DE19642219A1 - Ölabscheidevorrichtung in Kompaktbauweise - Google Patents
Ölabscheidevorrichtung in KompaktbauweiseInfo
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- F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
- F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölabschei
devorrichtung, insbesondere für Verbrennungskraft
maschinen in Kraftfahrzeugen, zur Abscheidung von
Öl aus einem Öl-Gas-Gemisch gemäß dem Oberbegriff
des Hauptanspruchs
Während des Arbeitsprozesses in Verbrennungskraft
maschinen entsteht durch geringe Undichtigkeiten im
Bereich der Kolbenringspalte ein Druckverlust, der
dazu führt, daß aus dem Verbrennungsraum als "Blow
by-Gase" bezeichnete Verbrennungsgase in das Kur
belgehäuse entweichen. Im Kurbelgehäuse befinden
sich beispielsweise von der Antriebskette des Noc
kenwellentriebes herrührende Öltröpfchen, die von
den Verbrennungsgasen aufgenommen werden. Um die
durch Ölverbrennung verursachte Schadstoffemission
zu senken, wurden Ölabscheider entwickelt, die das
Öl aus dem Öl-Gas-Gemisch entfernen sollen. Dazu
sind Ölabscheider bekannt, die im wesentlichen aus
einem groben Drahtgeflecht bestehen, das Kondensa
tionspunkte bietet, an denen sich die Öltröpfchen
sammeln und in einem bereitgestellten Ölsumpf als
abgeschiedenes Öl dem Motorölkreislauf wieder zuge
führt werden. Bekannt sind außerdem sogenannte Zy
klonabscheider, die in einem Gehäuse stromführende
Rippen aufweisen, an die das Öl-Gas-Gemisch geführt
und scharf umgelenkt wird. Das Öl wird in dieser
Art von Abscheidern nicht primär durch Kondensa
tion, sondern vielmehr durch die auf das Öl wir
kende Trägheitskraft abgeschieden. Als nachteilig
bei dem erstgenannten Abscheidertyp erweist sich
unter anderem, daß insbesondere kleine Öltröpfchen
nicht abgeschieden werden können. Als nachteilig
für beide Typen von Abscheidern erweist sich, daß
diese ihren optimalen Arbeitspunkt stets nur im
Stationärbetrieb der Verbrennungskraftmaschine er
reichen, das heißt, bei einer konstanten Menge an
entweichendem Verbrennungsgas. Insbesondere im In
stationärbetrieb, wie er für den Normalbetrieb ei
nes Kraftfahrzeuges durch das ständig erforderliche
Hoch- beziehungsweise Herunterschalten üblich ist,
sind diese Systeme für eine effiziente Ölabschei
dung nicht mehr ausreichend.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ölabschei
devorrichtung, insbesondere für Verbrennungskraft
maschinen von Kraftfahrzeugen, zur Abscheidung von
Öl aus einem Öl-Gas-Gemisch mit einem in einem Ge
häuse angeordneten Abscheideelement, wobei das Öl
abscheideelement als mindestens einen Umgang, vor
zugsweise mehrere Umgänge aufweisende Wendel ausge
bildet ist. Die vorliegende Erfindung sieht also
insbesondere vor, daß in der Ölabscheidevorrichtung
das Öl-Gas-Gemisch durch eine wendelartige, einen
beziehungsweise mehrere Umgänge aufweisende Vor
richtung geführt wird, wobei das Öl in effizienter
weise auch im Instationärbetrieb abgeschieden wird.
Dies wird durch eine Kombination einer Abscheidung
durch an den wendelwänden erfolgende Kondensation
und durch auf die Öltröpfchen wirkende Trägheit er
reicht, die sich aufgrund der Strömungsführung des
Öl-Gas-Gemisches durch die Wendel einstellt.
In besonders bevorzugter Ausführungsform sieht die
Erfindung vor, die Oberfläche der Wendel zu ver
größern, so daß eine größere Anzahl von Kondensati
onspunkten zur Verfügung steht. Dabei darf der
Strömungswiderstand nicht so groß gewählt werden,
daß der erfindungsgemäß vorgesehene Trägheitseffekt
nicht mehr erheblich zur Gesamtölabscheidung bei
trägt. Insbesondere sieht die Erfindung vor, zu
sätzliche Strukturen in den Umgängen der Wendel
auszubilden, die beispielsweise als Rippen, Draht
geflechte oder Noppen ausgeführt sein können. Die
Erfindung sieht auch vor, daß die Wendel einen Zen
tralraum umschließt, in den hinein auf der Außen
seite der Wendelumgänge angebrachte Strukturen ra
gen. Diese Strukturen können beispielsweise als
Rippen ausgeführt sein.
Die Erfindung sieht vor, daß das Öl-Gas-Gemisch
nach Eintritt in den Ölabscheider zunächst in den
von der Wendel umschlossenen Zentralraum eintritt,
wobei die Strömungsrippen so angeordnet sind, daß
sich eine mehrmalige Richtungsumkehr des Öl-Gas-Ge
misches ergibt. Dabei werden insbesondere die
großen Öltropfen des Öl-Gas-Gemisches abgeschieden.
Nach Durchströmen dieses auch als Vorabscheider be
zeichneten Zentralraums tritt das Öl-Gas-Gemisch in
die Wendel ein, wobei die Umgänge der Wendel so
ausgeführt sind, daß sich eine ständige Geschwin
digkeitszunahme des Öl-Gas-Gemisches ergibt. Dabei
werden immer feinere Anteile des mitgeführten Öls
abgeschieden. Das durch die Umgänge strömende Öl-
Gas-Gemisch reißt das an den wänden der Umgänge
kondensierte Öl in Wendelrichtung mit, so daß es
schließlich in einen Ölsumpf gelangt und an
schließend in den Motor zurückgeführt werden kann.
Die Erfindung sieht vorteilhafterweise vor, das
derartig gereinigte Gas-Gemisch durch eine zweifach
druckbeaufschlagte Membran wieder der Saugseite des
Motors, das heißt der Verbrennung, zuzuführen. Die
Membran dient dazu, den Unterdruck im Kurbelgehäuse
auf einem Niveau von üblicherweise -40 bis +20 mbar
Druckdifferenz zu halten, um so ein einwandfreies
Funktionieren der Wellendichtringe, beispielsweise
der Kurbelwellenhauptlager, zu gewährleisten.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sieht
die Erfindung vor, die Wendel in einem Wendelge
häuse anzuordnen, wobei dieses Wendelgehäuse über
seinen gesamten Umfang einen durch einen Verbin
dungskanal mit einem Wendelumgang in Verbindung
stehenden Kanal aufweist. Die Außenwand dieses Ka
nals weist Durchbrechungen auf und trägt ebenfalls
um den gesamten Umfang des Wendelgehäuses ein Poly
estergarn oder -vlies. Das durch den Vorabscheider
und die Wendel geführte weitgehend gereinigte Öl-
Gas-Gemisch tritt durch den letzten Wendelumgang
und den Verbindungskanal in den Kanal ein. Das Gas
gemisch verläßt sodann den Kanal durch die Durch
brechungen und das auf der Außenseite des Kanals
angebrachte Polyestergarn oder -vlies und kann dann
beispielsweise durch eine zweifach druckbeauf
schlagte Membran wieder der Saugseite des Motors
zugeführt werden. Die Außenseite des das Wendelge
häuse umschließenden Kanals dient demgemäß als Trä
gerteil für das Polyestergarn oder -vlies und ist
als Teil des Wendelgehäuses und damit auch des Vor
abscheiders ausgeführt. Dies führt in vorteilhaf
terweise zu geringer Bauhöhe und kleinem Bauraum.
Die kompakte Bauweise der erfindungsgemäßen Ölab
scheidevorrichtung ist platzsparend und führt dazu,
daß diese Vorrichtung auch als separate Baugruppe
eingesetzt werden kann. In besonders vorteilhafter
weise kann die erfindungsgemäße Vorrichtung auch
bei bereits in Serie gefertigten Aggregaten einge
setzt werden. Aufgrund der kompakten Bauweise ist
es möglich, die Vorrichtung an wärmeführenden Tei
len, beispielsweise dem Nockenwellenölraum, anzu
bringen, so daß das bei extern angebrachten Ölab
scheidevorrichtungen unerwünschte Vereisen der Was
seranteile im Verbrennungsgas und damit ein Ver
stopfen der Kanäle sicher verhindert werden kann.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnun
gen sowie der dazugehörigen Ausführungsbeispiele
näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungs
gemäße Ölabscheidevorrichtung und
Fig. 2 einen in zwei Ebenen erfolgten Längs
schnitt durch eine weitere Ausführungs
form der erfindungsgemäßen Ölabscheide
vorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ölabschei
devorrichtung 2, in deren Gehäuse 4 eine Wendel 6
angeordnet ist. Die Wendel 6 weist vier Umgänge 12
auf. Der Umfang der Wendel und die Höhe h der Um
gänge ist so gewählt, daß die Wendel 6 einen Zen
tralraum 10 umschließt. Die Umgänge 12 der Wendel 6
tragen in den Zentralraum 10 gerichtete Strukturen
zur Oberflächenvergrößerung, die als Rippen 8 aus
geführt sind. Der Zentralraum 10 bildet zusammen
mit den in ihn ragenden Rippen 8 den Vorabscheider
14.
Die Fig. 1 stellt ferner die zweifach druckbeauf
schlagte Membran 16 dar, die zwischen einem Deckel
element 18 und einer Wandung 20 eingespannt ist.
Das Deckelelement 18 weist einen Hintergriff 22
auf, so daß das Deckelelement 18 eingeschnappt wer
den kann. Dargestellt ist ferner ein Stützkörper 24
für die Druckregelmembran 16 sowie Druckregelven
tile 26 in Form von Elastomeren.
Das Öl-Gas-Gemisch tritt im Bereich 28 in den Vor
abscheider 14 ein, wird unter mehrmaliger Rich
tungsumkehr in der durch die dargestellten Pfeile
gezeigten weise über die Strömungsrippen 8 gelei
tet, wobei große Öltropfen abgeschieden werden. Das
Öl-Gas-Gemisch tritt dann in die Wendelumgänge 12
ein, wobei diese Wendelumgänge in bevorzugter Aus
führungsform durch den Zusammenbau des Gehäuses 4
mit der Wendel 6 gebildet werden. Durch eine stän
dige Geschwindigkeitszunahme des Öl-Gas-Gemisches,
die durch eine Flächenvariation der Umgänge 12 ver
ursacht wird, werden immer kleinere Anteile des
mitgeführten Öls abgeschieden. Das Öl-Gas-Gemisch
reißt das an den wänden der Umgänge 12 kondensierte
Öl in Wendelrichtung entlang mit, so daß dieses
durch den Ölrücklauf 30 wieder in ein bereitge
stelltes Reservoir im Motor (nicht dargestellt) zu
rückfließt. Das gereinigte Gas wird durch die
Druckregelmembran 16 der Saugseite des Motors und
damit der Verbrennung zugeführt. Die Membran 16 hat
den Zweck, den Unterdruck im Kurbelgehäuse auf ei
nem Niveau üblicherweise von +20 bis -40 mbar
Druckdifferenz zu halten. Der Kanal 32 dient der
Belüftung der Membran 16.
Die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung ermög
licht es, Restmengen von nicht abgeschiedenem Öl im
Öl-Gas-Gemisch von 0,02 g/kw/h zu erzielen. In vor
teilhafter weise ist vorgesehen, die Ölabscheide
vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auch
an in Serie gefertigten Aggregaten einzusetzen.
Dazu müssen geeignete Verbindungselemente und An
dockpunkte an dem nachzurüstenden Motor vorgesehen
werden.
Im folgenden werden für gleiche oder funktionsglei
che Bauteile auch gleiche Bezugsziffern verwendet.
Die Fig. 2 verdeutlicht eine weitere vorteilhafte
Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung. Die Fig.
2 zeigt eine Ölabscheidevorrichtung 2, die eine in
einem Gehäuse 4 angeordnete Wendel 6 mit Wendelum
gängen 12 aufweist. Die Wendel 6 ist derart ausge
bildet, daß sie einen Zentralraum, der als Vorab
scheider 14 ausgebildet ist, umschließt. Im Vorab
scheider 14 sind die hier nicht dargestellten Strö
mungsrippen 8 als innenwärts gerichtete Strukturen
der Wendel 6 ausgebildet. Die Wendel 6 befindet
sich in einem Wendelgehäuse 36, das in dem Gehäuse
4 ausgebildet ist, und um seinen Umfang eine Ring
nut beziehungsweise einen Kanal 38 ausbildet. Die
der Wendel 6 zugewandte wand des Kanals 38 wird
durch die wand 40 des Wendelgehäuses 36 und die
nach außen gerichtete wand des Kanals 38 durch die
wand 42 gebildet. Die Außenwand 42 des Kanals 38
weist Schlitze oder Löcher 44 auf und trägt um den
gesamten Umfang Polyestergarn oder -vlies 46. Dar
gestellt ist ferner der als Siphon ausgebildete Öl
rücklauf 48 sowie ein ringförmiges Dichtelement 50.
Die Funktionsweise stellt sich wie folgt dar:
Das zu reinigende Öl-Gas-Gemisch tritt bei Position 52 ein und durchläuft den Vorabscheider 14, wobei durch mehrmalige Richtungsumkehr um die Strö mungsrippen 8 große Öltropfen abgeschieden werden. Das Öl-Gas-Gemisch tritt anschließend in die Um gänge 12 der Wendel 6 ein, in deren Verlauf immer feinere Anteile des mitgerissenen Öls abgeschieden werden. Der Gasstrom reißt das an den wänden der Umgänge 12 abgeschiedene Öl mit, so daß dieses durch den Siphon 48 in ein bereitgestelltes Reser voir zurückfließen kann. Die durch Pfeile in Fig. 2 angedeutete Strömungsrichtung des Öl-Gas-Gemi sches setzt sich aus den Umgängen 12 der Wendel 6 in den Kanal 38 fort, der das Wendelgehäuse 36 um dessen Umfang umschließt und tritt durch Löcher oder Schlitze 44 in das außen auf der Außenwand 42 des Kanals 38 aufgebrachte Polyestervlies 46 ein, durch das eine besonders gründliche Reinigung des Öl-Gas-Gemisches erreicht wird. Das gereinigte Gas gemisch tritt dann durch die Austrittsöffnung 54 aus dem Gehäuse 14 der Ölabscheidevorrichtung 2 aus und kann der Verbrennung zugeführt werden. Die in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als das die als Träger für das Poly estervlies 46 fungierende Außenwand 42 gleichzeitig Teil des die Wendel 6 umschließenden Wendelgehäu ses 36 ist, so daß eine besonders geringe Bauhöhe und ein geringer Bauraum erzielt werden können. Ein derart hochintegriertes Ölabscheidesystem läßt sich platzsparend, zum Beispiel in Zylinderkopfhauben, integrieren und kann auch als separate Baugruppe eingesetzt werden.
Das zu reinigende Öl-Gas-Gemisch tritt bei Position 52 ein und durchläuft den Vorabscheider 14, wobei durch mehrmalige Richtungsumkehr um die Strö mungsrippen 8 große Öltropfen abgeschieden werden. Das Öl-Gas-Gemisch tritt anschließend in die Um gänge 12 der Wendel 6 ein, in deren Verlauf immer feinere Anteile des mitgerissenen Öls abgeschieden werden. Der Gasstrom reißt das an den wänden der Umgänge 12 abgeschiedene Öl mit, so daß dieses durch den Siphon 48 in ein bereitgestelltes Reser voir zurückfließen kann. Die durch Pfeile in Fig. 2 angedeutete Strömungsrichtung des Öl-Gas-Gemi sches setzt sich aus den Umgängen 12 der Wendel 6 in den Kanal 38 fort, der das Wendelgehäuse 36 um dessen Umfang umschließt und tritt durch Löcher oder Schlitze 44 in das außen auf der Außenwand 42 des Kanals 38 aufgebrachte Polyestervlies 46 ein, durch das eine besonders gründliche Reinigung des Öl-Gas-Gemisches erreicht wird. Das gereinigte Gas gemisch tritt dann durch die Austrittsöffnung 54 aus dem Gehäuse 14 der Ölabscheidevorrichtung 2 aus und kann der Verbrennung zugeführt werden. Die in Fig. 2 beschriebene Ausführungsform ist insofern vorteilhaft, als das die als Träger für das Poly estervlies 46 fungierende Außenwand 42 gleichzeitig Teil des die Wendel 6 umschließenden Wendelgehäu ses 36 ist, so daß eine besonders geringe Bauhöhe und ein geringer Bauraum erzielt werden können. Ein derart hochintegriertes Ölabscheidesystem läßt sich platzsparend, zum Beispiel in Zylinderkopfhauben, integrieren und kann auch als separate Baugruppe eingesetzt werden.
Claims (13)
1. Ölabscheidevorrichtung, insbesondere für Ver
brennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen, zur
Abscheidung von Öl aus einem Öl-Gas-Gemisch, mit
einem in einem Gehäuse angeordneten Ölabscheideele
ment, dadurch gekennzeichnet, daß das Ölabscheide
element als mindestens eine, vorzugsweise mehrere
Umgänge (12) aufweisende Wendel (6) ausgebildet
ist.
2. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wendel (6) zusätzliche
Strukturen zur Ölabscheidung ausbildet.
3. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strukturen in den Umgängen (12) der Wendel (6) aus
gebildet sind.
4. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wendel (6) einen Zentralraum (10) umschließt.
5. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strukturen in den von der Wendel (6) umschlossenen
Zentralraum (10) gerichtet sind.
6. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strukturen als Strömungsrippen (8) ausgeführt sind.
7. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
den Umgängen (12) der Wendel (6), im Zentralraum
(10) oder auf den Strömungsrippen (8) weitere Ölab
scheidevorrichtungen, insbesondere Lamellen oder
Maschengeflechte, ausgebildet sind.
8. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wendel (6) sich in einem im Gehäuse (4) angeordne
ten Wendelgehäuse (36) befindet.
9. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
Wendelgehäuse (36) einen um seinen Umfang angeord
neten, mit einem Umgang (12) der Wendel (6) in Ver
bindung stehenden Kanal (38) aufweist.
10. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
die Wendel (6) umschließende wand des Wendelgehäu
ses (36) gleichzeitig als Innenwand (40) des Kanals
(38) ausgebildet ist.
11. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Außenwand (42) des Kanals (38) ein Polyestergarn
oder -vlies (46) trägt.
12. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zu
mindest die Außenwand (42) des Kanals (38) aus
Kunststoff gefertigt ist.
13. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorherge
henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorrichtung eine Membran, vorzugsweise eine zwei
fach druckbeaufschlagte Membran (16), aufweist.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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