DE19913176A1 - Motorblock mit Ölabscheidung im Entlüftungsbereich - Google Patents

Abstract

Motorblock für eine Kolbenbrennkraftmaschine, der mit wenigstens einem Entlüftungskanal (5, 6) für den Kurbelraum (4) versehen ist, der mit dem Verbrennungsluft-Zufuhrsystem zu den Zylindern in Verbindung steht und der mit einem dem Entlüftungskanal (5, 6) zugeordneten Ölabschneider (9) versehen ist, dessen Wandungen wenigstens teilweise mit betriebswarmen Bereichen des Motorblocks (1) verbunden sind.

Description

Bei Kolbenbrennkraftmaschinen gelangen über die nicht zu ver­ meidenden Undichtigkeiten zwischen Zylinderwandung und Kolben Verbrennungsgase in den Kurbelraum, die abgeführt werden müs­ sen. Zur Vermeidung von Umweltbelastungen werden bei modernen Motorkonstruktionen diese Gase aus dem Kurbelraum abgezogen und über das Luftzufuhrsystem wieder den Zylindern zugeführt, so daß eine geschlossene Ventilation gegeben ist. Zur Vermei­ dung von schädlichen Emissionen ist es jedoch erforderlich, den beim Motorbetrieb im Kurbelraum entstehenden Ölnebel, der von den zurückgeführten Verbrennungsgasen aus dem Kurbelraum mitgerissen wird, vor der Einleitung in die Zylinder weitge­ hend abzuscheiden, um so beim Verbrennungsprozeß zu verhin­ dern, daß unzulässig hohe Anteile an Kohlenwasserstoff in das Abgas gelangen.

So ist es beispielsweise aus DE 43 24 609 A bekannt, am Mo­ torblock Verbindungskanäle zwischen dem Kurbelraum und dem Zylinderkopf vorzusehen, zwischen denen jeweils Entspannungs­ räume mit größerem Querschnitt vorgesehen sind, so daß durch die aufeinanderfolgende Beschleunigung und Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit der abzusaugenden Brenngase Öltrop­ fen abgeschieden werden und als Wandfilm wieder in die Kur­ belwanne zurücklaufen. Der Nachteil bei diesem System besteht jedoch darin, daß aufgrund der nicht definierten Führung der Gasströmung in den Erweiterungsräumen nur Tropfen ab einer bestimmten Größe an der Wandung niedergeschlagen werden und darüber hinaus aus dem Wandfilm infolge von Vibrationen oder Stößen während des Fahrbetriebs sich ablösende Tropfen wieder mitgerissen werden.

Es ist ferner versucht worden, in der Verbindungsleitung zum Luftzufuhrsystem gesonderte Ölabscheider anzuordnen. Neben den Kosten und bauraummäßigen Nachteilen ergeben sich hier auch funktionelle Nachteile, da infolge der Entspannung der Gasströmung in den Abscheidesystemen eine Temperaturabsenkung erfolgt, die zu Vereisungserscheinungen führen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bezüglich der Entlüftung verbesserten Motorblock für eine Kolbenbrennkraft­ maschine zu schaffen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch einen Mo­ torblock für eine Kolbenbrennkraftmaschine, der mit wenig­ stens einem Entlüftungskanal für den Kurbelraum versehen ist, der mit dem Verbrennungsuft-Zufuhrsystem für die Zylinder in Verbindung steht und der mit einem dem Entlüftungskanal zuge­ ordneten Ölabscheider versehen ist, dessen Wandungen wenig­ stens teilweise mit betriebswarmen Bereichen des Motorblocks verbunden sind. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß durch die unmittelbare Verbindung von Wandungsbereichen des Ölab­ scheiders mit heißen Bereichen des Motorblocks ein Vereisen vermieden wird. Außerdem ergeben sich bauraummäßige Vorteile, da der Ölabscheider unmittelbar an den Motorblock ange­ flanscht werden kann, so daß der Verbindungskanal wie bisher in den Motorblock integriert sein kann, d. h. mit eingegossen sein kann, und in einem entsprechenden Flanschansatz am Mo­ torblock austritt. Die Anordnung kann hierbei so getroffen sein, daß mehrere Entlüftungskanäle vorgesehen sind, die in einen gemeinsamen Ölabscheider ausmünden, oder aber daß jedem Entlüftungskanal ein gesonderter, eigener entsprechend klein bemessener Ölabscheider zugeordnet ist. Diese Einzelölab­ scheider sind dann entsprechend über eine Sammelleitung mit dem Luftzufuhrsystem verbunden.

In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Ölabscheider stoffschlüssig mit dem Mo­ torblock verbunden ist. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß zumindest der Gehäuseteil des Ölabscheiders an den Motorblock mit angegossen werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Ölabscheider durch eine Zyklonkammer gebildet wird, in die der Entlüftungskanal tangential und eine Abzugs­ leitung axial als Tauchrohr einmündet und die an ihrer Unter­ seite einen vorzugsweise verschließbaren Auslaß für abge­ schiedenes Öl aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß Zyklonkammern mit verhältnismäßig geringem Durchmesser vorgesehen werden können, so daß die in die Zyklonkammer tan­ gential eintretenden Gasmengen einen starken Drall mit hoher Rotationsgeschwindigkeit erfahren und infolge der Zentrifu­ galkraft auch noch kleinste Tröpfchen an die Wandung der Zy­ klonkammer ausgeschleudert werden. Die Zyklonkammern können relativ lang ausgebildet werden, so daß bei entsprechender Eintauchtiefe des Tauchrohres die Drallströmung wenigstens einen vollständigen Umlauf vollführt, ehe sie in axialer Richtung über das Tauchrohr abgezogen wird. Durch die scharfe Umlenkung aus der Rotationsströmung in die axiale Strömung bei hoher Strömungsgeschwindigkeit werden weitere, noch in der Gasströmung schwebende Gaströpfchen nach unten in den "Sumpf" ausgeschleudert. Durch den verschließbaren Auslaß für abgeschiedenes Öl ist sichergestellt, daß der Ölabscheider nicht in den Motorraum "abbläst".

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der verschließbare Auslaß der Zyklonkammer durch ein bis in den Ölsumpf der Kurbelwanne reichendes Auslaßrohr gebildet wird. Hierbei wird durch das Öl in der Kurbelwanne der Auslaß der Zyklonkammer verschlossen, gleichzeitig aber ein einwand­ freier Ablauf der abgeschiedenen Ölmengen gewährleistet.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß der Auslaß der Zyklonkammer durch einen unmit­ telbar an die Zyklonkammer angeschlossen Siphonverschluß ge­ bildet wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die in die Zyklonkammer abgeschiedenen Ölmengen kontinuierlich abfließen können, gleichwohl aber die Zyklonkammer verschlossen bleibt. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß der Verschluß des Auslasses auch dann gegeben ist, wenn der Mo­ torblock im Betrieb eine starke Schrägstellung erfährt.

Zur Erhöhung der Geschwindigkeit der aus dem Kurbelraum abge­ zogenen Gase beim Eintritt in die Zyklonkammer ist in weite­ rer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Zyklon­ kammer im Einmündungsbereich des Entlüftungskanals Drallele­ mente aufweist. Durch die Drallelemente ist eine gezielte Führung der Einlaßströmung möglich, wobei über die Drallele­ mente noch eine Geschwindigkeitserhöhung der eintretenden Gasströmung bewirkt werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Tauchrohr und/oder die Drallelemente mit einem die Zy­ klonkammer abschließenden Deckel verbunden sind. Diese Anord­ nung bietet den Vorteil, daß die Zyklonkammer als offene Kam­ mer in einfacher Weise beim Guß des Motorblocks durch eine entsprechende Kernanordnung oder dergleichen mit eingeformt werden kann und daß das Tauchrohr und/oder etwa vorhandene Drallelemente zusammen mit einem die Zyklonkammer abschlies­ senden Deckel später montiert werden, wobei das Tauchrohr dann außerhalb der Zyklonkammer einen Teil der Verbindungs­ leitung zum Luftzufuhrsystem bildet.

Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen von Aus­ führungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertilkalschnitt durch einen Motorblock einer Kolbenbrennkraft­ maschine mit Zylindern in Reihenan­ ordnung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch einen Mo­ torblock mit Zylindern in V-Anordnung.

In Fig. 1 ist in einem Vertikalquerschnitt ein Motorblock 1 einer Reihenmaschine schematisch dargestellt. An der Unter­ seite ist der Motorblock 1 mit einer Kurbelwellenlagerung 3 versehen, deren Kurbelraum 4 nach unten mit einer hier nur schematisch angedeuteten Ölwanne 4.1 abgeschlossen ist. Im Motorblock 1 sind jeweils zwischen den einzelnen Zylindern vertikale, kanalartige Verbindungsräume 5 vorgesehen, die in querlaufende Kanäle 6 unterhalb des Wassermantels 7 ausmün­ den. Die Kanäle 5 und 6 werden von der Gasströmung in Rich­ tung der Pfeile 8 durchströmt.

An einer Seite des Motorblocks ist ein Ölabscheider 9 ange­ ordnet, der bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Zy­ klon ausgebildet ist. Der Ölabscheider 9 weist eine konische Zyklonkammer 10 auf, in die axial ein Tauchrohr 11 eintaucht. Die Zyklonkammer 10 ist in ihrem oberen Bereich mit einer seitlichen Durchtrittsöffnung 12 versehen, über die sie mit dem Entlüftungskanal 6 in Verbindung steht, wobei die Öffnung 12 zweckmäßigerweise so angeordnet ist, daß die Gasströmung tangential in die Zyklonkammer 10 eintaucht. In der Zyklon­ kammer 10 wird die Gasströmung mit hoher Strömungsgeschwin­ digkeit als Rotationsströmung 13 geführt, die sich vom oberen großen Durchmesser unter Geschwindigkeitserhöhung bis in die Höhe der Öffnung 14 des Tauchrohrs 11 erstreckt und dort un­ ter starker Umlenkung axial durch das Tauchrohr 11 abströmt. Das Tauchrohr 11 steht hierbei mit dem Luftzufuhrsystem zu den Zylindern der Kolbenbrennkraftmaschine in Verbindung.

Zur Vereinfachung der Gießtechnik ist die Zyklonkammer 10 als nach oben offene Kammer an den Motorblock mit angegossen und durch einen Deckel 15 verschlossen, der auch das Tauchrohr 11 trägt. Um die Formgebung der Eintrittsöffnung 12 für den Guß zu vereinfachen, sind bei dem hier dargestellten Ausführungs­ beispiel am Deckel 15 Drallelemente 16 befestigt, die den tangentialen Eintritt der Gasströmung in die Zyklonkammer 10 gewährleisten.

Die Zyklonkammer 10 ist an ihrem unteren Ende mit einem Aus­ laß 17 versehen, der einen Verschluß aufweisen muß, so daß ein Rückströmen der Gasströmung in den Innenraum des Motor­ blocks vermieden wird. Bei dem hier dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiel ist an die Öffnung 17 ein Ölauffangraum 18 an­ geschlossen, der nach Art eines Siphons ausgebildet ist, so daß immer eine gewisse Ölmenge im Bodenbereich der Zyklonkam­ mer 10 und im Ölauffangraum 18 steht und nur jeweils zusätz­ lich zulaufende Ölmengen über die wehrartig ausgebildete Überlauföffnung 19 in den Motorinnenraum zurücklaufen kann.

Anstelle des dargestellten Siphonverschlusses für die Auslaß­ öffnung ist es auch möglich, den Ölauslaß der Zyklonkammer 10 in einen gesonderten, in den Motorblock eingegossenen Kanal ausmünden zu lassen, der bis in den Ölsumpf der Ölwanne 4 ge­ führt ist.

Am Motorblock 1 können nun je nach den für den konkreten Ein­ satzfall der Kolbenbrennkraftmaschine vorgesehenen Raumver­ hältnisse mehrere kleine, in Längsrichtung des Motorblocks 1 angeordnete Ölabscheider 9 vorgesehen sein, oder aber bei ausreichenden Platzverhältnissen an nur einer Stelle am Mo­ torblock, beispielsweise seitlich oder auch stirnseitig, ein entsprechend groß dimensionierter Ölabscheider 9 vorgesehen sein, in den alle Entlüftungskanäle im Motorblock ausmünden.

Anstatt einer angegossenen Zyklonkammer ist es natürlich auch möglich, die Durchtrittsöffnung 12 des Entlüftungskanals 6 in einen Anschlußflansch ausmünden zu lassen und hier einen ge­ sonderten, vorgefertigten Zyklonölabscheider zu montieren. Auch bei einem montierten Zyklonölabscheider können je nach den Gegebenheiten am Motorblock ein oder mehrere Ölabscheider vorgesehen werden.

In Fig. 2 ist in einer schematischen Darstellung für eine Kolbenbrennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinder die An­ ordnung eines Zyklonabscheiders 9 zwischen den beiden Zylin­ derreihen dargestellt. Aufbau und Funktionsweise entsprechen dem anhand von Fig. 1 dargestellten Zyklonabscheider, so daß hier darauf verwiesen werden kann.

Im Ölabscheider 9 wird praktisch nur noch ein Restanteil des aus dem Kurbelraum mitgeschleppten Öls abgeschieden. Ein Großteil des Öls wird schon in den Entlüftungskanälen an der Wandung niedergeschlagen und läuft in den Kurbelraum ab.

Bei beiden Ausführungsbeispielen kann der Abscheider statt auf der Außenseite des Motorblocks auch im Innenbereich ange­ ordnet sein.

Während der dargestellte und beschriebene Ölabscheider 9 in Form eines Zyklonabscheiders aufgrund seiner einfachen Bau­ form stoffschlüssig, d. h. bereits beim Gießen des Motor­ blocks, hergestellt werden kann, ist die Erfindung nicht dar­ auf beschränkt. Es können auch andere Abscheidersysteme ein­ gesetzt werden, wie beispielsweise Lamellenabscheider oder dergleichen, die ebenfalls eine entsprechende Abscheidekammer aufweisen, die beim Gießen des Motorblocks als offene Kammer mit dem Strömungseinlaß angeformt werden kann und in die dann mit einem Abschlußdeckel verbundene Abscheidelamellen und der Abzugskanal eingesetzt werden können.

Claims (7)

1. Motorblock für eine Kolbenbrennkraftmaschine, der mit we­ nigstens einem Entlüftungskanal (5, 6) für den Kurbelraum (4) versehen ist, der mit dem Verbrennungsluft-Zufuhrsystem zu den Zylindern in Verbindung steht und der mit einem dem Ent­ lüftungskanal (5, 6) zugeordneten Ölabscheider (9) versehen ist, dessen Wandungen wenigstens teilweise mit betriebswarmen Bereichen des Motorblocks (1) verbunden sind.

2. Motorblock nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (9) stoffschlüssig mit dem Motorblock (1) verbunden ist.

3. Motorblock nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (9) durch eine Zyklonkammer (10) gebil­ det wird, in die der Entlüftungskanal (6) tangential und eine Abzugsleitung (11) axial als Tauchrohr (11) einmündet und die an ihrer Unterseite einen vorzugsweise verschließbaren Auslaß (17) für abgeschiedenes Öl aufweist.

4. Motorblock nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Auslaß (17) durch ein bis in den Öl­ sumpf der Kurbelwanne (4.1) reichendes Auslaßrohr gebildet wird.

5. Motorblock nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Auslaß (17) durch einen unmittelbar an die Zyklonkammer (10) angeschlossenen Siphonverschluß (17, 19) gebildet wird.

6. Motorblock nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Zyklonkammer (10) im Einmündungsbereich des Entlüftungskanals (6) Drallelemente (16) aufweist.

7. Motorblock nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Tauchrohr (11) und/oder die Drallele­ mente (16) mit einem die Zyklonkammer (10) abschließenden Deckel 15 verbunden sind.