WO2001092690A1 - Vorrichtung zum entölen von kurbelgehäuse-entlüftungsgasen einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum entölen von kurbelgehäuse-entlüftungsgasen einer brennkraftmaschine Download PDF

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pressure
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mist separator
gas
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Sieghard Pietschner
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Ing. Walter Hengst Gmbh & Co. Kg
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    • F01M2013/0494—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with oil trap in the return conduit to the crankcase using check valves

Definitions

  • the invention relates to a device for de-oiling crankcase ventilation gases of an internal combustion engine with at least one oil mist separator, which has a gas inlet connected to the crankcase and a gas outlet connected to the air intake tract and an oil outlet connected to the oil sump of the internal combustion engine.
  • blow-by gases enter the interior of the crankcase, which have to be removed, since otherwise an undesirable increase in the internal pressure in the crankcase would occur.
  • the blow-by gases are returned to the air intake tract of the internal combustion engine as crankcase ventilation gases via a ventilation path.
  • the gas inlet side pressure range is referred to as the 1st pressure range (p1) and the gas outlet side pressure range is referred to as the 2nd pressure range (p2).
  • the difference in pressure drop across the oil mist separator thus directly increases the pressure in the crankcase.
  • the degree of separation of the oil mist separator depends on the pressure difference.
  • Cyclones or so-called coalescence separators in the form of a knitted or wound separator are preferably used as oil mist separators.
  • a cyclone oil mist separator is known for example from DE 42 14 324 C2.
  • a de-oiling device with a coalescence separator is described in DE 197 29 439 A1.
  • the object of the invention is therefore to develop a device for the de-oiling of crankcase ventilation gases which effects an oil mist separation under all operating conditions and with which impermissible pressure increases in the crankcase are avoided.
  • the device according to the invention uses a bypass duct which is controllable with regard to its flow and which is arranged as a bypass parallel to the oil mist separator in the crankcase ventilation path.
  • the bypass channel has a gas inlet connected directly or indirectly to the crankcase (1st pressure area) and a gas outlet connected directly or indirectly to the air intake tract (2nd pressure area).
  • the bypass duct together with its control means is thus designed such that oil separation in the bypass duct is also brought about in the bypass duct as a result of flow deflection and impact separation or as a result of impaction.
  • oil mist separator plus controllable bypass channel With regard to the separation behavior of the entire device (oil mist separator plus controllable bypass channel), it is thus ensured that the degree of separation is still sufficiently high even when the bypass is open.
  • the bypass channel is connected to the oil sump, for example via an oil outlet.
  • the means releases the bypass channel for the crankcase ventilation gas to flow through, so that a partial volume flow of the crankcase ventilation gas flows past the oil mist separator through the bypass channel into the second pressure area (air intake tract). In this way, a damaging increase in pressure in the crankcase and inadequate oil mist separation can be avoided.
  • the oil mist separator is designed so that it has a certain degree of separation for a certain volume flow, which then also implies a certain difference in pressure drop.
  • care is taken to ensure that the differential pressure plus, if applicable, a certain tolerance range is below a critical limit for the crankcase pressure.
  • the bypass controllable according to the invention acts in the same way in the case of a knitted fabric or wrap separator, which would produce a substantially increased differential pressure of the overall device over the course of time given the same volume flow due to contamination.
  • a sensor is also provided according to the invention which detects whether the bypass channel is open or not. When the bypass channel is open (valve in the open position), an optical or acoustic warning signal is then generated for the operator of the internal combustion engine. This signal is then an indication that the knitted and wound separator has reached a certain degree of contamination. The operator can then react accordingly and replace the knitted or wrapped separator.
  • the differential pressure-limiting effect of the controllable bypass channel naturally arises not only in the case of differential pressure increases occurring after a certain time as a result of wear of the internal combustion engine or contamination of the oil mist separator, but also in the event of brief differential pressure increases.
  • FIG. 1 is a schematic representation of the arrangement of the device according to the invention in the ventilation path, a crankcase vacuum control valve being arranged upstream of the device according to the invention,
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the arrangement of the device according to the invention in the ventilation path, the crankcase vacuum control valve being arranged according to the device according to the invention
  • Fig. 6 is an enlarged view of the bypass channel in the region of the valve body to illustrate the impact separation due to flow deflection.
  • FIG. 1 shows a schematic arrangement of the device (1) according to the invention in the venting path.
  • the device (1) consisting of oil mist separator (2) and controllable bypass channel (3) is arranged between the crankcase (5) to be vented and the air intake tract (6).
  • the negative pressure prevailing in the air intake tract (6) can rise sharply in certain operating states of the internal combustion engine.
  • a so-called crankcase vacuum control valve (9) is provided in the ventilation path, which is arranged here before the oil removal device (1).
  • the gas inlets (2A.3A) of the oil mist separator (2) and the bypass channel (3) are therefore indirectly connected to the pressure area of the crankcase (5) via the crankcase vacuum control valve (9).
  • the gas inlet side pressure is marked as the 1st pressure range.
  • the gas outlets (2B, 3B) of the oil mist separator (2) and the bypass channel (3) are directly connected to the air intake tract (6) marked as the 2nd pressure area.
  • crankcase vacuum control valve (9) is arranged behind the de-oiling device (1).
  • FIG 3 two differential pressure-volume flow characteristics are shown for a cyclone separator.
  • the solid line refers to a cyclone without the controllable bypass channel.
  • the dashed line on an embodiment of the device according to the invention consisting of a cyclone and controllable bypass channel.
  • the differential pressure in a cyclone oil mist separator increases drastically with increasing volume flow.
  • the volume flows can be permanently large enough that the associated increase in differential pressure is unacceptable.
  • the device according to the invention counteracts this increase in pressure.
  • the bypass channel opens automatically at a certain volume flow, which causes a critical pressure drop at the cyclone, so that the further increase in the differential pressure is much flatter with increasing volume flow.
  • FIG. 4 shows two separation efficiency / volume flow characteristic curves for a cyclone separation device.
  • the solid line refers to a cyclone without the controllable bypass channel, the dashed line to an embodiment of the device according to the invention consisting of a cyclone and controllable bypass channel.
  • FIG. 6 shows an enlarged illustration of the bypass channel in the region of the valve body to illustrate the oil mist separation in accordance with the principle of impaction.
  • the spring-loaded valve body acts as a baffle plate of a dynamically adapting impactor, the flow gap (S) of which can be adjusted depending on the differential pressure via the valve spring.
  • the device according to the invention thus has a high degree of separation at the design point of the oil mist separator, while overpressure in the crankcase is reliably avoided at high volume flows, a sufficiently high degree of separation also being achieved even then.
  • Figure 5 shows a section through an embodiment of the invention.
  • the oil mist separator is designed as a cyclone (2), on which the bypass duct (3) is arranged in one piece.
  • the cyclone (2) and bypass channel (3) are preferably formed in one piece by the injection molding process, as a result of which the device according to the invention can be produced inexpensively.
  • the oil mist separator (2) and the bypass channel (3) which are designed here as an integral unit, are preferably accommodated in a receiving housing (7), which is only indicated here.
  • the receiving housing (7) is connected to the first pressure area, so that the gas inlets (2A, 3A) of the cyclone (2) and bypass channel (3) in the interior of the receiving space (7) are pressurized with the pressure Pi.
  • the gas outlets (2B, 3B) of the cyclone (2) and bypass duct (3) are sealed off from the pressure area inside the housing (7) and lead out of it into the second pressure area (to the air intake tract).
  • the gas outlets (2B.3B) of the cyclone (2) and bypass channel (3) preferably open into a sealed intermediate space (8) which is connected to the second pressure area. Thanks to the integral unit (cyclone + bypass channel) and the installation in a pressure-tight housing (7), there is no need for separate, otherwise double connection lines from the crankcase to the gas inlets from the gas outlets to the air intake tract.
  • a valve body (4A) acted upon by a compression spring (4C), here a valve plate, is arranged in the bypass channel (3) as a means (4) for opening and closing dependent on the differential pressure.
  • a compression spring (4C) here a valve plate
  • the valve body (4A) is pressed into a closed position by the compression spring (4C) against a valve seat (4B) arranged in the bypass channel (3).
  • the valve body (4A) is raised against the compression spring (4C) by releasing a flow gap (S) from the valve seat (4B).
  • the opening pressure difference results from the spring constant and the flow area of the valve body (4A).
  • the compression spring (4C) is installed in the bypass channel (3) with a specific preload that is matched to the opening pressure difference.
  • the installation length of the compression spring (4C) can be adjusted in the non-differential pressure state. This can take place, for example (not shown), in that the compression spring (4C) on its end facing away from the valve body (4A) rests on a support element (4D) in the bypass channel (3), whose axial distance from the valve seat (4B) is adjustable
  • valve body with a compression spring instead of a valve body with a compression spring, it is also possible to use a valve body which is pressed against the valve seat by gravity below a certain opening pressure difference into a closed position, the valve body being raised from the valve seat above the opening pressure difference with the release of the flow gap.
  • a stroke limit stop (not shown) can be provided.
  • an alternative means for opening and closing the bypass channel is a throttle valve pivotally arranged in the bypass channel or a leaf valve closing an opening under pretension (both embodiments are not shown), which likewise effect deoiling by impaction.
  • the oil sump is located geodetically below the device (1) shown in FIG. 5, the oil separated from the cyclone (2) entering the oil sump via a drain valve (2D) arranged at the oil outlet (2C).
  • the oil separated from the bypass channel (3) can emerge again via the gas inlet (3A) and can flow back or drop directly into the oil sump or via an intermediate reservoir (not shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entölen von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Ölnebelabscheider (2) mit einem Gaseinlaß (2A), der an das Kurbelgehäuse (5) angeschlossen ist, mit einem Gasauslaß (2B), der an den Luftansaugtrakt (6) angeschlossen ist, und mit einem mit dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslaß (2C), wobei ein Umgehungskanal (3) zwischen Gaseinlaß (2A) und Gasauslaß (2B) vorgesehen ist, wobei mindestens ein Mittel (4) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen dem Gaseinlaß (2A) und dem Gasauslaß (2B) den Umgehungskanal (3) öffnet und schließt. Die neue Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (3) und das Mittel (4) zu dessen Öffnen und Schließen so ausgebildet sind, daß bei geöffnetem Umgehungskanal (3) infolge von Strömungsumlenkung und Prallabscheidung eine Entölung im Umgehungskanal bewirkt wird.

Description

Titel:
Vorrichtung zum Entölen von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entölen von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Olnebelabscheider, der einen mit dem Kurbelgehäuse verbundenen Gaseinlaß und einen mit dem Luftansaugtrakt verbundenen Gasauslaß sowie eine mit dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslaß aufweist.
Beim Betrieb einer Brennkraftmaschine gelangen sogenannten Blow-By-Gase in den Kurbelgehäuse-Innenraum, die abgeführt werden müssen, da ansonsten eine unerwünschte Erhöhung des Innendrucks im Kurbelgehäuse entstehen würde. Zu diesem Zweck werden die Blow-By-Gase als Kurbelgehäuse-Entlüftungsgase über einen Entlüftungsweg dem Luftansaugtrakt der Brennkraftmaschine wieder zugeführt. Zur Entölung des Kurbelgehäuse- Entlüftungsgases werden die Gase in bekannter Weise durch einen Olnebelabscheider geleitet, dessen Gaseinlaß direkt oder indirekt über ein Kurbelgehäuse-Unterdruckregelventil mit dem Kurbelgehäuse und dessen Gasauslaß direkt oder indirekt über das Kurbelgehäuse- Unterdruckregelventil mit dem Luftansaugtrakt verbunden ist. Dabei erzeugt der Olnebelabscheider aufgrund seines Strömungswiderstandes eine Druckdifferenz (Δp = prp∑).
Im folgenden wird der gaseinlaßseitige Druckbereich als 1. Druckbereich (p1) und der gas- auslaßseitige Druckbereich als 2. Druckbereich (p2) bezeichnet.
Der Differenzdruckabfall über den Olnebelabscheider bewirkt somit unmittelbar eine Druk- kerhöhung im Kurbelgehäuse. Außerdem ist der Abscheidegrad des Olnebelabscheiders abhängig von der Druckdifferenz.
Als Olnebelabscheider werden vorzugsweise Zyklone oder sogenannten Koaleszenzab- scheider in Form eines Gestrick- oder Wickelabscheiders eingesetzt. Ein Zyklon-Ölnebelab- scheider ist beispielsweise aus der DE 42 14 324 C2 bekannt. Eine Entölungsvornchtung mit einem Koaleszenzabscheider ist in der DE 197 29 439 A1 beschrieben.
Problematisch bei dem Einsatz dieser Olnebelabscheider ist jedoch, daß ihr Strömungwiderstand und damit die vom Olnebelabscheider erzeugte Druckdifferenz nicht konstant ist, sondern sich je nach Art des Olnebelabscheiders in Abhängigkeit von bestimmten Parametern ändert. Bei einem Zyklon hängt der Strömungswiderstand und damit die erzeugte Druckdifferenz vom Volumenstrom der Blow-By-Gase ab. Dieser ist wiederum abhängig vom Lastzustand und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, die sich kurzzeitig ändern können. Darüber hinaus ist der Volumenstrom der Blow-By-Gase auch abhängig vom Verschleiß der Brennkraftmaschine, der im Laufe der Zeit zunimmt. Bei einem Gestrick- oder Wickelabscheider ist der Strömungswiderstand vom Verschmutzungsgrad abhängig, der ebenfalls im Laufe der Zeit zunehmen kann. Zur Abhilfe schlägt der bekannte Stand der Technik einen durch ein differenzdruckabhängig verstellbares Ventil gesteuerten Umgehungskanal vor. Nachteilig wird aber aus dem Gas, das den Umgehungskanal durchströmt, der Ölnebel nicht ausgeschieden.
Differenzdruckerhöhungen am Olnebelabscheider, die ein bestimmtes Maß überschreiten, bewirken eine unzulässige Druckerhöhung im Kurbelgehäuse, die insbesondere dann, wenn sie lange wirkt oder häufig auftritt, zu Schäden an der Brennkraftmaschine führt.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Entölung von Kurbelgehäuse- Entlüftungsgasen zu entwickeln, die unter allen Betriebsbdingungen eine Ölnebelabschei- dung bewirkt und mit der unzulässige Druckerhöhungen im Kurbelgehäuse vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die sich daran anschließenden Unteransprüche enthalten vorteilhafte Ausführungsformen und Wie- terbildungen der Erfindung.
Die Vorrichtung gemäß Erfindung verwendet einen hinsichtlich seiner Durchströmung steuerbaren Umgehungskanalsehen, der als Bypass paralell zum Olnebelabscheider im Kurbelgehäuse-Entlüftungsweg angeordnet ist. Zu diesem Zweck weist der Umgehungskanal einen direkt oder indirekt mit dem Kurbelgehäuse (1. Druckbereich) verbundenen Gas-einlaß und einen direkt oder indirekt mit dem Luftansaugtrakt (2. Druckbereich) verbundenen Gasauslaß auf. Zur Steuerung der Gasdruchströmung ist erfindungsgemäß ein Mittel vorgesehen, das in Abhängigkeit vom Differenzdruck (Δp = Pι-p ) zwischen den beiden Druckbereichen den Umgehungskanal für die Durchströmung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas stufenlos oder stufenweise öffnet und schließt und das zugleich bei geöffnetem Umgehungskanal die Ölne- belabscheidung bewirkt. Der Umgehungskanal samt seines Steuermittels ist also so ausgebildet, daß auch im Umgehungskanal infolge von Strömungsumlenkung und Prallabschei- dung bzw. infolge von Impaktion eine Ölabscheidung im Umgehungskanal bewirkt wird. In Bezug auf das Abscheideverhalten der gesamten Vorrichtung (Olnebelabscheider plus steuerbarer Umgehungskanal) wird somit sichergestelt, daß der Abscheidegrad auch bei geöffnetem Bypass noch ausreichend hoch ist. Zur Ableitung des im Umgehungskanal abge- schiedenen Öls ist der Umgehungskanal, z.B. über einen Ölauslaß mit dem Ölsumpf verbunden.
Überschreitet der Differenzdruck am Olnebelabscheider einen vorbestimmten Wert, so gibt das Mittel den Umgehungskanal für eine Durchströmung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas frei, so daß ein Teilvolumenstrom des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases an dem Olnebelabscheider vorbei durch den Umgehungskanal in den 2. Druckbereich (Luftansaugtrakt) strömt. Auf diese Weise können eine schädliche Druckerhöhung im Kurbelgehäuse und eine unzureichende Ölnebelabscheidung vermieden werden.
In der Praxis wird der Olnebelabscheider so ausgelegt, daß er für einen bestimmten Volumenstrom einen bestimmten Abscheidegrad aufweist, womit dann auch ein bestimmter Differenzdruckabfall impliziert ist. Dabei wird bei der Festlegung des Arbeitspunktes darauf geachtet, daß der Differenzdruck plus ggf. eines gewissen Toleranzbereiches unterhalb einer für den Kurbelgehäusedruck kritischen Grenze liegt.
Werden die Volumenströme des Blow-By-Gases im Laufe der Zeit bei an sich gleichen Betriebsbedingungen (Lastzustand, Drehzahl) der Brennkraftmaschine infolge von Verschleiß dauerhaft höher, so würde dies bei einem Zyklon-Ölnebelabscheider einen drastischen Differenzdruckanstieg bewirken, der wiederum eine schädliche Druckerhöhung im Kurbelgehäuse zur Folge hätte. Diesem Differenzdruckanstieg wird nun mit dem steuerbaren Bypass entgegengewirkt. Dabei ist das Mittel zum Öffnen und Schließen des Umgehungkanals so ausgelegt, daß der Öffnungsdruck gleich einem für das Kurbelgehäuse kritischen Differenzdruck ggf. plus einem Toleranzaufschlag ist.
Der erfindungsgemäß steuerbare Bypass wirkt in gleicher Weise bei einem Gestrick- oder Wickelabscheider, der bei an sich gleichem Volumenstrom infolge von Verschmutzungen im Laufe der Zeit einen wesentlich erhöhten Differenzdruck der Gesamtvorrichtung erzeugen würde. Insbesondere bei einem Gestrick- oder Wickelabscheider ist erfindungsgemäß noch ein Sensor vorgesehen, der detektiert, ob der Umgehungskanal geöffnet ist oder nicht. Bei geöffnetem Umgehungskanal (Ventil in der Offenstellung) wird dann ein optisches oder akustisches Warnsignal für den Bediener der Brennkraftmaschine erzeugt. Dieses Signal ist dann ein Hinweis darauf, daß er Gestrick- und Wickelabscheider einen bestimmten Verschmutzungsgrad erreicht hat. Der Bediener kann dann entsprechend reagieren und den Gestrick- oder Wickelabscheider austauschen. Die differenzdruckbegrenzende Wirkung des steuerbaren Umgehungskanals entsteht selbstverständlich nicht nur bei erst nach einer gewissen Zeit eintretenden Differenzdruckerhöhungen infolge von Verschleiß der Brennkraftmaschine oder Verschmutzung des Olnebelabscheiders, sondern auch bei kurzzeitig auftretenden Differenzdruckerhöhungen.
Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung nachfolgend näher erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 eine schematsiche Darstellung der Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Entlüftungsweg, wobei ein Kurbelgehäuse-Unterdruckregelventil vor der erfindungsgemäßen Vorrichtung angeordnet ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im Entlüftungsweg, wobei das Kurbelgehäuse-Unterdruckregelventil nach der erfin- gungsgemäßen Vorrichtung angeordnet ist,
Fig. 3 Differenzdruck/Volumenstrom-Kennlinien,
Fig. 4 Ascheidegrad/Volumenstrom-Kennlinien,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 6 eine vergrößerte Darstellung des Umgehungskanals im Bereich des Ventilkörpers zur Verdeutlichung der Prallabscheidung infolge von Strömungsumlenkung.
Figur 1 zeigt eine schematische Anordnung der erfinungsgemäßen Vorrichtung (1) im Entlüftungsweg. Die Vorrichtung (1) bestehend aus Olnebelabscheider (2) und steuerbarem Umgehungskanal (3) ist zwischen dem zu entlüftenden Kurbelgehäuse (5) und dem Luftansaugtrakt (6) angeordnet. Der im Luftansaugtrakt (6) herrschende Unterdruck kann in bestimmten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine stark ansteigen. Zur Vermeidung eines zu großen Unterdrucks ist im Entlüftungsweg ein sogenanntes Kurbelgehäuse-Unterdruckregelventil (9) vorgesehen, das hier vor der Entölungsvornchtung (1) angeordnet ist. Die Gaseinlässe (2A.3A) des Olnebelabscheiders (2) sowie des Umgehungskanals (3) sind also daher über das Kurbelgehäuse-Unterdruckregelventil (9) indirekt mit dem Druckbereich des Kurbelgehäuses (5) verbunden. Der gaseinlaßseitige Druck ist als 1. Druckbereich gekennzeichnet. Die Gasauslässe (2B,3B) des Olnebelabscheiders (2) und des Umgehungskanals (3) sind hier direkt mit dem als 2. Druckbereich gekennzeichneten Luftansaugtrakt (6) verbunden.
In Figur 2 ist das Kurbelgehäuse-Unterdruckregelventil (9) hinter der Entölungsvornchtung (1) angeordnet.
In Figur 3 sind zwei DifferenzdruckVolumenstrom-Kennlinien für eine Zyklon-Abscheidevorrichtung dargestellt. Die durchgezogene Linie bezieht sich auf einen Zyklon ohne den steuerbaren Umgehungskanal. Die gestrichelte Linie auf eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehend aus Zyklon und steuerbarem Umgehungskanal. Wie man erkennen kann, steigt der Differenzdruck bei einem Zyklon-Ölnebelabscheider mit steigendem Volumenstrom drastisch an. Insbesondere bei Verschleiß der Brennkraftmaschine können die Volumenströme dauerhaft so groß sein, daß der damit verbundene Differenzdruckanstieg unvertretbar ist Diesem Druckanstieg wirkt die erfindungsgemäße Vorrichtung entgegen. Wie man aus dem Diagramm ersehen kann, öffnet bei einem bestimmten Volumenstrom, der einen kritischen Druckabfall am Zyklon bewirkt, automatisch der Umgehungskanal, so daß der weitere Anstieg des Differenzdrucks bei zunehmendem Volumenstrom wesentlich flacher verläuft.
In Figur 4 sind zwei Abscheidegrad/Volumenstrom-Kennlinien für eine Zyklon-Abscheidevorrichtung dargestellt. Die durchgezogene Linie bezieht sich auf einen Zyklon ohne den steuerbaren Umgehungskanal, die gestrichelte Linie auf eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehend aus Zyklon und steuerbarem Umgehungskanal. Wie man erkennen kann, hat man auch bei geöffnetem Umgehungskanal noch einen guten Abscheidegrad - auch wenn dieser geringer ist als bei einem Zyklon-Ölnebelabscheider ohne Umgehungskanal.
Der relativ gute Abscheidegrad auch bei geöffnetem Umgehungskanal ist auf die besondere Ausgestaltung des Umgehungskanals samt seines Steuermittels zurückzuführen. Diese sind nämlich so ausgebildet, daß infolge von Strömungsumlenkung und Prallabscheidung bzw infolge von Impaktion eine Entölung bewirkt wird. Figur 6 zeigt eine vergrößerte Darstellung des Umgehungkanals im Bereich des Ventilkörpers zur Verdeutlichung der Ölnebelabschei- dung entsprechend dem Impaktionsprinzip. Dabei wirkt der federbeaufschlagte Ventilkörper als Prallscheibe eines sich dynamisch anpassenden Impaktors, dessen Strömungsspalt (S) über die Ventilfeder differenzdruckabhängig einstellbar ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit im Auslegungspunkt des Olnebelabscheiders einen hohen Abscheidegrad auf, während bei hohen Volumenströmen ein Überdruck im Kurbelgehäuse sicher vermieden wird, wobei auch dann noch ein hinreichend hoher Abscheidegrad bewirkt wird.
Figur 5 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform der Erfindung. Dort ist der Olnebelabscheider als Zyklon (2) ausgebildet, an dem einstückig der Umgehungskanal (3) angeordnet ist. Vorzugsweise sind Zyklon (2) und Umgehungskanal (3) einstückig im Spritzgießverfahren ausgebildet, wodurch sich die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig herstellen läßt. Vorzugsweise sind der Olnebelabscheider (2) und der Umgehungskanal (3), die hier als integrale Baueinheit ausgebildet sind, in einem Aufnahmegehäuse (7) untergebracht, das hier nur angedeutet ist. Das Aufnahmegehäuse (7) ist mit dem 1. Druckbereich verbunden, so daß die Gaseinlässe (2A,3A) von Zyklon (2) und Umgehungskanal (3) im Inneren des Aufnahmeraums (7) mit dem Druck Pi beaufschlagt werden. Die Gasauslässe (2B,3B) von Zyklon (2) und Umgehungskanal (3) sind gegenüber dem Druckbereich im Inneren des Aufnahmegehäuses (7) abgedichtet aus diesem heraus in den 2. Druckbereich (zum Luftansaugtrakt) geführt. Vorzugsweise münden die Gasauslässe (2B.3B) von Zyklon (2) und Umgehungskanal (3) in einem abgedichteten Zwischenraum (8), der mit dem 2. Druckbereich verbunden ist. Durch die integrale Baueinheit (Zyklon + Umgehungskanal) und dem Einbau in ein druckdichtes Aufnahmegehäuse (7) kann auf separate, ansonsten doppelt ausgeführt Anschlußleitungen vom Kurbelgehäuse zu den Gaseinlässen von den Gasauslässen zum Luftansaugtrakt verzichtet werden.
Als Mittel (4) zum differenzdruckabhängigen Öffnen und Schließen ist im Umgehungskanal (3) ein von einer Druckfeder (4C) beaufschlagter Ventilkörper (4A) - hier eine Ventilplatte - angeordnet. Unterhalb einer vorbestimmten Öffnungsdruckdifferenz wird der Ventilkörper (4A) von der Druckfeder (4C) gegen einen im Umgehungskanal (3) angeordneten Ventilsitz (4B) in eine Schließstellung gedrückt. Oberhalb der vorbestimmten Öffnungsdruckdifferenz wird der Ventilkörper (4A) gegen die Druckfeder (4C)unter Freigabe eines Strömungsspaltes (S) vom Ventilsitz (4B) angehoben. Die Öffnungsdruckdifferenz ergibt sich aus der Federkonstanten und der angeströmten Fläche des Ventilkörpers (4A). Um Fertigungstoleranzen der Druckfeder (4C) auszugleichen, ist es vorgesehen, die Druckfeder (4C) mit einer gezielten, auf die Öffnungsdruckdifferenz abgestimmten Vorspannung im Umgehungskanal (3) einzubauen. Für diesen Zweck ist die Einbaulänge der Druckfeder (4C) im differenzdruck- losen Zustand einstellbar. Dies kann bspw. dadurch geschehen (nicht dargestellt), daß die Druckfeder (4C) sich an ihrem dem Ventilkörper (4A) abgewandten Ende auf einem Stütze- lement (4D) im Umgehungskanal (3) abstützt, dessen axialer Abstand zum Ventilsitz (4B) einstellbar ist
Anstatt eines Ventilkörpers mit Druckfeder kann auch ein Ventilkörper verwendet werden, der von der Schwerkraft unterhalb einer bestimmten Öffnungsdruckdifferenz gegen den Ventilsitz in eine Schließstellung gedrückt wird, wobei oberhalb der Öffnungsdruckdifferenz der Ventilkörper vom Ventilsitz unter Freigabe des Strömungsspaltes angehoben wird.
Um den Strömungsspalt (S) auf ein maiximal zulässiges Maß zu begrenzen, kann ein Hub- begrenzugnsanschlag (nicht dargestellt) vorgesehen sein.
Darüber hinaus sind als alternative Mittel zum Öffnen und Schließen des Umgehungskanals eine im Umgehungskanal schwenkbar angeordnete Drosselklappe oder ein eine Öffnung unter Vorspannung verschließendes Blattventil einsetzbar (beide Ausführungsformen sind nicht dargestellt), die ebenfalls eine Entölung durch Impaktion bewirken.
Geodätisch unterhalb der in Figur 5 dargestellten Vorrichtung (1) befindet sich der Ölsumpf, wobei das vom Zyklon (2) abgeschiedene Öl über ein am Ölauslaß (2C) angeordnetes Ablaßventil (2D) in den Ölsumpf gelangt. Das vom Umgehungskanal (3) abgeschiedene Öl kann über den Gaseinlaß (3A) wider austreten und direkt oder über ein Zwischenreservoir (nicht dargestellt) in den Ölsumpf zurückfließen bzw. -tropfen.

Claims

Patentansprüche
1) Vorrichtung zum Entölen von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgasen einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Olnebelabscheider (2), der
- einen mit einem 1. Druckbereich (p-i) verbundenen Gaseinlaß (2A), der direkt oder indirekt an das Kurbelgehäuse (5) angeschlossen ist,
- einen mit einem 2. Druckbereich (p2) verbundenen Gasauslaß (2B), der direkt oder indirekt an den Luftansaugtrakt (6) angeschlossen ist, und
- einen mit dem Ölsumpf der Brennkraftmaschine verbundenen Ölauslaß (2C) aufweist,
wobei
- ein Umgehungskanal (3) vorgesehen ist, der einen mit dem 1. Druckbereich verbundenen Gaseinlaß (3A) und einen mit dem 2. Druckbereich verbundenen Gasauslaß (3B) aufweist,
- mindestens ein Mittel (4) vorgesehen ist, das in Abhängigkeit vom Differenzdruck (Δp=pt-p2) zwischen den beiden Druckbereichen, den Umgehungskanal (3) für die Durchströmung von Kurbelgehäuse-Entlüftungsgas stufenlos oder stufenweise öffnet und schließt,
- wobei bei geöffnetem Umgehungskanal (3) ein Teilvolumenstrom des Kurbelgehäuse-Entlüftungsgases an dem Olnebelabscheider (2) vorbei durch den Umgehungskanal (3) in der 2. Druckbereich strömt,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t,
daß der Umgehungskanal (3) und das Mittel (4) zum Öffnen und Schließen des Umgehungskanals (3) so ausgebildet sind, daß bei geöffnetem Umgehungskanal^r" (3) infolge von Strömungsumlenkung und Prallabscheidung eine EntÖlung im Umgehungskanal bewirkt wird.
2) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (4) zum Öffnen und Schließen des Umgehungskanals (3) ein von einer Druckfeder (4C) beaufschlagter Ventilkörper (4A) ist, der unterhalb einer vorbestimmten Öffnungsdruckdifferenz von der Druckfeder (4C) gegen einen im U ge- hungskanal (3) angeordneten Ventilsitz (4B) in eine Schließstellung gedrückt wird, wobei oberhalb des vorbestimmten Öffnungdruckdifferenz der Ventilkörper (4A) gegen die Druckfelder (4C) vom Ventilsitz (4B) unter Freigabe eines Strömungsspaltes (S) angehoben wird.
3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbaulänge der Druckfeder (4C) im differenzdrucklosen Zustand einstellbar ist.
4) Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (4C) sich an ihrem dem Ventilkörper (4A) abgewandten Ende auf einem Stützelement (4D) im Umgehungskanal (3) abstützt, dessen axialer Abstand zum Ventilsitz einstellbar ist.
5) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (4) zum Öffnen und Schließen des Umgehungskanals (3) von einem Ventilkörper (4A) gebildet ist, der unterhalb einer vorbestimmten Öffnungsdruckdifferenz von der Schwerkraft gegen einen im Umgehungskanal (3) angeordneten Ventilsitz (4B) in eine Schließstellung gedrückt wird, wobei oberhalb des vorbestimmten Öffnungsdruckdifferenz der Veπtilkörper (4A) vom Ventilsitz (4B) unter Freigabe eines Strömungsspaltes (S) angehoben wird.
6) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hubbegrenzungsanschlag vorgesehen ist, der das maximale Maß bestimmt um den der Ventilkörper (4A) gegenüber dem Ventilsitz (4B) angehoben kann.
7) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (4) zum Öffnen und Schließen des Umgehungskanals (3) von einer im Umgehungskanal (3) schwenkbar angeordneten Drosselklappe gebildet wird.
8) Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (4) zum Öffnen und Schließen des Umgehungskanals (3) von einem Blattventil gebildet wird.
9) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche , dadurch gekennzeichnet, daß der Olnebelabscheider (2) als Zyklon ausgebildet ist.
10) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Olnebelabscheider (2) als Koaleszenzabscheider in Form eines Gestrick- oder Wickelabscheiders ausgebildet ist
11) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehüngskanal (3) als integraler Bestandteil des Ölnebelsbscheider (2) ausgebildet ist.
Λ2) Vorrichtung nach Anspruch 9 und 11 , dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (3) und der Zyklon (2) einstückig aus Kunststoff hergestellt s sind.
13) Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Olnebelabscheider (2) und der Umgehungskanal (3) jeweils mit ihren Gasein- lässen (2A, 3A) in einem gemeinsamen Aufnahmegehäuse (7) angeordnet sind, das mit dem 1. Druckbereich verbunden ist, wobei die Gasauslässe (2B, 3B) des Olnebelabscheiders (2) und des Umgehungskanals (3) gegenüber dem Druckbereich im Aufnahmegehäuse (7) abdichtend aus dem Aufnahmegehäuse (7) in den 2. Druckbereich sind.
14) Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslässe (2B, 3B) des Olnebelabscheiders (2) und des Umgehungskanals (3) in eine abgedichteten Zwischenraum (8) münden, der mit den 2. Druckbereich verbunden ist. 15) Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasauslässe (2B, 3B) des Olnebelabscheiders (2) und des Umgehungskanals (3) getrennt aus dem Aufnahmegehäuse (7) heraus in den 2. Druckbereich geführt sind.
16) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Wandung des Umgehungskanals (3) das Mittel (4) zu dessen Öffnen und Schließen unter Freilassung eines Spaltraums (3C) umgibt.
17) Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaßquerschnitt des Spaltraums (3C) maximal so groß ist wie der Durchlaßquerschnitt des Mittels (4).
18) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, daß der Umgehungskanal (3) über einen Olauslaß direkt oder indirekt mit dem Ölsumpf verbunden ist.
19) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor vorgesehen ist, der detektiert, ob der Umgehungskanal (3) geöffnet ist, und der Sensor bei geöffnetem Umgehungskanal (3) ein optisches oder akustisches Warnsignal erzeugt.
20) Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche des Umgehungskanals (3) vor dem Mittel (4) 1/3 bis 1/8 der Anström-Stimfläche (4E) des Mittels (4) beträt.
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