EP2700791A1 - Oil separation assembly and cylinder head cover for a combustion engine - Google Patents
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- F01M2013/0433—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a deflection device, e.g. screen
Definitions
- the invention relates to an oil separator assembly having the features of the preamble of claim 1 and a cylinder head cover having the features of the preamble of claim 15.
- the goal is to separate as many particles and oil droplets from the blow-by gas as possible.
- a major application of these oil separator arrangements is in the cylinder head covers of internal combustion engines.
- the invention is therefore an object of the invention to provide a ⁇ labscheideran Aunt and a cylinder head cover, in which the oil separation is improved with the simplest possible means to be converted.
- the baffle has a corrugated surface.
- the blow-by gas is directed to a baffle-equipped baffle and deflected at this.
- larger particles can be impacted into the corrugated surface. These first adhere to the enlarged surface and then flow off.
- corrugated surface comprises any particular periodic structure of alternating or spaced-apart elevations and / or depressions. Preferably, it is elongated elevations and depressions, which are preferably arranged parallel to each other, in particular alternately arranged webs and / or grooves. For example, comb-like structures are also included in the cross section.
- the flow direction of the blow-by gas is therefore directed to the corrugated baffle.
- directed to the baffle wall all such orientations are to be understood, in which the predominant direction-forming component is directed onto the baffle wall, ie flow directions which flow at an angle greater than 45 ° or less than 135 ° to the baffle wall.
- corrugated surface is the ease of implementation in existing systems. For example, if the design of a cylinder head cover is to be modified to include a baffle with a corrugated surface, this can be done by making comparatively small changes to the production tool.
- the corrugated surface is formed by a plurality of grooves.
- the particles are slowed down and then flow off together with the separated oil droplets.
- the corrugations or the grooves are preferably arranged or aligned so that they extend in the direction of the extension direction of the cylinder head cover from the production tool.
- a corrugation with a triangular profile can be produced uniformly flat by a corresponding triangular profile on the production tool.
- the grooves are exactly in extension movement.
- the basic geometry of proven cylinder head covers does not have to be laboriously changed, but the effectiveness of the oil separation can be appreciably increased by providing or modifying existing baffles with a corrugated surface.
- the corrugated baffle is arranged in the flow path in front of a separation device.
- a separation device for example, in front of a by the blow-by gas automatically controlled spring tongue (hereinafter also referred to as Federzonneabscheider), or in front of a separation device in which in a vortex chamber in the flow direction helically rotating gas vortex flow is generated (hereinafter also referred to as Wirbelhuntabscheider).
- the oil separator preferably comprises a Federzept- and / or Wirbelhuntabscheider.
- a corrugated baffle disposed in front of these separators serves for pre-separation and thus increases the effectiveness of the oil separator arrangement.
- the gas outlet opening of the Wirbelhuntabscheiders is preferably disposed in the region of the outlet end of the vortex chamber, wherein in the vortex chamber due to the preferably tangential gas inlet, a rotating, helical gas vortex is induced, which extends from the gas inlet to the outlet end.
- the vortex chamber is expediently substantially cylindrically shaped, this term meaning a cross-sectionally rounded, for example oval or round, shape and comprising a cross-section changing over the length of the vortex chamber.
- the corrugated baffle in the flow path behind one or more deposition devices for example behind one of the above-mentioned Federzungen- and / or Wirbelhuntabborger arranged.
- the blow-by gas strikes the corrugated surface after flowing through the separator and thereby separates further particles and / or oil droplets, whereby overall the effectiveness of the oil separator arrangement can be increased.
- the Wirbelzigabscheider is preferably uncontrolled, that is free of elements for the controlled change of the flow, in particular free of corresponding switching elements or valves.
- the vortex chamber has an open gas inlet and an open gas outlet opening.
- a corrugated baffle wall is provided in combination in the flow path in front of and behind the separation device. In this way, the effectiveness of the separator can be further increased. Also more than two baffles are possible.
- the oil separator assembly according to the invention is not limited to an arrangement in combination with a Federzitch- and / or Wirbelhuntabscheider, but can for example be used as a pre-separator or low-price oil separator without fine separation.
- FIG. 1 shows a section of a cylinder head cover 1 of an internal combustion engine having an inventive oil separator assembly.
- the blow-by gas 4 of the internal combustion engine is deflected to a total of, for example, two fluted baffles 2.
- the corrugation is formed by a plurality of grooves 3.
- the flow of the blow-by gas 4 is marked with arrows in the illustration.
- the deflection at the first impinged baffle 2 takes place about an axis transverse to the flow direction of the blow-by gas at an angle of preferably greater than 90 °, more preferably greater than 160 °.
- At this first corrugated baffle 2 is a pre-separation of particles and oil droplets from the blow-by gas 4. Due to the large deflection by more than 160 ° already a significant proportion of particles and oil droplets on the corrugated baffle 2 is deposited.
- the separation device can be, for example, a spring tongue (so-called spring tongue separator) controlled automatically by the blow-by gas 4, or a so-called vortex chamber separator, in which a gas vortex flow which helically rotates in the direction of flow is generated in a vortex chamber.
- the separator may also be a cyclone separator with a dip tube.
- the separation devices typically have a flow channel 5.
- the blow-by gas 4 is deflected a second time on a baffle 2 provided with a corrugation.
- the flow direction of the blow-by gas 4 is deflected at this second baffle 2 by an angle greater than 45 °, more preferably greater than 80 °.
- the oil separator assembly in this preferred embodiment thus comprises two baffles 2, both preferably having a corrugated surface.
- FIG. 2 a section of an oil separator according to the invention is shown. On a provided with grooves 3 baffle 2 flows blow-by gas 4, which has previously flowed through a separator.
- Two different separation devices are shown by way of example. Three juxtaposed Federzonneabscheider 9 and a Wirbelhuntabscheider. 8
- the helically rotating gas vortex flow of the blow-by gas 4 is indicated.
- the blow-by gas 4 is introduced through a tangentially directed inlet 10 into the Wirbelhuntabscheider 8 and rotates on the inside of the flow channel 5 helically in the longitudinal direction.
- the advantageous for the oil separator arrangement embodiment of Wirbelhuntabscheiders 8 is in the document DE 10 2007 046 235 A1 executed, the contents of which is included in the present application in this respect.
- FIG. 5 is a section through a Wirbelhuntabscheider shown.
- a vortex chamber 13 is formed by a substantially tubular circumferential or peripheral wall 14.
- a gas inlet opening 12 is provided in the jacket wall 14.
- a tubular gas inlet 18 is provided, which is arranged tangentially to the vortex chamber 13.
- the tubular gas inlet 18 produces a tangentially directed flow of the blow-by gas 4 entering the chamber 13 through the gas inlet opening 12.
- the gas flow entering through the gas inlet opening 12 is guided along the chamber wall 14. Due to the flow component in the longitudinal direction 21 arises in the chamber 13 a helically rotating about the longitudinal axis of the gas vortex 20, without additional guide devices such as baffles or the like are required.
- Helical means that the gas vortex forms at least one complete revolution, preferably at least two complete revolutions, in a medium load range of the engine.
- the rotating gas vortex 20 extends in total in a longitudinal direction 21 of the tubular chamber 13.
- the longitudinal direction 21 extends along the central axis of the chamber 13 and may therefore be composed in sections, such as from Fig. 5 is apparent.
- the centrifugal forces acting on the oil particles in the gas vortex 20 cause a separation of the oil particles by contact with the peripheral wall 14 and coalescence of oil particles accumulating in the outer region of the chamber 13 to form oil droplets.
- the separated oil drains along the peripheral wall 14 of the chamber 13 and is returned by means of a return 24 in the engine oil circuit.
- the bottom of the chamber 13 in the operating position preferably has a steady gradient up to the oil drain line 24.
- the helical gas vortex 20 After passing through the chamber 13, the helical gas vortex 20 exits at the outlet end 22 of the chamber 13, i. it enters a non-rotating flow and exits the chamber 13 through the gas outlet port 25 located at the outlet end 22 of the chamber 13.
- the cleaned blow-by gas 23 is then passed through a clean room, for example to the pressure control valve.
- an injection mold used in the manufacture of the oil separator 11 can engage through the gas outlet opening 25 in the chamber 13.
- the cross-section of the chamber 13 between the near-inlet end 19 and the outlet end 22 has no taper, and that the surface of the gas outlet opening 25 is preferably greater than or equal to the maximum cross-sectional area of the chamber 13.
- the open construction of the vortex chamber 13 allows the separated oil 27 to flow out of the vortex chamber 13 through the gas outlet opening 25 having a large cross section. As a result, an oil drainage with a small cross-section, which shows an unfavorable freezing behavior, can be avoided.
- the oil drain line 24 preferably discharges into the clean room and not into the vortex chamber 13.
- the vortex chamber 13 has two preferably parallel arranged, tangentially contacting partial chambers with a shared gas inlet for the formation of two counter-rotating, parallel gas vortexes; it is thus a double chamber.
- the gas inlet preferably takes place tangentially in the region of the tangential contact of the two sub-chambers and is preferably directed towards the middle of a web which serves as a flow divider.
- the sub-chambers are preferably (mirror) symmetrical to the gas inlet.
- the peripheral wall of the chamber is therefore preferably omega-shaped or ⁇ -shaped. Compared to a vortex separator with only one gas vortex, the flow rate of the separator can be substantially doubled with a relatively small amount of space.
- the configuration of the Wirbelhuntabscheiders is not limited to a certain number of gas vortices. Also included are embodiments with a gas vortex, as in the application DE 10 2007 046 235 A1 described. Embodiments with more than two parallel gas vortices are also conceivable.
- three Federzonneabscheider 9 can be arranged in addition to the Wirbelhuntabscheider 8. If the spring tongue of the Federzonneabscheiders 9 automatically releases an opening gap for the blow-by gas 4 due to the increased gas pressure against the spring bias, over a large volume flow range approximately linear or at least non-exponentially increasing transmission characteristic be achieved. In the spring tongue separator 9 preferably no helically rotating gas vortex is generated, which could cause a disproportionate or even exponential increase in the pressure loss at high flow rates.
- the advantageous for the oil separator arrangement embodiment of the Federzonneabscheiders 9 is in the publications DE 103 20 215 B4 respectively. DE 10 2007 058 059 A1 executed, the content of which is included in the present application in this respect.
- FIG. 6 shows a preferred embodiment of a Federzonneabscheiders 42.
- a spring tongue 41 is assigned to the Federzonneabscheider 42 and disposed substantially in the deposition chamber 43, and opens inwards.
- the spring tongue 41 is cantilevered at one end in a clamping device 45.
- the other end of the spring tongue 41 covers in the rest position, the gas inlet opening 46 of the oil separator 42, which may be circular, for example, from.
- the free end of the spring tongue 41 is acted upon by the oil-loaded blow-by gas. Due to the pressurization, the spring tongue 41 releases a gap 47, through which the blow-by gas flows at high speed into the downstream separation chamber 43.
- a baffle 48 is provided, which expediently has a predominantly vertical component with respect to the spring tongue 41 in the rest position and is preferably oriented approximately perpendicular to the spring tongue 41 in the rest position. Approximately perpendicular here means at an angle in the range of 70 ° to 110 °, preferably in the range of 80 ° to 100 °.
- the gas flow entering through the gap 47 thus runs approximately perpendicular to the baffle 48 and is deflected along the baffle 48. Due to the inertia of the Oil and dirt particles in the blow-by gas are deposited on the baffle 48.
- the gas flow is discharged through a downstream outlet chamber 44 such that a deflection of the gas flow in the opposite direction to the flow direction through the gap 47 into the separation chamber 43 takes place on the impact wall.
- the deflection of the gas flow is here preferably more than 120 ° and more preferably more than 150 ° to about 180 °, as shown Fig. 6 is apparent.
- the deposited on the baffle 48 oil drains from the bottom 49 of the separation chamber 43 and the downstream outlet chamber 44 and is returned by means of the return in the engine oil circuit.
- the bottom of the chambers 43, 44 in the operating position preferably has a steady gradient up to the oil drainage.
- both the Wirbelhuntabscheider 8 and the Federzacheabscheider 9 a flow channel 5.
- the flow channel 5 may be both closed and open in the longitudinal direction.
- the flow channel 5 of the Wirbelzigabscheiders 8 is closed in the longitudinal direction and the flow channels 5 of the Federzeptabscheider 9 in the longitudinal direction open, wherein the lower-side opening of the flow channels 5 in the illustration of FIG. 2 is not visible.
- the blow-by gas 4 exits from the outlet opening of the flow channel 5.
- a corrugated baffle 2 is arranged.
- the distance D formed between the exit opening of the flow channel 5 and the corrugated surface is generally preferably less than 8 mm, more preferably less than 6 mm.
- the distance D is preferably less than 2 mm, more preferably less than 1 mm. This comparatively small gap causes an increased separation of particles and oil droplets on the baffle 2.
- the blow-by gas 4 ultimately exits the oil separator arrangement via a Gausaustritt 7.
- the gas outlet 7 can also lead to other ventilation components, which are necessary for example for pressure or flow control.
- a gas outlet 7 equipped with a pressure regulating valve is preferred for use in a diesel engine.
- a PCV valve Positive Crankcase Ventilation
- a pressure control valve with or without combination with one check valve or multiple check valves can be provided.
- a baffle 2 preferably ⁇ labtropfrippen can be arranged, collected over which the separated oil and then returned to the oil circuit.
- the return of the separated oil takes place for example via the oil return 6, which preferably has a check valve.
- FIGS. 3 and 4 the corrugated surface forming grooves 3 are shown in detail.
- FIG. 3 shows the grooves 3 in isometric view, the FIG. 4 in a sectional view.
- FIG. 4 shows the grooves 3 in isometric view, the FIG. 4 in a sectional view.
- the grooves 3 have a depth t and are arranged next to one another at a distance d1.
- the width of the grooves 3 is referred to as d2.
- the groove depth t is preferably at least 0.5 mm, more preferably at least 0.75 mm, for example about 1 mm, with larger depths are conceivable.
- the grooves 3 are preferably arranged equidistantly next to each other
- the groove spacing d1 and the groove width d2 are each preferably less than two, preferably less than one millimeter.
- the grooves 3 are preferably triangular in cross section.
- the ratio of groove pitch d1 to groove width d2 is preferably in a range between 0.5 and 1.5, preferably in a range between 0.75 and 1.25.
- the ratio of groove spacing d2 to groove depth t is preferably in a range between 0.5 and 1.5, preferably in a range between 0.75 and 1.25.
- the ratio of groove width d1 to groove depth t is preferably in a range between 0.5 and 1.5, preferably in a range between 0.75 and 1.25.
- the corrugation of the baffle 2 is not limited to triangular grooves 3.
- the shaping of the recesses 7 or elevations 3 in cross section is suitably selectable.
- comb-like structures are also included in cross-section, as in FIG FIG. 7 shown embodiment.
- the corrugation is formed by parallel and alternately arranged webs 3 and grooves 7 formed therebetween.
- the webs 3 are rectangular, for example, in cross section.
- the width d1 of the webs 3 is preferably in the range between 1 mm and 3 mm.
- the distance d2 of the webs 3, or the width of the grooves 7, is preferably in the range between 1 mm and 2 mm.
- the height of the webs 3 or the depth t of the grooves 7 is preferably larger, more preferably at least twice as large as the width d1 of the webs 3, and is preferably in the range between 2 mm and 10 mm.
Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Ölabscheideranordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 und eine Zylinderkopfhaube mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 15.The invention relates to an oil separator assembly having the features of the preamble of
Aus der
In der Regel wird dabei das Ziel verfolgt möglichst viele Partikel und Öltröpfchen aus dem Blow-by-Gas abzuscheiden. Eine Hauptanwendung dieser Ölabscheideranordnungen erfolgt in den Zylinderkopfhauben von Verbrennungsmotoren.As a rule, the goal is to separate as many particles and oil droplets from the blow-by gas as possible. A major application of these oil separator arrangements is in the cylinder head covers of internal combustion engines.
Es besteht dabei stets das Bestreben die bekannten Ölabscheideranordnungen und Zylinderkopfhauben so zu verbessern, dass die beschriebene Abscheidung möglichst effektiv erfolgt und beispielsweise möglichst viele Partikel und Öltröpfchen aus dem Blow-by-Gas abgeschieden werden können. Einfach in das Design vorhandener Zylinderkopfhauben zu implementierende Verbesserungen der bestehenden Ölabscheideranordnungen und/oder Zylinderkopfhauben sind dabei besonders erstrebenswert.There is always an effort to improve the known oil separator arrangements and cylinder head covers so that the described deposition is as effective as possible and, for example, as many particles and oil droplets can be separated from the blow-by gas. Improvements to the existing oil separator arrangements and / or cylinder head covers which are simply to be implemented in the design of existing cylinder head covers are particularly desirable.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde eine Ölabscheideranordnung und eine Zylinderkopfhaube zu schaffen, bei denen die Ölabscheidung mit möglichst einfach umzusetzenden Mitteln verbessert ist.The invention is therefore an object of the invention to provide a Ölabscheideranordnung and a cylinder head cover, in which the oil separation is improved with the simplest possible means to be converted.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche.The invention solves this problem with the features of the independent claims.
Als Kern der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Prallwand eine geriffelte Oberfläche aufweist. Das Blow-by-Gas wird auf eine mit einer riffeligen Oberfläche ausgestattete Prallwand gerichtet und an dieser umgelenkt. Dadurch können insbesondere größere Partikel in die geriffelte Oberfläche impaktiert werden. Diese haften zunächst durch die vergrößerte Oberfläche an und fließen anschließend ab.As the core of the invention, it is proposed that the baffle has a corrugated surface. The blow-by gas is directed to a baffle-equipped baffle and deflected at this. As a result, in particular larger particles can be impacted into the corrugated surface. These first adhere to the enlarged surface and then flow off.
Der Begriff geriffelte Oberfläche umfasst jede insbesondere periodische Struktur von abwechselnd oder beabstandet angeordneten Erhebungen und/oder Vertiefungen. Vorzugsweise handelt es sich um längliche Erhebungen und Vertiefungen, die vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sind, insbesondere abwechselnd angeordnete Stege und/oder Nuten. Umfasst sind beispielsweise auch im Querschnitt kammartige Strukturen.The term corrugated surface comprises any particular periodic structure of alternating or spaced-apart elevations and / or depressions. Preferably, it is elongated elevations and depressions, which are preferably arranged parallel to each other, in particular alternately arranged webs and / or grooves. For example, comb-like structures are also included in the cross section.
Die Strömungsrichtung des Blow-by-Gases ist demnach auf die geriffelte Prallwand gerichtet. Dies bedeutet, dass die Strömungsrichtung beispielsweise in einem 90° Winkel senkrecht auf die Prallwand gerichtet sein kann, bevor die Umlenkung an der Prallwand erfolgt. Unter "auf die Prallwand gerichtet" sind insgesamt solche Ausrichtungen zu verstehen, bei denen die überwiegende richtungsbildende Komponente auf die Prallwand gerichtet ist, also Strömungsrichtungen, die in einem Winkel größer als 45° bzw. kleiner als 135° auf die Prallwand zuströmen.The flow direction of the blow-by gas is therefore directed to the corrugated baffle. This means that the flow direction can be directed for example at a 90 ° angle perpendicular to the baffle wall, before the deflection takes place on the baffle. By "directed to the baffle wall", all such orientations are to be understood, in which the predominant direction-forming component is directed onto the baffle wall, ie flow directions which flow at an angle greater than 45 ° or less than 135 ° to the baffle wall.
Ein weiterer Vorteil der geriffelten Oberfläche ist die einfache Implementierbarkeit in bestehende Systeme. Wenn beispielsweise das Design einer Zylinderkopfhaube so modifiziert werden soll, dass sie eine Prallwand mit geriffelter Oberfläche aufweist, kann dies durch vergleichsweise kleine Änderungen des Herstellungswerkzeugs geschehen.Another advantage of the corrugated surface is the ease of implementation in existing systems. For example, if the design of a cylinder head cover is to be modified to include a baffle with a corrugated surface, this can be done by making comparatively small changes to the production tool.
Vorzugsweise ist die geriffelte Oberfläche durch eine Vielzahl von Rillen gebildet. In den Rillen werden die Partikel abgebremst und fließen anschließend zusammen mit den abgeschiedenen Öltröpfchen ab.Preferably, the corrugated surface is formed by a plurality of grooves. In the grooves, the particles are slowed down and then flow off together with the separated oil droplets.
Die Riffelung bzw. die Rillen werden vorzugsweise so angeordnet bzw. ausgerichtet, dass sie in Richtung der Auszugsrichtung der Zylinderkopfhaube aus dem Herstellungswerkzeug verlaufen. Während der linearen Auszugsbewegung kann beispielsweise eine Riffelung mit Dreiecksprofil durch ein entsprechendes dreieckiges Profil am Herstellungswerkzeug gleichmäßig flächig erzeugt werden. Die Rillen verlaufen genau in Auszugsbewegung.The corrugations or the grooves are preferably arranged or aligned so that they extend in the direction of the extension direction of the cylinder head cover from the production tool. During the linear extension movement, for example, a corrugation with a triangular profile can be produced uniformly flat by a corresponding triangular profile on the production tool. The grooves are exactly in extension movement.
Die Grundgeometrie bewährter Zylinderkopfhauben muss nicht aufwändig geändert werden, sondern die Effektivität der Ölabscheidung kann durch Vorsehen bzw. Modifikation vorhandener Prallwände mit einer geriffelten Oberfläche spürbar gesteigert werden.The basic geometry of proven cylinder head covers does not have to be laboriously changed, but the effectiveness of the oil separation can be appreciably increased by providing or modifying existing baffles with a corrugated surface.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die geriffelte Prallwand im Strömungsweg vor einer Abscheideeinrichtung angeordnet. Beispielweise vor einer vom Blow-by-Gas selbsttätig gesteuerten Federzunge (im Folgenden auch als Federzungenabscheider bezeichnet), oder vor einer Abscheideeinrichtung, in der in einer Wirbelkammer eine in Strömungsrichtung schraubenförmig rotierende Gaswirbelströmung erzeugt wird (im Folgenden auch als Wirbelkammerabscheider bezeichnet). Demnach umfasst die Ölabscheideranordnung vorzugsweise einen Federzungen- und/oder Wirbelkammerabscheider. Eine vor diesen Abscheideeinrichtungen angeordnete geriffelte Prallwand dient zur Vorabscheidung und steigert so die Effektivität der Ölabscheideranordnung.In a preferred embodiment of the invention, the corrugated baffle is arranged in the flow path in front of a separation device. For example, in front of a by the blow-by gas automatically controlled spring tongue (hereinafter also referred to as Federzungenabscheider), or in front of a separation device in which in a vortex chamber in the flow direction helically rotating gas vortex flow is generated (hereinafter also referred to as Wirbelkammerabscheider). Accordingly, the oil separator preferably comprises a Federzungen- and / or Wirbelkammerabscheider. A corrugated baffle disposed in front of these separators serves for pre-separation and thus increases the effectiveness of the oil separator arrangement.
Die Gasauslassöffnung des Wirbelkammerabscheiders ist vorzugsweise im Bereich des auslaufseitigen Endes der Wirbelkammer angeordnet, wobei in der Wirbelkammer bedingt durch den vorzugsweise tangentialen Gaseinlass ein rotierender, schraubenförmiger Gaswirbel induziert wird, der sich von dem Gaseinlass bis zu dem auslaufseitigen Ende erstreckt. Zu diesem Zweck ist die Wirbelkammer zweckmäßigerweise im Wesentlichen zylindrisch geformt, wobei dieser Begriff eine im Querschnitt abgerundete, beispielsweise ovale oder runde Form bedeutet und einen sich über die Länge der Wirbelkammer ändernden Querschnitt umfasst.The gas outlet opening of the Wirbelkammerabscheiders is preferably disposed in the region of the outlet end of the vortex chamber, wherein in the vortex chamber due to the preferably tangential gas inlet, a rotating, helical gas vortex is induced, which extends from the gas inlet to the outlet end. For this purpose, the vortex chamber is expediently substantially cylindrically shaped, this term meaning a cross-sectionally rounded, for example oval or round, shape and comprising a cross-section changing over the length of the vortex chamber.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die geriffelte Prallwand im Strömungsweg hinter einer oder mehreren Abscheideeinrichtungen, beispielsweise hinter einem der oben genannten Federzungen- und/oder Wirbelkammerabscheider, angeordnet. In diesem Fall trifft das Blow-by-Gas nach Durchströmen der Abscheideeinrichtung auf die geriffelte Oberfläche und scheidet dadurch weitere Partikel und/oder Öltröpfchen aus, wodurch insgesamt die Effektivität der Ölabscheideranordnung gesteigert werden kann.In another preferred embodiment of the invention, the corrugated baffle in the flow path behind one or more deposition devices, for example behind one of the above-mentioned Federzungen- and / or Wirbelkammerabscheider arranged. In this case, the blow-by gas strikes the corrugated surface after flowing through the separator and thereby separates further particles and / or oil droplets, whereby overall the effectiveness of the oil separator arrangement can be increased.
Der Wirbelkammerabscheider ist vorzugsweise ungesteuert, das heißt frei von Elementen zur gesteuerten Veränderung des Durchflusses, insbesondere frei von entsprechenden Schaltelementen oder Ventilen. Insbesondere weist die Wirbelkammer einen offenen Gaseinlass und eine offene Gasauslassöffnung auf.The Wirbelkammerabscheider is preferably uncontrolled, that is free of elements for the controlled change of the flow, in particular free of corresponding switching elements or valves. In particular, the vortex chamber has an open gas inlet and an open gas outlet opening.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist in Kombination im Strömungsweg vor und hinter der Abscheideeinrichtung eine geriffelte Prallwand vorgesehen. Auf diese Weise kann die Effektivität der Abscheideeinrichtung noch weiter gesteigert werden. Auch mehr als zwei Prallwände sind möglich.In a further embodiment of the invention, a corrugated baffle wall is provided in combination in the flow path in front of and behind the separation device. In this way, the effectiveness of the separator can be further increased. Also more than two baffles are possible.
Die erfindungsgemäße Ölabscheideranordnung ist nicht auf eine Anordnung in Kombination mit einem Federzungen- und/oder Wirbelkammerabscheider beschränkt, sondern kann beispielsweise auch als Vorabscheider oder Niedrigpreis-Ölabscheider ohne Feinabscheidung eingesetzt werden.The oil separator assembly according to the invention is not limited to an arrangement in combination with a Federzungen- and / or Wirbelkammerabscheider, but can for example be used as a pre-separator or low-price oil separator without fine separation.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Dabei zeigt:
- Fig. 1
- eine isometrische Darstellung einer erfindungsgemäßen Ölabscheideranordnung;
- Fig. 2
- eine Ausschnittsdarstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Ölabscheideranordnung;
- Fig. 3
- eine isometrische Darstellung eines geriffelten Prallwandabschnitts;
- Fig. 4
- eine Schnittzeichnung eines geriffelten Prallwandabschnitts;
- Fig. 5
- einen Schnitt durch einen Wirbelkammerabscheider;
- Fig. 6
- einen Längsschnitt durch einen Federzungenabscheider; und
- Fig. 7
- eine Schnittzeichnung eines geriffelten Prallwandabschnitts in einer weiteren Ausführungsform.
- Fig. 1
- an isometric view of an oil separator assembly according to the invention;
- Fig. 2
- a sectional view of another oil separator according to the invention;
- Fig. 3
- an isometric view of a corrugated baffle section;
- Fig. 4
- a sectional view of a corrugated baffle section;
- Fig. 5
- a section through a Wirbelkammerabscheider;
- Fig. 6
- a longitudinal section through a Federzungenabscheider; and
- Fig. 7
- a sectional view of a corrugated baffle section in a further embodiment.
Die
Die Umlenkung an der ersten angeströmten Prallwand 2 erfolgt dabei um eine Achse quer zur Strömungsrichtung des Blow-by-Gases um einen Winkel von vorzugsweise größer 90°, weiter vorzugsweise von größer 160°. An dieser ersten geriffelten Prallwand 2 erfolgt eine Vorabscheidung von Partikeln und Öltröpfchen aus dem Blow-by-Gas 4. Durch die große Umlenkung um mehr als 160° wird bereits ein signifikanter Anteil von Partikeln und Öltröpfchen an der geriffelten Prallwand 2 abgeschieden.The deflection at the first
Anschließend durchströmt das Blow-by-Gas 4 eine Abscheideeinrichtung. Die Abscheideeinrichtung kann dabei beispielsweise eine vom Blow-by-Gas 4 selbsttätig gesteuerte Federzunge (sogenannter Federzungenabscheider) sein, oder ein sogenannter Wirbelkammerabscheider, bei dem in einer Wirbelkammer eine in Strömungsrichtung schraubenförmig rotierende Gaswirbelströmung erzeugt wird. Es kann sich bei der Abscheideeinrichtung auch beispielsweise um einen Zyklonabscheider mit Tauchrohr handeln. Die Abscheideeinrichtungen weisen dabei typischerweise einen Strömungskanal 5 auf.Subsequently, the blow-by
Nach Durchströmen der Abscheideeinrichtung wird das Blow-by-Gas 4 ein zweites Mal an einer mit einer Riffelung versehenen Prallwand 2 umgelenkt. Vorzugsweise wird die Strömungsrichtung des Blow-by-Gases 4 an dieser zweiten Prallwand 2 um einen Winkel größer 45°, weiter vorzugsweise größer 80° umgelenkt. Durch die Umlenkung werden kleine und große Partikel, sowie Öltröpfchen auf der Prallwand 2 abgeschieden, die nicht bereits zuvor an der ersten geriffelten Prallwand oder an der Abscheideeinrichtung abgeschieden wurden.After flowing through the separating device, the blow-by
Die Ölabscheideranordnung in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfasst somit zwei Prallwände 2, wobei vorzugsweise beide eine geriffelte Oberfläche aufweisen.The oil separator assembly in this preferred embodiment thus comprises two
In der
In dem Wirbelkammerabscheider 8 ist die schraubenförmig rotierende Gaswirbelströmung des Blow-by-Gases 4 angedeutet. Das Blow-by-Gas 4 wird durch einen tangential gerichteten Einlass 10 in den Wirbelkammerabscheider 8 eingeleitet und rotiert an der Innenseite des Strömungskanals 5 schraubenförmig in Längsrichtung. Die für die Ölabscheideranordnung vorteilhafte Ausgestaltung des Wirbelkammerabscheiders 8 ist in der Druckschrift
In der
Die in dem Gaswirbel 20 auf die Ölpartikel wirkenden Fliehkräfte bewirken eine Abscheidung der Ölpartikel durch Kontakt mit der Umfangswand 14 und Koaleszenz der sich im äußeren Bereich der Kammer 13 anreichernden Ölpartikel zu Öltröpfchen. Das abgeschiedene Öl läuft entlang der Umfangswand 14 der Kammer 13 ab und wird mittels eines Rücklaufs 24 in den Motorölkreislauf zurückgeführt. Um die Schwerkraftableitung des Öls ohne Toträume sicherzustellen, weist der Boden der Kammer 13 in der Betriebslage vorzugsweise ein stetiges Gefälle bis zu der Ölablaufleitung 24 auf. Durch eine Rücklaufsperre wird der Eintritt von Blow-by-Gas 4 in den Reinraum durch die Ölablaufleitung 24 in umgekehrter Richtung verhindert.The centrifugal forces acting on the oil particles in the
Nach dem Durchlaufen der Kammer 13 läuft der schraubenförmige Gaswirbel 20 an dem auslaufseitigen Ende 22 der Kammer 13 aus, d.h. er geht in eine nicht-rotierende Strömung über, und tritt aus der Kammer 13 durch die an dem auslaufseitigen Ende 22 der Kammer 13 angeordnete Gasauslassöffnung 25 aus. Das gereinigte Blow-by-Gas 23 wird dann durch einen Reinraum beispielsweise zu dem Druckregelventil geleitet.After passing through the
Aufgrund des Austretens der Gasströmung aus der Wirbelkammer 13 an dem auslaufseitigen Ende 22 ergibt sich eine offene Bauweise der Kammer 13. Insbesondere kann ein in der Herstellung des Ölabscheiders 11 verwendetes Spritzwerkzeug durch die Gasauslassöffnung 25 in die Kammer 13 eingreifen. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, wenn der Querschnitt der Kammer 13 zwischen dem einlassnahen Ende 19 und dem auslaufseitigen Ende 22 keine Verjüngung aufweist, sowie dass die Fläche der Gasauslassöffnung 25 vorzugsweise größer oder gleich der maximalen Querschnittsfläche der Kammer 13 ist.Due to the escape of the gas flow from the
Die offene Bauweise der Wirbelkammer 13 ermöglicht es, dass das abgeschiedene Öl 27 durch die einen großen Querschnitt aufweisende Gasauslassöffnung 25 aus der Wirbelkammer 13 abfließt. Dadurch kann eine Ölableitung mit geringem Querschnitt, die ein ungünstiges Einfrierverhalten zeigt, vermieden werden. Anders ausgedrückt mündet die Ölablaufleitung 24 vorzugsweise in den Reinraum und nicht in die Wirbelkammer 13.The open construction of the
Wie aus der
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Wirbelkammer 13 zwei vorzugsweise parallel angeordnete, sich tangential berührende Teilkammern mit einem gemeinsam genutzten Gaseinlass zur Ausbildung zweier gegenläufig rotierender, parallel angeordneter Gaswirbel auf; es handelt sich somit um eine Doppelkammer. Der Gaseinlass erfolgt vorzugsweise tangential in den Bereich der tangentialen Berührung der beiden Teilkammern und ist vorzugsweise auf die Mitte eines Stegs gerichtet, der als Strömungsteiler dient. Die Teilkammern liegen vorzugsweise (spiegel-)symmetrisch zu dem Gaseinlass. Die Umfangswand der Kammer ist daher vorzugsweise omega- bzw. ω-förmig ausgebildet. Im Vergleich zu einem Wirbelabscheider mit nur einem Gaswirbel kann bei verhältnismäßig geringfügig größerem Bauraum die Durchflussmenge des Abscheiders im Wesentlichen verdoppelt werden.In a preferred embodiment, the
Die Ausgestaltung des Wirbelkammerabscheiders ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl von Gaswirbeln beschränkt. Umfasst sind insbesondere auch Ausführungsformen mit einem Gaswirbel, wie in der Anmeldung
Wie in der
Die
In der Abscheidekammer 43 ist eine Prallwand 48 vorgesehen, die zweckmäßigerweise eine überwiegend senkrechte Komponente in Bezug auf die Federzunge 41 in Ruhestellung aufweist und vorzugsweise etwa senkrecht zu der Federzunge 41 in Ruhestellung orientiert ist. Etwa senkrecht bedeutet hier unter einem Winkel im Bereich von 70° bis 110°, vorzugsweise im Bereich von 80° bis 100°. Der durch den Spalt 47 eintretende Gasstrom läuft somit etwa senkrecht auf die Prallwand 48 zu und wird entlang der Prallwand 48 umgelenkt. Aufgrund der Trägheit der Öl- und Schmutzteilchen in dem Blow-by-Gas werden diese an der Prallwand 48 abgeschieden. Um eine möglichst hohe Abscheidewirkung zu erhalten, wird die Gasströmung durch eine nachgeordnete Auslasskammer 44 so abgeführt, dass an der Prallwand eine Umlenkung des Gasstroms in Gegenrichtung zu der Strömungsrichtung durch den Spalt 47 in die Abscheidekammer 43 erfolgt. Die Umlenkung der Gasströmung beträgt hier vorzugsweise mehr als 120° und weiter vorzugsweise mehr als 150° bis zu etwa 180°, wie aus
Das an der Prallwand 48 abgeschiedene Öl läuft am Boden 49 der Abscheidekammer 43 und der nachgeordneten Auslasskammer 44 ab und wird mittels des Rücklaufs in den Motorölkreislauf zurückgeführt. Um die Schwerkraftableitung des Öls ohne Toträume sicherzustellen, weist der Boden der Kammern 43, 44 in der Betriebslage vorzugsweise ein stetiges Gefälle bis zu der Ölableitung auf.The deposited on the
Bei dem Federzungenabscheider ist die Anordnung des Federzungen-Ventils an der Gaseinlassöffnung wesentlich, weil die Querschnittsverengung im Spalt des Federzungenventils zu einer erheblichen Beschleunigung des durchströmenden Blow-by-Gases führt, die eine effektive Abscheidung Ölpartikeln an der dahinter angeordneten Prallwand 48 ermöglicht.In the Federzungenabscheider the arrangement of the spring-tongue valve at the gas inlet opening is essential because the cross-sectional constriction in the gap of the flexible tongue valve leads to a considerable acceleration of the flowing blow-by gas, which allows effective separation of oil particles on the rear wall arranged behind the
Wie in der
Nach Durchströmen des Strömungskanals 5 tritt das Blow-by-Gas 4 aus der Austrittsöffnung des Strömungskanals 5 aus. Unmittelbar dahinter ist eine geriffelte Prallwand 2 angeordnet.After flowing through the
Der Abstand D, der zwischen Austrittsöffnung des Strömungskanals 5 und der geriffelten Oberfläche ausgebildet wird, beträgt im Allgemeinen vorzugsweise weniger als 8 mm, weiter vorzugsweise weniger als 6 mm. Bei Anordnung der geriffelten Prallwand 2 hinter einem Federzungenabscheider 9 beträgt der Abstand D vorzugsweise weniger als 2 mm, weiter bevorzugt weniger als 1 mm. Dieser vergleichsweise kleine Spalt führt dazu, dass an der Prallwand 2 eine erhöhte Abscheidung von Partikeln und Öltröpfchen erfolgt.The distance D formed between the exit opening of the
Das Blow-by-Gas 4 tritt letztlich aus der Ölabscheideranordnung über einen Gausaustritt 7 aus.The blow-by
Der Gasaustritt 7 kann auch zu weiteren Entlüftungskomponenten führen, welche beispielsweise zur Druck- oder Volumenstromregelung notwendig sind.The
Ein mit einem Druckregelventil ausgestatteter Gasaustritt 7 ist für den Einsatz in einem Dieselmotor bevorzugt. Für den Einsatz in Ottomotoren kann ein PCV-Ventil (PCV = Positiv Crankcase Ventilation) oder ein Druckregelventil mit oder ohne Kombination mit einem Rückschlagventil oder mehreren Rückschlagventilen vorgesehen werden.A
Um oder an einer Prallwand 2 können vorzugsweise Ölabtropfrippen angeordnet sein, über die das abgeschiedene Öl gesammelt und anschließend dem Ölkreislauf zurückgeführt wird. Die Rückführung des abgeschiedenen Öls erfolgt beispielsweise über den Ölrücklauf 6, der bevorzugt ein Rückschlagventil aufweist.Around or on a
In den
Die
Die Rillen 3 weisen eine Tiefe t auf und sind in einem Abstand d1 nebeneinander angeordnet. Die Breite der Rillen 3 wird als d2 bezeichnet. Die Rillentiefe t beträgt vorzugsweise mindestens 0,5 mm, weiter bevorzugt mindestens 0,75 mm, beispielsweise etwa 1 mm, wobei auch größere Tiefen denkbar sind. Die Rillen 3 sind vorzugsweise äquidistant nebeneinander angeordnetThe
Die Rillenabstand d1 und die Rillenbreite d2 betragen jeweils vorzugsweise weniger als zwei, bevorzugt weniger als einen Millimeter. Die Rillen 3 sind im Querschnitt vorzugsweise dreieckig ausgebildet.The groove spacing d1 and the groove width d2 are each preferably less than two, preferably less than one millimeter. The
Das Verhältnis von Rillenabstand d1 zu Rillenbreite d2 liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,5 und 1,5, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,75 und 1,25. Das Verhältnis von Rillenabstand d2 zu Rillentiefe t liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,5 und 1,5, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,75 und 1,25. Das Verhältnis von Rillenbreite d1 zu Rillentiefe t liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 0,5 und 1,5, bevorzugt in einem Bereich zwischen 0,75 und 1,25.The ratio of groove pitch d1 to groove width d2 is preferably in a range between 0.5 and 1.5, preferably in a range between 0.75 and 1.25. The ratio of groove spacing d2 to groove depth t is preferably in a range between 0.5 and 1.5, preferably in a range between 0.75 and 1.25. The ratio of groove width d1 to groove depth t is preferably in a range between 0.5 and 1.5, preferably in a range between 0.75 and 1.25.
Die Riffelung der Prallwand 2 ist nicht auf dreieckige Rillen 3 beschränkt. Im Allgemeinen ist jede insbesondere periodische Struktur von abwechselnd oder beabstandet angeordneten, vorzugsweise länglichen, vorzugsweise parallel zueinander angeordneten Vertiefungen 7 und/oder Erhebungen 3 (siehe
Umfasst sind beispielsweise auch im Querschnitt kammartige Strukturen, wie in der in
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