftfilterge­ häuse ist.

10. Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Einzelteile Druckgußteile aus Leichtmetall und/oder Spritzgußtei­ le aus Kunststoff sind.