DE202004019787U1

DE202004019787U1 - Ölabscheidesystem für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE202004019787U1
Application number: DE200420019787
Authority: DE
Original assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Current assignee: Dichtungstechnik G Bruss GmbH and Co KG
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2014-12-23

Abstract

Ölabscheidesystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Ölabscheider (10) für Öl, das aus im Kurbelgehäuse (4) vorhandenen Blow-by-Gasen abzuscheiden ist, und einem dem Ölabscheider (10) vorgeschalteten Druckregelventil (12) zum Regeln des Druckes im Kurbelgehäuse (4) auf einen Sollwert unterhalb des Umgebungsdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Druckregelventil (12) und Ölabscheider (10) von einer Bypass-Leitung (16) überbrückt ist, in die ein Bypass- Ventil (18) eingebaut ist, welches bei unzulässig hohem Druck im Kurbelgehäuse öffnet und so eine direkte Verbindung zum Ansaugtrakt (24) herstellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölabscheidesystem für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Nach einer in der Europäischen Union für PKW gültigen Vorschrift darf im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine kein Überdruck auftreten, und zwar in keinem Betriebszustand des Motors. Ein Überdruck kann beispielsweise im Leerlauf von Diesel-Motoren oder bei Volllast im niedrigen Drehzahlbereich von Otto-Motoren auftreten. In solchen Betriebszuständen ist im Ansaugtrakt fast kein Unterdruck vorhanden, der als treibende Kraft für die Ölabscheidung aus Blow-by-Gasen erforderlich ist. Das durch den Strömungswiderstand im Ölabscheider erzeugte Druckgefälle kann in diesen Betriebszuständen zu unzulässigem Überdruck im Kurbelgehäuse führen.
Mit zunehmender Betriebsdauer einer Brennkraftmaschine steigt die Menge an Blow-by-Gas wegen des Verschleißes von Motorkomponenten, wie Kolbenringen, Kolben und Laufbuchsen, kontinuierlich an. Mit zunehmender Menge von Blow-by-Gas steigt der Druckverlust im Ölabscheider, was die Gefahr des Überschreitens der genannten Vorschrift erhöht.
Um dem zu begegnen, werden im Stand der Technik Druckregelventile in die Ölabscheidesysteme eingebaut, um den Druck im Kurbelgehäuse innerhalb der festgelegten Grenzwerte zu halten.
Bei einer üblichen Anordnung ist das Druckregelventil (kurz DRV) jedoch in Strömungsrichtung hinter dem Ölabscheider angeordnet. Hierbei wird der Druck hinter dem Ölabscheider, nicht aber der Druck im Kurbelgehäuse direkt geregelt. Im Kurbelgehäuse stellt sich bei einer solchen Anordnung ein Druck in Höhe des geregelten Sollwertes plus dem mit zunehmender Betriebsdauer ansteigenden Druckgefälle oder Druckverlust im Ölabscheider ein. Ein zu hoher Unterdruck oder ein Überdruck im Kurbelgehäuse wird auf diese Weise nicht erfaßt ( DE 196 46 637 A1 , DE 197 00 733 A1 ).
Es ist auch ein Ölabscheidesystem bekannt, bei dem ein Druckregelventil in Strömungsrichtung vor dem Ölabscheider angeordnet ist ( DE 196 21 935 C2 ). Bei dieser bekannten Anordnung wird unvermeidlich ein Teil des von den Blow-by-Gasen mitgeführten Öles in dem Druckregler vorabgeschieden. Die DE 196 21 935 schweigt sich darüber aus, ob und wie solches vorabgeschiedene Öl in das Kurbelgehäuse zurückgeführt wird.
Es ist auch bekannt, in einer Brennkraftmaschine ein membrangesteuertes Ventil zur Kurbelgehäuseentlüftung einzusetzen und diesem Ventil einen Dämpfungsraum vorzuschalten, der einem Flattern des Ventils infolge von Druckpulsationen vorbeugen soll ( DE 31 34 797 A ).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ölabscheidesystem zu schaffen, das der eingangs genannten Vorschrift in allen Betriebszuständen einer Brennkraftmaschine auch bei deren fortgeschrittener Gebrauchsdauer genügt.
Zur Lösung dieser Aufgabe dient Patentanspruch 1.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung ist im folgenden anhand einer schematischen Zeichnung mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt das Schema eines Ölabscheidesystems gemäß der Erfindung in Einbaulage der Brennkraftmaschine in einem Fahrzeug.
Das gezeigte Ölabscheidesystem hat einen Eintritt 2 für Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 4 mit Ölwanne 6. Vom Eintritt 2 führt eine Hauptleitung 8 für den Hauptvolumenstrom H des ölbeladenen Blow-by-Gases, der mit dem Pfeil H angedeutet ist, zum insgesamt mit der Bezugszahl 10 bezeichneten Ölabscheider. Dieser Ölabscheider 10 ist als Federplattenventil ausgeführt und im einzelnen in der DE 103 20 215 beschrieben, auf die verwiesen wird. Ein solches Federplattenventil verschleißt praktisch nicht und kann auch nicht verstopfen.
In die Hauptleitung 8 zum Führen des Hauptvolumenstroms H ist ein Druckregelventil 12 eingeschaltet, das als Membranventil mit einer Membran 120 ausgebildet ist, welche an ihrer Unterseite einen Ventilschließkörper 122 trägt und von einer Druckfeder 124 in Richtung zu einem Deckel 126 nach oben vorgespannt ist. Der Ausgang 11 des Druckregelventiles 12 mündet in einen Leitungsabschnitt 14 der Hauptleitung 8. Der Boden 15 des Leitungsabschnittes 14 hat gegenüber der Vertikalen leichtes Gefälle. An das in der Figur rechte Ende des Leitungsabschnittes 14 schließt der Ölabscheider 10 an, der in einen Sammelraum 20 mündet (s. weißer gebogener Pfeil), in welchen von oben auch der Austritt 22 des Ölabscheiders 10 mündet. Ein Saugrohr 24 für das gereinigte Blow-by-Gas führt zum nicht gezeigten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. Ferner führt nach unten aus dem Sammelraum 20 ein Ablauf 26, aus dem über ein zweites Federplattenventil 28 abgeschiedenes Öl in die Ölwanne 6 zurücktropfen kann ( DE 103 20 215 ).
Alternativ kann der Ablauf 26 als Syphon ausgeführt werden ( DE 198 13 702 C1 ).
Bei Durchgang der Blow-by-Gase durch das Druckregelventil 12 wird ein Teil des Öles vorabgeschieden. Um zu verhindern, daß sich dieses Öl wieder mit dem nicht gereinigten Blow-by-Gas vermischt, ist ein Bypass-Kanal 19 zur Umgehung des Ölabscheiders 10 vorgesehen. Um zu verhindern, daß ungereinigtes Blow-by-Gas den Ölabscheider im Normalbetrieb umgehen kann, ist der Bypass-Kanal 19 so bemessen, daß nur ein kleiner Teilvolumenstrom von weniger als 5 % durchströmen kann. Für die Praxis ist eine Bohrung mit Durchmesser 1 mm bis 2,5 mm je nach Länge des Kanals und Hubraum der Brennkraftmaschine geeignet. Bei einer solchen Bemessung füllt das abströmende Öl den Kanal voll aus, und kein ungereinigtes Blow-by-Gas kann passieren.
In Strömungsrichtung gesehen vor dem Druckregelventil 12 zweigt von der Hauptleitung 8 eine Bypassleitung 16 ab. In diese Bypassleitung 16 ist ein zweites Druckregelventil 18 als sogenanntes Bypass-Ventil mit einer Membran 180, einem davon nach unten wegragenden Ventilschließkörper 182, eine Druckfeder 184 und einem Deckel 186 eingeschaltet. Die Druckfeder 184 kann auch weggelassen sein. Dann bringt die Rückstellkraft der Membran allein die zum Einnehmen der normalen Schließstellung erforderliche Kraft auf.
Sowohl das Druckregelventil 12 als auch das Bypass-Ventil 18 haben im Deckel 126 bzw. 186 eine kalibrierte Düse 128 bzw. 188 zur Entlüftung in die Atmosphäre.
Im Betrieb wird der Hauptstrom H der Blow-by-Gase über die Hauptleitung 8, das offene Druckregelventil 12 und den Leitungsabschnitt 14 zu dem Ölabscheider 10 geführt.
Im Normalbetrieb, d. h. bei ausreichendem Unterdruck im Saugrohr 24, strömt das Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 4 in den Eintritt 2 des Ölabscheidesystems, das in eine nicht dargestellte Zylinderkopfhaube integrierbar ist. Das Blow-by-Gas durchströmt zunächst das Druckregelventil 12, dessen Durchflußwiderstand sich entsprechend dem im Kurbelgehäuse 4 herrschenden Unterdruck einstellt, und anschließend den nachgeschalteten Ölabscheider 18, dessen Durchflußwiderstand abhängig von der Menge des strömenden Gases ist. Der Unterdruck im Kurbelgehäuse stellt sich als Differenz des im Saugrohr 24 herrschenden Unterdrucks abzüglich des Druckverlustes des strömenden Blow-by-Gases ein. Dieser Druckverlust ergibt sich aus dem Strömungswiderstand der hintereinander geschalteten Komponenten Druckregelventil 12, Leitungsabschnitt 14 und Ölabscheider 18.
Wird bei bestimmten Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine der Unterdruck im Saugrohr 24 geringer, steigt der Druck im Kurbelgehäuse. Dies bewirkt ein weiteres Öffnen des Druckregelventils 12, dessen Öffnungsquerschnitt vergrößert und dessen Strömungswiderstand damit verringert wird. Der Druck im Kurbelgehäuse kann solange auf dem Sollwert gehalten werden, wie das Druckregelventil 12 noch nicht seinen maximalen Öffnungsquerschnitt freigegeben hat.
Bei weiterer Verringerung des Unterdrucks im Saugrohr 24 kann sich im Kurbelgehäuse 4 wegen des von den Blow-by-Gasen zu überwindenden Strömungswiderstands im Ölabscheider 10 ein nicht zulässiger Überdruck aufbauen.
Der Druck im Kurbelgehäuse 4 wirkt über die Bypass-Leitung 16 auch auf die Unterseite der Membran 180 des Bypass-Ventils 18. Nimmt der Druck im Kurbelgehäuse 4 bis in die Nähe des Atmosphärendrucks zu, dann öffnet das im Normalfall geschlossene Bypass-Ventil 18 und gibt einen Teilstrom der Blow-by-Gase den Weg durch die Bypass-Leitung 16 unter Umgehung des Ölabscheiders 10 frei, der einen relativ großen Strömungswiderstand hat. Durch Öffnen der Bypass-Leitung 16 müssen die strömenden Blow-by-Gase einen weniger hohen Strömungswiderstand überwinden, der Druckverlust wird kleiner, und der Druck im Kurbelgehäuse 4 fällt wieder unter den zulässigen maximalen Wert des Atmosphärendrucks.
Der Druck im Kurbelgehäuse ist nicht statisch sondern pulsiert mit der Frequenz der auf- und abgehenden Kolben der Brennkraftmaschine. Diese Druckpulsationen können die eingesetzten Druckregelventile 12 und 18 zum Flattern anregen, wodurch das Einregeln eines definierten Drucks nahezu unmöglich wird. Eine wirkungsvolle Dämpfung solcher Druckpulsationen kann dadurch erzielt werden, daß die Öffnungen in den Deckeln 126, 186 zur Atmosphäre vorzugsweise als kalibrierte Düsen 128, 188 ausgebildet sind.
Mit dem beschriebenen Ölabscheidesystem läßt sich ein unzulässiger Druckausbau im Kurbelgehäuse auch dann vermeiden, wenn nach langer Gebrauchsdauer der Brennkraftmaschine das Druckgefälle über den Ölabscheider 10 aufgrund von Verschleiß der Kolbenringe oder anderer Verschleißteile der Hubkolben-Brennkraftmaschine groß geworden ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims

Ölabscheidesystem für eine Brennkraftmaschine mit einem Ölabscheider (10) für Öl, das aus im Kurbelgehäuse (4) vorhandenen Blow-by-Gasen abzuscheiden ist, und einem dem Ölabscheider (10) vorgeschalteten Druckregelventil (12) zum Regeln des Druckes im Kurbelgehäuse (4) auf einen Sollwert unterhalb des Umgebungsdruckes, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus Druckregelventil (12) und Ölabscheider (10) von einer Bypass-Leitung (16) überbrückt ist, in die ein Bypass- Ventil (18) eingebaut ist, welches bei unzulässig hohem Druck im Kurbelgehäuse öffnet und so eine direkte Verbindung zum Ansaugtrakt (24) herstellt.
Ölabscheidesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckregelventil (12) und dem Ölabscheider (10) ein Leitungsabschnitt (14) der Hauptleitung (8) im Einbauzustand der Brennkraftmaschine mit Gefälle zum Kurbelgehäuse (4) vorgesehen ist.
Ölabscheidesystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (10) durch einen Bypass-Kanal(19) überbrückt ist.
Ölabscheidesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Bypass-Kanal (19) an der tiefsten Stelle des Leitungsabschnitts (14) angeordnet ist.
Ölabscheidesystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt des Bypass-Kanals (19) so bemessen ist, daß ein begrenzter Teilvolumenstrom (B) des Blow-by-Gases hindurchströmt.
Ölabscheidesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchströmquerschnitt der Bypass-Leitung (16) so bemessen ist, daß das Druckgefälle über die Bypass-Leitung (16) in dem Teilvolumenstrom (B) stets kleiner als das Druckgefälle im Blow-by-Gasstrom (H) über die Hauptleitung (8), das Druckregelventil (12) und den Ölabscheider (10) ist.
Ölabscheidesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (12) ein gesteuertes Membranventil ist.
Ölabscheidesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bypass-Ventil (18) ein gesteuertes Membranventil ist.
Ölabscheidesystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das oder jedes Druckregelventil (12, 18) eine als kalibrierte Düse (188, 128) ausgebildete Entlüftung zur Atmosphäre aufweist.