DE60013927T2

DE60013927T2 - Entlüftungsvorrichtung

Info

Publication number: DE60013927T2
Application number: DE60013927T
Authority: DE
Inventors: Maciej Bedkowski
Original assignee: Perkins Engines Co Ltd
Current assignee: Perkins Engines Co Ltd
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2005-10-06
Anticipated expiration: 2020-01-12
Also published as: GB9903611D0; EP1030038B1; EP1030038A1; DE60013927D1; US6199543B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ölablenkervorrichtung (eine Umlenkeinrichtung) zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Reinigung von Entlüftergas (Blowbygas) von Verbrennungsmotorkurbelgehäusen, eine Verbrennungsmaschine, die eine derartige Vorrichtung umfasst, und ein Verfahren zur Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
Während des Verdichtungs- und Arbeitshubs in einem Verbrennungsmotor ist der Unterschied im Gasdruck oberhalb und unterhalb eines Kolbens ausreichend, um zu bewirken, dass Gas (Blowbygas) am Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse des Motors entweichen kann. Die resultierende Erhöhung des Drucks innerhalb des Kurbelgehäuses kann Öl an den Motoröldichtungen vorbei zwingen, und dieser Druck kann auch die Dichtungen beschädigen und daher dazu führen, dass mehr Öl entweicht.
Um die schädlichen Wirkungen von Blowby zu abzuschwächen, ist es normal, den Kurbelgehäusedruck entweder durch das Entlüften des Entlüftergases zur Atmosphäre über einen offenen Entlüfter oder durch das Verbinden des Kurbelgehäuses mit dem Motorlufteinlasssystem abzubauen, wodurch Entlüftergas zum Motorverbrennungsraum über das Motorlufteinlasssystem und unter Steuerung eines Druckregulierungsmittels befördert wird. Dieses letztgenannte System stellt ein Entlüftersystem mit geschlossenem Kreislauf dar.
Es ist wünschenswert, bei Entlüftersystemen Mittel zum Wiedergewinnen von in dem Entlüftergas enthaltenen Öl einzuschließen und dieses zu dem Motorschmierölsystem zur Wiederverwendung zurückzuführen.
Ansonsten wird die Einschleppung von Öl zu Verschmutzung und, in einem System mit geschlossenem Kreis, zu Verrußen von Turbolader-Verdichterflügeln, Motortellerventilen und anderen Komponenten, die mit Ansaugluft in Kontakt stehen, führen.
Die Einschleppung von Öl in Entlüftergas führt nicht nur zu Kontaminations- und Abgasproblemen, sondern reduziert auch das Volumen von verfügbarem Öl für die Schmier- und Kühlerfordernisse des Motors. Es ist wünschenswert, die Öleinschleppung zu minimieren, und daher wird in den meisten Entlüftersystemen mit geschlossenem Kreis ein Öl-/Luftabscheider eingeschlossen.
Ein weiteres Problem mit der Öleinschleppung in dem Entlüftersystem mit geschlossenem Kreis eines Motors, besonders eines Dieselmotors, besteht darin, dass das Öl den Motor antreiben kann und dies zu einem unbeabsichtigten und möglicherweise starken Anstieg der Geschwindigkeit des Motors führen kann, was als ,Überdrehen' bekannt ist.
Das Problem des Überdrehens kann sich verschlimmern, wenn der Motor bei hohen Gefällen (Neigungswinkeln) betrieben wird, besonders, wenn Bedingungen falscher Benutzung vorherrschen und besonders, wenn der vorgesehene maximale Ölstand in der Wanne überschritten worden ist, wenn der Ansaugluftfilter schmutzig ist und/oder wenn die Blowbypegel aufgrund der Motorabnutzung hoch sind. Ein bestimmtes Problem kann sich aus schlimmen Bedingungen falscher Benutzung, bei starken Neigungen ergeben, so dass sich die Oberfläche des Volumens von Öl in einer Motorwanne der Entlüftergasverbindung nähern kann. Die Tendenz dieses Volumens von Öl, gleichzeitig agitiert zu werden, zum Beispiel durch die teilweise untergetauchte, sich drehende Kurbelwelle, kann dazu führen, dass Öl in einen Entlüftereinlass spritzt und in diesen hochgesogen wird und dadurch zu dem Entlüfter-Abscheider transloziert wird. Dies kann ein bestimmtes Problem sein in Situationen, in denen, wie es aus anderen Gründen wünschenswert sein kann, sich der Entlüftergaseinlass schon in einer relativ tieferen Position in dem Motor befindet, beispielsweise in dem Motorkurbelgehäuse.
Selbst wo ein herkömmlicher Abscheider bereitgestellt ist, kann das Entlüftersystem unter diesen Bedingungen falscher Benutzung mehr Öl aufnehmen, als der Abscheider bewältigen kann, und Öl kann in das Motorlufteinlasssystem und daher in den Verbrennungsraum gezogen werden, wo es den Motor antreiben und zum Überdrehen führen kann.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Umlenkeinrichtungsmittel zum Passen auf einen Entlüftergaseinlass einer Vorrichtung zum Reinigen des Verbrennungsmotor-Entlüfters bereitzustellen, das das Eindringen von Öl in die Entlüftergasvorrichtung, insbesondere für Motoren, die bei hohe Gefällen laufen, einschränkt.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl von dem Entlüftergas in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Motor, der bei hohen Gefällen läuft, bereitzustellen.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Abscheiden von Öl von dem Entlüftergas in einem Verbrennungsmotor, insbesondere in einem Motor, der bei hohen Gefällen läuft, bereitzustellen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine Ölablenkervorrichtung (eine Umlenkeinrichtung) zum Passen über Entlüftergaseinlassmittel eines Verbrennungsmotor-Entlüftersystems zur Einschränkung des Eindringens von Öltröpfchen Folgendes:
ein an einem ersten Ende angeordnetes Umlenkblech, ein mit Entlüftergaseinlassmitteln verbindbares zweites Ende und einen Gaskanal, der sich zwischen den Enden erstreckt und an dem zweiten Ende offen und an dem ersten Ende durch das Umlenkblech verschlossen ist und eine perforierte Wand aufweist.
Der Gaskanal weist divergierende Wände auf, so dass sich der Querschnittsbereich des Kanals entlang dem Kanal von dem zweiten Ende auf das erste Ende zu vergrößert.
Das Umlenkblech kann im Allgemeinen eben sein und so angeordnet sein, dass es im Einsatz in einer im Allgemeinen senkrecht zum Entlüftergasstrom in den Einlass befindlichen Ausrichtung liegt. Das Blech kann so bemessen sein, dass es sich an dem zweiten Ende über den Umkreis des Kanals hinaus erstreckt. Das Blech kann eine D-förmige Stirnfläche aufweisen.
Die Umlenkeinrichtung ist besonders leistungsfähig beim Einschränken der Menge an Ölspritzern, die in das Entlüftergaseinlassmittel, das sich weiter unten in dem Motor, zum Beispiel in dem Kurbelgehäuseabschnitt, befindet, gesogen werden.
Obwohl eine einfache perforierte Umlenkeinrichtung beim Reduzieren der Wahrscheinlichkeit, dass Öltröpfchen in den Entlüftereinlass gesogen werden, besonders in einer geeigneten Ausrichtung, leistungsfähig ist, ist die Konfiguration und Ausrichtung der Umlenkeinrichtungskomponenten beim Optimieren von Leistungsfähigkeit wichtig.
Vorzugsweise beinhaltet die Umlenkeinrichtung eine Vielzahl von perforierten Umlenkeinrichtungselementen, die sich zischen dem ersten und dem zweiten Ende erstrecken, um im Einsatz um einen Entlüftergasstrom in den Einlass herum angeordnet zu sein.
Vorzugsweise beinhalten die Umlenkeinrichtungselemente eine Vielzahl von im Wesentlichen ebenen, perforierten Umlenkeinrichtungsflächen, die mittels perforierten oder nichtperforierten Zwischenabschnitten einen Kanal bilden. In einer bevorzugten Anordnung ist die Umlenkeinrichtung mit drei derartigen Umlenkeinrichtungsflächen versehen, um einen Umlenkeinrichtungskanal mit einem im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt zu erzeugen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist ein Entlüftersystem für einen Verbrennungsmotor, das Entlüftergaseinlassmittel für den Empfang von Entlüftergas aus dem Inneren eines Motorgehäuses beinhaltet und über Entlüftergaskanalmittel mit einem Abscheider, der Öl von der Suspension innerhalb des Entlüftergases abscheiden kann, flüssig verbunden ist, wie oben beschriebene Umlenkeinrichtungsmittel auf, die in Position über den Entlüftergaseinlassmitteln zur Einschränkung des Eindringens von Öltröpfchen angeordnet sind.
Vorzugsweise sind die Entlüftergaseinlassmittel so angeordnet, dass sie sich von der Vertikalen weg, zum Beispiel im Altgemeinen horizontal hinsichtlich eines Motors in einer nominell horizontalen Ausrichtung öffnen. Wo die Entlüftergaseinlassmittel so angeordnet sind, ist eine Umlenkeinrichtung, bei der die Umlenkeinrichtungselemente eine Vielzahl von im Wesentlichen ebenen Umlenkeinrichtungsflächen beinhalten, die mittels wie oben beschriebenen Zwischenabschnitten einen Kanal bilden, besonders bevorzugt.
In einer derartigen Anordnung beinhalten die Zwischenabschnitte Bereiche von relativ hoher Krümmung oder sogar scharfe Ecken. Die Umlenkeinrichtung ist besonders leistungsfähig, wenn die Entlüfteranordnung derart ist, dass sich die Entlüftergaseinlassmittel nominell horizontal in das Volumen öffnen, das durch ein Motorgehäuse definiert ist, wenn sich der Motor in einer nominell horizontalen Anordnung befindet, und wenn die Umlenkeinrichtung so angeordnet ist, dass sie auf die Entlüftergaseinlassmittel gepasst werden kann, damit sie so angeordnet ist, dass ein Zwischenabschnitt nominell am tiefsten liegt, wenn sich der Motor in einer derartigen horizontalen Ausrichtung befindet. Am besten ist eine Umlenkeinrichtung, die drei Umlenkeinrichtungsflächen beinhaltet und einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, wie oben beschrieben, auf die Einlassmittel gepasst und ist so angeordnet, dass eine Umlenkeinrichtungsfläche im Einsatz nominell am höchsten liegt, wenn sich der Motor in einer nominell horizontalen Ausrichtung befindet. In dieser Ausrichtung sind die Löcher in der Umlenkeinrichtung in einem Winkel zu der vorherrschenden Richtung von Öltröpfchen, die auf die Umlenkeinrichtung auftreffen, vorgelegt.
Ein besonderer Vorteil der Verwendung der Umlenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie die Berücksichtigung der Verwendung von Entlüftereinlässen zulässt, die sich, anstatt innerhalb der oberen Abdeckung, in tiefer liegenden Positionen auf dem Motor innerhalb des Kurbelgehäusevolumens befinden. Derartige Stellen können im Allgemeinen in Systemen des Stands der Technik nicht durchführbar sein, da das Schmieröl bei rauen Betriebsbedingungen, in denen tiefere Positionen für die Entlüftergaseinlassmittel verwendet werden, voraussichtlich eher in die Nähe der Einlassmittel spritzt, so dass große Öltröpfchen eingesaugt und auf den Abscheider übertragen werden können und Ölpegel innerhalb des Abscheiders auf Pegel über seine Kapazität hinaus steigen können. Die Verwendung der Umlenkeinrichtung gemäß der Erfindung mäßigt diese Auswirkung.
Infolgedessen beinhaltet in einer besonders bevorzugten Anordnung das VerbrennungsMotortlüftersystem ferner Folgendes: ein Kurbelgehäuse, das ein niedrigeres Kurbelgehäusevolumen definiert, und eine obere Abdeckung, die ein oberes Volumen definiert; Entlüftergaseinlassmittel für den Empfang von Entlüftergas von einer oder mehreren Stellen innerhalb des Kurbelgehäusevolumens; und Entlüftergaskanalmittel, die die Entlüftergaseinlassmittel mit einem Abscheider, der Öl von der Suspension innerhalb des Entlüftergases abscheiden kann, flüssig verbinden.
Herkömmlicherweise werden auch Ölablassmittel zum Entfernen von abgeschiedenem Öl aus dem Abscheider und den Gasauslasskanalmitteln zum Entfernen des gereinigten gasförmigen Produkts aus dem Abscheider bereitgestellt.
Herkömmliche Entlüftereinheiten weisen im Allgemeinen Entlüftereinlassmittel auf, die so positioniert sind, dass sie Entlüftergas von dem Volumen in dem Motorgehäuse, das durch die obere Abdeckung definiert ist, annehmen. Wenn eine Umlenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufgepasst ist, kann wenigstens etwas des Entlüftergases aus dem Kurbelgehäuseabschnitt des Motors entnommen werden. Es hat sich herausgestellt, dass Gas, insbesondere, wenn Motoren bei starken Neigungen laufen, das aus diesem Teil des Motorgehäuses entnommen wurde, wahrscheinlich einen niedrigeren Ölgehalt in Suspension innerhalb des Entlüftergases aufweist, als es der Fall ist, wenn Gas aus Stellen in dem oberen Teil des Gehäuses, das durch die obere Abdeckung definiert ist, entnommen wird. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sich die Entlüftergaseinlassmittel in einem weniger aktiven Bereich des Motors befinden, wie etwa einem, der durch ein Gehäuse bereitgestellt wird, um eine Einspritzpumpe oder einen Steuergehäuseabschnitt aufzunehmen, wobei jeder davon zweckmäßig in dem vorderen Teil des Kurbelgehäuses angeordnet werden kann.
Die Motorlufteinlassmittel können die Form eines Turboladereinlasses oder die Form eines herkömmlichen Lufteinlasskrümmers aufweisen.
Durchgänge können in einem Motorzylinderkopf bereitgestellt sein, um eine flüssige Verbindung zwischen den hohen und niedrigen Volumen innerhalb des Motorgehäuses bereitzustellen.
Vorzugsweise definiert der tiefer liegende Abschnitt des Kurbelgehäuses eine Schmierölwanne, und der vordere Teil des Kurbelgehäuses beinhaltet ein Steuergehäuse zum Einschließen von Antriebsmitteln und eine Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse, wobei das Volumen, das durch das Steuergehäuse definiert ist, mit dem Volumen, das durch das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse definiert ist, in flüssiger Verbindung steht und zu der Wanne hin an einem unteren Ende im Wesentlichen offen ist und sich die Einlassmittel zu dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse-Volumen hin öffnen. In dieser Anordnung ist das Volumen, das durch das Steuergehäuse definiert ist, über zweckmäßige, innerhalb des Zylinderkopfs befindliche Kanäle mit dem oberen Volumen, das durch die obere Abdeckung definiert ist, flüssig verbunden.
Das Ölablassmittel führt Öl zweckmäßig in die Wanne zurück.
Die Erfindung eignet sich besonders für ein geschlossenes Entlüftersystem, in dem die Gasauslasskanalmittel flüssig mit dem Motorlufteinlasssystem verbunden sind und das gereinigte gasförmige Produkt des Abscheiders zu diesem befördern.
Um den freien Ablass von abgeschiedenem Öl bei hohen Betriebswinkeln zu unterstützen, kann sich der Abscheider in einer Position befinden, die auf dem Motor so hoch wie durchführbar liegt, und die Ölablassmittel können Rückschlagventile umfassen, um zu verhindern, dass abfließendes Öl durch Gasdruckschwankungen die Ölablassmittel hinauf zurückgezwungen wird.
Die Erfindung beinhaltet auch einen Verbrennungsmotor, der die oben erwähnte Vorrichtung einbezieht.
Die Erfindung beinhaltet auch ein Verfahren zur Reinigung von Entlüftergas eines Verbrennungsmotor-Kurbelgehäuses, wobei das Verfahren das Passen einer wie oben beschriebenen Umlenkeinrichtung an den Entlüftergaseinlass eines Entlüftersystems auf einem Verbrennungsmotor beinhaltet, oder die Verwendung eines wie oben beschriebenen Entlüftersystems.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigelegten Zeichnungen mittels Beispielen beschrieben werden, wobei:
1A bis 1F schematische Seitenansichten eines Verbrennungsmotors sind, welche die Auswirkung der Passung einer Ölablenkervorrichtung oder einer Umlenkeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
2 eine schematische Querschnittsansicht durch eine Ölablenkervorrichtung oder eine Umlenkeinrichtung ist, die an ein Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse eines Dieselmotors montiert ist;
3 eine isometrische Ansicht der Ölablenkervorrichtung oder der Umlenkeinrichtung aus 2 in der Form einer Anordnung von zusammengesetzten Formteilen ist.
Mit Bezug auf die Zeichnungen zeigt 1A einen bekannten Motor, der einen Zylinderblock 1 umfasst, dessen unterer Kurbelgehäuseabschnitt 2 eine Kurbelwelle 3 trägt, und ein oberer vorderer Teil ein Gehäuse 4, das ein Volumen 5 definiert, um eine Kraftstoffeinspritzpumpe (nicht gezeigt) aufzunehmen, umfasst. Der Zylinderblock ist von einem Zylinderkopf 6 abgedeckt, der seinerseits einen Motorlufteinlasskrümmer 7, einschließlich eines Lufteinlasses 16, und eine obere Abdeckung 8 stützt. Eine Nockenwelle (nicht gezeigt) ist im Wesentlichen innerhalb eines Längsraums (nicht gezeigt) in einem oberen Teil des Zylinderblocks 1 enthalten.
An einem vorderen Ende des Zylinderblocks ist ein Steuergehäuse 9 angebracht, das Antriebsmittel (nicht gezeigt) von der Kurbelwelle zur Nockenwelle und zu einer Kraftstoffeinspritzpumpe einschließt, und an dem Kurbelgehäuseabschnitt des Zylinderblocks ist eine Schmierölwanne 10 angebracht. Ein Volumen 11, das durch das Steuergehäuse 9 definiert ist, ist mit dem Volumen 5, das durch das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse über einen Durchgang 12 definiert ist und im Wesentlichen offen zu der Wanne an einem unteren Ende durch die Öffnung 13 ist, flüssig verbunden. Das durch das Steuergehäuse festgelegte Volumen, ist auch über einen Durchgang 14 mit einem durch die obere Abdeckung 8 definierten Volumen 15 flüssig verbunden.
Der Motor des Stands der Technik aus 1A ist herkömmlicherweise mit einem Entlüftersystem ausgestattet, wobei das Entlüftergas aus einer Verbindung in der oberen Abdeckung über einen Kanal 17 zu einem Gas-/Ölabscheider 18 genommen wird. Das wiedergewonnene Öl wird über ein Ölablassrohr 19 zu der Wanne 10 zurückgeführt, und ein Kanal 23 befördert gereinigtes Gas von dem Abscheider zu dem Lufteinlasskrümmer. Das von diesem Punkt genommene Gas kann jedoch ein hohes Volumen an Öl tragen, was für das leistungsfähige Gas-/Ölabscheiden schädlich ist, selbst bei nominell horizontalem Betrieb des Motors. Deshalb sieht die Erfindung alternative Anordnungen vor, die das Potential bieten, den in dem Entlüftergas vorhandenen Ölgehalt zu reduzieren, wenn es den Abscheider erreicht.
In 1B ist ein verbessertes Mittel zum Abscheiden von Öl von dem Entlüftergas und zum Führen des rückgewonnenen Öls zurück in die Wanne, dargestellt. Viele Elemente sind der Anordnung des Stands der Technik aus 1A gemein und wo zutreffend sind gleiche Bezugszeichen für gleiche Komponenten verwendet worden.
Ein herkömmlicher Gas-/Ölabscheider 18 ist in einer ersten Position auf dem Zylinderblock 1 ungefähr 50 mm unterhalb des Einlasskrümmers 7 befestigt. Ein erster Entlüftergaseinlass in dem Abscheider 18 ist über einen Kanal 20 und eine Verbindung 21 mit dem Volumen 5, das durch das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse 4 definiert ist, flüssig verbunden. Testergebnisse haben gezeigt, dass das Entlüftergas, das in diesem Volumen enthalten ist, im Vergleich mit zum Beispiel dem Volumen, das durch die obere Abdeckung definiert ist, von welcher der Entlüftergaseinlass in der Anordnung des Stands der Technik aus 1A zieht, schon einen relativ niedrigen Ölgehalt aufweist. Diese Konfiguration zeigt deshalb verbesserte Leistung für einen vorgegebenen Abscheider vor und reduziert die Tendenz, dass die Abscheiderkapazität unter raueren Betriebsbedingungen überschritten wird.
Ein Ölablassrohr 19 von dem Abscheider ist mit einer Verbindung 22 in einer niedrigen, nominell zentralen Position in der Wanne 10 verbunden, um das Auslassende des Rohrs in Öl untergetaucht zu halten, damit das Arbeiten des Abscheiders unter Extremen von Motorneigungen gewährleistet ist. Ein Kanal 23 befördert gereinigtes Gas von dem Abscheider zu dem Motorlufteinlasskrümmer 7 (oder gegebenenfalls zu dem Turboladerlufteinlass) für die Verbrennung durch den Motor.
Die Motoren wurden Tests der in 1B gezeigten Anordnung unterzogen, gefolgt von Tests von nachfolgenden Anordnungen, die hiernach beschrieben werden. Die Tests wurden entworfen, um das maximale akzeptable Steivermögen, wie durch die Leistungsfähigkeit der Entlüftervorrichtung und die Bedingungen falscher Benutzung, die der Motor in der Praxis möglicherweise ertragen muss, eingeschränkt, festzulegen.
Für diese Tests beinhalteten die Bedingungen falscher Benutzung das Überfüllen der Wanne um einen Liter Öl über das vorgesehene Maximum von 8 l für diesen bekannten Motor (was Bedienungsstörung dargestellt), das Erhöhen der Blowbypegel von normalen 0,6 l/s auf hohe 1,5 l/s (was einen abgenutzten Motor darstellt) und das Erhöhen von Luftansaugabfall von normalen 5 kPa auf hohe 8 kPa (was einen schmutzigen Luftfilter darstellt).
Bei dieser in 1B gezeigten Entlüfteranordnung betrug die unter Verwendung von absoluten Filtern von Mann & Hummel gemessene Einschleppung von Öl annehmbare 2 g/Stunde, wobei der Motor bei einer nominell horizontalen Betriebsart betrieben wurde. Das maximale Steigvermögen, bevor der Motor einen Pegel an Einschleppung von Öl erreichen würde, der zu dem eventuellen Überdrehen führen könnte, wurden dann für den Motor in Neigungen von Front End Down (FED = vorderes Ende nach unten), Front End Up (FEU = vorderes Ende nach oben), Left Hand Down (LHD = linke Seite nach unten) und Right Hand Down (RHD = rechte Seite nach unten) gemessen. Für Testmotoren, die mit der Vorrichtung aus 1B ausgestattet waren, zeigte sich, dass das maximale zulässige Steigvermögen unter normalen Bedingungen und unter Bedingungen falscher Benutzung, wie in Tabelle 1 gezeigt, waren.
Tabelle 1
Es zeigte sich, dass die Entlüfteranordnung aus 1B im Vergleich zu Systemen des Stands der Technik, wie in 1A gezeigt, eine leicht verbesserte Leistung bei der Reduzierung der Einschleppung bot, da der Ölgehalt in dem Entlüftergas, das den Abscheider erreicht, reduziert wurde. Obwohl die Anordnung eine verbesserte Leistungsfähigkeit bot, zeigte sie immer noch eine begrenzte Fähigkeit beim Bewältigen des Öls, das das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse während starker FED-Neigungen verließ, auf. Die Einschleppung von Öl während der FED-Neigung neigt dazu, besonders schwerwiegend zu sein, weil das Öl, das während des im Allgemeinen horizontalen Motorbetriebs in der Wanne befördert werden würde, in dieser Stellung in das Steuergehäuse eintreten und durch die Kurbelwelle angetriebene, sich drehende Motorkomponenten (nicht gezeigt), die sich in dem Steuergehäuse befinden, nach oben geschleudert werden kann.
Der Vorteil einer größeren Ablassrohrbohrung, um den Ölaustritt von dem Abscheider zu der Wanne während FED-Neigungen zu bewältigen, wurde identifiziert. In der Ausführungsform von 1B führten herkömmliche Berechnungen, wie oben getestet, zur Verwendung einer Bohrung von 3 mm. Wenn jedoch Ablassrohre, die eine größere Bohrung aufwiesen, ausprobiert wurden, hat sich überraschenderweise herausgestellt, dass eine Bohrung von 10 mm die annehmbare FED-Neigung auf 15° vergrößerte.
Ein weiterer Faktor, der zu der unzureichenden Ölablassung unter rauhen Gefällebedingungen beisteuert, ist der oszillierende Gasdruck innerhalb des Kurbelgehäuses. Obwohl das untere Ende des Ölablassrohrs in der Wanne in Öl eingetaucht blieb, hat sich in den vorhergehenden Tests herausgestellt, dass ein sehr hoher oszillierender Kurbelgehäusedruck auftrat, der einem freien Ablass des Öls entgegenwirkte.
Während des gesamten Testens wurde ein hoher oszillierender Druck von 100 bis 400 mm H₂O aufgezeichnet, wobei dies dazu neigte, Öl aus dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse, insbesondere während FED-Neigungen, zu treiben, Das Vergrößern der Bohrung der Verbindung in dem Kraftstoffeinstpritzpumpengehäuse über 10 mm scheint keine weitere Reduzierung des Kurbelgehäusedrucks zu bewirken.
Eine weitere Einschränkung kann, wie in 1C gezeigt, darin identifiziert werden, dass bei dem Motor bei starken FED-Neigungen, bei denen eine Oberfläche 41 des Volumens des Öls 40 innerhalb der Motorwanne und das Kurbelgehäuse in die Nähe der Entlüftergasverbindung 21 in dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse 4 kamen. Da dieses Volumen von Öl unter derartigen Bedingungen durch zum Beispiel die teilweise untergetauchte und sich drehende Kurbelwelle gleichzeitig bewirkt werden kann, turbulent zu werden, kann Öl in das Entlüfterrohr 20 gespritzt und in dieses ,hinauf gesogen' werden und daher zum Entlüfterabscheider 18, der möglicherweise das resultierende Vorherrschen von Öl nicht bewältigen kann, transloziert werden.
Das Passen einer Umlenkeinrichtung kann das Problem bis zu einem gewissen Grad mildern. Eine perforierte Umlenkeinrichtung 50 wurde an den Versuchsmotor von 1B gepasst. Es hat sich herausgestellt, dass dies das FED-Steigvermögen zu einem gewissen Grad auf 27,5° erhöhte.
Der Kurbelgehäusedruck zeigte immer noch einen Grad an unerwünschter Oszillation zwischen 60 und 300 mm H₂O auf. Es scheint, dass die Druckerhöhung proportional zum Winkel der Motorneigung ist. Je größer die Neigung, desto höher ist der Kurbelgehäusedruck und somit desto höher das Hindernis zur Ölablassung aus dem Abscheider zu der Wanne. Das kann teilweise daran liegen, dass Ölablasslöcher von den oberen Bereichen des Motors im Querschnitt unzureichend groß sind, um das freie Durchlaufen von sowohl Blowbygas als auch Schmieröl während der Neigung zu ermöglichen.
1E und 1F stellen Abwandlungen der Vorrichtung aus 1B dar, um das Motorsteigvermögen zu erhöhen.
In 1E ist ein Entlüfterauslass 60 in der oberen Abdeckung 8 über ein oberes Entlüfterrohr 61 über das Abscheiderrohr 20 mit dem Volumen 5, das durch das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse 4 definiert ist, flüssig verbunden. Dies stellt ein Mittel zum Reduzieren des Kurbelgehäusedrucks in der Nähe der Entlüfterauslassverbindung in dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse bereit, um die Einschleppung von Öl in das Entlüftersystem zu reduzieren.
Es hat sich gezeigt, dass Anordnungen, wie beispielsweise 1A, die Entlüftergase zur Reinigung lediglich aus dem Volumen, das durch die obere Abdeckung definiert ist, nehmen, unerwünscht sind, aufgrund der hohen Gas-/Ölaktivität in diesem Bereich und die verbesserte Leistung, die durch das Entnehmen von Entlüftergasen aus dem Volumen 5 erhalten wird. Der Gasdruck innerhalb des Volumens 15, das durch die obere Abdeckung definiert ist, ist jedoch wahrscheinlich niedriger als derjenige innerhalb des Kurbelgehäuses, da die begrenzte Größe, die für die Durchgänge, die das Kurbelgehäuse und die obere Abdeckung über das Steuergehäuse in Verbindung bringen, verfügbar ist, und der Zylinderkopf nur einen teilweisen Druckunterschied bereitstellen kann. Die Anordnung aus 1E und 1F schöpft diesen Druckunterschied aus.
Ein optimaler Bohrungsdurchmesser von 12 mm wurde für das obere Entlüfterrohr 61 in dem Beispielsmotor identifiziert, wobei dies eine beträchtliche Erhöhung des FED-Steigvermögens auf 35° ergab. Bedeutenderweise blieb während der Neigung des Motors der Kurbelgehäusedruck auf einem niedrigen Oszillationspegel von 40 bis 60 mm H₂O, bei dem die Entlüftergase das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse und die obere Abdeckung mit einer niedrigeren Geschwindigkeit als vorher verlassen konnten, und dadurch weniger Öl trugen. Ferner weist der tiefere Kurbelgehäusedruck eine entsprechend reduzierte schädliche Wirkung auf die Motoröldichtungen auf und daher besteht ein reduziertes Risiko einer Ölentweichung aus dem Motor. Es sei bemerkt, dass das Entfernen der Umlenkeinrichtung das FED-Steigvermögen auf 22,5° reduzierte. Daher ist es ersichtlich, dass das obere Rohr und die Umlenkeinrichtung 50 jeweils getrennt voneinander das Steigvermögen verbesserten, aber die Kombination von beiden Vorrichtungen synergetische Vorteile produzierte.
Mit der Einfügung der offenbarten oberen Rohrvorrichtung und der Umlenkeinrichtungsvorrichtung, wie in 1E veranschaulicht, betrug die Ölabscheidung in dem Testmotor weniger als 1 g/Stunde bis zu 75 Motorladung und überschritt 2 g/Stunde nur bei vollen Ladungs-/hohen Geschwindigkeitsbedingungen. Das gemessene zulässige Steigvermögen des Motortyps beim Test, d. h. vor der Gefahr der Überdrehung und in den definierten Bedingungen falscher Benutzung, ist in Tabelle 2 zusammengefasst.
Tabelle 2
1F veranschaulicht eine alternative Zwei-Rohr-Anordnung. Um Störungen des Entlüftergases, das von dem Volumen 5, das durch das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse definiert ist, durch das Rohr 20 zu dem Abscheider 18 strömt, zu vermindern und der Einfachheit halber bei dem seriellen Motorzusammenbau, ist ein oberes Entlüfterrohr 63 so angeordnet, dass es in einen zweiten Einlasskanal in dem Abscheider eintritt, anstatt dass es mit dem Rohr zwischen dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse und dem Abscheider eine Verbindung herstellt. Ferner wird die Entlüftergasverbindung 21 in dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse von einer oberen Position zu einer nominell horizontalen Position bewegt, und eine modifizierte Umlenkeinrichtung 66 wird bereitgestellt, die unten genauer beschrieben werden wird. Bei dem Versuchsmotor blieb das FED-Steigvermögen bei 35° nach diesen Veränderungen.
Sowohl aus 1E als auch aus 1F ist ersichtlich, dass der Abscheider 18 in einer Position angeordnet ist, die so hoch auf dem Motor wie durchführbar, eng angrenzend an den Motorlufteinlasskrümmer 7 und gerade unter diesem, liegt. Diese alternative Position des Abscheiders verbessert besonders das FED-Steigvermögen um einen nennenswerten Betrag, indem die Wahrscheinlichkeit, dass der Abscheider während des Betriebs des Motors bei starken Neigungen überfordert wird, reduziert wird. Rückschlagventile (nicht gezeigt) können an das Ölablassrohr 19, als Mittel zur Verhinderung von Kurbelgehäusedruckoszillationen durch behindernde Ölablassung aus dem Abscheider gepasst werden. Es hat sich herausgestellt, dass eine derartige Abwandlung einen gewissen Grad an Verbesserung der Leistung des Motors in der horizontalen Position bereitstellt, aber von begrenztem Wert sein kann, wenn der Motor in einigen Stellungen stark geneigt ist, da Öl aus der Wanne 10 dann die Ablassrohre bis zur Höhe des Rückschlagventils füllen kann und verhindern kann, dass sie sich öffnen.
1F stellt eine verbesserte Umlenkeinrichtung 66 gemäß der Erfindung dar, die in das Innere des Kraftstoffeinspritzpumpengehäuses gepasst ist und eine zusammengesetzte, mehrteilige Anordnung beinhaltet. Dies ist in 2 und 3 genauer gezeigt. Es hat sich herausgestellt, dass das Design der Umlenkeinrichtung aus 1F, 2 und 3 kleiner ist, jedoch sind die Feinheiten des Designs ausschlaggebender.
Ein entscheidendes Merkmal der Umlenkeinrichtung 66 aus 2 und 3 ist ein sich verjüngender, Körper 67 mit dreieckigem Querschnitt, der an einem ersten (großen) Ende an einer ,D'-förmigen Endplatte 68 angebracht ist. Es ist wichtig, dass die Umlenkeinrichtung in dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse so angeordnet ist, dass eine flache Seite des dreieckigen Körpers nominell am höchsten liegt, wenn der Motor nominell horizontal ist, obwohl die Umlenkeinrichtung so eingepasst werden kann, dass sie sich nach innen und nach unten neigt, beispielsweise um 30° aus der Horizontalen, wenn dies der Leistung oder der Installation von Nutzen ist. Die ,D'-förmige Endplatte 68 dient dazu, die Umlenkeinrichtung 66 in der erforderlichen Drehposition positiv anzuordnen, und fungiert ferner so, dass sie jegliche Ölmassen, die in das Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse über den Durchgang aus dem Steuergehäuse eintreten, ablenken.
Der Körper der Umlenkeinrichtung ist mit Löchern 69 perforiert, die in dem vorliegenden Beispiel einen Durchmesser von 3 mm aufweisen und deren Anzahl durch Experimentieren oder Berechnen für den Motortyp, an den er gepasst werden soll, festgelegt ist. Ein zweites Ende 70 des Körpers trägt ein äußeres Schraubengewinde und ist in der Entlüftergasverbindung 71 auf dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse von einer Motorseite mit der flachen Seite der ,D'-förmigen Endplatte in Eingriff mit einer Seite des Gehäuses positioniert.
Eine äußere Verbindung 72 weist ein erstes Ende 73 auf, das ein inneres Schraubengewinde trägt, und dieses erste Ende ist in der Entlüftergasverbindung 71 positioniert, um in das zweite Ende des Körpers mittels Gewinde einzugreifen. Die äußere Verbindung ist gegenüber dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse mittels eines Dichtrings 74 abgedichtet. Ein Rohr (20 in 1F) von dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse zu dem Abscheider ist mit der äußeren Verbindung flüssig verbunden.
Die dreieckige Querschnittsform des Körpers der Umlenkeinrichtung und ihre entscheidende Drehposition in dem Kraftstoffeinspritzpumpengehäuse, wie oben beschrieben, sind bei der Gewährleistung der wirksamsten Leistung wichtig, um zu verhindern, dass Öltröpfchen in das Entlüftersystem eingeschleppt werden. Im Einsatz liegt eine Stirnfläche des Körpers nominell am höchsten, wenn der Motor nominell horizontal liegt, um die Öffnungen in der Umlenkeinrichtung bei einem Winkel in die Richtung der Öltröpfchen, die auf die Umlenkeinrichtung bei steilen Neigungen des Motors auftreffen, zu präsentieren. Es hat sich auch herausgestellt, dass sich auf dem Körper ansammelndes Öl dazu neigt, herunterzulaufen und sich unter der spezifizierten Drehposition der Umlenkeinrichtung abzusetzen.
Es hat sich herausgestellt, dass, wenn der Motor bei Neigungen von bis zu 35° betrieben wird, die ölvergießende Leistung des Körpers der Umlenkeinrichtung wirksam bleibt, wenn er wie oben beschrieben eingepasst wurde. Wenn der Körper anders drehend angeordnet ist als beschrieben, ist die Leistung in nominell horizontaler Motorposition befriedigend, aber die Leistung klingt ab, wenn der Motor geneigt wird, besonders in die FED-Neigung.
Wenn der Körper als eine zusammengesetzte Komponente (Kunststoffkomponente) bereitgestellt ist, können weitere Vorteile genossen werden. Erstens kann ein Körper mit dreieckigem Schnitt unter Verwendung einer dreiteiligen Pressform leicht geformt werden, so dass sich die Stifte auf der Pressform zum Bilden der Perforationen in einer einzelnen Ebene befinden können, wohingegen für einen Körper mit rundem Schnitt die Stifte auf abgestufte Winkel eingestellt werden müssten. Ferner sind drei Seiten die Mindestanzahl, die für einen hohlen Körper möglich ist, deshalb können Einsparungen beim Formen durchgeführt werden. Die sich verjüngende Form des Körpers wird noch weiter das Entfernen jeglichen Dorns, der innerhalb des Körpers für den Formungsprozess positioniert ist, erleichtern.
An den Stellen, an denen der Körper als eine zusammengesetzte Form (Kunststoffform) bereitgestellt ist, können die Ecken zwischen den ebenen Flächen zur bequemeren Herstellung unperforiert gelassen werden.

Claims

Eine Umlenkeinrichtung (66) zum Passen über Entlüftergaseinlassmittel eines Verbrennungsmotor-Entlüftersystems zur Einschränkung des Eindringens von Öltröpfchen, die ein an einem ersten Ende (70) angeordnetes Umlenkblech (68), ein mit Entlüftergaseinlassmitteln verbindbares zweites Ende und einen Gaskanal (67), der sich zwischen den Enden erstreckt und an dem zweiten Ende offen und an dem ersten Ende durch das Umlenkblech verschlossen ist, beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal perforierte, divergierende Wände aufweist, so dass sich der Querschnittsbereich des Kanals entlang dem Kanal von dem zweiten Ende auf das erste Ende zu vergrößert.
Umlenkeinrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Umlenkblech (68) im Allgemeinen eben ist und so angeordnet ist, dass es im Einsatz in einer im Allgemeinen senkrecht zum Entlüftergasstrom in den Einlass befindlichen Ausrichtung liegt.
Umlenkeinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Blech (68) so bemessen ist, dass es sich an dem zweiten Ende über den Umkreis des Kanals (67) hinaus erstreckt.
Umlenkeinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Umlenkblech eine D-förmige Stirnfläche aufweist.
Umlenkeinrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umlenkeinrichtung eine Vielzahl von perforierten Umlenkeinrichtungselementen aufweist, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Ende erstrecken, um im Einsatz um einen Entlüftergasstrom in den Einlass herum angeordnet zu sein.
Umlenkeinrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Umlenkeinrichtungselemente eine Vielzahl von im Wesentlichen ebenen perforierten Umlenkeinrichtungsflächen beinhalten, die mittels Zwischenabschnitten einen Kanal bilden.
Umlenkeinrichtung gemäß Anspruch 5 und 6, die mit drei Umlenkeinrichtungsflächen bereitgestellt ist, um einen Umlenkeinrichtungskanal mit einem im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt zu erzeugen.
Ein Entlüftersystem für einen Verbrennungsmotor, das Entlüftergaseinlassmittel (21) für den Empfang von Entlüftergas aus dem Inneren eines Motorgehäuses beinhaltet und über Entlüftergaskanalmittel (20) mit einem Abscheider (18), der das Öl von der Suspension innerhalb des Entlüftergases abscheiden kann, flüssig verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass es gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche Umlenkeinrichtungsmittel (66), die in Position über den Entlüftergaseinlassmitteln zur Einschränkung des Eindringens von Öltröpfchen angeordnet sind, umfasst.
System gemäß Anspruch 8, wobei die Entlüftergaseinlassmittel so angeordnet sind, dass sie sich nominell horizontal hinsichtlich eines Motors in einer nominell horizontalen Ausrichtung öffnen.
System gemäß Anspruch 9, wobei die Umlenkeinrichtung eine Vielzahl von im Wesentlichen ebenen Umlenkeinrichtungsflächen beinhaltet, die mittels Zwischenabschnitten einen Kanal bilden, so dass die Zwischenabschnitte Bereiche mit relativ hoher Krümmung beinhalten und die Umlenkeinrichtung auf die Entlüftergaseinlassmittel gepasst ist, damit sie so angeordnet ist, dass ein Zwischenabschnitt nominell am tiefsten liegt, wenn sich der Motor in einer horizontalen Ausrichtung befindet.
System gemäß Anspruch 10, wobei die Umlenkeinrichtung, die drei Umlenkeinrichtungsflächen beinhaltet und einen im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweist, auf die Einlassmittel gepasst ist und so angeordnet ist, dass eine Umlenkeinrichtungsfläche nominell am höchsten liegt, wenn sich der Motor in einer nominell horizontalen Ausrichtung befindet.
System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 11, das ferner ein Kurbelgehäuse (2), das ein unteres Kurbelgehäusevolumen definiert, und eine obere Abdeckung (8), die ein oberes Volumen (15) definiert; Entlüftergaseinlassmittel (20) für den Empfang von Entlüftergas von einer oder mehreren Stellen innerhalb des unteren Kurbelgehäusevolumens; und Entlüftergaskanalmittel (21), die die Entlüftergaseinlassmittel mit einem Abscheider (18), der Öl von der Suspension innerhalb des Entlüftergases abscheiden kann, flüssig verbinden, beinhaltet.
System gemäß Anspruch 12, wobei die Gasauslasskanalmittel mit dem Abscheider flüssig verbunden werden und das gereinigte gasförmige Produkt des Abscheiders zum Motorlufteinlasssystem befördert wird.
Ein Verbrennungsmotor, der das System gemäß einem der Ansprüche 8 bis 13 einbezieht.
Ein Verfahren zur Reinigung von Entlüftergas eines Verbrennungsmotor-Kurbelgehäuses, wobei das Verfahren das Passen einer Umlenkeinrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 an den Entlüftergaseinlass eines Entlüftersystems auf einem Verbrennungsmotor beinhaltet.