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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölabscheideeinrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einem Hohlkörper, insbesondere mit einer Nockenwelle, in dem wenigstens ein Ölabscheidemittel aufgenommen ist und das von einem mit Öl beladenen Gasstrom aus dem Kurbelgehäuse durchströmbar ist, wobei sich an den Hohlkörper ein Anbauteil anschließt, das wenigstens einen Teil eines Reingaskanals bildet, durch den der Gasstrom aus dem Hohlkörper in den Reingaskanal einströmbar ist und einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zuführbar ist.
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STAND DER TECHNIK
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Aus der
DE 10 2010 022 483 A1 ist eine Ölabscheideeinrichtung zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine bekannt, und die Ölabscheideeinrichtung weist eine Nockenwelle auf, die einen Hohlkörper bildet, in dem ein Ölabscheidemittel aufgenommen ist, und das Ölabscheidemittel ist durch einen mehrgängigen, drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Schneckenkörper gebildet. In die Nockenwelle kann sogenanntes Blow-By-Gas eingeleitet werden, das sich im Betrieb der Brennkraftmaschine im Kurbelgehäuse bildet und das das Kurbelgehäuse unter Überdruck setzt, wenn das Kurbelgehäuse nicht entlüftet wird. Der durch die damit notwendige Entlüftung entstehende Gasstrom ist mit Öl beladen, wobei durch die Ölabscheideeinrichtung das Öl aus dem Gasstrom abgeschieden werden muss, bevor der Gasstrom dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Nachdem der mit Öl beladene Gasstrom das Ölabscheidemittel in der Nockenwelle durchlaufen hat, kann der vom Öl gereinigte Gasstrom in ein Anbauteil gelangen, und im Anbauteil ist ein Reingaskanal ausgebildet, über den der Gasstrom dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zuführbar ist.
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Der Hohlkörper ist als Nockenwelle ausgebildet, und die sich drehende Nockenwelle ist über ein Dichtelement gegen das Anbauteil abgedichtet, und im Anbauteil ist ein Anschluss gezeigt, über den das abgeschiedene Öl dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine wieder zugeführt werden kann, und der Anschluss im Anbauteil trennt damit das Öl aus dem Reingaskanal, durch den der Gasstrom, der vom Öl im Wesentlichen gereinigt ist, dem Ansaugtrakt zugeführt wird.
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Die Menge, die an Blow-By-Gas in Betrieb einer Brennkraftmaschine entsteht, ist grundsätzlich vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängig. Bei höheren Lasten der Brennkraftmaschine können größere Mengen an Blow-By-Gas entstehen, und es kann notwendig sein, Regelventile vorzusehen, durch die der Gasdruck im Kurbelgehäuse auf einem bestimmten Niveau gehalten werden muss. Steigt der Gasdruck im Kurbelgehäuse durch eine verstärkte Bildung von Blow-By-Gasen weiter an, so kann ein überhöhter Gasdruck im Kurbelgehäuse zum Ausschwitzen von Öl aus dem Kurbelgehäuse führen, was aus Umweltgründen zu vermeiden ist. Insbesondere können Dichtungen der Brennkraftmaschine Schaden nehmen. Fällt der Gasdruck im Kurbelgehäuse jedoch unter einen Grenzwert, insbesondere unter Atmosphärendruck, indem durch den Ansaugtrakt eine zu große Menge an Gas durch die Ölabscheideeinrichtung aus dem Kurbelgehäuse mit dem im Ansaugtrakt vorherrschenden Unterdruck abgesaugt wird, so entsteht ein Unterdruck im Kurbelgehäuse, durch den Verunreinigungen in das Kurbelgehäuse eintreten können, und die Brennkraftmaschine kann Schaden nehmen.
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Hierzu zeigt beispielsweise die
DE 197 00 733 C2 ein Regelventil im Gasstrom der Ölabscheideeinrichtung, die gemeinsam mit einem Druckregelventil eine kompakte Einheit bilden kann. Steigt der Gasdruck im Kurbelgehäuse jedoch stark an, beispielsweise bei einem Defekt eines Kolbenringes der Brennkraftmaschine, so kann abhängig von der Dimensionierung der Ölabscheideeinrichtung ein Überdruck im Kurbelgehäuse entstehen, da der maximal durch die Ölabscheideeinrichtung abführbare Gasvolumenstrom nicht mehr ausreicht. So kann auch bei einem voll geöffneten Regelventil in der Ölabscheideeinrichtung die Bildung eines Überdruckes im Kurbelgehäuse nicht verhindert werden.
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Aus der
DE 10 2004 061 938 B3 ist eine weitere Ölabscheideeinrichtung bekannt, und die Ölabscheideeinrichtung umfasst Bypass mit einem Bypassventil, das bei einem erhöhten Druck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine einen Gas-Nebenstrom ermöglicht, wodurch ein Druckregelventil, durch das der Haupt-Gasstrom hindurchgeführt und in die Ölabscheideeinrichtung gelangt, umgangen werden kann. Der Bypass mündet dabei in die Ölabscheideeinrichtung, und umfasst ein Bypassventil, jedoch ist das Bypassventil als Membranventil mit einem Ventilschließkörper und mit einer Druckfeder ausgeführt, und das Bypassventil regelt den Bypass-Volumenstrom in Abhängigkeit eines Atmosphärendruckes, der über eine kalibrierte Düse in einem Deckel des Gehäuses des Bypassventils geregelt wird. Dabei mündet der Bypass-Volumenstrom über einen Anschluss in einem Sammelraum des Ölabscheidemittels, sodass auch im Blow-By-Gas-Volumenstrom vorhandenes Öl durch die Ölabscheideeinrichtung abgeschieden werden kann.
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Bekannte Bypass-Anordnungen von Ölabscheideeinrichtungen ermöglichen die Umgehung von Komponenten der Ölabscheideeinrichtung, beispielsweise einem Druckregelventil, bei einem Defekt eines Kolbenringes kann jedoch ein überhöhter Gasdruck im Kurbelgehäuse mit den bekannten Bypass-Anordnungen nicht wirkungsvoll verhindert werden. Überdies sind bekannte Bypass-Anordnungen als aufwendig ausgeführte Druckregelventile mit einer großen Menge an Einzelteilen ausgestaltet, sodass die mit einem Bypassventil ausgeführten bekannten Ölabscheideeinrichtungen aufwendig und kostenintensiv ausgestaltet werden müssen.
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OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
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Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Ölabscheideeinrichtung mit einem Bypassventil, das eine Überhöhung eines Gasdruckes in einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine auch in einem Schadensfall mit stark erhöhter Blow-By-Gasbildung der Brennkraftmaschine verhindert, wobei das Bypassventil der Ölabscheideeinrichtung möglichst einfach ausgeführt werden soll.
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Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Ölabscheideeinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit den kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass im Anbauteil ein Bypassventil angeordnet ist, durch das Gas aus dem Kurbelgehäuse in den Reingaskanal einleitbar ist und dass das Bypassventil als Lamellenventil ausgeführt ist und wenigstens einen Lamellenkörper aufweist, der gegen eine im Anbauteil eingebrachte Bypassöffnung schließbar ist.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Bypassventils im Anbauteil wird der Vorteil erreicht, dass Gas aus dem Kurbelgehäuse in den Reingaskanal einleitbar ist, ohne dass der Gasvolumenstrom durch das Ölabscheidemittel begrenzt wird, um die notwendige Entlüftung des Kurbelgehäuses auch bei stärkerem Aufkommen von Blow-By-Gasen zu ermöglichen. Das Gas, das durch das Bypassventil hindurchtreten kann, kann in den Reingaskanal eingeleitet werden, wobei beispielsweise Öl-Erkennungsmittel im Reingaskanal vorgesehen sein können, um das verstärkte Auftreten von Blow-By-Gasen zu erkennen, und um auf einen Defekt der Brennkraftmaschine schließen zu können.
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Das erfindungsgemäße Bypassventil kann zur Vereinfachung der Bauart im Anbauteil als Lamellenventil ausgeführt werden, wobei das Lamellenventil einen oder mehrere Lamellenkörper aufweisen kann, der oder die gegen eine im Anbauteil eingebrachte Bypassöffnung schließbar sind. Lamellenventile können einfach und robust ausgebildet werden, die im Vergleich zu Druckregelventilen aus einer geringeren Anzahl von Einzelteilen bestehen können, sodass Lamellenventile preiswert bereitgestellt werden können. Insbesondere sind Lamellenventile robust und betriebssicher und weisen keinen nennenswerten Verschleiß auf. Auch die Anordnung des Bypassventils, ausgebildet als Lamellenventil, im Anbauteil der Ölabscheideeinrichtung ermöglicht eine konstruktiv einfache Ausführung, insbesondere da keine separaten Gasleitungen erforderlich sind, und das Anbauteil kann in der Atmosphäre des Kurbelgehäuses aufgenommen sein oder mit dieser fluidisch in Verbindung stehen.
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Ein Lamellenventil beschreibt dabei im Sinne der vorliegenden Erfindung jedes Ventil, das einen elastisch verformbaren Körper aufweist, der zugleich den Verschlusskörper zum Verschließen einer Ventilöffnung, vorliegend also der Bypassöffnung, bildet. Damit umfasst das erfindungsgemäße Lamellenventil beispielsweise auch sogenannte Flatterventile oder Plättchenventile, die ebenfalls aufgrund ihrer Eigenelastizität das Öffnen und Schließen einer Ventilöffnung ermöglichen. Jedoch kann der Lamellenkörper im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch durch ein separates Federelement gegen die Bypassöffnung in eine Schließstellung vorgespannt sein, wodurch ebenfalls ein Lamellenventil im erfindungsgemäßen Sinne gebildet ist.
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Vorteilhafterweise kann das Bypassventil so ausgeführt sein, dass dieses zur Einleitung des Gases in den Reingaskanal erst bei Erreichen eines Grenzdruckes im Kurbelgehäuse öffnet. Der Grenzdruck kann beispielsweise mit einem Druckwert von 100 mbar bis 800 mbar, vorzugsweise von 200 mbar bis 400 mbar und besonders bevorzugt von ca. 250 mbar bestimmt sein. Das Bypassventil kann durch die Ausführung mit einem Lamellenkörper auf einfache Weise an einen Grenzdruck angepasst sein, bei dem das Bypassventil öffnet, beispielsweise über die Größe und die Nachgiebigkeit des Lamellenkörpers, der durch eine elastische Verformung das Bypassventil öffnet. Insbesondere sind damit keine weiteren Komponenten zur Bildung des Bypassventils notwendig, und um das Bypassventil möglichst einfach auszuführen, kann der Lamellenkörper in seiner Form, Größe und Steifigkeit einem gewünschten Grenzdruck angepasst werden.
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Mit weiterem Vorteil kann der Lamellenkörper in seiner Form und in seiner Größe derart ausgebildet sein, dass dieser eine Eigenschwingfrequenz aufweist, die einen großen Wertabstand zu einer Frequenz einer Druckpulsation im Kurbelgehäuse aufweist. Dadurch werden Resonanzeffekte vermieden, sodass es durch die Schwingungsanregung mit der Druckpulsation im Kurbelgehäuse nicht zu unerwünschten Öffnungsvorgängen des Bypassventils kommt. Um den Lamellenkörper in Form und Größe so auszubilden, dass die Eigenschwingfrequenz zur Frequenz der Druckpulsation im Kurbelgehäuse einen möglichst großen Werteabstand aufweist, kann das Bypassventil auch mehrere, beispielsweise kleiner ausgebildete Lamellenkörper aufweisen.
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Beispielsweise kann der Lamellenkörper als Metallkörper ausgebildet sein, der über ein Aufnahmemittel an der Wandung des Anbauteils angeordnet ist, wobei auch ein Kunststoffkörper oder Mehrkomponentenkörper, beispielsweise aus einem Metall in hybrider Kombination mit einem Kunststoffmaterial, den Lamellenkörper bilden kann, sofern das Kunststoffmaterial den thermischen, chemischen und dynamischen Belastungen standhalten kann. Die Anordnung des Lamellenkörpers erfolgt vorzugsweise an der Innenseite der Wandung, und in der Wandung kann eine Bypassöffnung eingebracht sein, die vom Lamellenkörper zur Erreichung des Schließzustandes des Bypassventils verschlossen wird. Übersteigt die Druckdifferenz des Druckes außerhalb des Anbauteils und des Druckes im Reingaskanal einen Grenzdruck, so hebt sich unter elastischer Verformung der Lamellenkörper von der Bypassöffnung ab, und Gas kann aus dem Kurbelgehäuseraum direkt in den Reingaskanal gelangen, um den Kurbelgehäuseraum zu entlüften.
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Das Anbauteil kann beispielsweise Bestandteil eines Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine sein oder das Anbauteil ist in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine aufgenommen. Dabei kann die Einbauumgebung des Anbauteils fluidisch in Verbindung stehen mit dem Kurbelgehäuseraum, sodass trotz einer Anordnung des Anbauteils im Zylinderkopf, beispielsweise angrenzend an die im Zylinderkopf drehbar aufgenommene Nockenwelle, die Einbauumgebung des Anbauteils mit dem Gasdruck des Kurbelgehäuses beaufschlagt sein kann.
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Im Sinne der vorliegenden Erfindung kann auch eine Leitung oder ein Kanal vorgesehen sein, durch den das Gas aus dem Kurbelgehäuse an das Anbauteil herangeführt werden kann, sodass schließlich durch das Bypassventil das Gas aus dem Kurbelgehäuse in den Reingaskanal entweichen kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabscheideeinrichtung kann der Hohlkörper als Nockenwelle ausgeführt sein, die sich beim Betrieb der Brennkraftmaschine um eine eigene Achse dreht. Um eine fluiddichte Ausleitung des gereinigten Gases zu schaffen, das die Nockenwelle durchströmt und nach einem Durchströmen des Ölabscheidemittels in das Anbauteil und damit in den Reingaskanal gelangt, kann ein Dichtelement vorgesehen sein. Das Dichtelement kann beispielsweise einen Radialwellendichtring bilden, und der Radialwellendichtring kann beispielsweise im Anbauteil aufgenommen sein, und das Ende der Nockenwelle, das an das Anbauteil angrenzt, kann im Dichtelement drehbar aufgenommen und durch dieses abgedichtet sein.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ölabscheideeinrichtung und insbesondere das Bypassventil Erfassungsmittel aufweisen, durch die eine Information, insbesondere umfassend ein elektrisches Signal, über den Öffnungszustand des Bypassventiles bereitstellbar ist. Mit den Erfassungsmitteln kann eine Alternative gebildet sein zur Erfassung von im Reingaskanal auftretendem Öl, das bei einem Öffnen des Bypassventils in diesen hinein gelangen kann. Beispielsweise kann mit der Bewegung des Lamellenkörpers an der oder gegen die Wandung des Anbauteils ein elektrischer Kontakt geöffnet oder geschlossen werden, sodass ein Signal darüber bereitgestellt werden kann, ob das Bypassventil öffnet. Wird durch die Erfassungsmittel erkannt, dass das Bypassventil öffnet, so kann auf einen Defekt der Brennkraftmaschine, beispielsweise auf einen Defekt am Kolbenring, geschlossen werden.
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BEVORZUGTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
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1 eine quer geschnittene Ansicht eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Ölabscheideeinrichtung mit einem Bypassventil, das sich in einem geschlossenen Zustand befindet und
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2 das Ausführungsbeispiel der Ölabscheideeinrichtung gemäß 1, wobei das Bypassventil in einem geöffneten Zustand gezeigt ist.
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Die 1 und 2 zeigen jeweils eine Ölabscheideeinrichtung 10 zur Entlüftung des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, und die Ölabscheideeinrichtung 10 umfasst einen Hohlkörper 11, der durch eine Nockenwelle gebildet ist. In den Hohlkörper 11 wird ein mit Öl beladener Gasstrom 13 eingeleitet, der entstehen kann durch Blow-By-Gase im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine, und die Blow-By-Gase werden auf nicht näher gezeigte Weise in den Hohlkörper 11 eingeleitet. Im Hohlkörper 11 ist ein Ölabscheidemittel 12 angeordnet, und durch das Ölabscheidemittel 12 kann das Öl im Gasstrom 13 vom Gas getrennt werden, sodass der Gasstrom 13 nach dem Durchströmen des Ölabscheidemittels 12 vom Öl gereinigt ist und das Öl kann beispielsweise in Tropfenform an der Innenwand des Hohlkörpers 11 entlang wandern.
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An den Hohlkörper 11 schließt sich ein Anbauteil 14 an, das ruhend beispielsweise im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine aufgenommen ist. Um eine Abdichtung des offenen Endes des Hohlkörpers 11 gegen eine Öffnung im Anbauteil 14 zu schaffen, in die die Hohlwelle 11 endseitig hineinragt, ist ein Dichtelement 21 gezeigt, das beispielhaft als Radialwellendichtring ausgeführt ist.
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Im Anbaukörper 14 ist ein Reingaskanal 15 ausgebildet, durch den der gereinigte Gasstrom 13 dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeführt werden kann, insbesondere kann der Ansaugtrakt einen Unterdruck aufweisen, sodass ein Saugeffekt durch den Reingaskanal 15 erzeugt wird. Weiterhin weist das Anbauteil 14 einen Ölabscheidekanal 22 auf, und durch den Ölabscheidekanal 22 kann das vom Gasstrom 13 getrennte Öl dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine wieder zugeführt werden.
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In einer Wandung des Anbauteils 14 ist eine Bypassöffnung 19 eingebracht, und über der Bypassöffnung 19 ist ein Bypassventil 16 angeordnet.
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1 zeigt das Bypassventil 16 in einem geschlossenen Zustand, und in 2 ist das Bypassventil 16 in einem geöffneten Zustand gezeigt. Der Druck p0, der in der Umgebung des Anbauteils 14 gemäß 1 herrscht, kann beispielsweise den Normalzustand der Brennkraftmaschine repräsentieren. Der Druck p0 weist dabei einen Druckwert unterhalb eines Grenzwertes auf, sodass das Bypassventil 16 geschlossen bleibt. Steigt der Druck p0 im Normalzustand der Brennkraftmaschine durch einen Schadenszustand der Brennkraftmaschine auf einen höheren Druck p1, so öffnet das Bypassventil, wie in 2 gezeigt.
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Das Bypassventil umfasst einen Lamellenkörper 18, der aus einem federelastischen Metallblech ausgebildet ist und damit elastisch verformbar ist. Der Lamellenkörper 18 ist über ein Aufnahmemittel 20 auf der Innenseite der Wandung des Anbauteils 14 über der Bypassöffnung 19 angeordnet, und durch einen angestiegenen Druck p1 in der Umgebung des Anbauteils 14 ist die Druckdifferenz zwischen der Umgebung und dem Reingaskanal 15 derart angestiegen, dass durch eine elastische Verformung des Lamellenkörpers 18 das Bypassventil 16 öffnet. In diesem Zustand, beispielsweise hervorgerufen durch einen Defekt an einem Kolbenring, gelangt eine deutlich größere Menge an Blow-By-Gasen in das Kurbelgehäuse, und über das Bypassventil 16 kann das Kurbelgehäuse entlüftet werden, um zu vermeiden, dass der Druck im Kurbelgehäuse zu stark ansteigt. Insbesondere können Folgeschäden der Brennkraftmaschine vermieden werden, die entstehen können, wenn der Druck im Kurbelgehäuse dauerhaft einen zu hohen Wert einnimmt.
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Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Insbesondere kann das Bypassventil 16 auch als Ventileinsatz modulartig ausgebildet sein, und der Ventileinsatz kann in die Bypassöffnung 19 in der Wandung des Anbauteils 14 beispielsweise eingeschraubt oder an diese angeschweißt sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ölabscheideeinrichtung
- 11
- Hohlkörper
- 12
- Ölabscheidemittel
- 13
- Gasstrom
- 14
- Anbauteil
- 15
- Reingaskanal
- 16
- Bypassventil
- 17
- Gas
- 18
- Lamellenkörper
- 19
- Bypassöffnung
- 20
- Aufnahmemittel
- 21
- Dichtelement
- 22
- Ölabscheidekanal
- p0
- Druck im Normalzustand der Brennkraftmaschine
- p1
- Druck im Schadenszustand der Brennkraftmaschine
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010022483 A1 [0002]
- DE 19700733 C2 [0005]
- DE 102004061938 B3 [0006]
