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Die Erfindung betrifft einen Ölabweiser für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein solcher Ölabweiser für eine Hubkolbenmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist beispielsweise bereits der
DE 10 2008 060 412 A1 als bekannt zu entnehmen. Der Ölabweiser weist Abscheideklingen zum Abscheiden von Öl aus einem durch eine Kurbelwelle der Hubkolbenmaschine aufgewirbeltem Ölnebel auf.
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Außerdem offenbart die
FR 2 964 146 A1 eine Anti-Emulsionsplatte für einen Verbrennungsmotor.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ölabweiser der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch einen Ölabweiser 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 Ölabweiser der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ölabweiser zweite Abscheideklingen zur Grobölabscheidung aufweist, wobei die zweiten Abscheideklingen in Drehrichtung der Kurbelwelle auf die zur Aerosolabscheidung ausgebildeten ersten Abscheideklingen folgen. Außerdem weist der erfindungsgemäße Ölabweiser wenigstens eine bei einer Drehung der Kurbelwelle zumindest vorübergehend in die Kurbelwelle eingreifende Ventilationssperre zum Verhindern eines Gasaustausches zwischen wenigstens zwei Zylindern der Hubkolbenmaschine auf.
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Mittels des erfindungsgemäßen Ölabweisers kann in dem Ölnebel enthaltenes Öl effektiv und effizient abgeschieden werden. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Ölabweiser eine zuverlässige Reduktion von Ventilationsverlusten innerhalb eines Kurbelgehäuses der Hubkolbenmaschine im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen. Außerdem ermöglicht der erfindungsgemäße Ölabweiser eine Reduktion von Reib-, Ventilations- und Planschverlusten in der auch als Motor bezeichneten Hubkolbenmaschine sowie eine Reduktion des Gehalts von dispergiertem Gas in dem Öl.
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Der Erfindung liegt insbesondere die Erkenntnis zugrunde, dass durch die Hubbewegungen der Kolben der Hubkolbenmaschine kurbelwinkelabhängige Untersowie Überdrücke im Kurbelgehäuse entstehen. Daraus resultiert Verlustleistung durch Gasarbeit. Der erfindungsgemäße Ölabweiser ermöglicht nun eine intelligente Leitung von Gas, um Gasenergie insbesondere zur Abscheidung von Öl aus dem Ölnebel nutzen zu können. Da der Ölabweiser die ersten Abscheideklingen und die zweiten Abscheideklingen aufweist, sind doppelte Ölabscheideklingen vorgesehen. Ferner ist es denkbar, dass die Abscheideklingen aktiv verstellt werden, um dadurch Öl effektiv und effizient abscheiden zu können. Da mittels des erfindungsgemäßen Ölabweisers Reib-, Ventilations- und Planschverluste in der Hubkolbenmaschine im Vergleich zu herkömmlichen Konzepten reduziert werden können, können der Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen der Hubkolbenmaschine reduziert werden.
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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:
- 1 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht einer Hubkolbenmaschine für ein Kraftfahrzeug, mit einem erfindungsgemäßen Ölabweiser;
- 2 eine schematische und geschnittene Seitenansicht des Ölabweisers;
- 3 ein Diagramm zur Veranschaulichung einer Funktion der Hubkolbenmaschine;
- 4 eine weitere schematische und geschnittene Seitenansicht des Ölabweisers;
- 5 eine schematische Perspektivansicht des Ölabweisers; und
- 6 ausschnittsweise eine schematische und geschnittene Seitenansicht der Hubkolbenmaschine.
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In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Schnittansicht eine Hubkolbenmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen. Das Kraftfahrzeug ist mittels der Hubkolbenmaschine 10 antreibbar, wobei die Hubkolbenmaschine 10 auch in 6 in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht gezeigt ist. Die Hubkolbenmaschine 10 ist eine Hubkolben-Verbrennungskraftmaschine und somit in einem befeuerten Betrieb betreibbar. Die Hubkolbenmaschine 10 weist ein beispielsweise als Zylinderkurbelgehäuse ausgebildetes Kurbelgehäuse 12 auf, durch welches mehrere Zylinder 14a-f der Hubkolbenmaschine 10 begrenzt sind. In den Zylindern 14a-f laufen während des befeuerten Betriebs Verbrennungsvorgänge ab. Aus 6 ist erkennbar, dass die Hubkolbenmaschine 10 bei dem in den Fig. veranschaulichten Ausführungsbeispiel als Sechs-Zylinder-Reihenmotor ausgebildet ist, sodass die Zylinder 14a-f in Reihe hintereinander angeordnet sind.
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In dem jeweiligen Zylinder 14a-f ist ein Kolben 16 translatorisch bewegbar aufgenommen, sodass die Kolben 16 relativ zu dem Kurbelgehäuse 12 translatorisch bewegt werden können. Der jeweilige Kolben 16 kann sich beispielsweise in eine in 1 durch einen Pfeil 18 veranschaulichte Richtung aus einem oberen Totpunkt in einen unteren Totpunkt bewegen. Außerdem kann sich der Kolben 16 zurück aus dem unteren Totpunkt in den oberen Totpunkt translatorisch bewegen.
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Die Hubkolbenmaschine 10 weist darüber hinaus eine Abtriebswelle in Form einer Kurbelwelle 20 auf, welche über jeweilige, auch als Hauptzapfen bezeichnete Wellenzapfen 22 drehbar an dem Kurbelgehäuse 12 gelagert ist. Die Kolben 16 sind über jeweilige Pleuel 24 gelenkig mit der Kurbelwelle 20 verbunden, wodurch die translatorischen Bewegungen der Kolben 16 in eine rotatorische Bewegung der Kurbelwelle 20 umgewandelt werden. Während des befeuerten Betriebs der Hubkolbenmaschine 10 dreht sich die Kurbelwelle 20 in eine in 1 durch einen Pfeil 26 veranschaulichte Drehrichtung. Des Weiteren veranschaulichen in 1 Pfeile 28 einen Gasstrom, zu dem es beispielsweise während des befeuerten Betriebs kommt. Der Gasstrom ist beispielsweise ein Strom oder eine Strömung eines Gases beziehungsweise eines Ölnebels, der beispielsweise während des befeuerten Betriebs durch die Kurbelwelle 20, insbesondere durch deren Drehungen, aufgewirbelt wird. Außerdem veranschaulichen in 1 Pfeile 30 einen Ölstrom. Der Ölstrom ist beispielsweise ein Strom oder eine Strömung von Öl, welches beispielsweise mittels eines auch als Ölhobel bezeichneten Ölabweisers 32 der Hubkolbenmaschine 10 von beziehungsweise aus dem Ölnebel abgeschieden wird.
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Aus 1 bis 6 ist erkennbar, dass der Ölabweiser 32 ein separat von dem Kurbelgehäuse 12 ausgebildetes und mit dem Kurbelgehäuse 12 verbundenes Bauelement ist. Außerdem weist die Hubkolbenmaschine 10 eine separat von dem Kurbelgehäuse 12 ausgebildete und mit diesem verbundene Ölwannen 34 auf, welche einen Ölsumpf 36 begrenzt. In dem Ölsumpf 36 kann sich das aus dem Ölnebel abgeschiedene Öl sammeln. Wie besonders gut aus 1 und 2 erkennbar ist, weist der Ölabweiser 32 erste Abscheideklingen 38 auf, von denen in 2 eine Abscheideklinge 38 erkennbar ist. Die Abscheideklingen 38 werden auch als Ölabscheideklingen bezeichnet. Die jeweilige Abscheideklinge 38 ist zur Ölaerosolabscheidung, das heißt zur Aerosolabscheidung ausgebildet und vorliegend an einer Wandung 40 des Ölabweisers 32 vorgesehen, wobei vorzugsweise die Abscheideklinge 38 durch die Wandung 40 gebildet ist. Mit anderen Worten ist die Abscheideklinge 38 einstückig mit der Wandung 40 ausgebildet.
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Um nun einen besonders effizienten Betrieb der Hubkolbenmaschine 10 gewährleisten zu können, weist der Ölabweiser 32 in Drehrichtung der Kurbelwelle auf die zur Aerosolabscheidung ausgebildeten ersten Abscheideklingen 38 folgende zweite Abscheideklingen 42 auf, mittels welchen eine Grobölabscheidung bewirkbar ist. Von den zweiten Abscheideklingen 42 ist in 2 eine zweite Abscheideklinge 42 erkennbar. Auch die jeweilige Abscheideklinge 42 wird als Ölabscheideklinge bezeichnet. Die Abscheideklingen 38 und 42 sind einstückig miteinander ausgebildet, wobei die Abscheideklinge 38 durch die jeweilige Wandung 40 gebildet ist.
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Der Ölabweiser 32 weist beispielsweise auch eine zweite Wandung 44 auf, welche die erste Wandung 40 in Hochrichtung der Hubkolbenmaschine 10 nach oben hin beziehungsweise zur Kurbelwelle 20 und zum Kurbelgehäuse 12 hin teilweise überdeckt. Dabei ist die jeweilige Abscheideklinge 42 an der jeweiligen Wandung 44 vorgesehen beziehungsweise durch die jeweilige Wandung 44 gebildet. Dadurch, dass die Wandung 40 zumindest teilweise durch die Wandung 44 nach oben hin überdeckt ist, begrenzen die Wandungen 40 und 44 wenigstens einen Kanal 46, welcher von Öl, welches mittels des Ölabweisers 32 aus dem Spritzöl und Ölnebel abgeschieden wird, durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Das den Kanal 46 durchströmende Öl strömt in den Ölsumpf 36 und sammelt sich dort. Außerdem begrenzt die Wandung 40 wenigstens einen weiteren Kanal 48 zumindest teilweise, wobei der Kanal 48 von dem Öl, welches durch die Aerosolabscheidung aus dem Ölnebel abgeschieden wurde, durchströmbar ist beziehungsweise durchströmt wird. Demgegenüber ist der Kanal 46 von dem Öl durchströmbar, welches durch die Grobölabscheidung aus dem Ölnebel abgeschieden wird.
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Wie ferner besonders gut aus 4 bis 6 erkennbar ist, weist der Ölabweiser 32 darüber hinaus Ventilationssperren 50, 52 und 54 auf. Bezogen auf die Bildebene von 6 werden die Zylinder 14a-f beginnend bei 1 aufsteigend durchnummeriert, sodass der Zylinder 14a mit 1, der Zylinder 14b mit 2, der Zylinder 14c mit 3, der Zylinder 14d mit 4, der Zylinder 14e mit 5 und der Zylinder 14f mit 6 bezeichnet wird. Aus 6 ist erkennbar, dass die Ventilationssperre 50 zwischen den Zylindern 14c und 14d, das heißt zwischen dem dritten Zylinder und dem vierten Zylinder angeordnet ist, sodass mittels der Ventilationssperre 50, welche bei einer vollständigen Umdrehung der Kurbelwelle 20 zumindest vorübergehend, insbesondere zumindest überwiegend oder dauerhaft beziehungsweise unterbrechungsfrei, in die Kurbelwelle 20 eingreift, ein übermäßiger Gasaustausch zwischen dem dritten und dem vierten Zylinder verhindert wird.
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Die Kurbelwelle 20 ist in einem auch als Kurbelraum 56 bezeichneten Aufnahmeraum des Kurbelgehäuses 12 zumindest teilweise, insbesondere zumindest überwiegend oder vollständig, aufgenommen. Dabei ist die Ventilationssperre 52 eine Ventilationssperre zum restlichen Kurbelraum 56, und die Ventilationssperre 54 ist eine Ventilationssperre zu einem Steuergehäuse der Hubkolbenmaschine 10. Dem Ölabweiser 32 kommt insbesondere die Funktionsweise zu, die Gasströmung im Kurbelgehäuse 12 vorteilhaft zu leiten sowie möglichst viel Ölaerosol und abgeschleudertes Öl aus dem Gasstrom innerhalb des Kurbelgehäuses 12 abzuscheiden. Dies geschieht durch die sehr dicht an der rotierenden Kurbelwelle 20 heranreichenden Abscheideklingen 38, die an einer oberen Kante des Ölabweisers 32 angeordnet sind. Außerdem wird Öl aus dem Ölnebel beziehungsweise aus dem Gasstrom mittels der Abscheideklingen 42 abgeschieden, die zumindest im Wesentlichen in der Mitte des Ölabweisers 32 angeordnet sein können. Zusätzlich dazu kann eine Gasströmung zwischen den Zylindern 14a-f mittels des Ölabweisers 32 optimiert werden und in der Gasströmung enthaltene Energie kann genutzt werden, insbesondere zur Ölabscheidung.
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Die Hubkolbenmaschine 10 weist beispielsweise die Zündfolge 1-5-3-6-2-5 auf. Außerdem weist die Kurbelwelle 20 beispielsweise einen Hubzapfenversatz von 120 Grad auf. Hieraus ergibt sich, dass jeweils zwei der Kolben 16-f zeitgleich die identische translatorische Bewegung ausführen. Bei der veranschaulichten, auch als Motor bezeichneten Hubkolbenmaschine 10 sind dies die Kolben der Zylinder 1 und 6, 2 und 5 sowie 3 und 4. Demzufolge müssen sich verdrängte und angesaugte Gasmassen unterhalb der Kolben 16 jeweils von Zylinder 1, 2 und 3 sowie von Zylinder 4, 5 und 6 ausgleichen. Aus diesem Grund wird der Ölabweiser 32 mit den Ventilationssperren 50, 52 und 54 versehen, welche einen unvorteilhaften Gasaustausch beispielsweise zwischen den Zylindern 3 und 4 verhindern soll und gleichzeitig eine energetische Nutzung des bewegten Gasstroms ermöglichen. Der Gasstrom wird folglich beruhigt und es treten weniger Turbulenzen der Gasströme auf. Eine komplette Kurbelwellenumdrehung lässt sich in sechs jeweils 60 Grad Kurbelwinkel andauernde, unterschiedliche Strömungszustände unterteilen. Dies ist aus 3 erkennbar. In 3 veranschaulicht ein Verlauf 58 die translatorischen Bewegungen der Kolben der Zylinder 1 und 6. Ein Verlauf 60 veranschaulicht die translatorischen Bewegungen der Kolben der Zylinder 2 und 5, und ein Verlauf 62 veranschaulicht die translatorischen Bewegungen der Kolben der Zylinder 3 und 4.
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Bei 0 Grad Kurbelwinkel steht der Kolben 16 des Zylinders 1 in seinem oberen Totpunkt, und dessen Hubvolumen ist am kleinsten. Beispielsweise bewegen sich während eines ersten Zustands die Kolben 16 der Zylinder 1, 3, 4 und 6 nach unten, während sich die Kolben der Zylinder 2 und 5 nach oben bewegen. In 3 zeigen Pfeile die entsprechenden Bewegungen der Kolben 16. Demzufolge muss für einen idealen Gasausgleich das Gas unter dem Kolben der Zylinder 1 und 3 zu dem Zylinder 2 strömen, sowie von Zylinder 4 und Zylinder 6 zu Zylinder 5. Außerdem veranschaulichen in 3 mit 64 bezeichnete Pfeile die Gasströmung im Kurbelraum 56.
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Über die angebrachten Ventilationssperren 50, 52 und 54 wird ein ungesteuerter Gasaustausch zwischen den Zylindern 3 und 4 und dem restlichen Kurbelraum 56 vermieden. Durch die Hubbewegung der Kolben 16 verdrängtes Gas wird nur dorthin transportiert, so dessen Energie genutzt werden kann. Die Ölabscheidung erfolgt zweistufig über die oben angebrachten Abscheideklingen 38 und die mittig angebrachten Abscheideklingen 42.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hubkolbenmaschine
- 12
- Kurbelgehäuse
- 14a-f
- Zylinder
- 16
- Kolben
- 18
- Pfeil
- 20
- Kurbelwelle
- 22
- Wellenzapfen
- 24
- Pleuel
- 26
- Pfeil
- 28
- Pfeil
- 30
- Pfeil
- 32
- Ölabweiser
- 34
- Ölwanne
- 36
- Ölsumpf
- 38
- Abscheideklinge
- 40
- Wandung
- 42
- zweite Abscheideklinge
- 44
- Wandung
- 46
- Kanal
- 48
- Kanal
- 50
- Ventilationssperre
- 52
- Ventilationssperre
- 54
- Ventilationssperre
- 56
- Kurbelraum
- 58
- Verlauf
- 60
- Verlauf
- 62
- Verlauf
- 64
- Pfeile
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008060412 A1 [0002]
- FR 2964146 A1 [0003]
