DE20023969U1

DE20023969U1 - Ölabscheider zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE20023969U1
Application number: DE20023969U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 1999-03-18
Filing date: 2000-03-14
Publication date: 2008-03-06
Anticipated expiration: 2010-03-15
Also published as: DE19912271A1; EP1080298B1; US6279556B1; KR100636758B1; WO2000057038A1; BR0005393A; DE50003081D1; EP1080298B2; KR20010071280A; DE20023968U1; JP2002540338A; EP1080298A1

Abstract

Ölabscheider (1) zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, wobei der Ölabscheider (1) einen Zyklon umfasst, der einen mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Gaseinlass, einen mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundenen Gasauslass und einen mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslass aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
a) anstelle eines einzelnen Zyklons mehrere parallel geschaltete kleinere Zyklone (11, 12, 13, 14) vorgesehen sind,
b) die Körper der einzelnen Zyklone (11–14) parallel zueinander verlaufende Mittelachsen aufweisen und zu einem Zyklonkörper-Bauteil vereinigt sind, und
c) wobei die Einzelteile des Ölabscheiders Druckgussteile aus Leichtmetall und/oder Spritzgussteile aus Kunststoff sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölabscheider zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entüftungsgasen einer Brennkraftmaschine, wobei der Ölabscheider einen Zyklon umfasst, der einen mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Gaseinlaß, einen mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundenen Gasauslaß und einen mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslaß aufweist.
Ein Ölabscheider der oben genannten Art ist aus der DE 42 14 324 C2 bekannt. Bei diesem Ölabscheider wird ein einzelner Zyklon eingesetzt, der hinsichtlich seiner Größe so bemessen ist, daß er die maximal anfallende Menge von Entlüftungsgasen verarbeiten kann. Als wesentliches Merkmal ist bei diesem bekannten Ölabscheider vorgesehen, daß an dem Ölauslaß des Zyklons eine Falleitung an schließt, deren Mündung unterhalb des Ölspiegels des Ölsumpfes der zugehörigen Brennkraftmaschine angeordnet ist, daß ein in einem unteren zyklonseitigen Gehäuseteil untergebrachtes, normal offenes Schwimmerventil einen Rückschlag aus dem Ölsumpf des Verbrennungsmotors verhindert und daß der gesamte Ölabscheider als Baugruppe mit der Falleitung trennbar verbunden ist. Diese speziellen Merkmale des Ölabscheiders sollen dafür sorgen, daß bei plötzlichen und starken Änderungen der Betriebsbedingungen der zugehörigen Brennkraftmaschine, beispielsweise wenn aus dem Leerlauf heraus Vollgas gegeben wird, kein Öl aus dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine in das Innere des Zyklons gerissen wird, weil durch die Änderung der Betriebsbedingungen extrem große Druckdifferenzen auftreten.
Das dargelegte Problem, mit dem sich die oben genannte Schrift beschäftigt, wird zwar durch den darin beschriebenen Ölabscheider gelöst, jedoch weist dieser Ölabscheider mit dem einzelnen Zyklon den Nachteil auf, daß er nicht über den gesamten in der Praxis auftretenden Bereich von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine ein optimales Ölabscheideergebnis erreicht. Die auftretenden unterschiedlichen Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine führen einerseits zu unterschiedlich großen Volumenströmen von Entlüftungsgasen aus dem Kurbelgehäuse und zum anderen zu einer unterschiedlich starken Ölbefrachtung dieser Entlüftungsgase. Da ein Zyklon nur für einen bestimmten, relativ engen Bereich von Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine optimal arbeitet, treten bei Betriebsbedingungen außerhalb dieses optimalen Arbeitsbereiches doch noch nicht erwünschte Ölmengen in den aus dem Zyklon abgeführten, der Ansaugluft der Brennkraftmaschine zugeleiteten Gasen auf.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, einen Ölabscheider der eingangs genannten Art zu schaffen, der die aufgeführten Nachteile vermeidet und der insbesondere über einen sehr großen, alle in der Praxis auftretenden Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine umfassenden Arbeitsbereich eine optimale, d.h. vollständige oder nahezu vollständige Abscheidung von Öl aus den Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt durch einen Ölabscheider der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet ist, daß anstelle eines einzelnen Zyklons mehrere parallelgeschaltete kleinere Zyklone vorgesehen sind.
Mit dem erfindungsgemäßen Ölabscheider wird im Vergleich zu einem Ölabscheider mit einem einzelnen Zyklon eine wesentliche Vergrößerung des optimalen Arbeitsbereichs des Ölabscheiders erreicht. Insbesondere zeigt der Ölabscheider eine deutlich verbesserte Abscheideleistung bei geringen Volumenströmen der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase sowie eine größere Unempfindlichkeit gegen Schwankungen dieses Volumenstroms. Auf diese Weise wird mit dem erfindungsgemäßen Ölabscheider eine deutlich verminderte Abhängigkeit der Abscheideleistung und damit des Wirkungsgrades von den jeweils gerade vorliegenden Betriebsbedingungen der zugehörigen Brennkraftmaschine erreicht, was die Ölbelastung der Ansaugluft der Brennkraftmaschine wesentlich verringert und was den Ölverlust der Brennkraftmaschine über die Kurbelgehäuseentlüftung reduziert.
Bevorzugt ist weiter vorgesehen, daß die Zyklone mit einer tangentialen Anströmung ausgeführt sind. Diese tangentiale Anströmung ermöglicht insbesondere eine besonders kompakte Bauweise, die im Vergleich zu einer axialen Anströmung die Bauhöhe der Zyklone niedrig hält.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Körper der einzelnen Zyklone parallel zueinander verlaufende Mittelachsen aufweisen und zu einem Zyklonkörper-Bauteil vereinigt sind. Da jeder einzelne Zyklon nur noch einen der Zahl der Zyklone entsprechenden Bruchteil der Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase verarbeiten muß, kann jeder Zyklon entsprechend kleiner, insbesondere mit kleinerem Durchmesser und, was noch wichtiger ist, mit entsprechend verkleinerter Höhe ausgeführt werden. Dadurch wird die Baugröße des Ölabscheiders insgesamt vorteilhaft kompakt, wobei zwar im Vergleich zu einem herkömmlichen Ölabscheider der Durchmesser geringfügig größer werden kann, die Bauhöhe aber erheblich kleiner wird. Dies bietet eine wesentliche Erleichterung bei der Unterbringung des Ölabscheiders in einem Motorraum, z.B. eines Kraftfahrzeuges, wo häufig beengte Verhältnisse vorgefunden werden.
Weiter ist vorgesehen, daß die zum jeweiligen Gaseinlaß der einzelnen Zyklone führenden Zuströmkanäle aus einem einzelnen, sich aufspaltenden oder aufteilenden HauptZuströmkanal gebildet sind. Hierdurch wird mit Vorteil erreicht, daß nur eine einzelne Verbindungsleitung vom Kurbelgehäuse zum Ölabscheider geführt werden muß, um die Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase zum Ölabscheider zu leiten. Erst im Ölabscheider folgt dann die Aufteilung des Gasstroms der Entlüftungsgase in die Teilströme für die einzelnen Zyklone. Dies vereinfacht den Einbau des Ölabscheiders und hält die Zahl der Verbindungsleitungen niedrig, obwohl mehrere Zyklone eingesetzt werden.
Um eine kostengünstige Fertigung des Ölabscheiders zu gewährleisten, sind zweckmäßig der HauptZuströmkanal und die einzelnen Zuströmkanäle zu einem Zuströmkanal-Bauteil vereinigt.
Ein weiterer Schritt zur Reduzierung der Einzelteile des Ölabscheiders besteht darin, daß das Zyklonkörper-Bauteil und das Zuströmkanal-Bauteil zu einem Haupt-Bauteil vereinigt sind.
Wie oben erwähnt, können die einzelnen Zyklone des Ölabscheiders als Bündel in einem kompakten Bauteil zusammengefaßt angeordnet sein; alternativ bietet aber die Ausführung des Ölabscheiders mit mehreren einzelnen Zyklonen die vorteilhafte Möglichkeit, daß die einzelnen Zyklone dezentral in und/oder an der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Es wird also hier die Möglichkeit geschaffen, die einzelnen Zyklone voneinander getrennt an solchen Orten in oder an der Brennkraftmaschine unterzubringen, wo gerade noch Raum für einen einzelnen Zyklon ist. Hierdurch können häufig noch vorhandene kleine Toträume, die bisher nicht genutzt werden konnten, sinnvoll jeweils für einen Zyklon, der für sich relativ klein ist, verwendet werden.
Ergänzend können die einzelnen Zyklone und/oder die zugehörigen Zu- und Ableitungen zumindest zum Teil in eine oder mehrere andere Komponenten der Brennkraftmaschine integriert sein. Hierdurch kann der Aufwand für die Herstellung und den Einbau der einzelnen Teile des Ölabscheiders und/oder seiner Zu- und Ableitungen vermindert werden. Auch der Einbauraumbedarf für die einzelnen Teile des Ölabscheiders und für dessen Zu- und Ableitungen kann so weiter reduziert werden.
Für die Integration der einzelnen Zyklone und/oder der zugehörigen Zu- und Ableitungen oder von Teilen davon sind besonders geeignet als Komponenten der Brennkraftmaschine deren Zylinderkopfhaube oder deren Luftfiltergehäuse. Die genannten Komponenten bieten einerseits Freiräume oder bisherige Toträume, in denen die Zyklone sowie weitere Teile des Ölabscheiders ohne Raum-Mehrbedarf untergebracht werden können. Außerdem liegen diese Komponenten ohnehin in der Nähe oder im Verlauf der Strömungswege, die das Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas sowie das daraus abgeschiedene Öl und das gereinigte Gas zurücklegen müssen.
Um den Ölabscheider kostengünstig und arbeitssparend produzieren zu können, sind dessen Einzelteile bevorzugt Druckgußteile aus Leichtmetall und/oder Spritzgußteile aus Kunststoff.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 einen Ölabscheider im Vertikalschnitt und
2 den Ölabscheider aus 1 im Horizontalschnitt gemäß der Linie II-II in 1.
Die beiden Figuren der Zeichnung zeigen ein Ausführungsbeispiel für einen Ölabscheider 1, der vier Zyklone 11, 12, 13, 14 umfaßt. Die Zyklone 11–14 sind zu einem einteiligen kompakten Haupt-Bauteil 10 zusammengefaßt.
In dem in 1 gezeigten Vertikalschnitt durch den Ölabscheider ist der Zyklon 11 in Ansicht und der Zyklon 12 im Vertikalschnitt erkennbar, wobei die zugehörige Schnittlinie I-I entsprechend der 2 abgewinkelt verläuft. Die Zyklone 13 und 14 sind in der 1 nicht sichtbar, weil sie vor der Schnittebene liegen.
Rechts oben in 1 ist ein Haupt-Zuströmkanal 20 erkennbar, dessen äußeres, d.h. rechtes Ende als Übergangsstück 28 mit einem Leitungsanschlußstutzen 29, der im Querschnitt kreisrund ist, ausgebildet ist. Von rechts nach links gesehen, d.h. in Strömungsrichtung eines durch den Ölabscheider 1 zu leitenden Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases, wird der Zuströmkanal 20 flacher und, was in 1 nicht sichtbar ist, zugleich breiter, wobei dessen Querschnittsfläche im wesentlichen konstant bleibt. Der Zuströmkanal 20 teilt sich in vier einzelne Zuströmkanäle oder Gaseinlässe 21–24 auf, von denen in 1 nur der Kanal oder Einlaß 22 zum zweiten Zyklon 12 sichtbar ist. Auf diese Weise wird der ankommende Gasstrom auf die vier Zyklone 11–14 verteilt, wobei jeweils eine tangentiale Anströmung erfolgt. Durch diese tangentiale Anströmung wird der Gasstrom in eine Wirbelströmung versetzt, die dafür sorgt, daß mitgeführte Öltröpfchen sich an der inneren Oberfläche der Zyklone 11–14 niederschlagen und von dort nach unten fließen. Die von den Öltröpfchen befreite Gasströmung tritt aus jedem Zyklon 11–14 durch je einen zugehörigen Gasauslaß 31–34 nach oben aus und gelangt durch eine Sammelhaube 38 in einen Leitungsanschlußstutzen 39. An diesen Anschlußstutzen 39 ist eine Gasleitung anschließbar, die zu einem Luftansaugtrakt einer zugehörigen Brennkraftmaschine führt.
Das in den Zyklonen 11–14 abgeschiedene Öl fließt innerhalb der Zyklone 11–14 nach unten und tritt an deren unterem Ende durch je einen Ölauslaß 41–44 in einen Sammeltrichter 48 aus. Im Zentrum des Sammeltrichters 48 ist an dessen tiefster Stelle ein Leitungsanschlußstutzen 49 vorgesehen, an den eine Ölrückführleitung zu einem Ölsumpf der zugehörigen Brennkraftmaschine anschließbar ist.
In dem in 2 gezeigten Querschnitt durch den Ölabscheider 1 ist besonders die platzsparende und kompakte Anordnung der vier Zyklone 11–14 ersichtlich. Ganz rechts ist der Leitungsanschlußstutzen 29 sichtbar, an den eine vom Kurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftmaschine kommende Leitung anschließbar ist, durch die aus dem Kurbelgehäuse kommendes, mit Öltröpfchen befrachtetes Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas zum Ölabscheider 1 führbar ist. Weiter nach links wird erkennbar, daß sich der Haupt-Zuströmkanal 20 im Bereich des Übergangsstücks 28 verbreitert und, wie anhand von 1 erläutert, zugleich abflacht. Noch weiter nach links teilt sich der Haupt-Zuströmkanal 20 in vier Zuströmkanäle oder Gaseinlässe 21–24 auf, die jeweils einem der Zyklone 11–14 zugeordnet sind. Dabei führt jeder Zuströmkanal oder Gas-einlaß 21–24 tangential in seinen zugehörigen Zyklon 11–14. Bei den beiden Zyklonen 11 und 12 ist der Verlauf so, daß sich eine rechtsdrehende Gasströmung ergibt, während bei den Zyklonen 13 und 14 die Gasströmung unter Linksdrehung erfolgt. Im inneren Bereich jedes Zyklons 11–14 fällt der Blick jeweils durch den zugehörigen Gasauslaß 31–34 auf den jeweils ganz unten am Zyklon 11–14 angeordneten Ölauslaß 41–44. Ganz unten ist im Hintergrund in 2 noch ein kleiner Teil des Sammeltrichters 48 für das abgeschiedene Öl erkennbar.
Besonders die 2 verdeutlicht, daß der ankommende Gasstrom ohne Umlenkung und somit praktisch ohne Erhöhung des Strömungswiderstandes auf die vier einzelnen Zyklone 11–14 verteilt wird. Durch diese Aufteilung des Gasstroms auf mehrere Zyklone ergibt sich eine verbesserte Ölabscheidung, insbesondere bei geringeren anfallenden Mengen an Entlüftungsgasen, bei zugleich geringerer Empfindlichkeit gegen Schwankungen des Volumenstroms des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases.
Wie das Ausführungsbeispiel des Ölabscheiders 1 weiter zeigt, läßt sich dieser aus wenigen Einzelteilen, im vorliegenden Beispiel aus dem Haupt-Bauteil 10, dem Übergangsstück 28, den zu einem Teil zusammengefaßten Gasauslässen 31–34, der Sammelhaube 38 und dem Sammeltrichter 48 herstellen. Dazu kommen noch zugehörige Verbindungsleitungen, die vorteilhaft als Schläuche ausgeführt sind, wie dies an sich bekannt ist. Alternativ können einzelne oder alle Verbindungsleitungen, zumindest über Teilstrecken, in weitere Komponenten der Brennkraftmaschine integriert sein, was die Fertigung und Montage separater Leitungen reduziert oder sogar ganz überflüssig macht. Die genannten Teile des Ölabscheiders 1 sind zweckmäßig Druckgußteile aus Leichtmetall oder Spritzgußteile aus Kunststoff, wobei ein Kunststoff zu wählen ist, der den auftretenden thermischen und chemischen Belastungen gewachsen ist.

Claims

Ölabscheider (1) zur Entölung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge, wobei der Ölabscheider (1) einen Zyklon umfasst, der einen mit dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbundenen Gaseinlass, einen mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundenen Gasauslass und einen mit einem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslass aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass a) anstelle eines einzelnen Zyklons mehrere parallel geschaltete kleinere Zyklone (11, 12, 13, 14) vorgesehen sind, b) die Körper der einzelnen Zyklone (11–14) parallel zueinander verlaufende Mittelachsen aufweisen und zu einem Zyklonkörper-Bauteil vereinigt sind, und c) wobei die Einzelteile des Ölabscheiders Druckgussteile aus Leichtmetall und/oder Spritzgussteile aus Kunststoff sind.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zyklone (11–14) mit einer tangentialen Anströmung ausgeführt sind.
Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zum jeweiligen Gaseinlass der einzelnen Zyklone (11–14) führenden Zuströmkanäle (21–24) aus einem einzelnen, sich aufspaltenden oder aufteilenden Haupt-Zuströmkanal (20) gebildet sind.
Ölabscheider nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupt-Zuströmkanal (20) und die einzelnen Zuströmkanäle (21–24) zu einem Zuströmkanal-Bauteil vereinigt sind.
Ölabscheider nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zyklonkörper-Bauteil und das Zuströmkanal-Bauteil zu einem Haupt-Bauteil (10) vereinigt sind.