DE102008019293A1 - Vorrichtung zur Rückführung von aus Blow-by-Gasen abgeschiedenem und in einem Sammelraum gesammeltem Öl - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückführung von aus Blow-by-Gasen abgeschiedenem und in einem Sammelraum (5) gesammelten Öl in das Kurbelgehäuse (2) einer Brennkraftmaschine, mit einer Pumpe (9), wobei die Pumpe (9) an einem den Abstand zu der Pumpe (9) periodisch verändernden Bauteil (8) der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und die Pumpe (9) durch zwischen dem Bauteil (8) und der Pumpe (9) wirkende Magnetkräfte antreibbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Rückführung von aus Blow-by-Gasen abgeschiedenem und in einem Sammelraum gesammeltem Öl in das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, mit einer Pumpe.
• Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist zum Beispiel aus der DE 41 01 203 A1 bekannt. Bei dieser Vorrichtung wird zur Rückführung des abgeschiedenen Öls eine Hilfspumpe verwendet. Die Hilfspumpe kann z. B. eine von der Brennkraftmaschine angetriebene Vakuum-Pumpe zur Erzeugung von Unterdruck in einem Fahrzeug-Bremskraftverstärker sein. Nachteilig bei dieser Ausführung ist, dass die Hilfspumpe aufwendig mit der Vorrichtung verbunden werden muss, insbesondere, wenn die Vorrichtung nicht in der Nähe des Bremskraftverstärkers liegt.
• Aus der DE 20 2004 004 802 U1 ist eine weitere Vorrichtung bekannt, bei der die Pumpe durch die im Betrieb der Brennkraftmaschine erzeugte Schwingungsenergie angetrieben wird. Die erzeugte Schwingungsenergie ist bedingt durch die Kolbenbewegung. Bei Brennkraftmaschinen mit mehr als fünf Zylindern und einer damit verbundenen erhöhten Laufruhe reicht die so erzeugte Schwingungsenergie jedoch erfahrungsgemäß nicht aus.
• Aufgabe der Erfindung ist es eine gattungsgemäße Vorrichtung derart weiterzubilden, dass die Rückführung des Öls auch für Brennkraftmaschinen mit sechs und mehr Zylindern möglich ist, wobei der konstruktive Aufbau kostengünstig und möglichst ein fach gestaltet sein soll.
• Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
• Gemäß Anspruch 1 wird vorgeschlagen, dass die Pumpe an einem den Abstand zu der Pumpe periodisch verändernden Bauteil der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und die Pumpe durch zwischen dem Bauteil und der Pumpe wirkende Magnetkräfte antreibbar ist. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung besitzt damit den Vorteil, dass zum Antrieb der Pumpe ein bereits vorhandenes Bauteil der Brennkraftmaschine verwendet wird und der vorgeschlagene Antrieb mittels Magnetkräfte keinerlei zusätzlichen Bauteile zur Kraftübertragung erfordert.
• Eine einfache Art der Erzeugung der Magnetkräfte besteht darin, dass die Pumpe oder das Bauteil magnetbestückt ist und das jeweils andere Bauteil magnetisch ausgebildet ist. Der Begriff magnetisch ist hier so zu verstehen, dass das Bauteil von dem jeweils anderen Bauteil angezogen oder abgestoßen wird. Als magnetische Werkstoffe bieten sich insbesondere alle ferromagnetischen Werkstoffe oder auch Kunststoffe mit ferromagnetischen Partikeln an. Als verwendete Magnete bieten sich bevorzugt Permanentmagnete an, welche keinerlei Verbindung zu externen Bauteilen erfordert, so dass die gesamte Vorrichtung auch in einem hermetisch abgeschlossenen System zuverlässig im Dauerbetrieb betrieben werden kann.
• Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Pumpe einen einvulkanisierten, aufgeklebten oder umspritzen Permanentmagneten aufweist, oder aus einem Magnetpartikel aufweisenden Kunststoff und/oder Elastomer ge bildet ist. Damit wird eine sehr einfache Art der Magnetbestückung vorgeschlagen, welche bereits während des Fertigungsprozesses der Pumpe oder des magnetbestückten Teiles der Pumpe erfolgen kann. Ferner ist der Magnet damit unverlierbar an der Pumpe angeordnet, so dass die Funktionsfähigkeit auch im Dauerlaufbetrieb nach einer hohen Anzahl von Betriebsstunden gewährleistet ist. Die Verwendung eines Elastomers bietet sich insofern an, weil die Magnetpartikel bereits während des Vulkanisierungsprozesses mit eingebracht und bedarfsweise magnetisiert werden können.
• Ferner kann die Pumpe oder das Bauteil aus einem Elastomer und/oder Kunststoff gebildet sein, welches die Magnetpartikel nur in einem begrenzten Abschnitt aufweist. Der begrenzte Abschnitt ist dann zweckmäßigerweise derjenige Abschnitt, welcher bei der periodischen Bewegung den geringsten Abstand einnimmt. Damit wird die erzeugte Magnetkraft optimal ausgenutzt. Das Elastomer und/oder der Kunststoff kann dann in zwei Schritten gespritzt werden, indem in einem ersten Schritt das Elastomer und/oder der Kunststoff mit den Magnetpartikeln eingespritzt wird, und in einem zweiten Schritt der Kunststoff und/oder das Elastomer ohne Magnetpartikel gespritzt wird. Beide Materialen verbinden sich dann durch vulkanisieren oder verschmelzen in dem Werkzeug, so dass anschließend das fertige Teil aus der Maschine entnommen werden kann.
• Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Pumpe eine Membran aufweist und die Membran infolge des sich verändernden Abstandes des Bauteiles der Brennkraftmaschine zu einer Hubbewegung anregbar ist. Die vorgeschlagene Membran stellt eine sehr einfache aber effektive Art der Umsetzung der Bewegung des sich mit periodisch änderndem Abstand bewegenden Bauteiles in eine die Rückführung des Öles bewirkende Druckpulsation dar.
• Die Membran kann vorzugsweise federelastisch ausgebildet sein, wobei diese nach dem Ausführen der Hubbewegung selbsttätig in die Ausgangslage zurückbewegbar ist. Die Membran selbst kann z. B. aus einem Elastomer hergestellt sein, wobei die Membran dann durch ihre Formgebung selbst die nötige Rückstellkraft zum Zurückbewegen in die Ausgangslage aufbringt. Alternativ kann die Membran auch federnd gehalten sein und aus einem formsteifen Werkstoff bestehen, wobei die Federkräfte die Membran dann in die Ausgangslage vorspannen.
• Eine Möglichkeit der Formgebung besteht darin, dass die Membran einen umlaufenden Wulst aufweist. Durch den vorgeschlagenen Wulst wird bei gleicher Abmessung der Membrane ein besonders großes Hubvolumen geschaffen, so dass die Membrane für ein vorgegebenes Hubvolumen im Umkehrschluss entsprechend verkleinert werden kann.
• Es wird weiter vorgeschlagen, dass die Pumpe einer Zwischenkammer zugeordnet ist, und die Zwischenkammer über ein in Einlassrichtung durchlässiges erstes Rückschlagventil mit dem Sammelraum und über ein in Auslassrichtung durchlässiges zweites Rückschlagventil mit dem Kurbelgehäuse verbindbar ist. Durch die vorgeschlagene Zuordnung der Pumpe zu einer Zwischenkammer und die Verbindung zu dem Sammelraum und dem Kurbelgehäuse über Rückschlagventile wird eine Vorrichtung geschaffen, durch welche die Bewegung des sich periodisch ändernden Abstandes in eine kontinuierliche Folge von sich abwechselnden Ansaugphasen des Öles aus dem Sammelraum und Ablassphasen des Öles in das Kurbelgehäuse umgeformt wird.
• Eine konstruktiv einfache Art der Umformung der periodischen Anregung durch das Bauteil der Brennkraftmaschine besteht dar in, dass die Pumpe bei kleinem Abstand zu dem Bauteil einen Unterdruck in der Zwischenkammer erzeugt und dadurch Öl von dem Sammelraum durch das erste Rückschlagventil in die Zwischenkammer ansaugt und bei großem Abstand das Öl durch das zweite Rückschlagventil von der Zwischenkammer in das Kurbelgehäuse pumpt. Damit wird der für den Pumpvorgang erforderliche Unterdruck in der Zwischenkammer durch die Erzeugung einer magnetischen Anziehungskraft durch das vorbeibewegte Bauteil erzeugt, so dass auch bei einer Funktionsunfähigkeit der Pumpe wie z. B. nachlassender Magnetkraft ein Abstand zwischen der Pumpe und dem Bauteil vorliegt, so dass das Bauteil der Brennkraftmaschine nicht an der Pumpe anläuft und die einwandfreie Bewegung des Bauteiles nicht zusätzlich gestört werden kann.
• Als mit sich in periodisch veränderndem Abstand bewegende Bauteile bieten sich z. B. die Nockenwelle, die Gaswechselventile oder Teile des auf die Gaswechselventile einwirkenden Hebelmechanismus, wie z. B. Schlepphebel, Kipphebel, Rollenschlepphebel an. Diese bieten nicht nur den Vorteil, dass sie aufgrund ihrer Funktion bereits eine periodische Bewegung ausführen sondern auch geometrisch nahe dem Ort der Rückführung des aus den Blow-by-Gasen abgeschiedenen Öles im Ventilgehäuse angeordnet sind.
• Insbesondere hinsichtlich der Funktionssicherheit bei hohen Betriebsstunden wird vorgeschlagen, dass die Pumpe von dem Bauteil berührungslos antreibbar ist. Dies bietet den Vorteil, dass kein Abrieb stattfindet und sich die Teile nicht durch gegenseitiges Anlaufen oder Festklemmen blockieren oder in ihrer Bewegung stören können.
• Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, wobei in den Figuren im Einzelnen zu erkennen ist:
• 1: Vorrichtung mit einer Pumpe und Antrieb über eine Nockenwelle
• 2a: Vorrichtung nach 1 in Stellung „Öl ansaugen aus dem Sammelraum”
• 2b: Vorrichtung nach 1 in Stellung „Öl ablassen in das Kurbelgehäuse”
• 3: Vorrichtung mit einer Pumpe und Antrieb über ein auf ein Gaswechselventil einwirkenden Hebel
• In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Rückführung von aus Blow-by-Gasen abgeschiedenem und in einem Sammelraum 5 gesammeltem Öl in das Kurbelgehäuse 2 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine, mit einer Pumpe 9 zu erkennen. Es wird hier grundsätzlich von gesammeltem und abgeschiedenem Öl gesprochen, wobei es sich tatsächlich aber um eine Mischung aus Öl mit Anteilen auf unverbranntem Kraftstoff und Wasser handelt. Die Funktionsweise der Vorrichtung entspricht im Grundprinzip bis auf den neugestalteten Antrieb der Pumpe 9 der in der auf die Anmelderin zurückgehende DE 20 2004 004 802 U1 , die damit ausdrücklich zu dem Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung hinzuzurechnen ist. Die Blow-by-Gase werden über eine Einlassleitung 3 zugeführt und zunächst durch einen Ölabscheider 4 geleitet. Das abgeschiedene Öl wird in einem Sammelbehälter 5 gesammelt, welcher eine Vertiefung aufweist, an der ein in Schließrichtung federbelastetes Rückschlagventil 7a angeordnet ist. Bei dem Überschreiten der das Rückschlagventil 7a belastenden Federkraft öffnet das Rückschlagventil 7a und ermöglicht einen Abfluss des Öls in eine Zwischenkammer 6, von der es wiederum über ein in Schließrichtung federbelastetes Rückschlagventil 7b in ein Kurbelgehäuse 2 weitergeleitet werden kann. Der Druck in der Zwischenkammer 6 kann über eine als Membran ausgebildete Pumpe 9 variiert werden, wobei die Membran 9 durch ein Bauteil 9, hier eine Nockenwelle, in eine Hubbewegung versetzt werden kann. Die Nockenwelle 9 führt bei Ihrer Drehung eine periodisch den Abstand verändernde Bewegung aus, durch die die Hubbewegung der Membrane erzeugt wird. In den 2a und 2b ist die Pumpe 9 mit einem Antrieb durch die Nockenwelle 8 zum besseren Verständnis der Erfindung in zwei verschiednen Stellungen zu erkennen. In der 2a befindet sich der Nocken der Nockenwelle 9 direkt vor der als Membran ausgebildeten Pumpe 9 in einem Abstand D1. Die Membran 9 ist mit einem Magneten 11 versehen, so dass diese von dem ferromagnetischen Nocken der Nockenwelle 9 in Pfeilrichtung angezogen wird. Infolge des Hubes der Membran 9 wird ein durch die „-„ Zeichen symbolisierter Unterdruck in der Zwischenkammer 6 erzeugt, der eine Öffnung des Rückschlagventils 7a bewirkt und einen Transport des Öls aus dem Sammelraum 5 in die Zwischenkammer 6 ermöglicht. Damit die Hubbewegung erleichtert wird, bzw. das Hubvolumen bei gleicher Membranfläche vergrößert wird, ist die Membran 9 mit einem elastischen umlaufenden Wulst 12 versehen. Die Membran 9 selbst kann z. B. aus einem Elastomer ausgebildet sein, in dem ein Magnet 11 einvulkanisiert oder durch Umspritzen eingebracht ist. Alternativ kann das Elastomer auch selbst Magnetpartikel, insbesondere in dem direkt dem Nocken der Nockenwelle 8 gegenüberliegenden Bereich, aufweisen. Der Magnet 11 ist dadurch zusätzlich vor äußeren Einflüssen wie Schmutz, Temperatur oder mechanischer Belastung geschützt. In der in 2b gezeigten Stellung ist die Nockenwelle 8 um 90 Grad im Uhrzeigersinn gegenüber der in 2a gezeigten Stellung verdreht, wodurch der Abstand zwischen der Nockenwelle 8 der Membran 9 auf den Abstand D2 ver größert ist. Aufgrund des vergrößerten Abstandes D2 ist die Magnetkraft geringer, so dass die Membran 9 eine Rückstellbewegung in Pfeilrichtung ausgeführt hat. Damit die Rückstellbewegung sicher ausgeführt wird und die Membran 9 nicht in der Stellung in 2a verharrt, ist die Membran 9 durch den Wulst 12 und/oder durch die Wahl des Werkstoffes in Rückstellrichtung federvorgespannt, so dass sich diese aus der in 2a gezeigten Stellung in die in 2b gezeigten Stellung selbsttätig zurückbewegt. Die Membran 9 kann aber auch zusätzlich oder alternativ mit Federelementen zur Unterstützung der Rückstellbewegung federvorgespannt sein. Durch die Rückzugsbewegung der Membran 9 steigt der Druck in der Zwischenkammer wieder an, so dass dann das Rückschlagventil 7b öffnet und das Öl direkt oder indirekt in das Kurbelgehäuse 2 weitergeleitet wird.
• In 3 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung zu erkennen, bei der die Pumpe 9 durch einen Kipphebel 14 angetrieben wird. Der Kipphebel 14 liegt mit einem Ende an einer sich drehenden Nockenwelle 8 an und führt dadurch eine periodischen Schwenkbewegung aus, so dass das an dem Ventil 13 anliegende Ende des Kipphebels 14 eine Bewegung mit sich periodisch veränderndem Abstand vor der Membran 9 ausführt. Der Transport des Öles aus dem Sammelraum 5 in das Kurbelgehäuse 2 erfolgt ansonsten identisch dem in den 2a und 2b beschriebenem Vorgang.
• Grundsätzlich ist anzumerken, dass bei Stillstand der Pumpe 9 und angesammelten Öl die Rückschlagventile 7a und 7b schwerkraftbedingt öffnen und das Öl abfließen kann, so dass auch bei einem Versagen der Pumpe 9 das Öl zurückgeführt wird. Die durch die Pumpe 9 erzeugte Druckpulsation in der Zwischenkammer 6 bewirkt ein wechselndes öffnen und Schließen der Rück schlagventile 7a und 7b, so dass der Ölstrom unabhängig von dessen Volumen zurückgefördert wird. Im Extremfall wenn kein 81 abgeschieden wird, pumpt die Pumpe 9 folglich Luft.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• - DE 4101203 A1 [0002]
• - DE 202004004802 U1 [0003, 0022]

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Rückführung von aus Blow-by-Gasen abgeschiedenem und in einem Sammelraum (5) gesammeltem Öl in das Kurbelgehäuse (2) einer Brennkraftmaschine, mit einer Pumpe (9), dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) an einem den Abstand zu der Pumpe (9) periodisch verändernden Bauteil (8) der Brennkraftmaschine angeordnet ist, und die Pumpe (9) durch zwischen dem Bauteil (8) und der Pumpe (9) wirkende Magnetkräfte antreibbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) oder das Bauteil (8) magnetbestückt ist, und das jeweils andere Teil magnetisch ausgebildet ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) oder das Bauteil (8) einen einvulkanisierten, aufgeklebten oder umspritzen Permanentmagneten aufweist, oder aus einem Magnetpartikel aufweisenden Kunststoff und/oder Elastomer gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) oder das Bauteil (8) aus einem Elastomer und/oder Kunststoff gebildet ist, und die Magnetpartikel nur in begrenzten Abschnitten angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) eine Membran aufweist und die Membran infolge des sich verändernden Abstandes des Bauteiles (8) der Brennkraftmaschine zu einer Hubbewegung anregbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran federelastisch ausgebildet ist und nach dem Ausführen der Hubbewegung selbsttätig in die Ausgangslage zurückbewegbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran einen umlaufenden Wulst (12) aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) einer Zwischenkammer (6) zugeordnet ist, und die Zwischenkammer (6) über ein in Einlassrichtung durchlässiges erstes Rückschlagventil (7a) mit dem Sammelraum (5) und über ein in Auslassrichtung durchlässiges zweites Rückschlagventil (7b) mit dem Kurbelgehäuse (2) verbindbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) bei kleinem Abstand (D1) zu dem Bauteil (8) einen Unterdruck in der Zwischenkammer (6) erzeugt und dadurch Öl von dem Sammelraum (5) durch das erste Rückschlagventil (7a) in die Zwischenkammer (6) ansaugt und bei großem Abstand (D2) das Öl durch das zweite Rückschlagventil (7b) von der Zwischenkammer (6) in das Kurbelgehäuse (2) pumpt.
10. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil (8) eine Nockenwelle, eines der Gaswechselventile oder ein Teil des auf das Gaswechselventil einwirkenden Hebelmechanismus ist.
11. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (9) von dem Bauteil (8) berührungslos antreibbar ist.