DE202011002775U1 - Floating system for oil drainage - Google Patents
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Abstract
Drainagevorrichtung für eine Ölrücklaufleitung eines Ölabscheiders zu einem Kurbelgehäuse mit einem Ölsammelraum mit einer Öleinlassöffnung und einer Ölauslassöffnung, wobei in der Öleinlassöffnung ein erstes Ventil ausgebildet ist mit einer Ventilöffnung und einem als Ventilverschluss für die erste Ventilöffnung dienenden, in dem Ölsammelraum angeordneten Schwimmer, gekennzeichnet durch ein dem ersten Ventil im Ölrücklauf nachfolgend angeordnetes, vom ersten Ventil unabhängiges, als Rückschlagventil ausgebildetes, zweites Ventil.Drainage device for an oil return line of an oil separator to a crankcase with an oil collecting space with an oil inlet opening and an oil outlet opening, wherein a first valve is formed in the oil inlet opening with a valve opening and a float, which serves as a valve closure for the first valve opening and is arranged in the oil collecting space, characterized by a the first valve in the oil return downstream of the first valve, independent of the first valve, designed as a check valve, second valve.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drainagevorrichtung für eine Ölrücklaufleitung. Derartige Drainagevorrichtungen werden insbesondere für Ölabscheider verwendet, die in eine Rückführungsleitung für Blow-by-Gase von einem Kurbelgehäuse zu einem Ansaugtrakt eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden. Sie betrifft weiterhin einen Ölabscheider, eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse sowie einen Verbrennungsmotor mit einer derartigen Drainagevorrichtung.The present invention relates to a drainage device for an oil return line. Such drainage devices are used in particular for oil separators, which are inserted in a return line for blow-by gases from a crankcase to an intake tract of an internal combustion engine. It further relates to an oil separator, a venting device for a crankcase and an internal combustion engine with such a drainage device.
Das von einem derartigen Ölabscheider aus durchströmenden Gasen abgeschiedene Öl muss zuverlässig in jedem Betriebszustand des Verbrennungsmotors aus dem Ölabscheider abgeleitet werden. Hierzu wird üblicherweise das abgeschiedene Öl in einem Ölsammelraum gesammelt und anschließend über eine Ölrücklaufleitung dem Kurbelgehäuse wieder zugeführt.The oil separated from such an oil separator from flowing gases must be reliably derived from the oil separator in any operating condition of the internal combustion engine. For this purpose, the separated oil is usually collected in an oil collecting space and then fed back to the crankcase via an oil return line.
Bei langer Betriebsdauer des Verbrennungsmotors kann sich dabei das Problem ergeben, dass über längere Zeit kein Betriebspunkt auftritt, bei dem der Ansaugunterdruck ausreichend stark reduziert ist und damit das abgeschiedene Öl aus dem Ölsammelraum in Richtung des Kurbelgehäuses abfließen kann. Dies tritt beispielsweise bei solchen Verbrennungsmotoren oder auch bei sog. Range Extendern auf, die über lange Zeit im selben Betriebszustand betrieben werden. Dies führt dann dazu, dass bei hinreichender Menge an abgeschiedenem Öl im Ölsammelraum der Ansaugunterdruck des Verbrennungsmotors ausreicht, bereits abgeschiedenes Öl wieder mit den Blow-by-Gasen mitzureißen.With a long service life of the internal combustion engine, the problem may arise that no operating point occurs over a long period of time, in which the intake vacuum is sufficiently reduced and thus the separated oil can flow out of the oil collection space in the direction of the crankcase. This occurs, for example, in such internal combustion engines or in so-called. Range extenders, which are operated for a long time in the same operating condition. This then leads to the fact that with sufficient amount of separated oil in the oil collection chamber, the intake vacuum of the internal combustion engine is sufficient to entrain already separated oil again with the blow-by gases.
Es ist bereits bekannt, in einem Bereich der Ölrücklaufleitung, in dem sich das abgeschiedene Öl ansammeln kann, einen Schwimmer anzuordnen, der ein oberhalb des Ölpegels angeordnetes Ventil verschließt, wenn die Menge an angesammeltem Öl einen bestimmten Pegel überschreitet. Dadurch wird das angesammelte Öl von dem Unterdruck in der Leitung für die Blow-by-Gase getrennt, so dass ggf. das abgeschiedene Öl leichter in das Kurbelgehäuse zurückfließen kann. Eine derartige Anordnung ist beispielsweise in der
In der
Problematisch an dieser Lösung ist, dass im normalen Betrieb der Auslass des Olsammelraums verschlossen ist und das angesammelte Öl nicht abfließen kann. Ein Rückschlag von in der Ölrücklaufleitung befindlichem Öl in den Ölsammelraum bei starkem Unterdruck in der Entlüftungsleitung wird nicht verhindert. Weiterhin ist nachteilig, dass das Auslassventil des Sammelraums bereits geöffnet wird, bevor das Einlassventil vollständig geschlossen wird. Im Zwischenzustand zwischen der Öffnung des Auslassventils und der Schließung des Einlassventils des Sammelraums kann bei hinreichendem Unterdruck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors und damit in der Rückführungsleitung für die Blow-by-Gase bereits abgeschiedenes Öl aus dem Sammelraum und der anschließenden Rücklaufleitung wieder mitgerissen werden.The problem with this solution is that in normal operation, the outlet of the Olsammelraums is closed and the accumulated oil can not drain. A backlash of oil in the oil return line into the oil collection chamber at high vacuum in the vent line is not prevented. Furthermore, it is disadvantageous that the outlet valve of the collecting space is already opened before the inlet valve is completely closed. In the intermediate state between the opening of the exhaust valve and the closure of the inlet valve of the plenum can be entrained with sufficient negative pressure in the intake of the engine and thus in the return line for the blow-by gases already separated oil from the plenum and the subsequent return line.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Drainagevorrichtung für eine Ölrücklaufleitung eines Ölabscheiders zur Verfügung zu stellen, mit der zuverlässig abgeschiedenes Öl auch bei verschiedenen Betriebspunkten des Ölabscheiders und auch bei langdauerndem Betrieb des Ölabscheiders in einem einzigen Betriebszustand abgeleitet werden kann.It is therefore an object of the present invention to provide a drainage device for an oil return line of an oil separator, can be derived with the reliably separated oil even at different operating points of the oil separator and also with long-term operation of the oil separator in a single operating condition.
Weiterhin ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ölabscheider mit einer derartigen Drainagevorrichtung, eine Entlüftungsvorrichtung mit einem derartigen Ölabscheider sowie einen Verbrennungsmotor mit einer derartigen Entlüftungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen.Furthermore, it is an object of the present invention to provide an oil separator with such a drainage device, a venting device with such an oil separator and an internal combustion engine with such a venting device available.
Diese Aufgabe wird durch die Drainagevorrichtung nach Anspruch 1, den Ölabscheider nach Anspruch 10, die Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 11 sowie den Verbrennungsmotor nach Anspruch 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung werden in den Ansprüchen 2 bis 9 gegeben.This object is achieved by the drainage device according to
Erfindungsgemäß weist die Drainagevorrichtung einen Ölsammelraum auf. Dieser Ölsammelraum besitzt eine Oleinlassöffnung, die bei dem erfindungsgemäßen Ölabscheider mit einem Ölabscheideelement verbunden ist. Diese Öleinlassöffnung dient der Aufnahme von abgeschiedenem Öl aus dem Ölabscheideelement. Weiterhin weist der Ölsammelraum eine Ölauslassöffnung auf, über die angesammeltes, abgeschiedenes Öl aus dem Ölsammelraum über eine Ölrücklaufleitung einem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors wieder zugeführt werden kann. In der Öleinlassöffnung ist ein erstes Ventil ausgebildet. Dieses besitzt sowohl eine Ventilöffnung als auch einen Ventilverschluss, der die erste Ventilöffnung verschließen bzw. öffnen kann. Der Ventilverschluss ist als Schwimmer ausgebildet, der in dem Ölsammelraum angeordnet ist. Die Öleinlassöffnung kann als Ventilöffnung ausgebildet und damit selbst Teil des ersten Ventils sein.According to the invention, the drainage device has an oil collecting space. This oil collecting space has an oil inlet opening, which is connected to an oil separation element in the oil separator according to the invention. This oil inlet opening serves to receive separated oil from the oil separation element. Furthermore, the oil collecting space has an oil outlet opening, via which accumulated, separated oil from the oil collecting space can be returned to a crankcase of an internal combustion engine via an oil return line. In the oil inlet opening, a first valve is formed. This has both a valve opening and a valve closure, which can close or open the first valve opening. The valve closure is designed as a float, which is arranged in the oil collecting space. The oil inlet opening can be formed as a valve opening and thus itself be part of the first valve.
Vorteilhafterweise besitzt der in dem Ölsammelraum angeordnete Schwimmer eine spezifische Dichte, die geringer ist als die spezifische Dichte des abgeschiedenen Öls, so dass er auf der Oberfläche des abgeschiedenen Öls aufschwimmt. Weiterhin ist der Schwimmer jedoch so gestaltet, dass sein Gewicht hinreichend ist, um auch gegen einen an dem ersten Ventil anliegenden vorbestimmten Unterdruck das Ventil freizugeben, wenn der Ölspiegel im Ölsammelraum nicht mehr ausreicht, um den Schimmer schließend am Ventilsitz zu halten. Mit anderen Worten ist der Schwimmer hinreichend leicht, dass er auf dem abgeschiedenen Öl im Ölsammelraum aufschwimmt und bei hinreichendem Ölpegel das oberhalb des Ölpegels angeordnete erste Ventil und dessen Ventilöffnung verschließt. Leert sich der Ölsammelraum anschließend, so entfällt die Unterstützung des als Ventilverschluss dienenden Schwimmers und er wird in dem Ventilsitz des ersten Ventils lediglich durch die Druckdifferenz zwischen dem Ölsammelraum und der Entlüftungsleitung gehalten. Bei hinreichender Dimensionierung der Ventilöffnung und des Gewichts des Schwimmers wird die Ventilöffnung bei geeigneten Druckverhältnissen dann wieder freigegeben, indem der Schwimmer ohne ausreichende Unterstützung durch im Ölsammelraum angesammeltes Öl von der Ventilöffnung abfällt.Advantageously, the float arranged in the oil collecting space has a specific one Density lower than the specific gravity of the separated oil so that it floats on the surface of the separated oil. Furthermore, however, the float is designed so that its weight is sufficient to release against a voltage applied to the first valve predetermined negative pressure valve when the oil level in the oil collection chamber is no longer sufficient to keep the shimmer closing the valve seat. In other words, the float is sufficiently light that it floats on the separated oil in the oil collecting space and closes at sufficient oil level, the first valve disposed above the oil level and the valve opening thereof. If the oil collecting space subsequently empties, the support of the float serving as a valve closure is eliminated and it is held in the valve seat of the first valve only by the pressure difference between the oil collecting space and the venting line. With sufficient sizing of the valve opening and the weight of the float, the valve opening is then released under suitable pressure conditions by the float drops without sufficient support accumulated by oil in the oil collecting space from the valve opening.
Vorteilhafterweise ist der Schwimmer als Kugel oder als Oval ausgebildet, so dass er eine kreisrunde oder ovale Ventilöffnung verschließen kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist der Ölsammelraum Führungselemente für den Schwimmer auf, so dass dieser gezielt zur Ventilöffnung des ersten Ventils hingeführt wird. Als Führungselemente für den Schwimmer können seitliche Führungselemente, wie beispielsweise Stäbe, Leisten oder Röhren, verwendet werden. Alternativ kann der Schwimmer auch mit einer Bohrung ausgestattet sein, die einen Führungsstab, der in dem Ölsammelraum angeordnet ist, aufnimmt.Advantageously, the float is designed as a ball or as an oval, so that it can close a circular or oval valve opening. In a further advantageous embodiment, the oil collecting space on guide elements for the float, so that it is directed to the valve opening of the first valve. As guide elements for the float lateral guide elements, such as rods, bars or tubes can be used. Alternatively, the float may also be provided with a bore which receives a guide rod disposed in the oil collection space.
Erfindungsgemäß weist der Ölsammelraum nunmehr einen Ölauslass mit einer Ölauslassöffnung auf. In dieser Ölauslassöffnung ist ein Rückschlagventil angeordnet, das unabhängig vom ersten Ventil geregelt wird. Es weist ebenfalls eine Ventilöffnung und einen Ventilverschluss auf, wobei die Ölauslassöffnung als Ventilöffnung ausgebildet und damit Teil des Rückschlagventils sein kann. Dieses zweite, als Rückschlagventil ausgebildete Ventil schließt beim Überschreiten einer bestimmten Druckdifferenz zwischen seiner mit dem Unterdruck im Ölsammelraum beaufschlagten, dem ersten Ventil zugewandten Seite und seiner dem ersten Ventil abgewandten Seite. Diese Druckdifferenz wird bei einer Drainagevorrichtung in einer Rücklaufleitung eines Entlüftungssystems für einen Verbrennungsmotor bestimmt einerseits durch den Druck im Kurbelgehäuse und andererseits durch den Druck im Ansaugtrakt abzüglich des hydrostatischen Druckes, der durch das abgeschiedene und im Ölsammelraum angesammelte Ol ausgeübt wird. Dadurch, dass das zweite Ventil vollkommen unabhängig vom ersten Ventil geregelt wird, ist es nun möglich, das erste Öleinlassventil des Ölsammelraums zu schließen und erst anschließend das zweite Ölauslassventil des Ölsammelraums zu öffnen. Es ist hierdurch möglich, die Rücksaugung von bereits abgeschiedenem Öl aus dem Ölsammelraum und/oder der sich anschließenden Rücklaufleitung in den Ansaugtrakt zu vermeiden, da zu keinem Zeitpunkt eine durchgängige Öffnung von dem Kurbelgehäuse über den Ölsammelraum in die Entlüftungsleitung und weiter zum Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors vorliegt.According to the invention, the oil collecting space now has an oil outlet with an oil outlet opening. In this Ölauslassöffnung a check valve is arranged, which is controlled independently of the first valve. It also has a valve opening and a valve closure, wherein the oil outlet opening formed as a valve opening and thus may be part of the check valve. This second, designed as a check valve valve closes when it exceeds a certain pressure difference between its acted upon by the negative pressure in the oil collecting space, the first valve side facing and its side facing away from the first valve. This pressure difference is determined in a drainage device in a return line of a venting system for an internal combustion engine on the one hand by the pressure in the crankcase and on the other hand by the pressure in the intake tract minus the hydrostatic pressure exerted by the oil deposited and collected in the oil collecting space. The fact that the second valve is controlled completely independent of the first valve, it is now possible to close the first oil inlet valve of the oil collecting space and only then to open the second oil outlet valve of the oil collecting space. It is thereby possible to avoid the sucking back of already separated oil from the oil collecting space and / or the subsequent return line into the intake tract, since there is no continuous opening from the crankcase via the oil collecting space into the venting line and on to the intake tract of the internal combustion engine ,
Andererseits wird bei hinreichend hohem Ölpegel in dem Ölsammelraum das erste Ventil verschlossen und der Ölsammelraum damit von dem in der Entlüftungsleitung herrschenden Unterdruck abgetrennt. Daraufhin erhöht sich der Gesamtdruck auf der Seite des Ölsammelraums, so dass das zweite, als Rückschlagventil ausgebildete Auslassventil des Ölsammelraums öffnet und das angesammelte Öl aus dem Ölsammelraum abfließen kann. Hilfreich ist es hier, wenn in der Wandung des Ölsammelraums eine dünne Bohrung zur Verbindung des Ölsammelraums mit dem kurbelgehäuseseitigen Druck vorgesehen ist. Dieser Druck entspricht dem am zweiten Ventil auf der dem Ölsammelraum abgewandten Seite anliegenden Druck. Diese Bohrung kann auch ein Ventil enthalten, das in bestimmten Betriebszuständen öffnet. Ist die Bohrung jedoch hinreichend klein ausgestaltet, so ist der Luftzustrom in den Ölsammelraum durch diese Bohrung bei geöffnetem ersten Ventil gering genug, dass er für die Druckverhältnisse im Ölsammelraum oberhalb des Ölpegels keine Bedeutung besitzt. Beispielsweise beträgt die Öffnungsfläche der Bohrung maximal 7%, bevorzugt maximal 5% und besonders bevorzugt maximal 3% der Öffnungsflächen des oder der Ölabscheider, die im Einlass der Entlüftungsleitung zu der Drainagevorrichtung bzw. des Einlassbereiches angeordnet sind. Auch in dieser Bohrung können prinzipiell Ölabscheider angeordnet sein. Besonders bevorzugt sind hier Vliese oder aus der
Nach Schließen des ersten Ventils und Öffnen des zweiten Ventils erfolgt jedoch durch diese Bohrung ein ausreichender Druckausgleich zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ölsammelraum oberhalb des Ölpegels.After closing the first valve and opening the second valve, however, there is sufficient pressure equalization between the crankcase and the oil collecting space above the oil level through this bore.
Insgesamt ergibt sich durch die vorliegende Erfindung die Möglichkeit zur Öldrainage aus Ölabscheidern in Entlüftungsleitungen von Verbrennungsmotoren ohne Abhangigkeit vom Ansaugunterdruck. Bei Überfüllung des Öltanks, z. B. lang andauernde Fahrt mit hoher Last, lang andauernder Leerlauf oder auch im Betrieb eines Range Extenders, erfolgt dennoch ein regelmäßiges Entleeren des Ölsammelraums, so dass die Gefahr eines Mitreißens von bereits abgeschiedenem Öl in den Ansaugtakt gebannt ist.Overall, the present invention provides the possibility for oil drainage from oil separators in vent lines of internal combustion engines without depending on the intake vacuum. When overfilling the oil tank, z. As long-lasting ride with high load, long-lasting idle or even in the operation of a range extender, there is still a regular emptying of the oil collecting space, so that the risk of entrainment of already separated oil is banned in the intake stroke.
Im Folgenden werden einige Beispiele erfindungsgemäßer Drainagevorrichtungen gegeben. Dabei werden für gleiche oder ähnliche Elemente durchgängig gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, so dass deren Beschreibung nicht jedes Mal wiederholt wird. In den folgenden Beispielen werden verschiedene Ausgestaltungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt, wobei diese nicht ausschließlich jeweils in Kombination sämtlicher dargestellter Einzelmerkmale realisiert werden können, sondern auch Einzelmerkmale der Ausführungsbeispiele für sich für die vorliegende Erfindung relevant sind und mit anderen Einzelmerkmalen aus anderen Beispielen kombinierbar sind.In the following, some examples of drainage devices according to the invention are given. Here, the same or similar reference numerals are used throughout the same or similar elements, so that their description is not repeated every time. In the following examples, various embodiments of the present invention are shown, which can not be realized exclusively in combination of all the individual features shown, but also individual features of the embodiments are relevant for the present invention and can be combined with other individual features from other examples.
Es zeigenShow it
Die obere Wandung
Der Ölsammelraum
In
Der Schwimmer
In
In
Die Durchgangs-/Öffnungsfläche der Bohrung
Zu gleicher Zeit sammelt sich weiteres abgeschiedenes Öl in dem oberen Ölsammelraum
Öffnung und Verschluss des Ventils
In einer alternativen Ausgestaltungsform weist das Führungselement einen Stab
Die
Der Schwimmer
Eine weitere Abweichung zwischen den Ausgestaltungen gemaß
In
In
Während der sumpfförmige obere Sammelraum
Zusätzlich ist weiterhin der Schwimmer auf einer Feder
Auch die Ausgleichsbohrung
In
Eine derartige Feder bzw. allgemeiner ein derartiges auf den Schwimmer
Mit der erfindungsgemäßen Drainagevorrichtung ist es möglich, eine gesicherte Ölrückleitung vorzusehen, die unabhängig von dem Erreichen eines bestimmten Betriebszustandes eines Verbrennungsmotors eine zuverlässige Ölrückleitung sicherstellt.With the drainage device according to the invention, it is possible to provide a secured oil return line, which ensures reliable oil return irrespective of reaching a specific operating state of an internal combustion engine.
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