EP1388646A1 - Crankcase ventilation system - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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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- 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
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.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.
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.When operating internal combustion engines, it is unavoidable that gases from flow the combustion chamber past the piston rings into the crankcase. These gases are commonly referred to as blowby gases and Condition especially in a piston movement in the direction UT a Pressure increase in the crankcase. It is therefore necessary to provide a vent for to provide the crankcase, via which the building up Overpressure can be reduced.
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. Due to the operational movement and temperature is due to the Crankcase ventilation drained air laden with oil, making it necessary is to perform capture operations. Examples of this are given in DE 43 11 906 A1 and DE 3541204 A1, which each have an oil separation reach by means of a rotating element.
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.According to DE 43 11 906 A1, the oil-laden air through a Ring channel, which between a housing and a rotating Oil centrifuge is formed, directed towards a Luftabströmstutzens. Here, the oil contained in the air on the outside of the Knock down the oil centrifuge and overflow due to centrifugal force Slings are thrown in the direction of an oil drain line. For rotary drive of the oil centrifuge are tangentially radiating Editing nozzle provided on the outer circumference of the rotor, due to the pressure exiting oil repulsion due to a drive in Free jet principle takes place.
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.Also in the Ölabscheidevorrichtung according to DE 3541204 A1, the Drive of the blast wheel recoil-related by the supplied Venting flow radially / tangentially emerges. The airborne Oil components are thrown against the wall of an oil catcher and run down, whereas the oil-free air goes up is dissipated.
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.It has been shown that the known devices for oil separation have limited effectiveness. Especially if the Vent flow has a high oil loading is an undesirable Oil discharge via the vent. In addition - due to the on the recoil principle based drive - soiling easily cause that no rotation occurs with the result that the function of the oil separator is disabled. The high space requirement of the presented concepts is incompatible with a compact engine design.
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.Object of the present invention is therefore, a Crankcase ventilation with a particularly effective device for To provide oil separation. Even with a high Ölbeaufschlagung 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.
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.To solve the problem, 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 Luftabströmstutzens the inlet opening of the Luftabströmstutzens 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 Luftabströmstutzens with the airabströmstutzenseitigen 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.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous embodiments and developments are the subject of Dependent claims.
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.According to a particularly preferred embodiment, the gap formed between the impeller and Luftabströmstutzen 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 Luftabströmstutzen 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.
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.It is particularly advantageous if the 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.
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.Conveniently, 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.
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.According to a particularly advantageous embodiment, 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.
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.As appropriate, it is also considered, if radially outside the Impeller wheel oil catchment and / or Ölleitvorrichtungen are provided, so that the spun-off oil is collected and returned.
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.
- FIG. 1
- a cylinder head of an internal combustion engine with blower ventilation in section and
- FIG. 2
- a blower for a crankcase ventilation in plan view and in section.
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.FIG. 1 shows a detail of a
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.The
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. As can be seen from Figure 1, the
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.Conveniently, 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 Nebenwellenritzels
Spent oil and so little oil to the camshaft sprocket and thus in
the area of the crankcase ventilation is worn; In the present
Embodiment in conjunction with a boxer engine 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
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.The flow during the venting through the oil
Claims (6)
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