DE19918311A1 - Verfahren zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen und Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Ölabscheideelement von den Kurbelgehäuseentlüftungsgasen durchströmt wird und dabei die darin enthaltenen Öltröpfchen abgeschieden werden, wobei der Volumenstrom der Kurbelgehäuseentlüftungsgase in mindestens zwei Teilvolumenströme aufgeteilt wird und mindestens ein Teilvolumenstrom durch mindestens ein Ölabscheideelement geleitet wird, wobei die Größe der mindestens zwei Teilvolumenströme abhängig von der Größe des Volumenstroms geregelt wird. DOLLAR A Die zugehörige Vorrichtung enthält mindestens zwei Ölabscheideelemente, die in Reihe oder parallel geschaltet sind, wobei entweder jedem Ölabscheideelement ein separates Regelelement vorgeschaltet ist oder ein gemeinsames Regelelement vorhanden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ent­ ölung von Kurbelgehäuseentlüftungsgasen nach dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 und Vorrichtungen zur Durch­ führung des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 2.

Verfahren und zugehörige Vorrichtungen sind aus dem prak­ tischen Betrieb aus einer Vielzahl von Anwendungsfällen bekannt. Die zur Ölabscheidung aus den Kurbelgehäuseent­ lüftungsgasen eingesetzten bekannten Abscheideelemente, in den meisten Fällen Zyklone, besitzen zwei bestimmende Betriebsgrößen, nämlich die Abscheideleistung und den Differenzdruck, die vom Volumenstrom des durchgeleiteten Kurbelgehäuseentlüftungsgases, des sogenannten Blow-By- Gases, abhängen. Somit ergibt sich betriebsbedingt ein Volumenstrombereich, in dem sowohl die Abscheideleistung als auch der Differenzdruck des Abscheideelementes opti­ mal auf die Anforderungen der Verbrennungskraftmaschine abgestimmt sind.

Der Volumenstrom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases ist dabei abhängig von Betriebsgrößen, wie Lastzustand und Drehzahl, der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine und vom Verschleißzustand derselben. Daraus ergibt sich beim Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine ein so großer Volumenstrombereich, daß dieser nachteilig mit einem Abscheideelement nicht abgedeckt werden kann, denn der optimale Betriebszustand des Abscheideelements wird nur in einem kleinen Bereich eingehalten. In anderen Berei­ chen sinkt z. B. bei geringen Volumenströmen die Abschei­ deleistung unter ein gewünschtes Niveau oder bei ent­ sprechend größeren Volumenströmen übersteigt der entste­ hende Differenzdruck einen noch zulässigen Wert.

Es ist deswegen die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und zugehörige Vorrichtungen zur Entölung von Kurbelge­ häuseentlüftungsgasen anzugeben, die bei allen Betriebs­ größen der Verbrennungskraftmaschine im optimalen Be­ reich arbeiten.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem gattungsgemäßen Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs 1 und mit gattungsgemäßen Vorrichtungen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 2, alter­ nativ mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentan­ spruchs 3 und weiter alternativ mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 5 oder 6.

Das gattungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom der Kurbelgehäuseentlüftungsgase in mindestens zwei Teilvolumenströme aufgeteilt wird und mindestens ein Teilvolumenstrom durch mindestens ein Öl- abscheideelement geleitet wird, wobei die Größe der min­ destens zwei Teilvolumenströme abhängig von der Größe des Volumenstroms geregelt wird. Dadurch wird vorteil­ haft erreicht, daß bei geringen Volumenströmen durch entsprechende Regelung nur ein Abscheideelement beauf­ schlagt wird und daß bei großen Volumenströmen die min­ destens zwei Abscheideelemente beaufschlagt werden. Es ist natürlich möglich, drei oder vier oder entsprechend mehr Abscheideelemente einzusetzen, die jeweils so gere­ gelt sind, daß der ihnen zuströmende Teilvolumenstrom optimal von den Öltröpfchen gereinigt werden kann.

Die Vorteile liegen darin, daß die Abscheideleistung und der Differenzdruck immer im optimalen Bereich gehalten werden können und das auch bei extremen Betriebszustän­ den, wie Schubbetrieb und/oder starkem Verschleiß, der Verbrennungskraftmaschine.

Es werden verschiedene Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens angegeben, wobei in ei­ ner ersten Ausführung mindestens zwei parallel geschalte­ te Ölabscheideelemente vorhanden sind, denen stromauf­ wärts ein gemeinsames Regelelement vorgeschaltet ist, das den Volumenstrom der Kurbelgehäuseentlüftungsgase in Abhängigkeit von dessen Größe in mindestens zwei Teil­ volumenströme aufteilt und diese den mindestens zwei Öl- abscheideelementen zuleitet. Der Vorteil dieser Lösung liegt in dem relativ einfachen Aufbau mit nur einem Regelelement.

Eine alternative Ausgestaltung sieht vor, daß mindestens zwei parallel geschaltete Ölabscheideelemente vorhanden sind, denen stromaufwärts jeweils ein Regelelement vorge­ schaltet ist, das in Abhängigkeit von der Größe des ihm zufließenden Teilstroms das nachgeschaltete Ölabscheide­ element regelt, also öffnet oder schließt oder teilweise öffnet. Hier bei dieser Ausgestaltung ist pro Ölabschei­ deelement ein Regelelement nötig, das allerdings wegen der aufzunehmenden geringeren Teilstrommenge in den mei­ sten Fällen kleiner gegenüber der ersten Ausgestaltung ausführbar ist.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, daß bei der letzt­ genannten Ausführung ein zusätzliches gemeinsames Regel­ element vor die übrigen Regelelemente vorgeschaltet wird, das den Volumenstrom der Kurbelgehäuseentlüftungs­ gase in Abhängigkeit von dessen Größe auf entsprechend viele Teilvolumenströme aufteilt. Dabei ist das gemein­ same Regelelement in geeigneter Weise, z. B. durch elek­ trische Leitungen, mit den nachgeschalteten mehreren Regelelementen so verbunden, daß Regelbefehle von dem gemeinsamen Regelelement zu den nachgeschalteten Regel­ elementen weiterleitbar sind und insbesondere Regel­ signale zum Öffnen oder Schließen weitergeleitet werden können.

In einer weiteren Alternative ist vorgesehen, daß minde­ stens zwei parallel geschaltete Ölabscheideelemente vor­ handen sind, die jeweils von einem Teilstrom durchström­ bar sind, wobei dessen Größe durch jeweils ein dem Ölab­ scheideelement zugeordnetes Regelelement regelbar ist, das strömungsmäßig parallel zu dem Ölabscheideelement angeordnet ist. Bei dieser Anordnung ist die Anzahl der Regelelemente wiederum gleich der Anzahl der Ölabscheide­ elemente, jedoch werden diese nicht voll von den Teil­ strömen durchströmt, wodurch in manchen Fällen eine klei­ nere Bauweise möglich ist.

Schließlich wird noch in einer weiteren Alternative an­ gegeben, daß mindestens zwei in Reihe geschaltete Ölab­ scheideelemente vorhanden sind, denen stromaufwärts je­ weils ein Regelelement vorgeschaltet ist, wobei jedes Regelelement in Abhängigkeit von dem ihm zufließenden Volumenstrom diesen in zwei Teilströme aufteilt, von de­ nen der eine Teilstrom dem Regelelement vor dem nachge­ schalteten Ölabscheideelement zufließt und der andere Teilstrom in eine Umgehungsleitung fließt, die an dem nachgeschalteten Ölabscheideelement vorbeiführt. Bei der letztgenannten Ausführung kann ein zu großer Volumen­ strom an den Ölabscheideelementen vorbeigeleitet werden, wenn das bei manchen Betriebszuständen zulässig und/oder gewünscht ist.

Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung werden nun­ mehr anhand einer Zeichnung näher erläutert. Sie zeigt in Form von Blockdiagrammen in

Fig. 1 eine erste Ausführung der erfindungsgemäßen Vor­ richtung, in

Fig. 2 eine zweite Ausführung, in

Fig. 3 eine dritte Ausführung, in

Fig. 4 eine vierte Ausführung und in

Fig. 5 eine fünfte Ausführung.

Mit Bezugnahme auf Fig. 1 fließt in Pfeilrichtung ein Volumenstrom 2 der Kurbelgehäuseentlüftungsgase zu einem gemeinsamen Regelelement 3', welches den Volumenstrom 2 in bis zu vier Teilströme 21, 22, 23, 24 aufteilt, die jeweils durch ein Ölabscheideelement 1 fließen, worauf sich die Teilströme durch entsprechende Leitungsführung wieder vereinen zu einem entölten Volumenstrom 2, der nach rechts in der Fig. 1 in gewohnter Weise abgeleitet wird. Je nach der aktuellen Größe des ankommenden Volu­ menstroms 2 werden mehr oder weniger viele von den hier vier zur Verfügung stehenden Ölabscheideelementen 1 ge­ nutzt. Die Teilströme 21 bis 24 müssen natürlich unter­ einander nicht gleich sein, können es aber bei bestimm­ ten Betriebszuständen der zugehörigen Verbrennungskraft­ maschine sein.

In Fig. 2 wird ein Volumenstrom 2 durch Leitungsverzwei­ gung in vier Teilströme 21 bis 24 aufgeteilt, wobei je­ der Teilstrom durch ein Regelelement 3 fließt und danach durch ein Ölabscheideelement 1, worauf die vier entölten Teilströme 21 bis 24 wieder zusammengeführt werden.

In Fig. 3 wird ein Volumenstrom 2 wiederum in vier Teilströme 21 bis 24 aufgeteilt, wobei danach jeder Teilstrom 21 bis 24 unter Aufteilung wiederum in zwei Strömungspfade durch ein parallel geschaltetes Paar von je einem Ölabscheideelement 1 und einem Regelelement 3 fließt, wonach die beiden Strömungspfade vereinigt wer­ den und auch die vier Teilströme 21 bis 24 wieder zu ei­ nem gemeinsamen entölten Volumenstrom 2 zusammenfließen.

In Fig. 4 fließt der Volumenstrom 2 zunächst in seiner Gesamtheit durch ein gemeinsames Regelelement 3', um nach dessen Verlassen in vier Teilströme 21 bis 24 auf­ geteilt zu werden, wonach jeder Teilstrom durch ein Re­ gelelement 3 fließt und danach durch ein Ölabscheide­ element 1, worauf die vier Teilströme wieder zu einem gemeinsamen entölten Volumenstrom 2 vereinigt werden. In der Fig. 4 sind Signalübertragungsmittel, z. B. elektri­ sche Leitungen, zwischen dem gemeinsamen Regelelement 3' und den vier Regelelementen 3, die die Regelsignale über­ tragen, durch gestrichelte Linien angedeutet. Es ist er­ kennbar, daß das gemeinsame Regelelement 3' mit jedem einzelnen nachgeschalteten Regelelement 3 durch die Signalübertragungsmittel in Verbindung steht.

Fig. 5 zeigt eine Ausführung, bei der der gemeinsame Volumenstrom 2 zunächst in ein Regelelement 3 geleitet wird, wobei er in zwei Teilströme aufgeteilt wird. Der eine Teilstrom fließt in der Fig. 5 nach unten und dann nach rechts durch eine Umgehungsleitung 4, berührt also kein Ölabscheideelement. Der andere Teilstrom fließt durch ein Ölabscheideelement 1 und weiter zu einem nach­ geschalteten Regelelement 3, wobei wiederum eine Auftei­ lung wie in der ersten Stufe erfolgt. Ein Teilstrom fließt in die Umgehungsleitung 4 und der andere Teil­ strom durch ein Ölabscheideelement 1 und von dort weiter zu einem dritten Regelelement 3. Auch hier erfolgt eine Aufteilung in einen Teilstrom, der in die Umgehungslei­ tung 4 strömt und einen weiteren Teilstrom, der durch das dritte Ölabscheideelement 1 fließt, worauf er dann in die gemeinsame Leitung einfließt, welche den Volumen­ strom 2 aufnimmt, in dem auch der Teilstrom enthalten ist, der durch die Umgehungsleitung 4 geflossen ist.

Claims (6)

1. Verfahren zur Entölung von Kurbelgehäuseentlüftungs­ gasen einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Öl- abscheideelement, wie ein Zyklon, von den Kurbelge­ häuseentlüftungsgasen durchströmt wird und dabei die darin enthaltenen Öltröpfchen in dem Ölabscheideele­ ment abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom (2) der Kurbelgehäuseentlüf­ tungsgase in mindestens zwei Teilvolumenströme (21, 22, 23, 24) aufgeteilt wird und mindestens ein Teil­ volumenstrom durch mindestens ein Ölabscheideelement (1) geleitet wird, wobei die Größe der mindestens zwei Teilvolumenströme (21 bis 24) abhängig von der Größe des Volumenstroms (2) geregelt wird.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, mit einem von Kurbelgehäuseentlüftungs­ gasen einer Verbrennungskraftmaschine durchströmten Ölabscheideelement (1), wie Zyklon, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallel geschaltete Ölabscheide­ elemente (1) vorhanden sind, denen stromaufwärts ein gemeinsames Regelelement (3') vorgeschaltet ist, das den Volumenstrom (2) der Kurbelgehäuseentlüftungsga­ se in Abhängigkeit von dessen Größe in mindestens zwei Teilvolumenströme (21 bis 24) aufteilt und die­ se den mindestens zwei Ölabscheideelementen (1) zu­ leitet.

3. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallel geschaltete Ölabscheideelemente (1) vorhanden sind, denen stromaufwärts jeweils ein Regelelement (3) vor­ geschaltet ist, das in Abhängigkeit von der Größe des ihm zufließenden Teilstroms (21 bis 24) das nach­ geschaltete Ölabscheideelement (1) regelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß stromaufwärts von den mindestens zwei Regelele­ menten (3) ein zusätzliches gemeinsames Regelelement (3') vorhanden ist, das den Volumenstrom (2) der Kur­ belgehäuseentlüftungsgase in Abhängigkeit von dessen Größe in mindestens zwei Teilvolumenströme (21 bis 24) aufteilt und diese den mindestens zwei nachge­ schalteten Regelelementen (3) zuleitet, wobei Regel­ befehle von dem gemeinsamen Regelelement (3') den nachgeschalteten Regelelementen (3) zuleitbar sind.

5. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei parallel geschaltete Ölabscheideelemente (1) vorhanden sind, die jeweils von einem Teilstrom (21 bis 24) durch­ strömbar sind, wobei dessen Größe durch jeweils ein dem Ölabscheideelement (1) zugeordnetes Regelelement (3) regelbar ist, das strömungsmäßig parallel zu dem Ölabscheideelement (1) angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 2, da­ durch gekennzeichnet, daß mindestens zwei in Reihe geschaltete Ölabscheideelemente (1) vorhanden sind, denen stromaufwärts jeweils ein Regelelement (3) vor­ geschaltet ist, wobei jedes Regelelement (3) in Ab­ hängigkeit von dem ihm zufließenden Volumenstrom die­ sen in zwei Teilströme aufteilt, von denen der eine Teilstrom dem Regelelement (3) vor dem nachgeschalte­ ten Ölabscheideelement (1) zufließt und der andere Teilstrom in eine Umgehungsleitung (4) fließt, die an dem nachgeschalteten Ölabscheideelement (1) vor­ beifährt.