EP0730086B1 - Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil - Google Patents

Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil Download PDF

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EP0730086B1
EP0730086B1 EP96710002A EP96710002A EP0730086B1 EP 0730086 B1 EP0730086 B1 EP 0730086B1 EP 96710002 A EP96710002 A EP 96710002A EP 96710002 A EP96710002 A EP 96710002A EP 0730086 B1 EP0730086 B1 EP 0730086B1
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EP
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cyclone separator
crankcase
suction chamber
cyclone
diaphragm
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Matthias Bohl
Markus Haug
Hans Jensen
Helmut Scheib
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Knecht Filterwerk GmbH
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Knecht Filterwerk GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F01M13/022—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure using engine inlet suction
    • F01M13/023—Control valves in suction conduit

Definitions

  • the invention relates to a cyclone separator for crankcase ventilation an internal combustion engine with a Vent valve according to the preamble of the claim 1.
  • a generic device is also known DE 31 28 470 A1. There is already a structural unit between the vent valve and a cyclone separator. A disadvantage of that version is a relative one poor separation efficiency of the cyclone separator.
  • the invention deals with the Problem, a generic device structurally simple and can be produced efficiently with a good efficiency of the Cyclone separator to create. In addition, the entire Build the facility as small as possible.
  • the cyclone separator according to the invention can be used together with the associated vent valve as a unit in a bulge the housing wall of the crankcase inserted from the inside will.
  • part of the boundary walls of the oil separator with associated suction chamber and vent valve formed directly by the wall of the crankcase will. This can save material. It is only necessary in such a case, that to the Breather valve leading intake duct through the outer wall of the crankcase. All other parts of the Cyclone separators can be located inside the crankcase and be assembled from there.
  • the cyclone part of this component consists of a spiral channel 2 with a radially outer inlet 3 and two in Center of the spiral lying outlets, one of which is below discharges separated oil lying as outlet opening 4 and the other one at the top as a cyclone intake 5 in leads a suction space 6.
  • the suction chamber 6 is via a vent valve 7 connected to an intake manifold 8, via the oil-containing air is sucked out of the crankcase 1.
  • the intake takes place with the help of the combustion chambers of the Internal combustion engine-guided combustion air.
  • the vent valve 7 consists of a suction chamber 6 with the connecting piece 8 connecting piece 9, the opening to the suction chamber 6 by an integrated in a membrane 10 -Valve plate is lockable.
  • the membrane 10 is designed as a flexible circular disc that is radial mounted outside in a housing 11 forming the suction space 6 is.
  • the storage is such that the membrane 10 there by placing a cover 12 on an open intake housing 11 is tightly clamped.
  • On the intake chamber 6 the membrane 10 is exposed to atmospheric pressure.
  • the membrane 10 is in the valve open position by a spring 13 held.
  • the spring force is designed that below a predeterminable negative pressure in the intake space 6 the vent valve 7 closes.
  • Float valve Connected to the outlet opening 4 for separated oil a line 14 leading into the oil sump of the crankcase on.
  • a float valve can be inserted into this line 14 be sucking in oil if the vacuum is too high prevents the oil sump in the cyclone separator.
  • Such Float valve arrangement is for example in DE 42 14 324 A described.
  • the cyclone separator For attachment to the outer wall of the crankcase 1 the cyclone separator is provided with mounting flanges 15.
  • the oil separation takes place in such a way that in the inlet 3 oily air entering the oil particles through inside of the spiral channel 2 generated centrifugal forces on the spiral channel walls be deposited.
  • the separated oil then flows to the outlet opening 4, for which purpose the bottom of the cyclone part is trained accordingly.
  • a particularly efficient production of the cyclone separator with vent valve results from the fact that the finished Component housing from three separately manufactured components is composed.
  • One of these components is the cyclone part with open spiral channel 2, with the fixed and a suction chamber housing part is tightly connected to a overhead opening.
  • the membrane 10 is in this opening used and with a plastic snap cover covering the suction chamber 12 closed.
  • the intake manifold 8 is integrated in the housing part of the intake housing.
  • a receptacle 102 formed on the side of the wall facing away from the crankcase space 103 is limited.
  • a cyclone 104 and vent valve 105 existing unit from the inside of the crankcase space inserted and by means of Screws 106 attached.
  • Cyclone 104 has an inlet 107 for oily air from the crankcase.
  • Inlet 107 extends a channel in the form of a spiral 108 to opposite each other in the area of the end of the channel one outlet 109 for cleaned air and one Outlet 110 are provided for separated oil.
  • the the Spiral 108 forming channel is on the opposite side of inlet 107 Side closed by a cover plate 111, the one opposite the outlet 109 into the vent valve 105 leading breakthrough 112 has.
  • the vent valve 105 has one over the whole Surface extending membrane 113, the outer peripheral region 114 the seal between the receptacle 102 and the Vent valve 105 forms.
  • On the spiral 108 facing away from the cover plate 111 carries a pipe section 115, whose end facing away from the cover plate 111 forms the outlet opening 116 of the vent valve 105. From the pipe section 115 goes parallel to the cover plate 111 a tubular line section 117 from which a connection 118 formed on the outside of the receptacle 102 for an outlet line - not shown in the drawing for cleaned air to a combustion chamber of the internal combustion engine connects.
  • the membrane 113 has one of the outlet opening in its central region 116 facing projection 119, against the Force of a spring 120 supported on the cover plate 111 penetrates into the outlet opening 116.
  • the outlet opening 116 penetrated projection 119 is the latter surrounding circular region of the outlet opening 116 facing side of the membrane 113 on the outlet opening 116 this opens up.
  • Membrane 113 has a bead 121, which opens the vent valve 105 on the wall 103 of the Recording 102 comes to the plant.
  • 4 and 5 are the inlet 107 approximately in the center and the outlets 109, 110 in the outer Area of the cyclone 104 arranged so that the spiral 108th is flowed through from the inside to the outside.
  • the Wall 103 of receptacle 102 has an opening 122 in the center, through which the space delimited by the membrane 113 the side of the membrane facing away from the outlet opening 116 113 communicates with the surrounding atmosphere.
  • 6 and 7 are the inlet 107 in the outer area and the outlets 109, 110 approximately in Center of the cyclone 104 arranged so that the spiral 108th is flowed through from the outside to the inside.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus US-PS 4 724 807 ist die Zusammenschaltung eines Zyklons mit einem Entlüftungsventil bekannt, bei der der Zyklon und das Entlüftungsventil getrennte Bauteile sind. Das Entlüftungsventil ist dort dem Zyklon in Strömungsrichtung vorgeschaltet, wobei der die Durchströmung bewirkende verminderte Druck durch eine Ladeturbine oder die im Verbrennungsraum des Motors entstehende Ansaugwirkung erzeugt sein kann. Der Zyklon selbst ist dabei in mehreren konzentrischen, kreisringförmigen Abschnitten von außen nach innen durchströmt, wobei sich das abgeschiedene Öl durch Schwerkraftwirkung im äußeren Bereich des Zyklons ganz unten sammelt und von dort der Ölwanne des Verbrennungsmotors zuführbar ist. Hieran ist nachteilig, daß die getrennten Bauteile, nämlich Zyklon und Entlüftungsventil, getrennt montiert werden müssen und die erforderliche Leitungsverbindung von dem Entlüftungsventil zu dem Zyklon besondere Abdichtungen erfordert.
Bekannt ist ferner eine gattungsgemäße Einrichtung aus DE 31 28 470 A1. Dort ist bereits eine bauliche Einheit zwischen dem Entlüftungsventil und einem Zyklonabscheider gegeben. Nachteilig bei jener Ausführung ist ein relativ schlechter Abscheidegrad des Zyklonabscheiders.
Hiervon ausgehend beschäftigt sich die Erfindung mit dem Problem, eine gattungsgemäße Einrichtung konstruktiv einfach und rationell herstellbar mit einem guten Wirkungsgrad des Zyklonabscheiders zu schaffen. Außerdem soll die gesamte Einrichtung möglichst klein bauen.
Gelöst wird dieses Problem durch eine Ausführung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Besonders vorteilhaft ist es, den Querschnitt des Spiralkanales des Zyklonabscheiders vom radial außen liegenden Einlaß zu den Auslässen hin abnehmend auszuführen, um eine besonders gute Abscheidewirkung für das Öl zu erzielen.
Die gute Abscheidewirkung eines erfindungsgemäß mit einem Spiralkanal versehenen Zyklonabscheiders ergibt sich daraus, daß bei gleichbleibender Strömungsgeschwindigkeit innerhalb des Spiralweges die Zentrifugalkraft in den enger werdenden Windungen der Spirale zunimmt, so daß fortschreitend feinere Öl-Partikel ausgeschleudert werden können, während schon ausgeschleuderte Öl-Partikel bis in das Zentrum mitgerissen werden. Bei in Strömungsrichtung enger werdendem Spiralkanalquerschnitt wird diese Wirkung noch erhöht.
Der erfindungsgemäße Zyklonabscheider kann zusammen mit dem zugehörigen Entlüftungsventil als Baueinheit in eine Ausbuchtung der Gehäusewand des Kurbelgehäuses von innen eingesteckt werden. In diesem Fall kann ein Teil der Begrenzungswände des Ölabscheiders mit zugehörigem Ansaugraum und Entlüftungsventil direkt durch die Wand des Kurbelgehäuses gebildet werden. Hierdurch kann Material eingespart werden. Es ist in einem solchen Fall lediglich notwendig, den zu dem Entlüftungsventil führenden Ansaugkanal durch die Außenwand des Kurbelgehäuses hindurchzuführen. Alle anderen Teile des Zyklonabscheiders können innerhalb des Kurbelgehäuses liegen und von dort aus montiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
Es zeigen
Fig. 1
eine Draufsicht auf einen Zyklonabscheider als Einbaueinheit,
Fig. 2
einen Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1 durch den Zyklonabscheider,
Fig. 3
einen Schnitt nach Linie III-III in Fig. 2 durch den Spiralkanal-Bereich des Zyklonabscheiders,
Fig. 4
einen in die Wand eines Kurbelgehäuses integrierten Zyklonabscheider teils in Ansicht, teils im Schnitt nach Linie IV-IV in Fig. 5,
Fig. 5
einen Schnitt durch den Zyklonabscheider nach Linie V-V in Fig. 4,
Fig. 6
einen in die Wand eines Kurbelgehäuses integrierten Zyklonabscheider im Schnitt nach Linie VI-VI in Fig. 7,
Fig. 7
einen Schnitt durch den Zyklonabscheider nach Linie VII-VII in Fig. 6.
Bei der Ausführung eines Zyklonabscheiders mit Entlüftungsventil nach den Fig. 1 bis 3 handelt es sich um ein Bauteil, das in sich komplett in die Öffnung der Gehäusewand eines Kurbelgehäuses 1 einsetzbar ist.
Der Zyklonteil dieses Bauteiles besteht aus einem Spiralkanal 2 mit einem radial außen liegenden Einlaß 3 und zwei im Zentrum der Spirale liegenden Auslässen, von denen einer unten liegend als Auslaßöffnung 4 abgeschiedenes Öl abführt und der andere oben liegend als Zyklon-Ansaugöffnung 5 in einen Ansaugraum 6 führt. Der Ansaugraum 6 ist über ein Entlüftungsventil 7 mit einem Ansaugstutzen 8 verbunden, über den ölhaltige Luft aus dem Kurbelgehäuse 1 angesaugt wird. Die Ansaugung erfolgt mit Hilfe der zu den Brennräumen des Verbrennungsmotors geführten Verbrennungsluft.
Das Entlüftungsventil 7 besteht aus einem den Ansaugraum 6 mit dem Ansaugstutzen 8 verbindenden Stutzen 9, dessen Öffnung zu dem Ansaugraum 6 durch einen in eine Membran 10 integrierten -Ventilteller verschließbar ist. Die Membran 10 ist als eine flexible Kreisscheibe ausgebildet, die radial außen in einem den Ansaugraum 6 bildenden Gehäuse 11 gelagert ist. Die Lagerung ist derart, daß die Membran 10 dort durch Aufsetzen eines Deckels 12 auf ein offenes Ansauggehäuse 11 dicht eingespannt ist. Auf der von dem Ansaugraum 6 abgewandten Seite ist die Membran 10 Atmosphärendruck ausgesetzt. Die Membran 10 wird durch eine Feder 13 in Ventil-Offenstellung gehalten. Die Federkraft ist derart ausgelegt, daß unterhalb eines vorgebbaren Unterdruckes in dem Ansaugraum 6 das Entlüftungsventil 7 schließt.
An die Auslaßöffnung 4 für abgeschiedenes Öl schließt sich eine in den Ölsumpf des Kurbelgehäuses führende Leitung 14 an. In diese Leitung 14 kann ein Schwimmerventil eingesetzt sein, das bei zu hohem Unterdruck ein Ansaugen von Öl aus dem Ölsumpf in den Zyklonabscheider verhindert. Eine solche Schwimmerventil-Anordnung ist beispielsweise in DE 42 14 324 A beschrieben.
Zur Befestigung an der Außenwand des Kurbelgehäuses 1 ist der Zyklonabscheider mit Befestigungsflanschen 15 versehen.
Die Ölabscheidung erfolgt derart, daß bei in den Einlaß 3 eingetretener ölhaltiger Luft die Ölpartikel durch innerhalb des Spiralkanales 2 erzeugte Zentrifugalkräfte an den Spiralkanalwänden abgeschieden werden. Das abgeschiedene Öl fließt sodann zu der Auslaßöffnung 4, wozu der Boden des Zyklonteiles entsprechend ausgebildet ist.
Eine besonders rationelle Herstellung des Zyklonabscheiders mit Entlüftungsventil ergibt sich daraus, daß das fertige Bauteil gehäusemäßig aus drei getrennt hergestellten Bauteilen zusammengesetzt ist. Eines dieser Bauteile ist der Zyklonteil mit oben offenem Spiralkanal 2, mit dem fest und dicht verbunden wird ein Ansaugraum-Gehäuseteil mit einer obenliegenden Öffnung. In diese Öffnung wird die Membran 10 eingesetzt und mit einem den Ansaugraum abdeckenden Kunststoff-Schnappdeckel 12 verschlossen. Der Ansaugstutzen 8 ist in das Gehäuseteil des Ansauggehäuses integriert.
Die nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiele sind in den Fig. 4 bis 7 dargestellt.
In einer Wandung 101 eines Kurbelgehäuseraumes eines Verbrennungsmotors ist eine Aufnahme 102 gebildet, die auf der von dem Kurbelgehäuseraum abgewandten Seite von einer Wand 103 begrenzt ist. In diese Aufnahme 102 ist eine aus Zyklon 104 und Entlüftungsventil 105 bestehende Baueinheit vom Inneren des Kurbelgehäuseraumes aus eingeschoben und mittels Schrauben 106 befestigt. Der Zyklon 104 weist einen Einlaß 107 für ölhaltige Luft aus dem Kurbelgehäuse auf. Von dem Einlaß 107 erstreckt sich ein Kanal in der Form einer Spirale 108 bis im Bereich des Endes des Kanals einander gegenüberliegend je ein Auslaß 109 für gereinigte Luft und ein Auslaß 110 für abgeschiedenes Öl vorgesehen sind. Der die Spirale 108 bildende Kanal ist auf der dem Einlaß 107 gegenüberliegenden Seite durch eine Abdeckplatte 111 abgeschlossen, die dem Auslaß 109 gegenüberliegend einen in das Entlüftungsventil 105 führenden Durchbruch 112 aufweist.
Das Entlüftungsventil 105 weist eine sich über dessen ganze Fläche erstreckende Membran 113 auf, deren äußerer Umfangsbereich 114 die Abdichtung zwischen der Aufnahme 102 und dem Entlüftungsventil 105 bildet. Auf der von der Spirale 108 abgewandten Seite trägt die Abdeckplatte 111 einen Rohrabschnitt 115, dessen von der Abdeckplatte 111 abgewandtes Ende die Auslaßöffnung 116 des Entlüftungsventils 105 bildet. Von dem Rohrabschnitt 115 geht parallel zu der Abdeckplatte 111 ein rohrförmiger Leitungsabschnitt 117 ab, an den sich ein an der Aufnahme 102 außenseitig gebildeter Anschluß 118 für eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - Auslaßleitung für gereinigte Luft zu einem Verbrennungsraum des Verbrennungsmotors anschließt.
Die Membran 113 weist in ihrem Zentralbereich einen der Auslaßöffnung 116 zugewandten Vorsprung 119 auf, der gegen die Kraft einer auf der Abdeckplatte 111 abgestützten Feder 120 in die Auslaßöffnung 116 eindringt. Bei in die Auslaßöffnung 116 eingedrungenem Vorsprung 119 liegt der letzteren umgebende, kreisringförmige Bereich der der Auslaßöffnung 116 zugewandten Seite der Membran 113 auf der Auslaßöffnung 116 diese schließend auf. Auf der von der Auslaßöffnung 116 abgewandten Seite weist die Membran 113 einen Wulst 121 auf, der das Entlüftungsventil 105 öffnend an der Wand 103 der Aufnahme 102 zur Anlage kommt. Durch diese Mittel ist eine Hubbegrenzung für die Membran 113 gebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und 5 sind der Einlaß 107 etwa im Zentrum und die Auslässe 109, 110 im äußeren Bereich des Zyklons 104 angeordnet, so daß die Spirale 108 von innen nach außen durchströmt wird. Außerdem ist in der Wand 103 der Aufnahme 102 mittig eine Öffnung 122 vorgesehen, durch die der von der Membran 113 begrenzte Raum auf der von der Auslaßöffnung 116 abgewandten Seite der Membran 113 mit der Umgebungsatmosphäre in Verbindung steht.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 sind der Einlaß 107 im äußeren Bereich und die Auslässe 109, 110 etwa im Zentrum des Zyklons 104 angeordnet, so daß die Spirale 108 von außen nach innen durchströmt wird. Außerdem ist ein Dichtungsrohr 123 in den außenseitig an der Aufnahme 102 gebildeten Anschluß 118 für die Auslaßleitung zu dem Verbrennungsmotor und den damit fluchtenden, im Inneren des Entlüftungsventils 105 verlaufenden Rohrabschnitt 117 eingeschoben.

Claims (4)

  1. Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil mit insbesondere einer Rückführung abgeschiedenen Öls in den Sumpf des Kurbelgehäuses, bei dem das Entlüftungsventil Bestandteil eines an einer Seite durch eine gegen Atmosphäre wirkende Membran begrenzten, mit dem luftgefüllten Bereich des Kurbelgehäuses offen verbundenen, Ansaugraumes mit einer von der Membran verschließbaren nach außen führenden Öffnung ist, wobei die Membran unterhalb eines für den Ansaugraum vorgebbaren Druckes die nach außen führende Öffnung verschlossen hält,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zyklonabscheider als horizontal verlaufender spiralförmiger Abscheidekanal (2) mit von radial außen nach innen gleichen oder kleiner werdenden Strömungsquerschnitten und mit im Verhältnis zum größten Außendurchmesser des Zyklonbereiches um ein Vielfaches geringeren Höhe des Spiralkanales (2) ausgebildet ist und eine radial außen liegende Einlaß-öffnung (3) für die ölhaltige Luft sowie eine zentral innen lotrecht unten liegende Abflußöffnung (4) für das abgeschiedene Öl besitzt und ferner mit seiner Spiralebene parallel zu der Membran (10) des Ansaugraumes (6) ausgerichtet ist, wobei der Spiralkanal (2) des Zyklonabscheiders und der Ansaugraum (6) an eine gemeinsame im Zentrum des Zyklons mit einer Öffnung (5) versehene Wand angrenzen.
  2. Zyklonabscheider nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Zyklonbereich und der Ansaugraum (6) in einer nach außen verschlossenen oder verschließbaren Aufnahme (102) der Wandung (101) des Kurbelgehäuses zu einem gemeinsamen Bauteil vereint einsetzbar sind.
  3. Zyklonabscheider nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die den Ansaugraum (6) begrenzende Membran (10) radial außen direkt in der Wand des Kurbelgehäuses (1) gelagert und gedichtet ist.
  4. Zyklonabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Zyklonabscheider gebildet ist aus einem Unterteil mit eingeformtem oben offenem Spiralkanal (2) und einer den offenen Spiralkanal (2) abdeckenden, einen Teil des Ansaugraumes (6) bildenden, aufgesetzten Wand.
EP96710002A 1995-03-01 1996-02-09 Zyklonabscheider für die Kurbelgehäuse-Entlüftung eines Verbrennungsmotors mit einem Entlüftungsventil Expired - Lifetime EP0730086B1 (de)

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EP0730086A1 EP0730086A1 (de) 1996-09-04
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