DE19803872C2 - Entlüfungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kur­ belgehäuse einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus der DE 196 07 919 A1 ist eine Entlüftungsvorrichtung be­ kannt, mittels der die Ölpartikel im Öl-Luft-Gemisch eines Kur­ belgehäuses abgeschieden und in die Ölwanne zurückgeführt wer­ den. Die Entlüftungsvorrichtung umfaßt einen Zentrifugal- Ölabscheider mit einem rotierenden Gehäuse, das mehrere radial verlaufende Einströmkanäle aufweist, die in einen zentralen, axial verlaufenden Abströmkanal münden. Das Öl-Luft-Gemisch wird radial von außen nach innen durch die Einströmkanäle ge­ leitet, in denen Hindernisse angeordnet sind, wobei aufgrund der durch die Rotationsbewegung des Gehäuses erzeugten Zentri­ fugalkräfte die Ölpartikel des Öl-Luft-Gemisches an den Hinder­ nissen abgeschieden und entgegen der Einströmrichtung des Öl- Luft-Gemisches radial nach außen geschleudert werden. Die von den Ölpartikeln befreite Luft wird über den Abströmkanal abge­ führt und dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeführt.

Diese Entlüftungsvorrichtung hat den Nachteil, daß einerseits das Öl-Luft-Gemisch radial von außen nach innen zugeführt, an­ dererseits die abgeschiedenen Ölpartikel in Gegenrichtung radi­ al von innen nach außen abgeführt werden, so daß innerhalb des Einströmkanals zwei gegenläufige Ströme entstehen. Dies hat ei­ nen begrenzten Wirkungsgrad der Entlüftungsvorrichtung zur Fol­ ge, und zwar sowohl im Hinblick auf den Strömungsdurchsatz als auch hinsichtlich des Reinigungsgrades, weil die gegenläufigen Ströme sich gegenseitig behindern und zumindest teilweise eine permanente Durchmischung beider Ströme stattfindet. Auch eine Drehzahlerhöhung des Zentrifugal-Abscheiders führt zu keinem besseren Wirkungsgrad, weil mit zunehmender Drehgeschwindigkeit die nach außen gerichtete Ölpartikel-Strömung die nach innen gerichtete Öl-Luft-Strömung in steigendem Maße mitreißt.

Weiterhin ist nachteilig, daß im Gehäuse-Innenraum ein bestimm­ ter Mindest-Überdruck erzeugt werden muß, damit das Öl-Luft- Gemisch radial von außen nach innen strömt. Auch diese nach in­ nen gerichtete Strömung beeinträchtigt den Reinigungsgrad, da auch abgeschiedene und nach außen geschleuderte Ölpartikel von der Öl-Luft-Strömung aufgenommen und in den Innenraum des Ge­ häuses transportiert werden können.

Aus der gattungsbildenden Druckschrift JP 07/150 924 A ist ein Zentrifugal-Ölabscheider für eine Brennkraftmaschine bekannt, dessen Gehäuse aus zwei konvex geformten, zusammengehaltenen Gehäuseteilen besteht, wobei ein gegenüber der Drehachse radial versetzter Einströmkanal für die Zufuhr von Öl-Luft-Gemisch und eine axiale Abströmöffnung für die Ableitung gereinigter Luft vorgesehen sind. Um das Öl auszusondern, ist im Ölabscheider zwischen den beiden Gehäuseteilen eine Trennscheibe angeordnet, die den Innenraum des Ölabscheiders in zwei Kammern teilt. In die Trennscheibe ist winklig versetzt zum Einströmkanal eine beide Kammern verbindende Kommunikationsöffnung eingebracht. Aufgrund des Winkelversatzes zwischen Einströmkanal und Kommu­ nikationsöffnung trifft Öl aus dem einströmenden Gemisch auf die Trennscheibe, kondensiert aus und strömt aufgrund der Fliehkräfte radial nach außen zur Gehäusewandung, die Abström­ bohrungen zur Ausleitung des kondensierten Öls aufweist, über die das Öl abströmt. Die gereinigte Luft wird über die axiale Abströmöffnung aus dem Ölabscheider abgeleitet.

Die Vorrichtung der JP 07/150 924 A hat den Nachteil, daß nach dem Einströmen in der ersten Kammer des Ölabscheiders eine dif­ fuse Strömung mit Strömungsvektoren teilweise in radialer Rich­ tung nach außen, teilweise in radialer Richtung nach innen, teilweise in Umfangsrichtung sowie in axialer Richtung ent­ steht. Die diffuse Strömung resultiert daraus, daß die erste Kammer ein relativ großes Volumen darstellt, in dem sich keine gerichtete Strömung ausbildet. Da nur eine einzige Kommunikati­ onsöffnung zwischen den beiden Kammern vorgesehen ist und die Kommunikationsöffnung mit winkligem Versatz zum Einströmkanal in die Trennscheibe eingebracht ist, muß die Luft nach dem Ab­ scheiden des Öls zunächst eine Strecke über den Umfang der Trennscheibe zurücklegen, um zur Kommunikationsöffnung zu ge­ langen. Zugleich entsteht durch Zentrifugalkräfte eine radial nach außen gerichtete Strömung in Richtung der radial außenlie­ genden Abströmöffnungen, über die abgeschiedenes Öl ausgeleitet wird. Die verschiedenen Strömungen können einander behindern und die Effizienz der Ölreinigung vermindern.

Darüberhinaus ist aus der DE-PS 96 63 46 ein Ölabscheider mit einem radial außenliegenden Abströmraum für abgeschiedenes Öl bekannt geworden. Als Einströmkanal ist ein koaxialer Kanal vorgesehen, der in einen inneren Ringkanal mündet. Die Separie­ rung von Öl und Luft erfolgt über eine Ringwand, die in den in­ neren Ringkanal einragt. Das spezifisch schwerere Öl wird radi­ al nach außen in den außenliegenden Abströmraum abgelenkt, in welchem Schmutzfangtaschen für Ölverunreinigungen angeordnet sind, die spezifisch leichtere Luft wird radial nach innen in einen axialen Luft-Abströmkanal abgeleitet.

Die Ölabscheidung erfolgt bei der Vorrichtung der DE-PS 966 346 ausschließlich über die spitz zulaufende, in den Einströmkanal einragende Ringwand.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Wirkungsgrad ei­ ner Entlüftungsvorrichtung mit einem Zentrifugal-Ölabscheider mit einfachen Mitteln zu verbessern.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.

Infolge des im wesentlichen achsparallelen Verlaufs des Ein­ strömkanals zur Drehachse des Gehäuses des Ölabscheiders stehen die Richtungsvektoren des einströmenden Öl-Luft-Gemisches und der im Einströmkanal radial nach außen geschleuderten Ölparti­ kel etwa senkrecht zueinander, so daß beide Strömungen weitest­ gehend entkoppelt sind und eine gegenseitige Strömungsbeein­ trächtigung vermieden wird. Da keine gegenläufigen Strömungen entstehen, reicht der im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine er­ zeugte Unterdruck aus, um eine Öl-Luft-Strömung in das Gehäuse des Ölabscheiders hinein auszubilden. Zugleich werden die Öl­ partikel durch die aufgrund der Rotationsbewegung erzeugten Zentrifugalkräfte radial nach außen gedrückt und an der Innen­ seite der Außenwand des Einströmkanals abgeschieden. Sowohl der Reinigungsgrad als auch der Durchsatz des pro Zeiteinheit durch den Ölabscheider geschleusten Öl-Luft-Gemisches ist erhöht.

Ein weiterer Vorteil ist der axiale Eintritt des Öl-Luft- Gemisches in den Ölabscheider, weil das Öl-Luft-Gemisch vor der Eintrittsöffnung in das Gehäuse des Ölabscheiders keinen bzw. nur geringen Zentrifugalkräften unterworfen ist und der Ein­ tritt der Strömung in das Gehäuse nicht behindert wird.

Zweckmäßig ist die Außenwand des Einströmkanals identisch mit einem radialen Wandabschnitt des Gehäuses, wobei die Einström­ öffnung des Einströmkanals an einer Stirnseite des Gehäuses liegt. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine einfache Aus­ gestaltung aus, bei der keine gesondert ausgebildete Außenwand für den Einströmkanal benötigt wird. In die Außenwand sind vor­ teilhaft Abströmbohrungen eingebracht, durch die das abgeschie­ dene Öl abfließen kann.

Der Einströmkanal ist ringförmig gestaltet, um den Eintritt des Öl-Luft-Gemisches in das Gehäuse über den gesamten Umfang des Gehäuses zu ermöglichen. In dieser rotationssymmetrischen Aus­ bildung kann ein größtmöglicher Durchsatz erzielt werden.

Zwischen dem Einströmkanal und dem mit der Abströmöffnung kom­ munizierenden Innenraum ist eine Trennwand angeordnet, woraus sich verschiedene Vorteile ergeben. Es ist eine definierte Strömungsrichtung im Einströmkanal etwa parallel zur Drehachse gegeben, ein versehentlicher Übertritt noch ungereinigten Öl- Luft-Gemisches in den Bereich der Abströmöffnung wird verhin­ dert. Außerdem bietet sich die Möglichkeit, Schikanen, die vor­ teilhaft im Einströmkanal angeordnet sind, nicht nur an der Au­ ßenwand, sondern zusätzlich auch an der Trennwand anzuordnen, so daß eine mehrfache Umlenkung des einströmenden Öl-Luft- Gemisches erreicht werden kann. Schließlich kann die Trennwand an einem am Kurbelgehäuse befestigten Abschlußdeckel drehbar gelagert sein, der den Ölabscheider zusätzlich stützt und au­ ßerdem den Innenraum des Kurbelgehäuses strömungsdicht gegen die Atmosphäre abschließt.

Die im Einströmkanal angeordneten Schikanen können als winklig in den Einströmkanal einragende Stege ausgebildet sein, wobei mindestens zwei hintereinanderliegende Schikanen vorgesehen sind, die beispielsweise abwechselnd an der Außenwand und an der Trennwand angeordnet sein können, so daß das einströmende Gemisch mindestens einmal umgelenkt wird und sich an den Ober­ flächen der Stege Öl ablagern kann.

Zwischen dem Abschlußdeckel und dem Gehäuse des Ölabscheiders ist vorteilhaft ein Zuführkanal ausgebildet, der das Öl-Luft- Gemisch im Innenraum des Kurbelgehäuses dem Einströmkanal zu­ führt. Dieser Zuführkanal beschreibt vorzugsweise eine Umlen­ kung von etwa 180°, so daß bereits an der Innenwand des Zuführ­ kanals eine Vorabscheidung von Ölpartikeln aus dem zugeführten Öl-Luft-Gemisch erfolgt.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und der Zeichnung zu entnehmen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar­ gestellt ist.

Die Figur zeigt eine Entlüftungsvorrichtung 1 für die Entlüf­ tung des Öl-Luft-Gemisches in einem Kurbelgehäuse 2 einer Brennkraftmaschine. Die Entlüftungsvorrichtung 1 umfaßt einen Zentrifugal-Ölabscheider 3, der drehfest mit einer Aus­ gleichswelle 14 verbunden ist und einen Abschlußdeckel 12 im Wandbereich des Kurbelgehäuses 2 aufweist. Der Ölabscheider 3 dreht mit gleicher Drehzahl wie die Ausgleichswelle 14, der Ölabscheider und die Ausgleichswelle haben eine gemeinsame Drehachse 5.

Es kann auch zweckmäßig sein, den Ölabscheider mit der Kur­ belwelle oder der Nockenwelle zu verbinden bzw. über eine Steuerkette anzutreiben.

Der Ölabscheider 3 weist ein näherungsweise zylindrisches, mehrteiliges Gehäuse 4 auf, das aus einem topfähnlichen Grundkörper 15, einem ersten ringförmigen Aufbaukörper 16 und einem zweiten ringförmigen Aufbaukörper 17 besteht, wobei der erste Aufbaukörper 16 auf die Stirnseite der Gehäusewandung des Grundkörpers 15 und in entsprechender Weise der zweite Aufbaukörper 17 auf den ersten Aufbaukörper 16 aufgesetzt ist. Der Grundkörper 15 und die beiden Aufbaukörper 16, 17 bilden eine Einheit und sind unverlierbar zusammengehalten.

Im Gehäuse 4 des Ölabscheiders 3 ist eine etwa hülsenförmige Trennwand 10 vorgesehen, die einteilig mit dem ersten Aufbau­ körper 16 ausgebildet ist. Radial zwischen der Trennwand 10 und der radial außenliegenden Wandung des Gehäuses 4 ist ein Einströmkanal 6 gebildet, der im wesentlichen parallel zur Drehachse 5 und mit radialem Versatz zur Drehachse 5 ver­ läuft, wobei die Einströmöffnung des Einströmkanals 6 im Be­ reich einer axialen, dem Abschlußdeckel 12 zugewandten Stirn­ seite des Gehäuses 4 liegt. Der Einströmkanal 6 ist ringför­ mig aufgebaut, entsprechend erstreckt sich die Einströmöff­ nung an der axialen Stirnseite über 360° über den gesamten Umfang. Gegebenenfalls können anstelle eines ringförmigen Einströmkanals auch mehrere, über den Umfang segmentweise verteilte Einströmkanäle angeordnet sein.

Zwischen der Außenwand 8 des Einströmkanals im Bereich des ersten Aufbaukörpers 16 und der radial innenliegenden Trenn­ wand 10 ist ein Durchlaß gebildet, über den der Einströmkanal 6 mit dem Innenraum des Gehäuses 4 kommuniziert.

Der stationär am Kurbelgehäuse 2 befestigte Abschlußdeckel 12 weist eine ringförmige Aufnahmenut 18 auf, in der die freie Stirnseite der Trennwand 10 aufgenommen ist. In der Aufnahme­ nut 18 ist ein Dichtring 19 angeordnet, um den Innenraum des Ölabscheiders strömungsdicht gegen den Kurbelgehäuseinnenraum abzuschließen und Fehlluftströme zu verhindern. Die Stirnsei­ te der Trennwand 10 ist drehbar in der Aufnahmenut 18 aufge­ nommen. Im Abschlußdeckel 12 ist eine axiale Abströmöffnung 7 vorgesehen, über die der Gehäuseinnenraum mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine in Verbindung steht. Zwischen der dem Kurbelgehäuseinnenraum zugewandten Innenseite des Abschluß­ deckels 12 und dem Gehäuse 4 des Ölabscheiders 3 ist ein Zu­ führkanal 13 gebildet, über den das Öl-Luft-Gemisch aus dem Kurbelgehäuseinnenraum in den Einströmkanal 6 geleitet wird. Der Zuführkanal 13 lenkt das axial anströmende Öl-Luft- Gemisch um 180° um und leitet das Gemisch in das Gehäuse 4.

Der Zuführkanal ist nicht erforderlich, wenn die Einströmöff­ nung des Ölabscheiders auf der gegenüberliegenden, dem Ab­ schlußdeckel abgewandten Seite angeordnet ist.

Im Einströmkanal 6 sind Schikanen 11 angeordnet, die in Form von winklig verlaufenden Stegen in den freien Strömungsquer­ schnitt des Einströmkanals 6 einragen. Es sind in Strömungs­ richtung mehrere hintereinander angeordnete Schikanen 11 vor­ gesehen, die zweckmäßig abwechselnd von gegenüberliegenden Seiten in den Einströmkanal einragen. Im Bereich der Ein­ strömöffnung ragt eine Schikane 11, die einteilig mit dem zweiten Aufbaukörper 17 des Gehäuses 4 ausgebildet ist, in den Einströmkanal 6 ein. Eine weitere Schikane 11 ist an der Trennwand 10 befestigt. Das Öl-Luft-Gemisch wird gemäß den eingezeichneten Strömungspfeilen mehrfach um 180° im Ein­ strömkanal 6 um die Schikanen 11 umgelenkt.

In der Außenwand 8 des Einströmkanals 6 sind Abströmbohrungen 9 für abgeschiedenes Öl eingebracht, die zweckmäßig gleichmä­ ßig über den Umfang der Außenwand 8 verteilt sind, wobei axial sowohl im Grundkörper 15 als auch im ersten Aufbaukör­ per 16 und gegebenenfalls auch im zweiten Aufbaukörper 17 Ab­ strömbohrungen 9 vorgesehen sind. Anstelle von Abströmbohrun­ gen können auch Öffnungen mit beliebigem Querschnitt, bei­ spielsweise Spalte, vorgesehen sein. Aus konstruktiven Grün­ den kann es auch vorteilhaft sein, die Abströmbohrungen über den Umfang ungleichmäßig verteilt anzuordnen.

Die Ölabscheidung funktioniert wie folgt:

Das Öl-Luft-Gemisch aus dem Kurbelgehäuseinnenraum strömt in Richtung der eingetragenen Strömungspfeile in den Zuführkanal 13 und weiter in den Einströmkanal 6, wobei das Gemisch durch die Schikanen 11 geleitet wird und an den Wänden der Schika­ nen bzw. an der Innenseite der Außenwand 8 abgeschieden wird. Infolge der Rotationsbewegung des drehfest mit der Aus­ gleichswelle 14 verbundenen Gehäuses 4 wirken Zentrifugal­ kräfte auf die Ölpartikel, so daß die Ölpartikel an die In­ nenseite der Außenwand 8 gedrückt werden und über die Ab­ strömbohrungen 9 radial nach außen zurück in den Kurbelge­ häuseinnenraum strömen. Die Strömung wird durch die Rotati­ onsbewegung nicht beeinträchtigt, so daß die von den Ölparti­ kel befreite Reinluft in den Gehäuseinnenraum eintreten und über die Abströmöffnung 7 den Ölabscheider 3 verlassen kann.

Claims (5)

1. Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine, mit einem um eine Drehachse (5) drehbar gelager­ ten und antreibbaren Zentrifugal-Ölabscheider (3), der ein Ge­ häuse (4) mit einem Einströmkanal (6) für die Zufuhr eines Öl- Luft-Gemisches und eine axiale Abströmöffnung (7) für die Ab­ leitung von Reinluft aufweist, wobei der Einströmkanal (6) mit radialem Versatz und im wesentlichen achsparallel zur Drehachse (5) des Ölabscheiders (3) verläuft, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Einströmkanal (6) ringförmig aufgebaut ist,
• - daß zwischen dem Einströmkanal (6) und dem Innenraum des Ölabscheiders (3) eine hülsenförmige Trennwand (10) ausge­ bildet ist,
• - daß im ringförmigen Einströmkanal (6) mehrere Schikanen (11) in Form von winklig einragenden Stegen angeordnet sind, wel­ che eine mehrfache Umlenkung um 180° bewirken,
• - daß in die Außenwand (8) des Einströmkanals (6) gleichmäßig über den Umfang verteilt Abströmbohrungen (9) für abströmen­ des Öl eingebracht sind.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenwand (8) des Einströmkanals (6) Teil der Wandung des Gehäuses (4) ist.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein am Kurbelgehäuse (2) befestigter Abschlußdeckel (12) des Gehäuses (4) vorgesehen ist und zwischen dem Abschlußdeckel (12) und dem Gehäuse (4) ein dem Einströmkanal (6) vorgelager­ ter und mit diesem kommunizierender Zuführkanal (13) ausgebil­ det ist.

4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (13) eine 180°-Umlenkung erfährt.

5. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) des Zentrifugal-Ölabscheiders (3) drehfest mit einer Motor-Ausgleichswelle (14) verbunden ist.