DE4415407A1 - Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeu­ ges, mit einer vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zu deren Luftansaugseite geführten, von den Kurbelgehäu­ seentlüftungsgasen durchströmbaren Entlüftungsleitung, in deren Verlauf mindestens ein Ölabscheider angeordnet ist, von dem aus eine Rücklaufleitung für abgeschiedenes Öl zum Kurbelgehäuse geführt ist.

Eine Kurbelgehäuseentlüftung der oben genannten Art ist aus der DE 31 07 191 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Kurbelgehäuseentlüftung ist vorgesehen, daß der Ölab­ scheider mit einer Abscheidepackung gefüllt ist, an der sich im Kurbelgehäuseentlüftungsgasstrom mitgeführte Öl­ tröpfchen anlagern und von dort in eine Sammelrinne fließen sollen, von wo aus dann das gesammelte Öl durch die Rücklaufleitung in das Kurbelgehäuse zurückfließt.

Aus der DE-AS 11 64 158 ist ein Ölabscheider zur Kurbel­ gehäuseentlüftung bekannt, in welchem die Abscheidung des Öls mittels Prallflächen und Fliehkraftwirkung er­ folgt. Dieser bekannte Ölabscheider besitzt drei konzen­ trische Zylinder, wobei der Zwischenraum zwischen dem äußeren Zylinder und dem mittleren Zylinder knapp über seinem unteren Ende einen tangential einmündenden Ein­ strömstutzen für die ölhaltige Luft aufweist. An seinem oberen Ende ist der Zwischenraum mit dem durch den mitt­ leren Zylinder und den inneren Zylinder gebildeten Zwi­ schenraum verbunden, in welchem die Luft unter Beibehal­ tung der Drehrichtung durch eine schraubenlinienförmige Fläche geführt ist. An seinem unteren Ende ist dieser zweite Zwischenraum mit dem nach unten kegelstumpfförmig verjüngt überstehenden im Inneren die Prallflächen auf­ weisenden Innenzylinder verbunden, der seinerseits am oberen Ende mit einem ins Freie führenden Abzug versehen ist.

Schließlich ist aus der DE 37 01 587 C1 ein Ölnebelab­ scheider für Verbrennungsmotoren, insbesondere für die Kurbelgehäuseentlüftung, bekannt, bei dem die Öltröpf­ chen in einem Zyklon abgeschieden werden. Dabei ist vor­ gesehen, daß dem Zyklon ein von dem in den Zyklon eintre­ tenden Ölnebel zu durchströmender poröser Körper mit ei­ nem bestimmten mittleren Porendurchmesser und einer be­ stimmten von dem Ölnebel zu durchströmenden Länge vorge­ lagert ist.

Einerseits führen durchtretende Ölmengen zu einer Ver­ schlechterung der Emissionswerte der Brennkraftmaschine, der Verölung der Ladeluftwege bis zur Beschädigung von Turboladern. Andererseits führt ein großer Druckabfall in den Kurbelgehäuseentlüftungsgasen bei deren Durch­ tritt durch den Ölabscheider zu einem Überdruck im Kur­ belgehäuse, was zu Funktionsbeeinträchtigungen der dort eingesetzten Dichtungen führt, die nur für einen Unter­ druck innerhalb des Kurbelgehäuses gegenüber dem Umge­ bungsdruck ausgelegt sind.

Es stellt sich daher die Aufgabe, eine Kurbelgehäuseent­ lüftung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ei­ nen verbesserten Ölabscheidungsgrad bei gleichzeitig ver­ ringertem Druckabfall beim Durchtritt der Kurbelgehäuse­ entlüftungsgase durch den Ölabscheider gewährleistet.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Kurbelgehäuseentlüftung der eingangs genannten Art, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Ölabscheider ein Elektrofilter ist.

Mit der Erfindung wird vorteilhaft erreicht, daß ein Öl­ abscheidungsgrad bis zu praktisch 100% bei annähernd kon­ stant niedrigem Strömungswiderstand unabhängig von der Tröpfchengröße des im Kurbelgehäuseentlüftungsgases mit­ geführten Öls erzielbar ist. Die für den Betrieb des Elektrofilters benötigte elektrische Hochspannung kann durch eine entsprechende elektronische Baueinheit, z. B. aus der Niederspannung von 12 oder 24 V eines Kraftfahr­ zeug-Bordnetzes erzeugt werden. Der Elektrofilter be­ sitzt dabei, wie dies an sich z. B. aus Entstaubungsanla­ gen bekannt ist, eine oder mehrere Entladungselektroden, die mit der elektrischen Hochspannung beaufschlagt wer­ den, und eine oder mehrere Niederschlagselektroden, an welchen sich gemäß Erfindung die im Kurbelgehäuseentlüf­ tungsgasstrom mitgeführten Öltröpfchen niederschlagen. Von dort können sie am einfachsten mittels Schwerkraft durch Abfließen oder Abtropfen der Rücklaufleitung zum Kurbelgehäuse zugeführt werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß der Elektrofilter als Rohrelektrofilter ausgeführt ist. Dabei kann vorteilhaft einfach der als Rohr ausge­ bildete Elektrofilter in die Entlüftungsleitung einge­ fügt werden.

Eine alternative Ausgestaltung schlägt vor, daß der Elektrofilter als Plattenelektrofilter ausgeführt ist, der in einer geeigneten geometrischen Anordnung in der Entlüftungsleitung angeordnet ist.

Je nach den in den Kurbelgehäuseentlüftungsgasen zu er­ wartenden Ölmengen und/oder je nach gewünschtem Öl ab­ scheidungsgrad kann der Elektrofilter einstufig oder mehrstufig ausgeführt sein.

Weiterhin besteht die Möglichkeit, daß mit dem Elektro­ filter mindestens ein weiterer Ölabscheider in Reihe ge­ schaltet ist, um einen möglichst hohen Ölabscheidungs­ grad zu erreichen, ohne daß die gesamte Ölabscheidung innerhalb des Elektrofilters erfolgen muß.

Vorzugsweise ist der zuvor erwähnte weitere Ölabscheider dem Elektrofilter vorgeschaltet, wobei dann in dem weite­ ren Ölabscheider zunächst eine grobe Vorabscheidung er­ folgt und in dem nachgeschalteten Elektrofilter dann ei­ ne endgültige Feinabscheidung des im Kurbelgehäuseentlüf­ tungsgas mitgeführten Öls erfolgt.

Der weitere, mit dem Elektrofilter in Reihe geschaltete Ölabscheider ist vorzugsweise ein Fliehkraft- und/oder Prall- und/oder Faserabscheider, wie diese an sich be­ kannt sind. Im Zusammenwirken mit dem Elektrofilter kön­ nen diese weiteren Ölabscheider aber so ausgelegt sein, daß sie einen möglichst geringen Strömungswiderstand für die Kurbelgehäuseentlüftungsgase darstellen, da die ab­ schließende Ölabscheidung noch im Elektrofilter erfolgt.

Um eine Kurzschluß-Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungs­ gases durch die Rücklaufleitung für das abgeschiedene Öl zu vermeiden, ist vorgesehen, daß im Verlauf dieser Rück­ laufleitung ein Siphon oder ein Rückschlagventil angeord­ net ist.

Bei Ausführung des Ölabscheiders als einstufiger Rohr­ elektrofilter ist dieser bevorzugt mit einem metalli­ schen, die Kurbelgehäuseentlüftungsgase führenden, elek­ trisch an Masse liegenden Rohr als Niederschlagselektro­ de und mit einem zentral in Längsrichtung durch das Rohr verlaufenden, gegen das Rohr elektrisch isolierten und mit elektrischer Hochspannung speisbaren Draht oder Stab oder dünnen Rohr als Entladungselektrode ausgebildet. Er­ sichtlich weist ein so ausgeführter Elektrofilter nur einfach montierbare Bauteile auf, die aber dennoch insge­ samt einen hochwirksamen Ölabscheider bilden.

Um auch die Überleitung des im Elektrofilter niederge­ schlagenen Öls in die Rücklaufleitung zum Kurbelgehäuse möglichst einfach zu gestalten, wird vorgeschlagen, daß ein erster Teil der Rücklaufleitung durch einen am unte­ ren Ende des Rohres vorgesehenen Ringspalt gebildet ist, der nach außen durch die Innenseite des Rohres und nach innen durch die Außenseite eines in das Rohr ragenden Rohrstutzens geringeren Durchmessers gebildet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine Kurbelgehäuseentlüftung mit einem Elektrofilter im schematischen Längsschnitt.

Wie aus der Zeichnungsfigur ersichtlich ist, besitzt das hier dargestellte Ausführungsbeispiel der Kurbelgehäuse­ entlüftung einen Ölabscheider 1, der als Rohrelektrofil­ ter ausgebildet ist und in eine Entlüftungsleitung 10 eingeschaltet ist, die vom Kurbelgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine zu deren Luftansaugseite geführt ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel strömt von unten her ein ölhaltiger Kurbelgehäuseentlüftungsgasstrom 5 in den Ölabscheider 1; im Ölabscheider 1 wird das mitgeführte Öl abgeschieden und durch eine Rücklaufleitung 4 als rücklaufender Ölstrom 6 zum Kurbelgehäuse zurückgeführt. Nach oben hin verläßt ein ölfreier Kurbelgehäuseentlüf­ tungsgasstrom 7 den Ölabscheider 1.

Der Ölabscheider 1, der hier als Rohrelektrofilter aus­ geführt ist, wird im wesentlichen durch ein zylindri­ sches Metallrohr 2, einen von unten dichtend in dieses eingeführten Rohrstutzen 21 kleineren Durchmessers und eine zentral in Längsrichtung durch das Rohr 2 geführte, ebenfalls metallische Entladungselektrode 3 gebildet. Die Entladungselektrode 3 ist hier als relativ dünner Stab oder Draht ausgebildet, der an seinem oberen Ende in einem Isolator 31 und an seinem unteren Ende in einem Isolator 33 elektrisch isoliert gehaltert ist. Die Isola­ toren 31, 33 sind ihrerseits über mehrarmige Halter 32, 34 mit dem Rohr 2 verbunden. Die Halter 32, 34 sind da­ bei so ausgebildet, daß sie die Strömung des Kurbelgehäu­ seentlüftungsgases durch das Rohr 2 hindurch möglichst wenig beeinträchtigen.

Über ein elektrisch isoliertes Hochspannungskabel 35 steht das obere Ende der Entladungselektrode 3 in elek­ trischer Verbindung mit einem elektronischen Hochspan­ nungsgenerator 36, der aus 12 V oder 24 V Gleichspannung eine Hochspannung zur Speisung der Entladungselektrode 3 erzeugt.

Durch die Speisung der Entladungselektrode 3 mit der Hochspannung, vorzugsweise einer Gleichspannung, wird im Inneren des Rohres 2, das über einen Masseanschluß 22 elektrisch an Masse gelegt ist, eine elektrische Korona erzeugt. Dies sorgt dafür, daß im Kurbelgehäuseentlüf­ tungsstrom 5 in das Innere des Rohres 2 gelangende Öl­ tröpfchen sich elektrischen Feldkräften folgend an der Innenseite 20 des Rohres 2 niederschlagen. Dieser Ölnie­ derschlag 60 bildet im laufenden Betrieb des Ölabschei­ ders 1 mit der Zeit einen Ölfilm, der entlang der Innen­ seite 20 des Rohres 2 nach unten rinnt. Im unteren Teil des Rohres 2 befindet sich ein Ringspalt 40, der nach außen durch die Innenseite 20 des Rohres 2 und nach in­ nen durch die Außenseite des Rohrstutzens 21 begrenzt ist. An seinem tiefsten Punkt steht der Ringspalt 40 mit der Rücklaufleitung 4 in Verbindung, so daß infolge der Schwerkraft an der Innenseite 20 des Rohres 2 nach unten rinnendes Öl abgeführt wird. Zur Vermeidung von Kurbelge­ häuseentlüftungsgasströmungen durch die Rücklaufleitung 4 ist diese hier mit einem Siphon 41 ausgebildet, in welchem durch dort angesammeltes abgeschiedenes Öl ein gasdichter Verschluß gebildet wird. Durch den Siphon 41 hindurchgetretenes Öl strömt dann als rücklaufender Öl­ strom 6 wieder in das Kurbelgehäuse der zugehörigen, hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine.

Claims (11)

1. Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine zu deren Luft­ ansaugseite geführten, von den Kurbelgehäuseentlüf­ tungsgasen durchströmbaren Entlüftungsleitung (10), in deren Verlauf mindestens ein Ölabscheider (1) an­ geordnet ist, von dem aus eine Rücklaufleitung (4) für abgeschiedenes Öl zum Kurbelgehäuse geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (1) ein Elektrofilter ist.

2. Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektrofilter als Rohrelektro­ filter ausgeführt ist.

3. Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Elektrofilter als Plattenelek­ trofilter ausgeführt ist.

4. Kurbelgehäuseentlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrofilter einstufig ausgeführt ist.

5. Kurbelgehäuseentlüftung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektrofilter mehrstufig ausgeführt ist.

6. Kurbelgehäuseentlüftung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Elek­ trofilter mindestens ein weiterer Ölabscheider in Reihe geschaltet ist.

7. Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der weitere Ölabscheider dem Elek­ trofilter vorgeschaltet ist.

8. Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der weitere Ölabscheider ein Fliehkraft- und/oder Prall- und/oder Faserab­ scheider ist.

9. Kurbelgehäuseentlüftung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Rücklaufleitung (4) ein Siphon (41) oder Rück­ schlagventil angeordnet ist.

10. Kurbelgehäuseentlüftung nach einem der Ansprüche 2, 4 und 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Elek­ trofilter mit einem metallischen, die Kurbelgehäuse­ entlüftungsgase führenden, elektrisch an Masse lie­ genden Rohr (2) als Niederschlagselektrode und mit einem zentral in Längsrichtung durch das Rohr (2) verlaufenden, gegen das Rohr (2) elektrisch isolier­ ten und mit elektrischer Hochspannung speisbaren Draht oder Stab oder dünnen Rohr als Entladungs­ elektrode (3) ausgebildet ist.

11. Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß ein erster Teil der Rücklauflei­ tung (4) durch einen am unteren Ende des Rohres (2) vorgesehenen Ringspalt (40) gebildet ist, der nach außen durch die Innenseite (20) des Rohres (2) und nach innen durch die Außenseite eines in das Rohr (2) ragenden Rohrstutzens (21) gebildet ist.