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Die Erfindung betrifft einen Ölabscheider für eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Fahrzeug, gemäß den Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein derartiger Ölabscheider für eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere für ein Fahrzeug, ist beispielsweise der
DE 103 50 562 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ölabscheider weist dabei wenigstens eine Zentrifuge auf, mittels welcher Öl aus einem mittels der Kurbelgehäuseentlüftung aus einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine abgeführten Gas abgeschieden werden kann. Das Gas umfasst üblicherweise so genanntes Blow-by-Gas so wie Öl, mittels welchem die Verbrennungskraftmaschine, insbesondere relativ zueinander bewegbare Bauteile der Verbrennungskraftmaschine, geschmiert und/oder gekühlt wird beziehungsweise werden. Das Gas wird aus dem Kurbelgehäuse abgeführt, um einen übermäßigen Druckanstieg in dem Kurbelgehäuse zu vermeiden. Dabei wird das Gas dem Ölabscheider zugeführt und insbesondere in den Ölabscheider eingeleitet, um mittels des Ölabscheiders, insbesondere mittels der Zentrifuge, zumindest ein Teil des in dem abgeführten Gas enthaltenen Öls aus dem Gas abzuscheiden.
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Die Zentrifuge wirkt dabei als Zentrifugalabscheider, dessen Zentrifugenrotor üblicherweise angetrieben und um eine Drehachse gedreht werden muss, um mittels des Zentrifugalabscheider zumindest einen Teil des Öls aus dem Gas abzuscheiden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der Zentrifugalabscheider beziehungsweise dessen Zentrifugenrotor zumindest im Wesentlichen kontinuierlich mit Energie versorgt wird, um dadurch den Zentrifugenrotor beziehungsweise den Zentrifugalabscheider anzutreiben. Zum Antreiben des Zentrifugenrotors kommt beispielsweise ein elektrischer Antrieb oder aber eine Ölturbine zum Einsatz. Die zuvor genannte Energie zum Antreiben des Zentrifugenrotors wird in der Regel von der Verbrennungskraftmaschine bereitgestellt und führt somit zu einem zusätzlichen Kraftstoffverbrauch.
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Ferner offenbart die
EP 1 681 098 B1 eine tragbare Zentrifuge, welche einen Trägheitskörper umfasst, der eine Achse hat, auf der sich der Trägheitskörper dreht. Ferner ist ein Seil vorgesehen, das um einen Teil des Trägheitskörpers herum gewickelt werden kann und so eingerichtet ist, dass es gezogen werden kann, um Drehkraft auf den Trägheitskörper auszuüben. Ferner ist wenigstens ein geschlossener Behälter vorgesehen, der an einem Teil des Trägheitskörpers angebracht ist und eine zu zentrifugierende Substanz enthält. Außerdem ist aus der
US 3 726 146 eine gyroskopische Einrichtung bekannt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ölabscheider der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass die Zentrifuge besonders effektiv und effizient angetrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ölabscheider mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um einen Ölabscheider der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass die Zentrifuge zum Abscheiden des Öls besonders effektiv und effizient angetrieben werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Zentrifuge gyroskopisch gelagert und dadurch von Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Die Zentrifuge ist ein Zentrifugalabscheider, dessen Zentrifugenrotor anzutreiben und dadurch um eine Drehachse zu drehen ist, um mittels des Zentrifugalabscheiders zumindest einen Teil des in dem mittels der Kurbelgehäuseentlüftung aus dem Kurbelgehäuse abgeführten Gas enthaltenen Öls aus dem Abgas abzuscheiden. Da nun die Zentrifuge beziehungsweise der Zentrifugalabscheider, insbesondere dessen Zentrifugenrotor, gyroskopisch gelagert ist, ist die Zentrifuge (Zentrifugalabscheider) von Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine, das heißt von so genannten Motorschwingungen antreibbar, sodass die Motorschwingungen die Zentrifuge antreiben oder zumindest das Antreiben der Zentrifuge unterstützen können. Dadurch kann eine von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Energie zum Antreiben der Zentrifuge vermieden oder zumindest gering gehalten werden, sodass sich ein besonders effizienter und somit kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb der Verbrennungskraftmaschine insgesamt realisieren lässt. Der Erfindung liegt insbesondere die Idee zugrunde, während des Betriebs der Verbrennungskraftmaschine auftretende Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben der Zentrifuge zu nutzen, sodass kein Kraftstoff oder eine nur geringe Kraftstoffmenge aufgewendet werden muss, um die Zentrifuge anzutreiben.
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Üblicherweise ist es vorgesehen, Zentrifugalabscheider über jeweilige Turbinen, insbesondere Pelton-Turbinen, anzutreiben. Eine solche Turbine wird über einen Ölstrahl, welcher aus einem Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine entnommen wird, angetrieben. Dieser Ölstrahl zum Antreiben der Turbine, mittels welcher der jeweilige Zentrifugalabscheider antreibbar ist, hat einen Volumenstrom, welcher bei der Auslegung des Ölkreislaufs, insbesondere einer in dem Ölkreislauf angeordneten Pumpe zum Fördern des Öls, berücksichtigt und somit vorgehalten werden muss, sodass der zum Antreiben der Turbine vorgesehene Ölstrahl eine entsprechende Verlustleistung bewirkt. Eine solche Verlustleistung kann nun mittels des erfindungsgemäßen Ölabscheiders vermieden oder zumindest gering gehalten werden, da mittels des erfindungsgemäßen Ölabscheiders Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine zum Antreiben der Zentrifuge genutzt werden, sodass infolge des Antreibens der Zentrifuge das Öl aus dem Gas abgeschieden werden kann.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
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1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Ölabscheiders für eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine, mit wenigstens einer Zentrifuge zum Abscheiden von Öl aus einem mittels der Kurbelgehäuseentlüftung aus einem Kurbelgehäuse der Verbrennungskraftmaschine abgeführten Gas, wobei die Zentrifuge gyroskopisch gelagert und dadurch von Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist; und
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2 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht des Ölabscheiders.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt in einer schematischen Schnittansicht einen im Ganzen mit 10 bezeichneten Ölabscheider für eine Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungskraftmaschine. Die Verbrennungskraftmaschine ist beispielsweise als Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und Bestandteil eines Antriebsstrangs zum Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei wenigstens einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum auf, in welchem in einem gefeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine Verbrennungsvorgänge ablaufen. Die Verbrennungskraftmaschine weist dabei ferner ein Kurbelgehäuse auf, an welchem beispielsweise eine als Kurbelwelle ausgebildete Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine drehbar gelagert ist. Während des gefeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine kann so genanntes Blow-by-Gas aus dem Brennraum in das Kurbelgehäuse, insbesondere in dessen Kurbelraum, strömen. Um dabei einen übermäßigen Druckanstieg in dem Kurbelgehäuse, insbesondere in dem Kurbelraum, zu vermeiden, kommt die zuvor genannte Kurbelgehäuseentlüftung zum Einsatz.
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Mittels der Kurbelgehäuseentlüftung wird ein Gas aus dem Kurbelgehäuse, insbesondere aus dem Kurbelraum, abgeführt, wobei dieses Gas zumindest das zuvor genannten Blow-by-Gas umfasst. Ferner kann das Gas Öl umfassen, welches auch als Motoröl bezeichnet und genutzt wird, um die Verbrennungskraftmaschine zu schmieren und/oder zu kühlen.
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Das mittels der Kurbelgehäuseentlüftung aus dem Kurbelgehäuse abgeführte Gas wird dem Ölabscheider 10 zugeführt, um zumindest ein Teil des in dem mittels der Kurbelgehäuseentlüftung abgeführten Gas enthaltenen Öls aus dem Gas abzuscheiden. Hierzu umfasst der Ölabscheider 10 eine im Ganzen mit 12 bezeichnete Zentrifuge, mittels welcher zumindest ein Teil des in dem Gas enthaltenen Öls aus dem Gas abgeschieden werden kann. Die Zentrifuge 12 umfasst dabei einen Zentrifugenrotor 14, welcher eine Welle 16 und ein drehfest mit der Welle 16 verbundenes Tellerpaket 18 aufweist. Die Zentrifuge 12 umfasst somit einen durch das Tellerpaket 18 gebildeten Tellerseparator zum Abscheiden des Öls aus dem Gas ausgebildet.
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Der Ölabscheider 10 umfasst ferner ein in 1 ausschnittsweise erkennbares und besonders schematisch dargestelltes Gehäuse 20, an welchem die Zentrifuge 12 und somit der Zentrifugenrotor 14 drehbar gelagert sind, sodass – wie in 1 durch einen Pfeil 22 veranschaulicht ist – die Zentrifuge 12 um eine Drehachse 24 relativ zu dem Gehäuse 20 drehbar ist. Um das Öl aus dem Gas abzuscheiden, wird die Zentrifuge 12 zumindest um die Drehachse 24 relativ zu dem Gehäuse 20 gedreht. Ferner wird das Gas beispielsweise über eine Zuführöffnung 26 des Gehäuses 20 der Zentrifuge 12, insbesondere dem Tellerpaket 18 zugeführt. Dieses Zuführen des Öls ist in 1 durch einen Pfeil 28 veranschaulicht, welcher beispielsweise einen Volumenstrom des Gases und somit insbesondere des Blow-by-gases veranschaulicht.
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Um die Zentrifuge 12 anzutreiben und somit um die Drehachse 24 zu drehen, umfasst der Ölabscheider 10 eine Turbine 30, welche ein drehfest mit der Welle 16 verbundenes Turbinenrad 32 umfasst. Die Turbine 30 ist somit eine Antriebsturbine, mittels welcher die Zentrifuge 12 antreibbar, das heißt um die Drehachse 24 drehbar ist.
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Um das Turbinenrad 32 und somit die Zentrifuge 12 anzutreiben, wird dem Turbinenrad 32 ein in 1 durch einen Pfeil 34 veranschaulichter Strahl zugeführt, welcher durch das Öl zum Schmieren der Verbrennungskraftmaschine gebildet ist. Dieser Strahl, welcher auch als Ölstrahl bezeichnet wird, wird beispielsweise aus einem Ölkreislauf der Verbrennungskraftmaschine abgezweigt, und dem Turbinenrad 32 zugeführt, sodass das Turbinenrad 32 mittels des Strahls beziehungsweise mittels des Öls angetrieben wird. Somit wird die Zentrifuge 12 insgesamt mittels des Strahls beziehungsweise mittels des Öls angetrieben.
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Um nun einen besonders effizienten und effektiven Antrieb der Zentrifuge 12 zu realisieren, ist die Zentrifuge 12, insbesondere an dem Gehäuse 20, gyroskopisch gelagert und dadurch von Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Zur Realisierung der gyroskopischen Lagerung der Zentrifuge 12 ist die Zentrifuge nicht nur um die Drehachse 24 relativ zu dem Gehäuse 20 drehbar an dem Gehäuse 20 gelagert, sondern die Zentrifuge 12 ist auch um eine senkrecht zur Drehachse 24 verlaufende und die Drehachse 24 schneidende, in 1 und 2 nicht dargestellte Schwenkachse relativ zu dem Gehäuse 20 verschwenkbar, was in 1 durch Doppelpfeile 36 veranschaulicht ist. Zur Realisierung dieser gyroskopischen Lagerung weist das Gehäuse 20 Führungsnuten 38 auf, in welche der Welle 16 eingreift. Mittels der Führungsnuten 38 ist die Zentrifuge 12 somit geführt und um die genannte Schwenkachse relativ zu dem Gehäuse 20 verschwenkbar gelagert.
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Die gyroskopische Lagerung der Zentrifuge 12 an dem Gehäuse 20 ist besonders gut aus 2 erkennbar. Durch diese gyroskopische Lagerung, welche beispielsweise durch eine kardanische Aufhängung oder eine kardanische Lagerung der Zentrifuge 12, insbesondere an dem Gehäuse 20, realisiert ist, werden ohnehin auftretende Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine genutzt, um die Zentrifuge 12 anzutreiben. Somit kann beispielsweise das Antreiben der Zentrifuge 12 durch Schwingungen der Verbrennungskraftmaschine zumindest unterstützt werden, sodass eine von der Verbrennungskraftmaschine bereitzustellende Energie zum Antreiben der Zentrifuge 12 besonders gering gehalten werden kann. Dadurch kann der Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Ölabscheider
- 12
- Zentrifuge
- 14
- Zentrifugenrotor
- 16
- Welle
- 18
- Tellerpaket
- 20
- Gehäuse
- 22
- Pfeil
- 24
- Drehachse
- 26
- Zuführöffnung
- 28
- Pfeil
- 30
- Turbine
- 32
- Turbinenrad
- 34
- Pfeil
- 36
- Doppelpfeil
- 38
- Führungsnut
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10350562 A1 [0002]
- EP 1681098 B1 [0004]
- US 3726146 [0004]
