EP1388646A1 - Einrichtung zum Entlüften eines Kurbelgehäuses - Google Patents

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EP1388646A1
EP1388646A1 EP03014995A EP03014995A EP1388646A1 EP 1388646 A1 EP1388646 A1 EP 1388646A1 EP 03014995 A EP03014995 A EP 03014995A EP 03014995 A EP03014995 A EP 03014995A EP 1388646 A1 EP1388646 A1 EP 1388646A1
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wheel
air outlet
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spinning wheel
blades
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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
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the invention relates to a device for venting a crankcase an internal combustion engine with an arrangement for separating oil from the air to be discharged, which a blast wheel with blades and a Includes air outlet.
  • Object of the present invention is therefore, a Crankcase ventilation with a particularly effective device for To provide oil separation. Even with a high ⁇ lbeetzschlagung the discharged air to prevent unwanted oil discharge effectively become.
  • the device should be compact, only a few Consist of components and be cheap to manufacture and assemble.
  • a device with the features of Proclaimed claim 1 wherein according to the underlying Idea the radially extending blades of the spinner in Sliding wheel axis extending in the direction of Lucasabströmstutzens the inlet opening of the Lucasabströmstutzens at least approximately coaxially is arranged to the blast wheel and the opening plane to Schleuderradebene is at least approximately parallel and the inlet side End portion of the Lucasabströmstutzens with the airabströmstutzen matter blade edges of the rotating blast wheel as close as possible Includes flow gap.
  • the flow direction of the oil loaded blowby gases is thus the pumping direction and thus the spin direction of the opposite to deposited oil.
  • the gap formed between the impeller and Heilabströmstutzen a width from 0.5 to 3 mm, in particular about 1 mm, whereby it is achieved that the vent flow, which is on its way towards Heilabströmstutzen flows through the gap, is subjected to turbulence, so that a separation of the inert oil compared to air to the Blades of the impeller takes place.
  • blast wheel directly depends on the engine speed is drivable. That way is at any time a pressure build-up in the crankcase corresponding Ventilation guaranteed.
  • the blast wheel on a camshaft of Internal combustion engine arranged, which in terms of function and installation space is particularly favorable.
  • the blast wheel is thus in a four-stroke engine driven at half crankshaft speed. Higher speeds lead to better separation results, however, require a larger constructive effort.
  • this is Impeller disc-shaped with arranged on a side of the disc Shovels are formed and the blade free side is one facing adjacent camshaft gear. It exists a special advantage in that the disc oil, which of the Camshaft gear driving chain is carried by, from Keeps air outlet pipe away.
  • Impeller wheel oil catchment and / or ⁇ lleitvorraumen are provided, so that the spun-off oil is collected and returned.
  • FIG. 1 shows a detail of a cylinder head 100 of a boxer engine in the section, whereby in particular the range of the crankcase ventilation with Oil separator is shown.
  • a blast wheel 108 for Oil separation from the discharged from the crankcase 124 air arranged, which in a particularly simple manner directly from the Internal combustion engine speed dependent rotary drive of the centrifugal wheel 108 takes place.
  • the blast wheel 108 is arranged at the shaft end, so that an air discharge nozzle 118, the inlet opening concentric with the Shaft axis of the shaft 112 is disposed with its outer edge 122nd with the blast wheel 108 includes a flow gap 120.
  • the flow gap 120 has a width of 0.5 to 3 mm, in particular about 1 mm, the exact design according to the Flow rate and / or the oil content of the discharged air he follows.
  • the spinner 208 is shown in detail in Figure 2 and has a disk-shaped body 230, which has a spacer collar 234 as well on the other side of the disk wings 232 (a, b ...); for fixing on the shaft 112, a bore 236 is provided.
  • the blast wheel 108 is located with the Spacer collar 234 on the camshaft sprocket 110, so that the wings 232 (a, b %) of the inlet opening facing the Lucasab Industriesstutzen 118, thereby With rotating impeller 208 with the edge 122, the air gap 120 locked in.
  • it is from the timing chain entrained oil through the disc-shaped body 230 of Air outlet 118 kept away.
  • the crankcase breather is on a cylinder arranged in which the direction of rotation of the timing chain runs in such a way that the chain already entrained when the Mauwellenritzels Spent oil and so little oil to the camshaft sprocket and thus in the area of the crankcase ventilation is worn;
  • this is a Cylinder with which the load strand downwards and the empty strand upwards runs, in the figure 1, the crankcase ventilation is the preferred cylinder shown, with the direction of rotation of the camshaft sprocket with the arrow 126 is indicated.
  • the flow during the venting through the oil separation serving impeller 108 is shown by the arrows 102, 104, 106.
  • the oil-laden air flows according to 102 in the direction of the gap 120, where very strong prevailing air turbulences, so that the airborne Oil fractions due to their higher inertia of the air movement not and can follow the blades 232 (a, b ...) of the rotating Knock down blower wheel 108, represented by the arrow 104; the now oil-free air flows according to the arrow 106 direction of Vent hose 114.
  • the precipitated on the blast wheel 108 oil is thrown radially due to its rotation accumulates in space 116, optionally in the housing area radially outside the Blower wheel 108 collecting or flow guiding devices provided, to calm the oil flow.

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Abstract

Kurbelgehäuseentlüftung für eine Brennkraftmaschine mit einer Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, welche ein rotierendes Schleuderrad mit Schaufeln umfasst. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Entlüften eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, welche ein Schleuderrad mit Schaufeln sowie einen Luftabströmstutzen umfasst.
Beim Betrieb von Brennkraftmaschinen ist es unvermeidbar, dass Gase aus den Brennraum vorbei an den Kolbenringen in das Kurbelgehäuse strömen. Diese Gase werden üblicherweise als Blowby-Gase bezeichnet und bedingen insbesondere bei einer Kolbenbewegung in Richtung UT einen Druckanstieg im Kurbelgehäuse. Es ist daher notwendig, eine Entlüftung für das Kurbelgehäuse vorzusehen, über welche der sich aufbauende Überdruck abgebaut werden kann.
Aufgrund der betriebsbedingten Bewegung und Temperatur ist die durch die Kurbelgehäuseentlüftung abgeführte Luft ölbeladen, sodass es notwendig ist, Abscheidemaßnahmen durchzuführen. Beispiele hierfür geben die DE 43 11 906 A1 und die DE 3541204 A1, welche jeweils eine Ölabscheidung mittels eines rotierenden Elementes erreichen.
Gemäß der DE 43 11 906 A1 wird die ölbeladene Luft durch einen Ringskanal, welcher zwischen einem Gehäuse und einer rotierenden Ölzentrifuge gebildet ist, in Richtung eines Luftabströmstutzens geleitet. Dabei sollen sich die in der Luft enthaltenen Ölanteile außenseitig an der Ölzentrifuge niederschlagen und aufgrund der Zentrifugalkraft über Schleuderringe in Richtung einer Ölablaufleitung abgeschleudert werden. Zum rotatorischen Antrieb der Ölzentrifuge sind tangential abstrahlende Redaktionsdüse am Außenumfang des Rotors vorgesehen, wobei aufgrund des unter Druck austretenden Öls rückstoßbedingt ein Antrieb im Freistrahlprinzip erfolgt.
Auch bei der Ölabscheidevorrichtung gemäß der DE 3541204 A1 erfolgt der Antrieb des Schleuderrades rückstoßbedingt, indem der zugeführte Entlüftungsstrom radial/tangential austritt. Die in der Luft enthaltenen Ölanteile werden gegen die Wand eines Ölauffangbehälters geschleudert und laufen fließen nach unten ab, wohingegen die ölbefreite Luft nach oben abgeführt wird.
Es hat sich gezeigt, dass die bekannten Einrichtungen zur Ölabscheidung eine nur begrenzte Wirksamkeit haben. Insbesondere wenn der Entlüftungsstrom eine hohe Ölbeladung aufweist erfolgt ein unerwünschter Ölaustrag über die Entlüftung. Darüber hinaus können - aufgrund des auf dem Rückstoßprinzip basierenden Antriebes - Verschmutzungen leicht dazu führen, dass keine Drehung mehr erfolgt mit der Folge, dass die Funktion des Ölabscheiders außer Kraft gesetzt ist. Der hohe Bauraumbedarf der vorgestellte Konzepte ist mit einer kompakten Motorbauweise unvereinbar.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Kurbelgehäuseentlüftung mit einer besonders wirksamen Einrichtung zur Ölabscheidung bereitzustellen. Auch bei einer hohen Ölbeaufschlagung der abgeführten Luft soll ein unerwünschter Ölaustrag wirksam verhindert werden. Die Einrichtung soll kompakt aufgebaut sein, nur aus wenigen Bauteilen bestehen und günstig herstell- und montierbar sein.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen, wobei gemäß der zu Grunde liegenden Idee die radial verlaufenden Schaufeln des Schleuderrades sich in Schleuderradachsrichtung in Richtung des Luftabströmstutzens erstrecken, die Einlassöffnung des Luftabströmstutzens zumindest annähernd koaxial zum Schleuderrad angeordnet ist und die Öffnungsebene zur Schleuderradebene zumindest annähernd parallel ist und der einlassseitige Endbereich des Luftabströmstutzens mit den dem luftabströmstutzenseitigen Schaufelkanten des rotierenden Schleuderrades einen möglichst engen Strömungsspalt einschließt. Die Strömungsrichtung der ölbeladen Blowby-Gase ist somit der Pumprichtung und damit der Schleuderrichtung des abgeschiedenen Öls entgegengesetzt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß eines besonders zu bevorzugenden Ausführungsbeispiels weist der zwischen Schleuderrad und Luftabströmstutzen gebildete Spalt eine Breite von 0,5 bis 3 mm, insbesondere ca. 1 mm auf, wodurch erreicht wird, dass der Entlüftungsstrom, welcher auf seinem Weg in Richtung Luftabströmstutzen den Spalt durchströmt, Turbulenzen unterworfen ist, sodass eine Abscheidung der im Vergleich zu Luft trägen Ölanteile an den Schaufeln des Schleuderrades erfolgt.
Besonders von Vorteil ist es, wenn das Schleuderrad direkt abhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl antreibbar ist. Auf diese Weise ist jederzeit eine dem Druckaufbau im Kurbelgehäuse entsprechende Entlüftung gewährleistet.
Zweckmäßigerweise ist das Schleuderrad auf einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine angeordnet, was in Bezug auf Funktion und Bauraum besonders günstig ist. Das Schleuderrad wird somit bei einem Viertaktmotor mit halber Kurbelwellendrehzahl angetrieben. Höhere Drehzahlen führen zu besseren Abscheideergebnissen, bedingen allerdings einen größeren konstruktiven Aufwand.
Gemäß eines besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiels ist das Schleuderrad scheibenförmig mit auf einer Scheibenseite angeordneten Schaufeln ausgebildet und die schaufelfreie Scheibenseite ist einem benachbart angeordneten Nockenwellenzahnrad zugewandt. Dabei besteht ein besonderer Vorteile darin, dass die Scheibe Öl, welches von der das Nockenwellenzahnrad antreibenden Kette mitgeführt wird, vom Luftabführstutzen fernhält.
Als zweckmäßig wird es ferner angesehen, wenn radial außerhalb des Schleuderrades Ölauffang- und/oder Ölleitvorrichtungen vorgesehen sind, sodass das abgeschleuderte Öl aufgefangen und rückgeführt wird.
Nachfolgend wird ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher dargestellt, dabei zeigen schematisch und beispielhaft
Figur 1
einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit Schleuderrad-Entlüftung im Schnitt und
Figur 2
ein Schleuderrad für eine Kurbelgehäuseentlüftung in Draufsicht sowie im Schnitt.
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt eines Zylinderkopfes 100 eines Boxermotors im Schnitt, wobei insbesondere der Bereich der Kurbelgehäuseentlüftung mit Ölabscheideeinrichtung dargestellt ist. Gemeinsam mit dem Nockenwellenritzel 110 ist auf der Welle 112 ein Schleuderrad 108 zur Ölabscheidung aus der aus dem Kurbelgehäuse 124 abgeführten Luft angeordnet, wodurch auf besonders einfache Weise ein unmittelbar von der Brennkraftmaschinendrehzahl abhängiger Drehantrieb des Schleuderrades 108 erfolgt. Das Schleuderrad 108 ist am Wellenende angeordnet, sodass ein Luftabführstutzen 118, dessen Einlassöffnung konzentrisch zur Wellenachse der Welle 112 angeordnet ist, mit seiner äußeren Kante 122 mit dem Schleuderrad 108 einen Strömungsspalt 120 einschließt. Vorliegend weist der Strömungsspalt 120 eine Breite von 0,5 bis 3 mm, insbesondere ca. 1 mm auf, wobei die genaue Bemessung entsprechend der Strömungsgeschwindigkeit und/oder dem Ölanteil der abgeführten Luft erfolgt.
Das Schleuderrad 208 ist in Figur 2 näher dargestellt und weist einen scheibenförmigen Körper 230 auf, welcher einen Abstandsbund 234 sowie auf der anderen Scheibenseite Flügel 232 (a, b...) aufweist; zur Befestigung auf der Welle 112 ist eine Bohrung 236 vorgesehen.
Wie aus Figur 1 ersichtlich, liegt das Schleuderrad 108 mit dem Abstandsbund 234 am Nockenwellenritzel 110 an, so dass die Flügel 232 (a, b...) der Einlassöffnung dem Luftabführstutzen 118 zugewandt sind, dabei wird bei rotierendem Schleuderrad 208 mit der Kante 122 der Luftspalt 120 eingeschlossen. Vorteilhafter Weise wird dabei von der Steuerkette mitgeführtes Öl durch den scheibenförmigen Körper 230 vom Luftabführstutzen 118 ferngehalten.
Zweckmäßigerweise ist die Kurbelgehäuseentlüftung an einem Zylinder angeordnet, bei welchem die Drehrichtung der Steuerkette derart verläuft, dass die Kette beim Umlaufen des Nebenwellenritzels bereits mitgeführtes Öl abschleudert und so nur wenig Öl zum Nockenwellenritzel und somit in den Bereich der Kurbelgehäuseentlüftung getragen wird; Im vorliegenden Ausführungsbeispiel in Verbindung mit einem Boxermotor ist dies ein Zylinder, bei welchem das Lasttrum nach unten und das Leertrum nach oben läuft, in der Figur 1 ist die Kurbelgehäuseentlüftung am bevorzugten Zylinder dargestellt, wobei die Drehrichtung des Nockenwellenritzels mit dem Pfeil 126 angedeutet ist.
Der Strömungsverlauf bei der Entlüftung durch das zur Ölabscheidung dienende Schleuderrad 108 ist mit den Pfeilen 102, 104, 106 dargestellt. Die ölbeladene Luft strömt gemäß 102 in Richtung des Spaltes 120, wo sehr stark Luftverwirbelungen vorherrschen, sodass die in der Luft enthaltenen Ölanteile aufgrund ihrer höheren Massenträgheit der Luftbewegung nicht folgen können und sich an den Schaufeln 232 (a, b...) des rotierenden Schleuderrades 108 niederschlagen, dargestellt mit dem Pfeil 104; die nunmehr ölbefreite Luft strömt gemäß dem Pfeil 106 Richtung des Entlüftungsschlauches 114. das am Schleuderrad 108 niedergeschlagene Öl wird aufgrund dessen Rotation radial abgeschleudert sammelt sich im Raum 116, gegebenenfalls sind im Gehäusebereich radial außerhalb des Schleuderrades 108 Auffang- bzw. Strömungsleiteinrichtungen vorgesehen, um die Ölströmung zu beruhigen.

Claims (6)

  1. Einrichtung zum Entlüften eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung zur Ölabscheidung aus der abzuführenden Luft, welche ein Schleuderrad mit Schaufeln sowie einen Luftabströmstutzen umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
    die radial verlaufenden Schaufeln (232a, b...) des Schleuderrades (108, 208) sich in Schleuderradachsrichtung in Richtung des Luftabströmstutzens (118) erstrecken,
    die Einlassöffnung des Luftabströmstutzens (118) zumindest annähernd koaxial zum Schleuderrad (108, 208) angeordnet ist und die Öffnungsebene zur Schleuderradebene zumindest annähernd parallel ist und
    der einlassseitige Endbereich des Luftabströmstutzens (118) mit den dem luftabströmstutzenseitigen Schaufelkanten des rotierenden Schleuderrades (108, 208) einen Strömungsspalt (120) einschließt.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen Schleuderrad (108, 208) und Luftabströmstutzen (118) gebildete Spalt (120) eine Breite von 0,5 bis 3 mm, insbesondere ca. 1 mm aufweist.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleuderrad (108, 208) direkt abhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl antreibbar ist.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleuderrad (108, 208) auf einer Nockenwelle (112) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  5. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Schleuderrad (108, 208) scheibenförmig mit auf einer Scheibenseite angeordneten Schaufeln (232a, b...) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die schaufelfreie Scheibenseite einem benachbart angeordneten Nockenwellenzahnrad (110) zugewandt ist.
  6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass radial außerhalb des Schleuderrades (108, 208) Ölauffang- und/oder Ölleitvorrichtungen vorgesehen sind.
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