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Die Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung zum Abscheiden von Öl aus Blow-By-Gas einer Brennkraftmaschine.
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Durch geringe Gasundichtigkeiten im Bereich der Kolbenführung und der Turbolader-Wellenlagerung einer Brennkraftmaschine wird Blow-By-Gas in einen Ölraum eines Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine gefördert. Da aber das Kurbelgehäuse mit den Anbauteilen einen abgeschlossenen Raum bildet würde ohne eine Entlüftung des Kurbelgehäuses der Druck im Kurbelgehäuse stetig ansteigen. Daher ist eine Kurbelgehäuseentlüftung vorgesehen, um das Kurbelgehäuse zu entlüften, um so einen schädlichen Überdruck im Kurbelgehäuse zu vermeiden.
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Das anfallende Blow-by-Gas ist mit einem breiten Spektrum an Ölpartikeln beladen, welches insbesondere zahlreiche sehr kleine Partikel enthält. Deshalb werden im Rahmen der Kurbelgehäuseentlüftung in einem Ölabscheider die im Blow-By-Gas mitgeführten Ölpartikel abgeschieden. Das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird dann in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zurückgeführt, während das abgeschiedene Öl durch eine Rücklaufleitung zurück in eine Ölwanne der Brennkraftmaschine geleitet wird.
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Passive Ölabscheidevorrichtungen benötigen keinen Antrieb, verursachen jedoch einen gewissen Druckverlust des Gasstroms. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass eine konzeptgleiche passive Ölabscheidevorrichtung bei erhöhtem Druckverlust eine effektivere Abscheidung leistet. Dieselbe Druckdifferenz, welche auch an der Ölabscheidevorrichtung entsteht, liegt jedoch zwangsläufig auch an einer Rücklaufleitung an, mit der abgeschiedenes Öl aus dem Blow-By-Gas in eine Ölwanne der Brennkraftmaschine zurück geleitet wird.
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Dies führt dazu, dass das Öl in der Rücklaufleitung auf einem deutlich höheren Niveau steht als in der Ölwanne, in welche die Rücklaufleitung unterhalb des Ölstands mündet. Ein Hochsaugen von Öl aus der Ölwanne kann zwar durch ein Rückschlagventil verhindert werden, jedoch füllt bei Beaufschlagung des Kanals mit abgeschiedenem Öl von oben sich der Kanal dennoch bis zu einer der anliegenden Druckdifferenz entsprechenden Höhe.
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Auch in Extremsituationen, wie z.B. bei Querbeschleunigungen und Neigung der Brennkraftmaschine, muss sichergestellt sein, dass Öl einen Reinraum der Ölabscheidervorrichtung nicht flutet, da Öl sonst mit angesaugt wird und die Brennkraftmaschine dann „durchgeht“, also mit Schmiermittel als Kraftstoff unkontrolliert betrieben wird. Auch könnten größere Mengen Öl mechanische Schäden an der Brennkraftmaschine verursachen („Ölschlag). Dies begrenzt den Druckverlust der Ölabscheidung und damit bei passiven Ölabscheidevorrichtungen die Abscheideleistung. In Kraftfahrzeugen werden z.B. Ölabscheidervorichtungen mit Druckverlusten in der Größenordnung von 20 mbar eingesetzt, was einer Ölstandsdifferenz von 235mm entspricht.
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Jedoch ist bei derartigen Ölabscheidevorrichtungen eine Rückführung des Öles nur bei geeigneter räumlicher Anordnung von der Ölabscheidevorrichtung und dem Kurbelgehäuse gewährleistet. Des Weiteren begrenzen Bauraumrestriktionen, insbesondere die Bauraumhöhe, den Druckverlust der Ölabscheidevorrichtung und damit die Effektivität der Abscheidung. Andere Ölabscheidevorrichtungen, wie z.B. Zentrifugen, sind aus Packagegründen nicht einsetzbar, während elektrische und mechanische Pumpen aufgrund hoher Kosten und mangelnder Ausfallsicherheit nicht geeignet sind.
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Aus der
DE 10 2010 043 060 A1 ist ein Kurbelgehäuse für eine Brennkraftmaschine mit einem dem Kurbelgehäuse zugeordneten Saugmittel bekannt, das für eine Entlüftung des Kurbelgehäuses von Blow-by-Gas, insbesondere einem Gas-Öl-Gemisch, ausgebildet ist, um einen begrenzten Unterdruck im Kurbelgehäuse zu erzeugen, und mit wenigstens einer Trennwandung, die zur Zufuhr von Blow-By-Gas und Abtrennung von Öl ausgebildet ist. Ein Entlüftungsgehäuseteil und ein darüber angeordnetes Trägergehäuseteil sind vorgesehen, wobei die Trennwandung zwischen dem Entlüftungsgehäuseteil und dem Trägergehäuseteil gebildet ist und ein Saugmittel in Form einer Saugstrahlpumpe ist gebildet, die zum Absaugen von Öl von der Trennwandung ausgebildet ist.
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Aus der
DE 102 41 302 B4 ist ein Verfahren zum Entlüften einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, bekannt, bei welchem ölhaltige Gase und Blow-By-Gas aus dem Zylinderkurbelgehäuse abgesaugt und zusammen mit zu entlüftenden Gasen aus dem Kraftstofftank über das Ansaugrohr für Frischluft dem Verbrennungstrakt der Brennkraftmaschine zugeführt werden. Der Gasstrom aus dem Zylinderkurbelgehäuse und der Gasstrom aus dem Kraftstofftank werden vor Einleitung in das Ansaugrohr der Brennkraftmaschine nach Art einer Saugstrahlpumpe zusammengeführt.
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Aus der
DE 20 2005 018 132 U ist eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Abscheiden von Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Brennkraftmaschine bekannt, die eine Kurbelgehäuseentlüftungsleitung aufweist, in deren Verlauf mindestens ein Ölabscheider mit einem Ölauslass angeordnet ist, von dem eine Ölrückführleitung für aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Öl zum Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine geführt ist, wobei im Verlauf der Ölrückführleitung eine Ölfördervorrichtung angeordnet ist.
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Aus der
DE 10 2011 075 933 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zum Abscheiden von Schmiermittel aus einem Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Brennkraftmaschine bekannt, mit mindestens einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung, in der mindestens ein Schmiermittelabscheider mit einem Schmiermittelauslass angeordnet ist, von dem eine Schmiermittelrückführleitung für aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedenes Schmiermittel zu einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine geführt ist, wobei im Verlauf der Schmiermittelrückführleitung eine Schmiermittelfördereinrichtung angeordnet ist und die Brennkraftmaschine eine Trockensumpfschmierung aufweist und die Schmiermittelfördervorrichtung eine Saugstrahlpumpe ist. Durch den Einsatz einer Saugstrahlpumpe zum Fördern des Rücklaufschmiermittels aus dem Schmiermittelabscheider wird der Schmiermittelverbrauch der Brennkraftmaschine reduziert.
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Aus der
DE 102 41 880 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem Nutzaggregat wie ein Luftfilter bekannt, der über eine Unterdruckleitung an eine Unterdruckquelle angeschlossen ist. Um den Verbrennungsmotor mit geringem Aufwand mit einer Unterdruckquelle für Nutzaggregate auszustatten, welche kostengünstig arbeitet, ist eine Saugstrahlpumpe in einer Abgasleitung des Verbrennungsmotors angeordnet.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Wege aufzuzeigen, wie die Betriebsicherheit einer derartigen Ölabscheidevorrichtung gesteigert werden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch eine Ölabscheidevorrichtung zum Abscheiden von Öl aus Blow-By-Gas einer Brennkraftmaschine mit einer Druckumlaufschmierung, wobei die Ölabscheidevorrichtung eine Rücklaufleitung zum Leiten von abgeschiedenem Öl aus dem Blow-By-Gas in eine Ölwanne der Brennkraftmaschine aufweist, wobei eine Einrichtung zur Druckreduzierung in der Rücklaufleitung vorgesehen ist.
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Durch die Reduktion des der Ölsäule entgegenwirkenden Drucks in der Rücklaufleitung wird gezielt die Ölstandsdifferenz in der Rücklaufleitung reduziert und so sichergestellt, dass das Öl auch bei ungünstiger Positionierung der Brennkraftmaschine sicher gefördert wird. Somit arbeitet die Ölabscheidevorrichtung unabhängig von Druckverhältnissen und es ist kein mechanischer oder elektrischer Antrieb notwendig.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Einrichtung eine Strahlpumpe zur Druckreduzierung in der Rücklaufleitung aufweist. Dabei wird unter einer Strahlpumpe eine Pumpe verstanden, bei der eine die Pumpwirkung durch ein Treibmedium, hier Öl, erzeugt wird, der durch Implusaustausch ein zu förderndes Medium, hier Öl in der Rücklaufleitung, ansaugt, beschleunigt und verdichtet sowie fördert. Da diese Pumpenart sehr einfach aufgebaut ist und keinerlei bewegte Teile aufweist ist sie besonders robust und wartungsarm.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Einrichtung zur Versorgung der Strahlpumpe mit einem Treibmedium eine Zusatzleitung aufweist, die in der Ölwanne beginnt und in der Rücklaufleitung endet. So kann die Strahlpumpe einfach mit Öl als Treibmedium angetrieben werden, das sich in der Ölwanne der Brennkraftmaschine sammelt. Dies erlaubt besonders dann einen einfach Aufbau, wenn die Rücklaufleitung nahe am Druckölkanal angeordnet ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass eine Pumpe dazu ausgebildet ist, Öl aus der Ölwanne durch die Zusatzleitung in die Rücklaufleitung zu fördern. So ist eine sichere Versorgung der Strahlpumpe mit Öl als Treibmedium gewährleistet.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Pumpe als Ölpumpe der Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Die Ölpumpe dient dazu, im Ölkreislauf einer Motorschmierung der Brennkraftmaschine durch ein Ölfilter ÖL zu Schmierstellen, wie z.B. Gleitlager und eine Kurbelwelle der Brennkraftmaschine, zu fördern, bevor es sich wieder in der Ölwanne sammelt und dort von der Ölpumpe wieder angesaugt wird. Somit wird eine ohnehin vorhandene Pumpe der Brennkraftmaschine verwendet, so dass keine zusätzlich Pumpe erforderlich ist.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Strahlpumpe eine Düse aufweist, wobei die Düse in Strömungsrichtung des abgeschiedenen Öls in der Rücklaufleitung zu der Ölwanne hin ausgerichtet ist. So kann auf besonders einfache Weise eine Reduzierung des Drucks in der Rücklaufleitung erzeugt werden.
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Ferner gehören zur Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer derartigen Ölabscheidevorrichtung und ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Brennkraftmaschine.
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Es wird nun die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung erläutert. Es zeigt:
- 1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Ölabscheidevorrichtung für eine Brennkraftmaschine.
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Darstellt ist eine Brennkraftmaschine 2 zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, wie z.B. eines PKWs.
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Die Brennkraftmaschine 2 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgebildet und kann ein Otto- oder Dieselmotor sein. Von der Brennkraftmaschine 2 sind in der 1 ein Kurbelgehäuse 4 und eine Ölwanne 6 dargestellt. Auf die Darstellung weitere Komponenten der Brennkraftmaschine 2 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet.
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Die Brennkraftmaschine 2 weist eine Druckumlaufschmierung (auch Nasssumpfschmierung) auf, bei der die Ölwanne 6 die Funktion eines Ölsammelbehälter übernimmt. Ferner ist der Brennkraftmaschine 2 eine Ölabscheidevorrichtung 8 zugeordnet, mit der Öl aus Blow-By-Gas der Brennkraftmaschine 2 abgeschieden und der Ölwanne 6 zugeführt und das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 2 zugeführt werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Ölabscheidevorrichtung 8 integraler Bestandteil der Brennkraftmaschine 2. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Ölabscheidevorrichtung 2 auch als separates Bauteil ausgebildet sein.
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Die Ölascheidevorrichtung 8 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen Vorraum 10, einen Ölabscheider 12, einen Reinraum 14, einen Luftausgang 16 und eine Rücklaufleitung 20 auf. Dabei kann der Reinraum 14 auch einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine 2 zugeordnet sein.
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Der Vorraum 10 steht mit dem Kurbelgehäuse 4 in Verbindung, sodass Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 4 in den Vorraum 10 strömen kann. Dann passiert das Blow-By-Gas den Ölabscheider 12, der das Blow-by-Gas in entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas und abgeschiedenes Öl trennt.
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Das entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird durch den Luftausgang 16 zu der Brennkraftmaschine 2 zurückgeführt, während das abgeschiedene Öl durch die Rücklaufleitung 20 zurück in die Ölwanne 6 der Brennkraftmaschine 2 geleitet wird. Dabei taucht das ölwannenseitige Ende der Rücklaufleitung 20 auf einem Niveau unterhalb des Ölstands in der Ölwanne 6 ein, d.h., ein Auslass 30 der Rücklaufleitung 20 befindet sich unterhalb des Ölstands. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel befindet sich der Auslass 30 unterhalb eines Mindestölstands M, der für einen sicheren Betrieb der Brennkraftmaschine 2 erforderlich ist, d.h., um in allen zulässigen Betriebslagen eine ausreichende Versorgung mit Öl zu gewährleisten. Durch diese Anordnung ist sichergestellt, dass kein Blow-By-Gas in die Rücklaufleitung 20 gelangen kann.
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Im Betrieb entsteht jedoch über der Ölabscheidevorrichtung 8 eine Druckdifferenz, die auch an der Rücklaufleitung 20 anliegt. Dies führt dazu, dass Öl in der Rücklaufleitung 20 auf einem deutlich höheren Niveau steht als in der Ölwanne 6, und zwar um die sogenannte Ölstanddifferenz D. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel beträgt der Druckverlust z.B. 20 mbar, was zu einer Ölstandsdifferenz D von 235mm führt.
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Um die Ölstandsdifferenz D in der Rücklaufleitung 20 zu reduzieren weist die Ölabscheidevorrichtung 8 eine Einrichtung 18 zur Druckreduzierung in der Rücklaufleitung 20 auf.
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Einrichtung 18 eine Pumpe 22, eine Zusatzleitung 24 und eine Strahlpumpe 26 auf.
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Die Zusatzleitung 24 beginnt mit ihrem eingangsseitigen Ende in der Ölwanne 6 und endet in der Rücklaufleitung 20. Die Pumpe 22 ist dazu ausgebildet, Öl aus der Ölwanne 6 durch die Zusatzleitung 24 in die Rücklaufleitung 20 zu fördern. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Pumpe 22 als Ölpumpe der Brennkraftmaschine 2 ausgebildet und dient dazu, im Ölkreislauf einer Motorschmierung der Brennkraftmaschine 2 durch ein Ölfilter Öl zu Schmierstellen, wie z.B. Gleitlager und eine Kurbelwelle, der Brennkraftmaschine 2, zu fördern, bevor es sich wieder in der Ölwanne 6 sammelt und dort von der Pumpe 22 wieder angesaugt wird.
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Am ausgangsseitigen Ende der Zusatzleitung 24 ist eine Strahlpumpe 26 angeordnet, die z.B. eine Düse 28, wie eine Laval- oder Venturidüse, aufweist.
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Die Düse 28 weist dabei in Strömungsrichtung des abgeschiedenen Öls in der Rücklaufleitung 20 zu der Ölwanne 6 hin. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Düse 28 nach unten. Abweichend vom vorliegenden Ausführungsbeispiel kann die Düse 28 auch schräg oder waagerecht ausgerichtet sein, um Unterdruck in der Rücklaufleitung 20 zu erzeugen.
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Im Betrieb strömt Blow-By-Gas in den Vorraum 10 und passiert dann Ölabscheider 12, der das Blow-by-Gas in entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas und abgeschiedenes Öl trennt.
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Das entöltes Kurbelgehäuseentlüftungsgas wird durch den Luftausgang 16 der Brennkraftmaschine 2 zurückgeführt, während das abgeschiedene Öl durch die Rücklaufleitung 20 zurück in die Ölwanne 6 der Brennkraftmaschine 2 geleitet wird.
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Zugleich saugt die Pumpe 22 Öl aus der Ölwanne an und fördert es durch die Rücklaufleitung 20 zu der Strahlpumpe 26 mit der Düse 28. Durch das aus der Düse austretende Öl wird der Druck in der Rücklaufleitung 20 reduziert, der eine Reduzierung des Ölstands und damit der Ölstanddifferenz D bewirkt.
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Das aus der Düse 28 austretende Öl wird wie das abgeschiedene Öl durch die Rücklaufleitung 20 in die Ölwanne 6 gefördert, wo es dann wieder von der Pumpe 22 angesaugt wird. Mit anderen Worten, das als Treibmittel für die Strahlpumpe 26 verwendeten Öl wird im Kreis gefördert und geht nicht verloren.
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Durch das Reduzieren des Drucks in der Rücklaufleitung 20 mit der Einrichtung 18 wird also gezielt die Ölstandsdifferenz D in der Rücklaufleitung 20 reduziert und so sichergestellt, dass das Öl auch bei ungünstiger Positionierung der Brennkraftmaschine 2 sicher gefördert wird und z.B. in den Reinraum 14 gelangen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Brennkraftmaschine
- 4
- Kurbelgehäuse
- 6
- Ölwanne
- 8
- Ölabscheidevorrichtung
- 10
- Vorraum
- 12
- Ölabscheider
- 14
- Reinraum
- 16
- Luftausgang
- 18
- Einrichtung
- 20
- Rücklaufleitung
- 22
- Pumpe
- 24
- Zusatzleitung
- 26
- Strahlpumpe
- 28
- Düse
- 30
- Auslass
- D
- Ölstanddifferenz
- M
- Mindestölstand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010043060 A1 [0008]
- DE 10241302 B4 [0009]
- DE 202005018132 U [0010]
- DE 102011075933 A1 [0011]
- DE 10241880 A1 [0012]
