DE102004016742B3

DE102004016742B3 - Ölabscheider und Verfahren zum Abscheiden von Öl aus den Blow-by-Gasen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004016742B3
Application number: DE200410016742
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Seelandt; Artur Knaus
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-05
Filing date: 2004-04-05
Publication date: 2005-09-15
Anticipated expiration: 2024-04-06

Abstract

Ein Ölabscheider für eine Brennkraftmaschine, der in einen Strömungsweg für mit Flüssigkeitsteilchen beladenes Blow-by-Gas zwischen dem Ansaugtrakt und dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingeschaltet ist und einen verengten Durchlaß und eine in Strömungsrichtung hinter dem Durchlaß vorgesehene Abscheidekammer mit in Richtung zu einem Ölablauf geneigter Abscheidewand für die Flüssigkeitsteilchen aufweist, zeichnet sich dadurch aus, daß mindestens ein Bereich der Abscheidewand, der von der abgeschiedenen Flüssigkeit überströmt ist, auf eine Temperatur aufheizbar ist, die zum Verdampfen von in den Flüssigkeitsteilchen enthaltenem Kraftstoff und Wasser ausreicht, und daß die Abscheidewand mit einem die abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen aufsaugenden Belag beschichtet ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ölabscheider für eine Brennkraftmaschine, der in einem Strömungsweg für mit Flüssigkeitsteilchen beladenes Blow-by-Gas zwischen dem Ansaugtrakt und dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingeschaltet ist und einen verengten Durchlaß und eine in Strömungsrichtung hinter dem Durchlaß vorgesehene Abscheidekammer mit zu einem Ölablauf geneigter Abscheidewand für die Ölteilchen aufweist.

Ein Ölabscheider dieser Art ist gemäß der EP 0 472 130 A1 mit einer Heizvorrichtung zum Aufheizen des Blow-by-Gases auf dessen Einlaßseite unmittelbar vor dem verengten Durchlaß ausgestattet, mittels der das Blow-by-Gas auf eine von Wasser und Kraftstoff ausreichen de Temperatur aufgeheizt wird. Die außer dem Öl von dem Blow-by-Gas mitgeführten Kraftstoff- und Wasserteilchen werden dadurch verdampft und über den Ansaugtrakt erneut der Verbrennung in der Brennkraftmaschine zugeführt. Durch das Aufheizen der Blow-by-Gase vor deren Eintritt in den Ölabscheider wird der Abscheidegrad des Öls deutlich verringert, so daß das vom Ölabscheider in den Ansaugtraktzurückgeführte „gereinigte" Gas noch Ölteilchen enthält, die einer Verbrennung in der Brennkraftmaschine mit die Umwelt belastenden Folgen aufgrund der Abgaszusammensetzung zugeführt werden. Die DE 100 51 307 A1 offenbart einen Ölabscheider gleicher Art, jedoch ohne Heizvorrichtung.

Aus der US 3,499,428 ist ein Ölabscheider mit einer Abscheidekammer bekannt, die mit einer Heizeinrichtung zum Aufheizen abgeschiedenen Öls auf eine Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser ausgestattet ist, um Wasser von dem abgeschiedenen Öl zu trennen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ölabscheider der beschriebenen Art so auszubilden, daß der Ölabscheidegrad erheblich verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient Patentanspruch 1.

Bei einem Ölabscheider gemäß der Erfindung werden nicht die Blow-by-Gase sondern die bereits daraus abgeschiedenen Flüssigkeitsanteile nach Passieren des Durchlasses erwärmt, indem die Abscheidewand insbesondere in dem Bereich, in welchem die Flüssigkeit langsam in Richtung zum Ölablauf strömt, auf eine Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser und Kraftstoff, jedoch unterhalb der Verdampfungstemperatur des bereits abgeschiedenen Öls gebracht wird, was zum Ausdampfen der Kraftstoff- und Wasseranteile aus diesem Öl führt. Die geneigte Abscheidewand ist mit einem Flüssigkeit aufsaugenden Belag beschichtet, der dafür sorgt, das aus den Blow-by-Gasen abgeschiedenes Öl zunächst von dem Belag aufgesaugt wird und aufgrund der Schwerkraft nur sehr gemächlich innerhalb des Belages zum Ölablauf fließt, um so ausreichende Zeit zum Abdampfen der Wasser- und Kraftstoffanteile aus dem abgeschiedenen Öl bereitzustellen. Dadurch wird der Ölabscheidegrad der Maschine, insbesondere oberhalb des Zylinderkopfes, deutlich verbessert.

Zur Erwärmung wird vorzugsweise die Prozeßwärme der Brennkraftmaschine genutzt, indem die Abscheidewand nahe einer heißen Stelle der Maschine, insbesondere oberhalb des Zylinderkopfes, plaziert wird.

Die Abscheidewand bildet vorzugsweise einen Wandabschnitt eines dem Durchlaß unmittelbar nachgeschalteten Diffusors. Dieser baut die zum Abscheiden erforderlich hohe Strömungsgeschwindigkeit schnell ab, so daß sich das abgeschiedene Kondensat aus Öl-, Kraftstoff- und Wasserteilchen gut an der Abscheidewand sammeln kann.

Wenngleich ein Erhitzen der Abscheidewand mittels elektrischer Heizung denkbar ist, die von einem Generator mit Strom versorgt wird, ist bevorzugt, wenn die Abscheidewand an einer im Betrieb heißen Stelle der Brennkraftmaschine gelegen ist, so daß die an dieser Stelle von der Maschine abgegebene Abwärme die nahegelegene Abscheidewand unter Verzicht auf den Einsatz von Fremdenergie auf die zum Verdampfen von Kraftstoff und Wasser erforderliche Temperatur aufheizen kann.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gasen einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 8.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Schema eines Ölabscheiders gemäß der Erfindung im Querschnitt;

2 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles II in 1;

3 einen Schnitt nach der Linie III-III in 2.

In dem Schema von 1 eines Ölabscheiders gemäß der Erfindung ist mit Bezugszahl 2 eine Abscheidekammer eines Ölabscheiders für eine Brennkraftmaschine bezeichnet, deren obere Wand 4 einen Durchlaß s für durch einen gesprenkelten Pfeil a angedeutetes, flüssigkeitsbeladenes Blow-by-Gas aufweist. Der Durchlaß s ist von einem Zungenventil 8 gesteuert, dessen Aufbau im einzelnen aus den 2 und 3 hervorgeht.
Unterhalb des Durchlasses s erstreckt sich eine schräg nach unten geneigte Abscheidewand 10, die von einem Vlies 12 bedeckt ist. Das Vlies 12 besteht aus einem öl- und kraftstoffverträglichen Fasermaterial mit Flüssigkeiten gut aufsaugenden Eigenschaften, insbesondere aus einem acrylat-gebundenen Polyestervlies.
Am unteren Ende mündet die Abscheidewand in ein Ölablaufrohr 14, wobei die Ölablaufrichtung durch einen gefüllten Pfeil b bezeichnet ist.
In der oberen Deckwand 4 der Abscheidekammer 2 befindet sich ein Auslaß 16 für von Öl befreites Gas.
Im Betrieb öffnet das Zungenventil 8 unter der Wirkung einer Druckdifferenz zwischen dem Raum oberhalb der Abscheidekammer 2 und deren Innenraum und läßt von Flüssigkeit, d.h. überwiegend Öl- aber auch Kraftstoff- und Wasserteilchen, beladenes Blow-by-Gas mit hoher Strömungsgeschwindigkeit aufgrund des kleinen Spaltes zwischen der Federzunge 80 und dem Kragen 60 des Durchlasses s in einen Diffusor 18 der Abscheidekammer 2 einströmen. Der oben von der oberen Wand 4 und unten von der Abscheidewand 10 begrenzte Diffusor 18 vergrößert in Richtung des Strömungsweges das verfügbare Volumen der Abscheidekammer 2 sehr schnell, so daß die Strömung des Blow-by-Gases stark verlangsamt wird. Mitgerissene Flüssigkeitsteilchen 20 folgen aufgrund ihrer größeren Trägheit nicht der, scharfen Umlenkung der Strömungsbahnen des Gases sondern scheiden sich auf dem Vlies 12 ab, wo sie in dieses eingesaugt werden. Aufgrund der Schwerkraft strömen die Flüssigkeitsteilchen 20 langsam innerhalb des Vlieses längs der geneigten Abscheidewand 10 in Richtung zum Ölablaufrohr 14. Dabei werden die Flüssigkeitsteilchen indirekt durch den bei 22 angedeuteten heißen Zylinderkopf über die Abscheidewand 2 erwärmt, wobei der Wärmefluss durch mehrere parallel geschwungene Pfeile h angedeutet ist. Die Abscheidewand 10 und damit auch das Vlies 12 werden dadurch auf eine Temperatur oberhalb der Verdampfungstemperatur von Wasser und Kraftstoff gebracht, so daß in der Flüssigkeit enthaltene Kraftstoff- und Wasserteilchen aus dem Vlies ausgedampft werden, während das erst bei erheblich höherer Temperatur verdampfende Öl im Flüssigzustand verbleibt und deshalb weiter im Vlies 12 nach unten und von dort in das Ölablaufrohr 14 strömt.
In den 2 und 3 ist das Zungenventil 8 im einzelnen gezeigt. Der von einem Kragen 60 umgebene Durchlaß s ist auf seiner Unterseite von einer als metallene Blattfeder ausgebildeten Federzunge 80 überdeckt, welche mit ihrem Befestigungsende 81 mittels Vernietung 82 an der oberen Wand 4 befestigt ist.
In 3 ist die Federzunge 80 durchgezogen in ihrem Ruhezustand gezeichnet, in dem sie abdichtend an dem Kragen 60 aufgrund ihrer Eigenelastizität mit Vorspannung anliegt. Aufgrund der im Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugten Druckdifferenz über dem Durchlaß s, der durch im Betrieb herrschenden Unterdruck in der Abscheidekammer 2 entsteht, öffnet die Federzunge 8 wie aus 1 und 3 (gestrichelte Darstellung der Federzunge 80) ersichtlich ist. Dadurch entsteht der relativ enge Spalt zwischen Federzunge 80 und Kragen 60, der zu einer hohen Strömungsgeschwindigkeit der Blow-by-Gase im Durchlaß führt. Diese hohe Strömungsgeschwindigkeit in Verbindung mit der scharfen Umlenkung der Blow-by-Gase nach Passieren der Federzunge 8 führt zu der gewünschten Abscheidewirkung auf die im Blow-by-Gas befindlichen Flüssigkeitsteilchen, die sich somit am Vlies 12 der Abscheidewand ablagern, davon aufgesaugt werden und innerhalb des Vlieses 12 in Richtung zum Ölablaufrohr 14 nur langsam abströmen. Somit steht ausreichend Zeit für eine Erhitzung der Flüssigkeitsteilchen bis auf Temperaturen zur Verfügung, die zur Verdampfung von Wasser und Kraftstoff ausreichen, jedoch unterhalb der Verdampfungstemperatur von Öl liegen, so daß innerhalb des Vlieses 12 eine Trennung des Öls von Kraftstoff und Wasser bewirkt wird. Die ausgedampften Kraftstoff- und Wasserteilchen mischen sich mit dem von Ölteilchen befreiten Blow-by-Gas und werden über den Auslaß 16 in den Ansaugtrakt zurückgesaugt, um einer Verbrennung in den Zylinderräumen der Brennkraftmaschine zugeführt zu werden.
Die in der obigen Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung von Bedeutung sein.

2: Abscheidewand
4: obere Wand
s: Durchlaß
8: Zungenventil
10: Abscheidewand
12: Belag, Vlies
14: Ölablaufrohr
16: Auslaß
18: Diffusor
20: Flüssigkeitsteilchen
22: Zylinderkopf
60: Kragen
80: Federzunge
81: Ende der Federzunge
82: Vernietung

Claims

Ölabscheider für eine Brennkraftmaschine, der in einen Strömungsweg für mit Flüssigteilchen beladenes Blow-by-Gas zwischen einem Ansaugtrakt und einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingeschaltet ist und einen verengten Durchlaß (s) und eine in Strömungsrichtung hinter dem Durchlaß (s) vorgesehene Abscheidekammer (2) mit in Richtung zu einem Ölablauf (14) geneigter Abscheidewand (10) für die Flüssigkeitsteilchen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Bereich der Abscheidewand (10), der von den abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen (20) überströmt ist, auf eine Temperatur aufheizbar ist, die zum Verdampfen von in den Flüssigkeitsteilchen enthaltenem Kraftstoff und Wasser ausreicht, und daß die Abscheidewand (10) mit einem die abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen (20) aufsaugenden Belag (12) beschichtet ist.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag (12) ein Faservlies aus einem Öl gut aufsaugenden Fasermaterial ist.
Ölabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidewand (10) einen Wandabschnitt eines dem Durchlaß nachgeschalteten Diffusors (18) bildet.
Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidekammer (12) in einer oberen Wand einen Auslaß (16) für von Öl befreites, Wasser- und Kraftsfoffdampf enthaltendes Blow-by-Gas aufweist, der mit dem Ansaugtrakt kommuniziert.
Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß (s) von einem Zungenventil (8) gesteuert ist, das im Ruhezustand den Durchlaß absperrt und im Betrieb der Brennkraftmaschine das Öffnen des Durchlasses abhängig vom Differenzdruck über dem Durchlaß steuert.
Ölabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidewand (10) oberhalb einer heißen Stelle des Zylinderkopfs (22) der Brennkraftmaschine angeordnet ist, um die Abscheidewand (10) aufzuheizen.
Verfahren zum Abscheiden von Öl aus Blow-by-Gasen einer Brennkraftmaschine, bei dem in den Blow-by-Gasen enthaltene Flüssigkeitsteilchen nach Passieren eines engen Durchlasses (s) und nach scharfer Umlenkung abgeschieden und auf eine Temperatur erwärmt werden, die oberhalb der Verdamp fungstemperatur von Wasser und Kraftstoff und unterhalb der Verdampfungstemperatur von Öl liegt, wobei die abgeschiedenen Flüssigkeitsteilchen von einem saugfähigen Belag auf einer Abscheidewand aufgesaugt werden.