DE4119794A1 - Vorrichtung zum abscheiden von in der ansaugluft einer brennkraftmaschine enthaltenen oelbestandteilen - Google Patents
Vorrichtung zum abscheiden von in der ansaugluft einer brennkraftmaschine enthaltenen oelbestandteilenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abscheiden von
Ölbestandteilen aus der Ansaugluft von Brennkraftmaschinen nach
dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der
DE-OS 33 38 273 als bekannt hervorgeht.
Um den Wärmetauschwirkungsgrad eines Ladeluftkühlers möglichst
hoch zu halten, ist bei der Einrichtung nach der DE-OS 33 38 273
dem Ladeluftkühler ein von der Ladeluft durchströmter
Ölabscheideraum vorgeschaltet. Durch Umlenkung der Ladeluft wird
aus dem Lader mitgerissenes Schmieröl abgeschieden, das zum
Boden des Ölabscheideraums abläuft, von wo das Schmieröl über
eine Leitung abtransportiert wird. Voraussetzung für das
Funktionieren dieses Ölabscheiders ist, daß die Fließfähigkeit
des abgeschiedenen Öls erhalten bleibt. Nachteilig bei dieser
Art von Ölabscheider ist, daß es bei vertretbarem Bauvolumen
nicht möglich ist, das in der Ansaugluft enthaltene Öl
vollständig zu entfernen. Dies hat aber zur Folge, daß sich nach
wie vor Ablagerungen im Ladeluftkühler bilden können, wenn auch
mit reduzierter Geschwindigkeit.
Auch bei der Entlüftung des Kurbelraums von Brennkraftmaschinen
ist es bekannt, die Kurbelgehäusegase in einem Ölabscheider von
einem Großteil des als Ölnebel enthaltenen Öls zu befreien,
bevor sie in das Luftansaugrohr der Brennkraftmaschine
eingeleitet werden. Ein derartiger Ölabscheider geht
beispielsweise aus dem DE-GM 74 06 276 als bekannt hervor. Als
Prallflächen zur Strömungsumlenkung dienen bei diesem
Ölabscheider eine Anzahl versetzt hintereinander angeordnete
Stäbe, an denen das niedergeschlagene Öl zum Boden des
Ölabscheiders läuft, von wo es in den Ölsumpf des Kurbelgehäuses
zuruckgeführt wird. Für das Funktionieren des Ölabscheiders ist
auch hier Voraussetzung, daß das abgeschiedene Öl fließfähig
bleibt. Wiederum läßt sich auch hier das in der
Kurbelgehäuseluft enthaltene Öl nicht vollständig entfernen, da
der Ölabscheider auf eine vertretbare Baugröße zu beschränken
ist.
Wie es aus der DE-PS 24 46 490 als bekannt hervorgeht, kann in
den Ladeluftkühler zur Reinigung eine Reinigungsflüssigkeit
eingespritzt werden. Dies bedeutet jedoch große Aufwendungen an
Zeit und Kosten, weil auch die Spülflüssigkeit wieder
abzuscheiden ist.
Ännlich aufwendig ist der Vorschlag nach der DE-AS 16 26 007,
nach dem zum Reinigen des Ladeluftkühlers der Ladeluftkühler
ausgebaut werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache und
kostengünstige, dabei aber besonders effektive Möglichkeit zur
Befreiung der Ansaugluft einer Brennkraftmaschine von
schädlichen Ölbestandteilen aufzuzeigen.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, die
Vorrichtung zum Abscheiden von Ölbestandteilen aus der
Ansaugluft entweder nach Anspruch 1 in Leitungsabschnitten
anzuordnen, in denen die Temperatur der durchströmenden
Ansaugluft so hoch ist, daß Grund- und Stellölanteile verdampft
sind, oder, nach Anspruch 2, die Temperatur der Wandungen der
Vorrichtung so hoch zu halten, daß die Grund- und Stellölanteile
beim Auftreffen von Ölteilchen verdampfen. Sind die Grund- und
Stellölanteile verdampft, bilden sich auf den Wandungen der
Vorrichtung klebrige, nicht fließfähige Überzüge. Diese Überzüge
bestehen im wesentlichen aus den schädlichen, schwer
verdampfbaren Motorölkomponenten. Es sind dies polymere
organische Verbindungen (z. B. Viskositätsindex-Verbesserer)
sowie metallhaltige, aschebildende Additive, die zu
unerwünschten Ablagerungen im Ladeluftkühler (luftseitig), sowie
zu Ablagerungen auf den Einlaßventilen und zu unerwünschten
Abgasemissionen führen würden. Die Klebewirkung ist insbesondere
auf den Polymergehalt der Motorenöle zurückzuführen. Sie tritt
auf, wenn die Grund- und Stellölanteile verdampft sind, die bei
niedrigen Temperaturen das Lösemittel zur Erhaltung der
Fließfähigkeit darstellen. Durch Verdampfen von Grund- und
Stellölanteilen tritt die Klebewirkung bei Mehrbereichsölen bei
Temperaturen der Ansaugluft über 160°C ein. Bei Einbereichsölen
liegt diese Temperatur bei ca. 190°C. Aufgrund der Klebewirkung
haften die abgeschiedenen Ölbestandteile auf den Wandungen der
Vorrichtung so gut, daß sie von der nachfolgenden Luftströmung
nicht wieder aufgenommen werden, was zu einer wesentlich
effektiveren Abscheidung als bei herkömmlichen Abscheidern
führt, bei denen das abgeschiedene Öl aufgrund der niedrigeren
Temperaturen fließfähig bleibt. Bei den konventionellen, bei
niedrigeren Temperaturen arbeitenden Ölabscheidern werden
aufgrund der geringeren Haftfähigkeit des fließfähigen,
niedergeschlagenen Ölfilms durch die darüber hinwegströmende,
verwirbelte Ansaugluft Ölteilchen leicht wieder abgelöst,
zerstäubt und mit der Ansaugluft fortgeführt. Bei der
erfinderischen Vorrichtung gelangen die verdampfbaren Grund- und
Stellölanteile mit der Ansaugluft zur Verbrennung in die
Zylinder, was aber kein Nachteil ist, denn diese Anteile führen
weder zu Ablagerungen noch zu unerwünschten Emissionen. Da diese
Anteile nicht abgeschieden werden, setzt sich die Vorrichtung
nur langsam zu, und die Menge der zu entsorgenden Abscheidungen
bleibt klein. Vorteilhaft ist es, wenn nach Anspruch 4 die
Vorrichtung im Leitungsabschnitt vor dem Ladeluftkühler
angeordnet ist, weil dort die Temperaturen der Ansaugluft am
höchsten sind. Da das Bauvolumen der Vorrichtung klein gehalten
werden kann, ist die Vorrichtung in einfacher Weise mit einem
Lösungsmittel nach Unteranspruch 5 reinigbar. Auch der Ausbau
der Vorrichtung zum Reinigen oder zu ihrem Ersatz durch eine
gereinigte Vorrichtung nach Anspruch 6 bedeutet einen geringen
Aufwand aufgrund der geringen Baugröße.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben; es zeigt
die einzige Figur eine schematische Ansicht einer Vorrichtung
mit Prallflächen mit Anordnung der Vorrichtung im heißen
Leitungsbereich vor dem Ladeluftkühler einer Brennkraftmaschine.
In der Figur ist die Vorrichtung 1 zum Abscheiden von in der
Ansaugluft einer Brennkraftmaschine 4 in Form von Aerosolen
enthaltenen Ölbestandteilen in der Ansaugleitung 3 vor dem
Ladeluftkühler 5 angeordnet. In die Ansaugleitung 3 wird über
eine Leitung 6 ölnebelhaltige Kurbelgehäuseluft eingeleitet, die
zuvor über einen Ölabscheider 8 geführt wird. Die mit der über
einen Luftfilter 7 angesaugten Luft vermischten
Kurbelgehäusegase gelangen in den Verdichter 10 eines
Abgasturboladers 9, wo sie komprimiert werden, bevor sie in die
Vorrichtung 1 eingeleitet werden.
In der Vorrichtung 1 wird die Ansaugluft durch die Prallflächen
2 mehrfach umgeleitet, wobei die nicht verdampften, in Form von
Aerosolen enthaltenen Ölbestandteile auf den Wandungen der
Vorrichtung 1 niedergeschlagen werden. Bei hochaufgeladenen
Motoren mit einstufiger Aufladung betragen die Temperaturen der
Ladeluft zwischen 160 und 250°C. Bei diesen Temperaturen sind
die Grund- und Stellölanteile des Öls verdampft, da die Grund-
und Stellölanteile eines Dieselmotorenöls die leichtflüchtigen
Ölanteile darstellen. Es bildet sich deshalb bei
Mehrbereichsölen ab 160°C, bei Einbereichsölen ab ca. 190°C,
auf den Wandungen des Ölabscheiders, die die Prallflachen
beinhalten, ein klebriger Überzug, der aus den polymeren
organischen Verbindungen (z. B. Viskositätsindex-Verbesserer)
und metallhaltigen, aschebildenden Additiven besteht. Diese
Ölbestandteile haften wegen ihrer Klebrigkeit sehr gut auf den
Wandungen. Die über die Wandungen hinwegströmende, mit Wirbeln
durchsetzte, starke Luftströmung ist wegen der guten Haftung des
Überzugs nicht in der Lage einmal anhaftende Ölbestandteile
wieder mitzureißen und fortzuführen, wie dies bei
konventionellen Ölabscheidern möglich ist, bei denen das
niedergeschlagene Öl fließfähig bleibt. Infolgedessen ist die
Effektivität der Abscheidung sehr viel größer als bei
konventionellen Ölabscheidern. Dies führt dazu, daß auch bei
einer geringen Baugröße der Vorrichtung schädliche Ölkomponenten
fast vollständig aus der Ansaugluft entfernt werden können.
Damit gelingt es, Ablagerungen im Ladeluftkühler und auf den
Einlaßventilen zu vermeiden. Ölbedingte Emissionen, insbesondere
Partikelbildung werden reduziert.
Die dargestellte Vorrichtung kann auch in Leitungsabschnitten
zum Einsatz kommen, in denen die Temperatur der Ansaugluft so
niedrig ist, daß Grund- und Stellöl nur zu einem geringen Teil
verdampft ist. Es ist dann, beispielsweise durch Beheizung,
dafür zu sorgen, daß die von der Ansaugluft bestrichenen
Wandflächen auf denen das Öl auftrifft, entsprechende
Temperaturen aufweisen, nämlich von wenigstens 160°C bei
Mehrbereichsölen und wenigstens 190°C bei Einbereichsölen. Beim
Auftreffen der Öltröpfchen verdampfen dann die Ölanteile, die
die Fließfähigkeit des Öls bedingen. Es bildet sich ebenfalls
ein klebriger Überzug.
Die Ablagerungsbildung wird begünstigt durch hohe Anteile von
polymeren organischen Verbindungen (z. B.
Viskositätsindex-Verbesserer) im Öl, da der Polymergehalt
ausschlaggebend für die Klebewirkung der Öltröpfchen ist. Damit
die Klebewirkung erzielt wird, müssen die Stell- und
Grundölanteile größtenteils verdampft sein. Die Sättigung der
Luft ist jedoch temperaturabhängig. Je höher deshalb die Grund-
und Stellölanteile im Verhältnis zu den polymeren organischen
Verbindungen sind, um so höher muß auch die Aufnahmefähigkeit
der Luft für die Öldämpfe und damit die Temperatur sein. Da bei
Einbereichsölen das Verhältnis von Grund- und Stellölanteilen zu
den polymeren organischen Verbindungen größer ist als bei
Mehrbereichsölen, tritt die Klebewirkung erst bei entsprechend
hoheren Temperaturen auf. Die angegebenen Temperaturgrenzen von
ca. 160°C bei Mehrbereichsölen und 190°C bei Einbereichsölen
können bei günstigen Bedingungen auch niedriger und bei
ungünstigen Bedingungen auch höher liegen. Wesentlich ist die
Aufnahmefähigkeit der Luft für Öldämpfe, die außer von der
Temperatur natürlich auch von der Menge des angesaugten
Luftvolumens und dem Druck abhängt. Die gute Verdampfbarkeit der
Grund- und Stellölanteile hängt dabei auch ab von der
Tropfengröße im Ölnebel. Denn der Dampfdruck einer Flüssigkeit
ist abhängig vom Durchmesser eines Tropfens. Die Tropfengröße
läßt sich offenbar durch die Verdünnung, das heißt das
Verhältnis von Luftmenge zur Ölmenge, beeinflussen. Günstig ist
dabei eine Verdünnung, wie sie in der Ansaugleitung 3 vorliegt.
Vorteilhaft ist insbesondere, daß bei der Wahl der Ölsorte, mit
der die Brennkraftmaschine betrieben wird, keine Einschrankungen
hingenommen werden müssen, weil die nahezu vollständige
Abscheidung der schädlichen Ölkomponenten möglich ist. Die
Vorrichtung zeichnet sich dabei durch hohe Effektivität bei
kleinem Bauvolumen aus.
Claims (7)
1. Vorrichtung zum Abscheiden von in der Ansaugluft einer
Brennkraftmaschine in Form von Aerosolen enthaltenen
Ölbestandteilen, die sich infolge Umlenkung der Ansaugluft durch
Prallflächen auf den Wandungen der Vorrichtung niederschlagen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) in
Leitungsabschnitten angeordnet ist, in denen die Temperatur der
durchströmenden Ansaugluft so hoch ist, daß die Grund- und
Stellölanteile größtenteils verdampft sind.
2. Vorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur der Wandungen der Vorrichtung
(1) so hoch ist, daß die Grund- und Stellölanteile bei
Auftreffen größtenteils verdampfen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Temperatur wenigstens 160°C beträgt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) in der Ansaugleitung (3)
vor dem Ladeluftkühler (5) einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
(4) angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wandungen der Vorrichtung (1) mit einem
Lösungsmittel reinigbar sind.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) ausbaubar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere Prallflächen vorgesehen sind, die
versetzt hintereinander angeordnet sind.
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Family Applications (1)
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