DE4311906A1 - Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelge­ häuses einer Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Eine derartige Vorrichtung beschreibt beispielsweise die DE 35 41 204 A1, bei der in der Absaugleitung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine in einem entsprechenden Gehäuse ein Schleuderrad angeordnet ist, welches in dem Kurbelgehäusegasstrom mitgeführtes Öl separieren soll. Das an den Wänden des Gehäuses sich niederschlagende Öl wird über eine separate Rücklaufleitung wieder zurückgeführt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die bei geringem baulichen Aufwand eine wirkungs­ volle Ölabscheidung der Entlüftungsgase ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentan­ spruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einer Brennkraftmaschine mit einer Ölzentrifuge zur Reinigung des Schmieröles diese Zentrifuge als Trenneinrichtung für die Kurbelgehäusegase auszunützen. Dabei wird die Zentrifuge bzw. deren den Rotor umschließendes Gehäuse an die Entlüftung bzw. die Absaugleitung angeschlossen und der Rotor unmit­ telbar zum Abschleudern der im Kurbelgehäusegasstrom befindlichen Ölpartikel herangezogen. Aufgrund der hohen Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und der damit verbundenen Turbulenzen wird eine wirksame Separierung der Ölpartikel erzielt.

Bevorzugt ist dabei die Absaugleitung an das Gehäuse des Rotors der Ölzentrifuge an einer vom Schmierölrücklauf möglichst weit entfernt liegenden Stelle angeschlossen, so daß der durch das Gehäuse geleite­ te Gasstrom in möglichst innigem Kontakt und turbulent an dem Rotor entlangstreicht, wobei im Gasstrom befindliches Schmieröl abgeschleu­ dert wird. Das Schmieröl kann über das Gehäuse der Zentrifuge über einen entsprechenden Rücklauf in die Brennkraftmaschine zurückströ­ men. Insbesondere wenn die Absaugleitung nahe der Drehachse des Rot­ ors angeordnet ist, verläuft der Strömungsweg um den Rotor teilweise radial zur Rotordrehachse, wobei hier aufgrund der Zentrifugalwirkung entgegengerichteten Gasströmung eine besonders wirksame Separierung gegeben ist.

Bevorzugt kann dabei über der Drehachse des Rotors eine Beruhigungs­ kammer vorgesehen sein, die mit der weiterführenden Absaugleitung verbunden ist.

Um über die an das Druckumlauf-Schmiersystem der Brennkraftmaschine angeschlossene Lagerung des Rotors kein Schmieröl in die Entlüftungs­ gase einzutragen, wird eine geschlossene Lagerung des Rotors vorge­ schlagen. Diese geschlossene Lagerung kann in Weiterbildung der Er­ findung dazu dienen, auf den Rotor eine Axialkraftkomponente auszu­ üben, die einen verschleißarmen Betrieb unter Verwendung einer nahezu reibungsfeien Axialabstützung des Rotors sicherstellt.

Zur verbesserten Separierung zwischen Kurbelgehäusegas und mitgeris­ sene Ölpartikel kann der Rotor ein oder mehrere Schleuderringe auf­ weisen, die ggf. mit gehäuseseitigen Ringnuten ein Labyrinth bzw. eine Strömungsschikane bilden.

Derartige Maßnahmen vermeiden Wandströmungen am Rotor und an den Ge­ häusewänden aufgrund der bei hoher Drehzahl und Last der Brennkraft­ maschine nicht unbeträchtlichen Gasdurchsätze durch die Zentrifuge.

Dazu kann es ferner vorteilhaft sein, wenn im Bereich des Schmieröl­ rücklaufes der Ölzentrifuge ein Leitblech vorgesehen ist, welches das aus dem Rotor der Zentrifuge aus tretende Öl vom einströmenden Kurbel­ gehäusegas trennt. Die Zentrifuge kann bevorzugt eine unmittelbar vom Schmieröldruck angetriebene Freistrahlzentrifuge sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgendem mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt eine Freistrahlzentrifuge an einer nicht näher dargestellten Brennkraftma­ schine, die in eine Kurbelgehäuseentlüftung eingeschaltet ist.

In der Zeichnung ist ein Abschnitt des Zylinderkurbelgehäuses 10 einer Hubkolben-Brennkraftmaschine gezeigt, an den eine Ölzentrifuge 12 zur Reinigung des Schmieröles der Brennkraftmaschine angebaut ist.

Die Ölzentrifuge 12 setzt sich im wesentlichen zusauen aus einem Gehäuse 14 mit einen stirnseitigen Deckel 16 und einem in dem Gehäuse über eine Achse 18 drehbar gelagertem Rotor 20.

Das Gehäuse 14 ist dicht mit dem dargestellten Abschnitt des Zylin­ derkurbelgehäuses 10 der Brennkraftmaschine verschraubt. Ein in die Anschlußstelle mündender Schmierölkanal 22 ist in nicht dargestellter Weise an den Nebenstrom des Druckumlauf-Schmierölsystems der Brenn­ kraftmaschine 10 angeschlossen und versorgt über einen Kanal 24 im Gehäuse 14 und einen Steigkanal 26 in der Achse 18 die beiden Lager­ büchsen 28, 30 des Rotors 20 mit Schmieröl. Ferner werden über mehrere radial verlaufende Kanäle 32 tangential abstrahlende Reaktionsdüsen 34 am Außenumfang des Rotors 20 versorgt, wodurch der Rotor im Frei­ strahlprinzip mit hoher Drehzahl angetrieben wird.

Das auf der Zeichnung oben befindliche Lager 30 des Rotors 20 ist geschlossen ausgebildet, wobei die durchgehende Stirnwand 20a des Rotors 20 eine zentrische Nabe 20b aufweist, in die die die Lager­ büchsen 28, 30 aufnehmende Lagerhülse 20c des Rotors 20 eingesetzt ist. Ein dabei verbleibender im wesentlichen kreisscheibenförmiger Spalt 36 korrespondiert mit dem Steigkanal 18 und bewirkt aufgrund des ausgeübten Schmieröldruckes im Betrieb der Ölzentrifuge eine Axialkraft, die den Rotor 20 von der unteren stirnseitigen Lagerflä­ che 38 abhebt und gegen ,ein Axiallager 40 anpreßt. Das Axiallager 40 ist zur Erzielung einer Punktberührung durch eine in der Stirnwand 20a des Rotors 20 eingesetzte Stahlkugel 42 in Verbindung mit einer durch einen Stahlstift 44 gebildeten Anlauffläche am Deckel 16 ausge­ führt (es wären auch zwei aneinander anlaufende Stahlkugeln verwend­ bar). Es versteht sich, daß zwischen der stirnseitigen Lagerfläche 38 und dem Axiallager 40 ein geringfügiges axiales Lagerspiel vorgesehen ist.

Das von den Reaktionsdüsen 34 des Rotors 20 im Betrieb aus tretende Schmieröl wird auf ein Leitblech 46 gestrahlt und kann von diesem über einem Ablaufstutzen 48 in den drucklosen Rücklaufkanal 50 der Brennkraftmaschine zurücklaufen. Der Rücklaufkanal 50 ist mit dem Ölsumpf bzw. dem Kurbelgehäuse verbunden.

Zur Entlüftung der Kurbelgehäusegase der Brennkraftmaschine ist die Ölzentrifuge 12 über einen Absaugschlauch 52 an den Ansaugtrakt (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine angeschlossen. Damit wer­ den die Kurbelgehäusegase über den Absaugschlauch 52 aus dem unter­ halb der Ölzentrifuge 12 liegenden Kurbelgehäuse über den Rücklaufka­ nal 50 abgesaugt.

Die Kurbelgehäusegase werden dabei über einen mit dem Rücklaufkanal 50 korrespondierenden Durchbruch 54 in Gehäuse 14 dem Ringraum 56 zugeleitet, der zwischen dem Gehäuse 14 und dem Deckel 16 und dem Rotor 20 gebildet ist. Von diesem Ringraum 56 gelangen die Kurbelge­ häusegase dann zunächst im wesentlichen in einer axialen Strömung (Pfeil 58) und dann in einer radialen Strömung (Pfeil 60) zu einer über dem Lager 30 des Rotors 20 liegenden Kammer 62, die von dem Deckel 16 und einer tassenförmig in diesen eingesetzten Blende 64 mit einer zentralen Öffnung 66 gebildet ist. Von der Kammer 62 schließ­ lich können die Kurbelgehäusegase über eine dezentral liegenden An­ schluß 68 mit dem Absaugschlauch 52 korrespondieren.

Der Rotor 20 weist mehrere, an seinem Außenumfang angeformte Schleu­ derringe 70, 72, 74 auf, die zum Abschleudern eines ggf. an der Außen­ umfangswand der Trommel 20 entlangströmenden Ölfilmes dienen. Dabei bildet der Schleuderring 70 in Verbindung mit einer Ringnut 76 im Gehäuse 14 eine Strömungsschikane, die das angesaugte Kurbelgehäuse­ gas zu einer mehrfachen Strömungsumlenkung zwingt.

Im Bereich der oberen Schleuderringe 72, 74 ist ferner im Gehäuse 14 ein Durchbruch 78 vorgesehen, an den eine Ölablaufleitung 80 ange­ schlossen ist. Die Ölablaufleitung weist eine syphonartige Ölvorlage 82 auf und mündet unterhalb der Strömungsschikane 70, 76 im Bereich des Ölrücklaufes 50 wieder in das Gehäuse 14. Durch die Ölvorlage 82 bleibt über die Rücklaufleitung 80 abströmendes Öl in dem gestrichelt gezeichneten Bereich stehen und verhindert somit, daß über die Rück­ laufleitung 80 direkt Kurbelgehäusegase angesaugt werden können.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 10 wird über den Kanal 22 Schmieröl unter Druck zugeführt und damit die Freistrahlzentrifuge 12 bzw. deren Rotor 20 über die schmierölabstrahlenden Reaktionsdüsen 34 in Rotation versetzt, wobei im Schmieröl befindliche Fremdkörper, Verun­ reinigungen etc. an der Innenumfangswand des Rotors 20 abgelagert werden (Drehzahl bis zu 10.000 min^-1). Zugleich werden die Lager 28, 30 geschmiert und durch den hydraulischen Druck im Ringraum 36 der Rotor 20 gegen das Axiallager 40 angedrückt. Das von den Reaktionsdü­ sen 34 (auf der Zeichnung ist nur eine Reaktionsdüse 34 ersichtlich) abgestrahlte Schmieröl wird über das Leitblech 46 und den Rücklauf­ stutzen 48 in den Rücklaufkanal 50 abgeleitet.

Zugleich wird über den nicht dargestellten Ansaugtrakt der Brenn­ kraftmaschine über die Absaugleitung 52 Kurbelgehäusegas abgesaugt, wobei dieses Gas über den Durchbruch 54 in das Gehäuse 14, 16 der Zentrifuge 12 eintritt, in dem Ringraum 56 um den Außenumfang des Rotors 20 turbulent verteilt und nach oben gefördert und schließlich in Richtung des Pfeiles 60 radial nach innen gesaugt wird. Dabei werden im Kurbelgehäusegas befindliche Ölpartikel von der Außenfläche des Rotors 20 abgeschleudert und laufen an den Innenwänden des Gehäu­ ses 14, 16 zurück in den Ölrücklauf. Im Bereich der Schleuderringe 72, 74 werden die abgeschleuderten Ölpartikel über die Ablaufleitung 80 ebenfalls dem Rücklaufkanal 50 wieder zugeführt. Schließlich ge­ langt das abgesaugte Kurbelgehäusegas über die strömungsberuhigende Kammer 62 bzw. die Durchbrüche 66, 68 in die Absaugleitung 52 und von dort zum Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Entlüften des Kurbelgehäuses einer Brennkraftma­ schine, mit einer Trenneinrichtung für in den Kurbelgehäusegasen mitgeführte Ölpartikel, die mit einer zum Ansaugtrakt führenden Absaugleitung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Trenneinrichtung eine zur Schmierölreinigung der Brennkraftma­ schine (10) vorgesehene Ölzentrifuge (12) dient.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung (52) an das Gehäuse (14, 16) des Rotors (20) der Ölzentrifuge (12) an einer vom Schmierölrücklauf (50) möglichst weit entfernten Stelle (66, 68) angeschlossen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Absaugleitung (52) nahe der Drehachse des Rotors (20) in das Gehäuse (14, 16) mündet.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß über der Drehachse des Rotors (20) eine Kammer (62) vorgesehen ist mit einer zentrischen Öffnung (66) zum Rotor (20) und einem nach außen führenden Anschluß (68) für die Absaugleitung (52).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeich­ net, daß das der Absaugleitung (52) benachbarte Lager (30) des Rotors (20) zum Gehäuse (14, 16) hin öldicht geschlossen ausge­ führt ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die das Lager (30) abdeckende Stirnwand (20a) des Rotor (20) durchgehend geschlossen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rotor (20) mit Axialspiel gelagert ist, daß die Lagerung (28, 30) an das Druckumlauf-Schmierölsystem der Brenn­ kraftmaschine (10) angeschlossen ist, wobei Kanäle (22, 24, 26) in das geschlossene Lager derart münden, daß bei Systemdruck der Rotor (20) axial verlagert wird und daß zwischen Gehäuse (14, 16) und Rotor (20) ein Axiallager (40) mit minimaler Anlauffläche, bevorzugt mit Punktberührung, vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeich­ net, daß am Außenumfang des Rotors (20) zumindest ein Schleuder­ ring (70, 72, 74) angeordnet ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schleuderring (70) in Verbindung mit einer gehäuseseitigen Rin­ gnut (76) eine Strömungsschikane bildet.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines weiteren Schleuder­ ringes (72, 74) eine gehäuseseitige Ölablaufleitung (80) vorgese­ hen ist, die eine Ölvorlage (82) aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Schmierölrücklaufes (50) der Ölzentrifuge (12) ein Leitblech (46) angeordnet ist, welches das aus der Zentrifuge (12) abströmende Öl vom einströmenden Kurbelge­ häusegas trennt.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölzentrifuge eine Freistrahlzentrifuge (12) ist.