JP4138644B2 - 内燃機関のクランクケーシングガスのための油分離装置 - Google Patents

Description

【０００１】
背景技術
本発明は、内燃機関のクランクケーシングガスのための油分離装置であって、前分離装置と、サイクロン分離装置と、微細分離装置と、かつ場合により弁装置とが設けられており、これらが、内燃機関のシリンダヘッドフードにカスケード状に設けられている形式のものに関する。
【０００２】
内燃機関の運転中に、ピストンとピストンリングとシリンダライナとの間に、場合により弁案内部の範囲内にも、漏えいガス流、いわゆる吹き抜けガスが生じる。クランクケーシング室内またはシリンダヘッドの上方のカム軸ケーシング内に達するか、あるいはそこに案内されるこの吹き抜けガス内には、液状の成分、先ず第１に微細な油滴またはエンジンオイルの低沸点の成分が含まれている。動かされる伝動装置部分、すなわちピストン、連かん、クランク軸またはカム軸によっても、大きな油滴がクランクケーシングガス内あるいはカム軸ケーシングガス内に含まれていてもよい。ここでは油しぶきについても言える。吹き抜けガスを排出するために、大抵はカム軸ケーシングを介して経過するクランクケーシングの排気が行われる。クランクケーシングガスと呼ばれ、かつ脈動的に生ずるこのガス・液体量は、油分離装置によって液状の成分を除かれ、次いで普通は内燃機関の吸い込み範囲内に導かれる。油分離によって、後続の範囲内の汚物が回避され、炭化水素のエミッションが不所望の形式で高められることはない。
【０００３】
ドイツ連邦共和国特許公開第１９７００７３３号明細書から、クランクケーシングガスのための、上述の形式の油分離装置が公知である。この文献は、最初に述べた油分離装置のコンポーネントを内燃機関のシリンダヘッドフード内に組み込んで配置することを、開示しかつ教示している。この場合、前分離装置とサイクロン分離装置とは、シリンダヘッドフードの内面に、要するにシリンダヘッドフードの、クランク軸ケーシング若しくはカム軸ケーシングに面した側に配置されている。微細分離装置と弁装置とは、シリンダヘッドフードの２つのケーシング天井半部の間に配置されていて、かつ流動に従ってサイクロン分離装置に後置されている。更に、この公知の油分離装置においては、微細分離装置の微細分離挿入体の下方の範囲内に、カム軸ケーシングへの油戻し開口が構成されている。前分離装置内で及びサイクロン分離装置内で分離された液体、特に油は、斜めのケーシング成形部を介して微細分離装置のケーシング範囲内に達し、かつそこから前記の油戻し開口を介して、カム軸ケーシング内に戻される。要するに、分離された液体は３つの段から、第３の段の油戻し開口を介して分離される。分離された液体は、油分離装置の内部の流動を妨害することがあり、しかも、大きな液体量が分離される時に妨害することがある。更に、迅速な流動は、特にサイクロン分離装置において、又はサイクロン分離装置の終わりに、分離された液体の戻し案内を妨害することがある。
【０００４】
ここから出発して、本発明の課題は、この欠点に対処することである。
【０００５】
この課題は、上位概念による油分離装置において本発明によれば、流動方向又はカスケード方向で見て、サイクロン分離装置の手前に油排出開口が設けられており、この油排出開口を通って、前分離装置内で分離された油が戻し案内可能であるようにすることによって、解決される。
【０００６】
要するに、前分離装置内で分離された油を別の戻し開口を介して、直接にエンジンルーム内に戻すことを提案する。このことは簡単に可能である。それは、前分離装置の範囲内ではまだ著しい圧力勾配が支配しておらず、かつそこで分離された液体量が下方に向かって簡単に滴下若しくは排出することができ、かつ流動によって前分離装置内に連行されないからである。この形式で、クランクケーシング内に含まれている液体の大部分、すなわち大きな油滴の大部分が前分離され、かつ直接にエンジンルーム内に戻される。この液体量の戻し案内、排出または滴下は、有利には、クランクケーシングガスの油分離装置内への供給部と同じ、シリンダヘッドフードの開口によって行われる。この開口は、有利には大きい開口横断面を有しており、この開口横断面は、例えばカム軸ケーシング室内に突入していて、特に湾曲した滴下壁を有していてよい。この滴下壁はシリンダヘッドフードによって形成されている。
【０００７】
本発明の実施態様では、油分離装置は次のように構成されている。すなわち、前分離装置と、サイクロン分離装置と、微細分離装置と、場合により設けられた弁装置とが、シリンダヘッドフードの外面に配置されていて、かつケーシング半シャーレによって覆いかぶされており、このケーシング半シャーレが、シリンダヘッドフードの外面と一緒に、分離装置のためのケーシングを形成しており、かつシール作用をもってシリンダヘッドフードの外面に取り付け可能である。
【０００８】
油分離装置のコンポーネントを本来のシリンダヘッドフードの外側に配置することは、次のような可能性を、すなわち、ケーシング内の、すなわち油分離装置のケーシング半シャーレ内のすべてのコンポーネントを、前組み立て可能な構造群として製作し、かつこの構造群を、付加的な底部分をもってまたは付加的な底部分なしに、全体としてモジュール状にシリンダヘッドフードの外面に付け加える可能性を開く。特に、シリンダヘッドフードは油分離装置の構造部分から離してシリンダヘッドに取り付けることができ、カム軸ケーシングを上方に向かって閉鎖することができる。次いで、あるいは後の時点に、油分離装置の、前製作された構造群を取り付けることができる。
【０００９】
油分離装置のためのケーシングを形成しているケーシング半シャーレが、一体的に製作されたプラスティック部分、特に射出成形部分であると特に有利であると分かった。
【００１０】
油分離装置の、構造群に特有の前組み立て可能性に関して、前分離装置の流動案内壁と、サイクロン分離装置のためのらせん挿入体と、微細分離装置のための分離挿入体と、さらに有利には弁装置とが、ケーシング半シャーレ内に前組み立て可能に挿入可能であると、有利であることが分かった。すべてのコンポーネントはこの場合、ケーシング半シャーレに関して前組み立て可能であり、かつ組み込み準備のできた構造群として予め設けることができ、次いでシリンダヘッドフードへの最終組み立ての所望の時点で供給することができる。
【００１１】
ケーシング半シャーレは、有利な形式では、むしろ扁平にかつ細長く構成されているべきである。１５０ １／ｍｉｎまでのクランクケーシングガスを処理するためには、単に約２９５×６０×７０ｍｍ（長さ×幅×高さ）の寸法で充分であると分かった。この場合、１００〜２００ｇ／ｈの油量を分離することができた。この量を、外部に付け加えられたサイクロン分離装置の、上位概念に合わないモジュール状の構造形で達成するためには、従来は、はるかに大きい１７５ｍｍの構造高さと、１０５×９０ｍｍの長さと幅とが必要であった。本発明による構造形によって、油分離装置の構成における扁平でかつ細長い寸法を前記の範囲内で実現することが可能であり、これは、その有効性及び装入量並びに分離能力とに関して充分である。
【００１２】
ケーシング半シャーレがシリンダヘッドフードに向かう方向で延びている周側壁を有しており、この周側壁が、端面側の、シリンダヘッドフードに面した周囲の縁に移行しており、この縁によって、ケーシング半シャーレがシリンダヘッドフードの外面にシール作用をもって接触可能であるようにすると、有利であると分かった。
【００１３】
この端面側の、周囲の縁は、有利な形式で接触平面を規定することができる。この接触平面は、この場合、油分離装置のための組み立て範囲内における、シリンダヘッドフードの外面の平らな相応の構成を前提とする。シリンダヘッドフードに向かう方向で延びている周側壁を備えた、要するに実質的に壺形の幾何学形状を備えた、油分離装置のケーシング半シャーレの構成は、特に有利な形式で、保護されかつ前製作されたケーシング内でのすべてのコンポーネントの前組み立てを可能にする。このケーシングは、次いで、その周縁を介してシリンダヘッドフードの外面と結合されるだけでよい。代替的にまたは付加的に、底片が、構造群のケーシング半シャーレを、特に供給開口及び戻し開口を除いて、閉じることができる。
【００１４】
実施例の説明
本発明の別の特徴、細部及び利点は、添付の請求の範囲、図面の説明、及び本発明による油分離装置の好ましい実施例の以下の説明から明らかである。
【００１５】
図１は、全体を符号２で示して、かつ以下において個々に説明する油分離装置２を、内燃機関の、全体を符号４で示したシリンダヘッドフードの外面に通り付けた状態で、斜視図で示す。図３及び４は、油分離装置２を斜視図で示す。以下においては、油分離装置２の断面図を部分的に概略的に示す図５も参照する。
【００１６】
油分離装置２はケーシング半シャーレ６を有しており、このケーシング半シャーレ６は、油分離装置２のすべてのコンポーネントを収容している。ケーシング半シャーレ６は、一体的に製作されたプラスティック射出成形部分であって、シリンダヘッドフード４に向かう方向に延びている周側壁８を有している。周側壁８は上方の天井壁１０から出ており、この場合、複数の壷形のケーシング範囲１２，１４，１６が形成される。それぞれの周側壁８は端面側の、周囲の縁１８に移行しており、この縁をもって、ケーシング半シャーレ６はシリンダヘッドフード４の外面２０にシール作用をもって接触可能である。ケーシング半シャーレ６は次いで、図５に略示して、かつ図１〜図４に示したねじ２２を介して、シリンダヘッドフード４の外面２０とねじ結合可能である。周側壁８から側方に突出している、ケーシング半シャーレ６のアイ２３が認められ、これらのアイを通してねじ２２が差し通されている。ねじ２２は、シリンダヘッドフード４の外面２０から突出しているドーム状の隆起部２４内にねじ込まれている。ケーシング半シャーレ６の内部をシールするためには、端面側の周囲の縁１８内には、実質的に環状の溝２５が、図示していないがこの溝内に挿入可能なロープシールのために構成されている。
【００１７】
端面側の周囲の縁１８は、接触平面２６を形成又は規定している。油分離装置をケーシング半シャーレ６を介してシール作用をもってシリンダヘッドフード４の外面２０に接触させ、かつそこで取り付け得るようにするためには、単に、端面側の縁１８の範囲内で延びている、シリンダヘッドフード４の外面２０の範囲を相応に平らに構成すればよい。要するに、種々に形成されたシリンダヘッドフードに複雑な適合過程は必要はなく、内燃機関にための当該の、種々に形成されたシリンダヘッドフードは、単に、ケーシング半シャーレに相応して若しくはその端面側の縁１８に相応して構成された外面を、最も簡単な場合には平らな区分を（しかしながら縁１８の経過に沿ってのみ）有してさえいればよい。
【００１８】
ケーシング範囲１２は実質的に壷形の室を有しており、この室内に、前分離装置２８とサイクロン分離装置３０とが設けられている。それに続く壷形のケーシング範囲１４内には、例えば糸巻体として構成された微細分離挿入体３４を備えた微細分離装置３２が含まれている。ケーシング範囲１２，１４よりもわずかな高さに構成されているケーシング範囲１６は、弁装置３６を含んでおり、この弁装置３６は、図示していない内燃機関の吸い込み側への、油分離装置２の出口３８を開放しあるいは閉じ、ひいてはクランクケーシングガスの圧力を上方に向かって制限する。
【００１９】
カスケード状に配置された分離段は次のように構成されている：
前分離装置２８は、シリンダヘッドフード４内の、クランクケーシングガスのための供給開口４０の上方に配置されており、かつ図５から分かるように、流動案内壁４２を有している。この流動案内壁４２は、油分離装置２内に流入するクランクケーシングガスを有利には何回も変向させる。前分離装置２８内の、第１回の変向の後の最も深い箇所で、この段において分離された液体のための逆流開口４４が設けられている。この逆流開口４４から、流動案内壁４２の底側の端部において、分離された液体が次いでクランクケーシングガスの流動方向とは逆向きに下方に向かって滴下し、かつこのようにして直接的に再びシリンダヘッドフード４の下方のエンジンルーム内に達する。上方の端部において、要するに天井壁１０の内面の範囲内で、流動するクランク軸ガスが、カスケード状に後続するサイクロン分離装置３０内に入る。このサイクロン分離装置は、らせん形の流動区間４６を有している。らせん形の流動区間４６は、中央の開口５０を備えたらせん体４８によって形成されており、この開口５０を通して、管形又は円筒形の内片５２が差し通されていて、かつ実質的にシール作用をもってらせん体４８に結合されている。らせん体４８の周縁５４は、実質的にシール作用をもって、ケーシング半シャーレ６の周側壁８の内面に接触している。この形式で、内片５２と、らせん体４８のねじ形のらせん条と、ケーシング半シャーレ６とによって、らせん形の流動区間４６が形成されるか若しくは制限される。慣性力によって、らせん形に流れるクランクケーシングガス中の液状の成分が、半径方向で外方に向かって分離され、かつその重力によってらせん区間を下方に流れる。
【００２０】
全く特別に有利な形式で、らせん形の流動区間４６の半径方向の深さを変化させることができる。このことは、有利には、種々の半径方向の深さを備えた種々のらせん体４８を使用することによって行われる。このことは有利には、らせん体４８の種々の大きさの内片５２によって、らせん体４８の外径を同じままにして、達成される。この形式で、種々のらせん体を選択しかつ使用することによって、種々の流動横断面を、油分離装置２のその他の構造と寸法とを同じままにして種々のエンジン及び用途に適合させるために、達成することができる。
【００２１】
流動的に後置されてケーシング範囲１４内に収容されている微細分離装置３２は、円筒形の糸巻体を微細分離挿入体３４として有しており、この微細分離装入体３４は、シリンダヘッドに面した側を閉じられている。流動するクランクケーシングガスは、糸巻体の円筒形の壁を通って流れる。この場合、残りの極めて細かい液滴が分離され、これらの液滴は糸巻体の内部で重力に従って下方に向かってシリンダヘッドフードの方向に達する。そこでは、図５には概略的にしか示していない油排出開口５６が、シリンダヘッドフード内に設けられている。糸巻体は、その上方の端部において出口開口５８を有している。この範囲において、天井壁１０は幾分か上方に向かって湾曲せしめられている。出口開口５８を通って流れるクランク軸ガスは、次いで直接的に湾曲部の範囲内で９０°だけ変向せしめられ、かつ次いでもう一度９０°だけ、シリンダヘッドフード４の方向で下向きに変向せしめられる。湾曲せしめられた部分１０の、独立した構成部分としての構成によって、ケーシング半シャーレ６の製作可能性は、形状経費に関して著しく簡単化される。オーバフロー通路６０の極めて急傾斜の形成によって、縦方向で必要な構造スペースが可及的にわずかにされる。ケーシング範囲１４，１６の間の切り欠き部内に、シリンダヘッドフードに形成されている対応輪郭５９が係合しており、これにより、液体が集合し得るようなデッド容積が形成されない。流動するクランクケーシングガスは、オーバフロー通路６０から、弁装置３６が設けられているケーシング範囲１６内に達する。弁装置３６は図５に概略的に示したダイヤフラム６２を有しており、このダイヤフラム６２は、一面では大気と接続されていて、かつ他面ではクランクケーシングガスによって負荷される。内燃機関によって最大の吸気が行われる場合、要するに油分離装置２の出口３８内に最大の負圧がかかっている時に、弁装置３６は、大気の圧力下で、開口６４を閉じる。ダイヤフラム６２の下側で、クランクケーシングガスに従って圧力が増大すると、開口６４が開放され、クランクケーシングガスが（新たな）燃焼に供給される。
【００２２】
図６は、流動区間の、互いに異なった半径方向の深さを備えたらせん体４８の、２つの異なった実施例を概略的に示している。これらの実施例は、らせん体４８の外径が同じままで、種々異なる直径の、円筒形の内片５２によって達成されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による油分離装置の、シリンダヘッドフードの外面に取り付けた状態における斜視図である。
【図２】 図１による油分離装置の壁を部分的に破断除去した斜視図である。
【図３】 図１による油分離装置の斜視図である。
【図４】 図３による油分離装置を下方（シリンダヘッドフードにおける取り付け面）から見た斜視図である。
【図５】 概略的にしか示していないシリンダヘッドフードを備えた、本発明による油分離装置の実施例の概略的な断面図である。
【図６】 図４による油分離装置のための互いに異なるらせん挿入体の２つの概略図である。
【符号の説明】
２ 油分離装置
４ シリンダヘッドフード
６ ケーシング半シャーレ
８ 周側壁
１０ 天井壁
１２ 壺形のケーシング範囲
１４ 壺形のケーシング範囲
１６ 壺形のケーシング範囲
１８ 周囲の縁
２０ 外面
２２ ねじ
２３ アイ
２４ 隆起部
２５ 溝
２６ 接触平面
２８ 前分離装置
３０ サイクロン分離装置
３２ 微細分離装置
３４ 微細分離挿入体
３６ 弁装置
３８ 出口
４０ 供給開口
４２ 流動案内壁
４４ 逆流開口
４６ らせん形の流動区間
４８ らせん体
５０ 開口
５２ 内片
５４ 周縁
５６ 油排出開口
５８ 出口開口
５９ 対応輪郭
６０ オーバフロー通路
６２ ダイヤフラム
６４ 開口

Claims (7)

1. 内燃機関のクランクケーシングガスのための油分離装置（２）であって、前分離装置（２８）と、サイクロン分離装置（３０）と、微細分離装置（３２）と、弁装置（３６）とが設けられており、これらが、内燃機関のシリンダヘッドフード（４）にカスケード状に設けられている形式のものにおいて、流動方向又はカスケード方向で見て、サイクロン分離装置（３０）の手前で、前分離装置（２８）内に油排出開口（４４）が設けられており、この油排出開口（４４）を通って、前分離装置（２８）内で分離された油が、戻し案内可能であり、前分離装置（２８）と、サイクロン分離装置（３０）と、微細分離装置（３２）と、弁装置（３６）とが、シリンダヘッドフード（４）の外面（２０）に配置されていて、かつケーシング半シャーレ（６）によって覆いかぶされており、このケーシング半シャーレ（６）が、シリンダヘッドフード（４）の外面（２０）と一緒に、分離装置（２）のすべてのコンポーネントのためのケーシングを形成していることを特徴とする、内燃機関のクランクケーシングガスのための油分離装置。
2. 油排出開口（４４）が、前分離装置（２８）の流動案内壁（４２）内に設けられている、請求項１記載の油分離装置。
3. 油排出開口（４４）が、ケーシング壁に境を接して配置されており、このケーシング壁が、前分離装置（２８）とサイクロン分離装置（３０）とを分けている、請求項１又は２記載の油分離装置。
4. ケーシング半シャーレ（６）が、一体的に製作されたプラスティック部分、特に射出成形部分である、請求項１記載の油分離装置。
5. 流動案内壁（４２）及び／又はサイクロン分離装置（３０）のためのらせん挿入体（４８）及び／又は微細分離装置（３２）のための分離挿入体（３４）及び／又は弁装置（３６）が、ケーシング半シャーレ（６）内に前組み立て可能に挿入可能である、請求項１から４までのいずれか１項記載の油分離装置。
6. ケーシング半シャーレ（６）が、周囲のシールエレメントを介して、シリンダヘッドフード（４）の外面（２０）に対してシールされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の油分離装置。
7. ケーシング半シャーレ（６）が、シリンダヘッドフード（４）に向かう方向で延びている周側壁（８）を有しており、この周側壁（８）が、端面側の、周囲の縁（１８）に移行しており、この縁（１８）により、ケーシング半シャーレ（６）が、シリンダヘッドフード（４）の外面（２０）にシール作用をもって接触可能である、請求項１から６までのいずれか１項又は複数項記載の油分離装置。

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