WO2002099256A1 - Ölabscheidevorrichtung für kurbelgehäusegase einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Ölabscheidevorrichtung für kurbelgehäusegase einer verbrennungskraftmaschine Download PDF

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WO2002099256A1
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oil separating
oil
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Juergen Stegmaier
Bruno Hezel
Dietmar Uhlenbrock
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Robert Bosch Gmbh
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    • F01M13/0416—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil arranged in valve-covers
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    • F01M2013/0427—Separating oil and gas with a centrifuge device the centrifuge device having no rotating part, e.g. cyclone
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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/19—Crankcase ventilation

Definitions

  • the invention relates to an oil separator for crankcase gases of an internal combustion engine, m t a Vorabscheideemr device, one
  • Cyclone separating device a fine separating device and optionally a valve device, which are provided in a cascade-like manner on a cylinder head cover of the internal combustion engine
  • blow-by gas In the operation of an internal combustion engine, leakage gas flows, so-called blow-by gas, occur between the pistons, piston rings and cylinder running surface, g-gf also in the area of valve guides.
  • this blow-by gas blow which gets into the crankcase or camshaft housing above the cylinder head or is led there, there are liquid components, m primarily contain fine drops of oil or low-boiling components of Motcrol.
  • larger oil droplets can also be contained in the furbel housing gas or in the camshaft housing gas.
  • Schwallol To discharge the blow-by gases is a ventilation of the crankcase, which usually over the _
  • Camshaft housing runs provided. These referred to as crankcase gases and pulsating gas / liquid quantities are freed from the liquid components by an oil separator and then usually passed into the intake area of the internal combustion engine.
  • the oil separation prevents contamination in the following areas and the emission of hydrocarbons is not undesirably increased.
  • crankcase gas is passed over a helical flow path, where it flows very quickly. Due to the centrifugal forces that occur, the liquid components of the crankcase gas are separated radially on the outside on a wall delimiting the helical flow path, and the liquid phase travels downward along the helical path due to gravity. It is understood that the
  • crankcase gas Flow velocity of the crankcase gas within the helical flow path depends on the amount of crank gas generated per unit of time and on the flow cross section: the flow path depends.
  • the amount of crank gas generated per side depends u. a. from the displacement of a motor vehicle. For example, in a diesel engine with a displacement of 2 to 2.5 liters, crankcase gas quantities of approximately 65 liters / ml are lost. on. But there are also engines where typically only about 50. 1 / min. be introduced into the oil separator, but the minimum quantity should be 40 1 / min. be considered.
  • the object of the present invention is to counter the problem described above.
  • the spirals of different radial depth of the flow path have the same external dimensions, so that they can be used without additional adapter pieces, such as, for. B. cylindrical sleeves or the like, m the housing section for the Syklonabscheide noticed ⁇ insetzbar. such Falls With these coils, the radially inner boundary of the helical flow path varies.
  • a respective helix comprises a cylindrical inner piece, this cylindrical inner piece defining an inner diameter D x of the helical flow path.
  • the helix can be manufactured, for example, by inserting the cylindrical inner piece through a central opening of the helical passages with a corresponding opening diameter
  • the present invention therefore claims protection for a system comprising an oil separator device with different usable coils, each with a different radial depth. It is therefore proposed according to the invention, preferably while maintaining the outer dimensions of the
  • crank gas quantity of about 65 l / mm for example a diesel engine with a displacement of 2 to 2.5 l
  • the flow path is dimensioned such that the cylindrical inner piece has a diameter of about 8 mm and the outer diameter of the housing for the Syklonabscheider observed is dimensioned with beil mm at a helical pitch (pitch) of 13 mm
  • the Inner diameter is about 18 mm, then due to the smaller flow cross-section e ne flow rate within the same as high
  • crankcase gas 40 1 / mm em internal diameter of about 24 mm should be suitable, again with a turning height (pitch) of 13 mm and an outer diameter of 51 mm.
  • the oil separating device is designed such that the pre-separating device, the syclone separating device, the femal separating device and the possibly provided valve device are arranged on the outside of the Sylmderkopfhaube and overlaid by a housing half-shell, which together with the outside of the Sylmderkopfhaube device is a housing for the separating device forms and seals against the Outside of the Sylmderkcpfhaube is mountable
  • the arrangement of the components of the oil separating device outside the actual Sylmderkopfhaube opens up the possibility to manufacture all components of a housing namely a housing half shell of the oil separating device as a preassembled module and then to add this module as a whole to the outside of the Syl derkopfhaube with or without an additional base part in particular
  • the cylinder head cover can be detached from the components of the oil separator on the cylinder head in order to close off the camshaft housing.
  • the prefabricated assembly of the oil separator can then be attached or at a later point in time
  • the housing half shell which forms a housing for the oil separating device, is an integrally produced plastic part, in particular an injection molded part
  • the housing half-shell can be used pre-assembled with respect to the housing then all components can be used be preassembled and held ready for installation and then fed to the cylinder head cover at the desired side of the final assembly
  • Dimensions of only about 295 x 60 x 70 mm (length x width x height) proven to be sufficient; quantities of oil of 100 to 200 g / h could be separated.
  • a much larger overall height of 175 mm and a length and width of 105 x 90 mm were previously required.
  • the design according to the invention makes it possible to realize flat and elongated dimensions in the configuration of the oil separating device in the range mentioned, which are sufficient in terms of their effectiveness and throughput as well as separating capacity.
  • the housing half-shell comprises circumferential side walls which extend in the direction of the cylinder head cover and which merge into a peripheral edge facing the cylinder head cover, by means of which the housing half-shell can be sealingly applied to the outside of the cylinder head cover.
  • This circumferential front edge can advantageously define a contact plane, which then requires a correspondingly flat design of the outside of the cylinder head cover in the assembly area for the oil separating device.
  • a design of the housing half-shell of the oil separating device with top side walls extending in the direction of the cylinder head cover, that is to say with an essentially cup-shaped geometry, makes it possible in a particularly advantageous manner to preassemble all components in the protected and prefabricated housing, which is then only connected to the outside of the cylinder head cover via its peripheral edge needs to be connected.
  • a base piece could close the housing half-shell of the assembly, in particular except for the inflow and return openings.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an oil separating device according to the invention in the assembled state on the outside of a Sylmder head hood;
  • FIG. 2 shows a perspective illustration according to FIG. 1 with the walls of the oil separating device partially broken away
  • Figure 3 is a perspective view of the
  • Figure 4 is a perspective view of the
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view through an embodiment of the oil separating device according to the invention with a Sylmder hood and only schematically indicated
  • FIG. 6 shows two schematic representations of different spiral inserts for the oil separating device according to FIG. 4.
  • FIG. 1 shows, in a perspective view, an oil separating device 2, designated overall by reference number 2 and to be described below in detail, in the assembled state on the outside of a Sylmder head hood, generally designated by reference number 4; Internal combustion engine.
  • FIGS. 3 and 4 show a perspective view of the oil separating device 2. Reference is also made below to FIG. 5, which shows a sectional view of the oil separating device 2 partially schematically.
  • the oil separator 2 comprises a housing half-shell 6, which accommodates all components of the oil separator 2.
  • the housing half-shell 6 is a one-piece plastic injection-molded part, which comprises longitudinal side walls 8 extending in the direction of the cylinder head cover 4.
  • the peripheral side walls 8 start from an upper cover wall 10, a plurality of pot-shaped housing regions 12, 14, 16 being formed.
  • the respective peripheral side walls 8 merge into an end circumferential edge 18, with which the housing half-shell 6 can be sealingly placed against an outside 20 of the cylinder head cover 4.
  • the housing half-shell 5 can then be screwed to the outside 20 of the Sylmder head cover 4 by means of screws 22 indicated in FIG. 5 and shown in FIGS. 1 to 4.
  • the circumferential end edge 18 forms or defines a contact plane 25.
  • an area running in the area of the frontal edge 18 on the outside 20 of the cylinder head cover 4 needs to be correspondingly flat.
  • the relevant differently designed cylinder head covers for different internal combustion engines only have to have an outer side designed according to the housing half-shell or according to its front edge 18, in the simplest case a flat section (but only along the course of the edge 18).
  • the housing portion 12 forms a substantially pot-shaped • sodium chamber in which a Vorabscheideemcardi- 28 and a Syklonabscheide immunity 30 is provided. By adjoining the pot-shaped housing area
  • the housing 14 includes a fine separator 32 with a fine separator insert 34, for example in the form of a yarn winder.
  • the housing area which is less high than the housing areas 12, 14
  • valve device 36 which opens or closes an outlet 38 of the oil separating device 2 to the intake side of the internal combustion engine, not shown, and thus limits the pressure of the crankcase gas upwards.
  • the cascade-like separation stages are designed as follows:
  • the pre-separating device 28 is arranged above an inflow opening 40 for crankcase gases of the cylinder head cover 4 and comprises, as can be seen in FIG. 5, flow guide walls 42, which preferably deflect the crankcase gases flowing into the oil separating device 2 several times cause.
  • a backflow opening 44 is provided for liquid separated in this stage. From the backflow opening 44 at the bottom end of ⁇ in ⁇ r flow guide wall 42, the separated liquid then drips down against the flow of the crankcase gas and thus directly returns to the engine compartment below Sylmderkopfhaube 4.
  • the flowing crankshaft gas into the cascade-like subsequent arranged cyclone separating device 30.
  • the helical flow path 46 is formed by a helix 48 with a central opening 50, through which a tubular or cylindrical inner piece 52 is inserted and is essentially tightly connected to the helix 48.
  • the peripheral edges 54 of the helix 4S lie essentially sealingly against the inner side of the peripheral side walls 8 of the housing half-shell 8.
  • the inner part 52 forms or delimits the helical passages of the helix 48 and the housing half-shell 6 the helical flow path 46.
  • the liquid constituents are separated radially on the outside in the helically flowing crankcase gas and flow down the spiral path due to their gravity.
  • the radial depth of the helical flow path 46 can be varied in a particularly advantageous manner. This can preferably be done by using different helices 48 with different radial depths, which is preferably achieved by differently sized inner pieces 52 of the helix 48 with the outer diameter of the helix 48 remaining the same. In this way, by selecting and inserting different coils, a different one Flow cross section for adaptation to different Mo oren and applications with otherwise constant construction and dimensioning of the oil separating device 2 is achieved.
  • the fine separation device 32 which is accommodated downstream in terms of flow in the housing region 14, comprises a cylindrical yarn package as a fine separation insert 34, which is closed on its side facing the cylinder head.
  • the flowing crankcase gases pass through the cylindrical wall of the yarn package and in the process the remaining finest liquid droplets are separated, which, due to the force of gravity, move downward in the direction of the cylinder head cover as a result of gravity.
  • An oil discharge opening 56 which is only schematically indicated in FIG. 5, is provided there in the cylinder head cover.
  • the yarn package comprises an outlet opening 58 at its upper end. In this area, the cover wall 10 is bulged somewhat upwards.
  • the crankshaft gases flowing through the outlet opening 58 are then deflected by 90 ° directly in the region of the bulge and then deflected again by 90 ° downwards in the direction of the cylinder head cover 4.
  • the formation of the bulged part 10 as a separate component considerably simplifies the manufacture of the housing half-shell 6 in terms of the molding effort.
  • the very stylish design of the overflow channel 60 keeps the tree space required in the longitudinal direction as small as possible.
  • a counter contour 59 which is formed on the cylinder head cover, engages in a recess between the housing regions 14 and 16, so that no dead volume is formed in which liquid could accumulate.
  • the flowing crankcase gas flows from the overflow channel 60 into the housing region 16, where the ⁇ ′ valve device 36 is provided.
  • the valve device 36 comprises a diaphragm 62, shown schematically in FIG. 5, which is connected to the atmosphere and on the other hand is acted upon by the crankcase gas. At maximum suction through the
  • valve device 36 closes an opening 64, specifically under the pressure of the atmosphere. If the pressure rises below the membrane 62 as a result of the crankcase gas, the opening 64 is opened and crankcase gases are fed to the (re) combustion.
  • FIG. 6 shows, in a schematic indication, two different embodiments of helixes 48 with different radial depths of the flow path, which are achieved by the inner diameter 52 of the helix 48 being equal by cylindrical inner pieces 52 of different diameters.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung (2) für Kurbelgehäusegase einer Verbrennungskraftmaschine, .mit einer Vorabscheideeinrichtung (28), einer Zyklonabscheideeinrichtung (30), einer Feinabscheideeinrichtung (32) und gegebenenfalls einer Ventileinrichtung (36), die an einer Zylinderkopfhaube (4) der Verbrennungskraftmaschine kaskadenartig vorgesehen sind; um eine Ölabscheidevorrichtung für den Einsatz bei verschiedenen Motoren mit unterschiedlichen Kurbelgasmengen zu schaffen, wird diese so ausgebildet, dass in einen Gehäuseabschnitt für die Zyklonabscheideeinrichtung (30) Wendeln (48) unterschiedlicher radialer Tiefe der Strömungsstrecke wahlweise einsetzbar sind.

Description

Olabscheidevorrichtung für Kurbelqehauseσase einer Verbrennunqskraftmaschme
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Olabscheidevorrichtung für Kurbelgehausegase einer Verbrennungskraftmaschine, m t einer Vorabscheideemr chtung , einer
Zyklonabscheideemrichcung, einer Feinabscheideeinrichtung und gegebenenfalls einer Ventileinrichtung, die an einer Zylinderkopfhaube der Verbrennungskrafcmaschine kaskadenartig vorgesehen sind
Im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine entstehen zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderlaufflache , g-gf auch im Bereich von Ventilfuhrungen Leckgasstrome , sogenanntes Durchblasegas In diesem Durchgaseblas, welches m den Kurbelgehauseraurn cde m em Nockenwellengehause oberhalb des Cylinderkopfs gelangt oder dort hingeführt wird, sind flüssige Bestandteile, m erster Linie feine Oltropfchen oder niedrig siedende Bestandteile des Motcrols, enthalten. Auch infolge bewegter Triebwerksteile , namlich Kolben, Pleuel, Kurbelwelle oder Nockenwelle korinen auch größere Oltropfchen im Furbelgehausegas oder auch im Nockenwellengehausegas enthalten sein. Man spricht hier auch von Schwallol Um die Durchblasegase abzuführen ist eine Entlüftung des Kurbelgehäuses, die meist über das _
Nockenwellεngehäuse verläuft, vorgesehen. Diese als Kurbelgehäusegase bezeichneten und pulsierend anfallenden Gas/Flüssigkeitsmengen werden durch eine olabscheidevorrichtung von den flüssigen Bestandteilen befreit und dann üblicherweise in den Ansaugbereich der Verbrennungskraf maschine geleitet. Durch die ölabscheidung werden Verschmutzungen in den nachfolgenden Bereichen vermieden, und die Emission von Kohlenwasserstoffen wird nicht in unerwünschter Weise erhöht.
In der vorstehend erwähnten Syklonabscheideeinrichtung der Olabscheidevorrichtung wird das Kurbεlgehäusegas über eine wendeiförmige Strömungsstrecke geleitet, wo es sehr schnell strömt. Durch die dabei auftretenden Fliehkräfte werden die flüssigen Bestandteile des Kurbelgehäusεgases radial außen an einer die wendelfόrmige Strömungsstrecke begrenzenden Wandung abgeschieden, und die flüssige Phase gelangt infolge der Schwerkraft die wendeiförmige Strecke entlang nach unten. Es versteht sich, daß die
Strömungsgeschwindigkeit des Kurbelgehäusegases innerhalb der wendeiförmigen Strömungsstrecke von der pro Zeiteinheit anfallenden Purbelgasmenge und vom Strömungsquerschnitt: der Strömungsstrecke abhängt. Die pro Seit anfallende Kurbelgasmenge ist abhängig u. a. vom Hubraum eines Kraftfahrzeugs. So fallen beispielsweise bei einem Dieselmotor mit 2 bis 2,5 1 Hubraum Kurbelgasmengen von etwa 65 1 /mi . an. Es gibt aber auch Motoren, wo typischerweise nur ca 50. 1/min. in die olabscheidevorrichtung eingeleitet werden, Als Mindestmenge dürften aber 40 1/min. angesehen werden.
Dies macht es erforderlich, daß je nach den spezifischen An orderungen die Syklonabscheideeinrichtung bzw, die wendeiförmige Strömungsstrecke mit unterschiedlichem Strömungsquerschnitt konfiguriert v/erden muß. Es mußten seither auch für ähnliche Motoren unterschiedlicher Leistung verschiedene Ölabscheidevorrichtungεn mit jeweils unterschiedlichen Zyklonabscheideeinrichtungen hergestellt und vorgehalten werden, was als aufwendig und kostenintensiv anzusehen ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, dem vorstehend geschilderten Problem zu begegnen .
Diese Aufgabe wird bei einer Olabscheidevorrichtung de:r genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einen Gehäuseabschnitt für die Syklonabscheideeinrichtung Wendeln unterschiedlicher radialer Tiefe der durch sie begrenzten Strömungsstrecke wahlweise einsetzbar sind.
Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine olabscheidevorrichtung mit einer Zyklon.abscheideeinrich.tung vorzuhalten, bei der duι*ch Vorhaltung verschiedener Wendeln, jedoch unter Beibehaltung der Konstruktion und Dimensionierung der olabscheidevorrichtung im übrigen unterschiedliche Stromungsquerschnitte bei der Syklonabscheideeinrichtung erreicht werden können. Auf diese Weise kann dieselbe Olabscheidevorrichtung bei verschiedenen Motoren mit verschiedenen typischen Kurbelgasmengen eingesetzt werden, wobei die spezifische Anforderung, also der spezifische Strömungsquerschnitt, durch den Einsatz einer jeweiligen Wendel mit einer bestimmten radialen Tiefe der Strömungsstrecke erreicht wi d.
In Weiterbildung der Erfindung haben die Wendeln unterschiedlicher radialer Tiefe der Strömungsstrecke gleiche Außenabmessungen, so daß s e ohne weitere Adapterstücke , wie z. B. zylindrische Hülsen oder dergleichen, m den Gehäuseabschnitt für die Syklonabscheideeinrichtung εinsetzbar sind. Solchenfalls variiert bei diesen Wendeln die radial innere Begrenzung der wendeif rmigen Strömungsstrecke.
Nach einem weiteren Erfindungsgedanken umfaßt eine jeweilige Wendel e n zylindrisches Innenstuck, wobei dieses zylindrische Innenstuck einen Innendurchmesser Dx der wendelformigen Strömungsstrecke definiert.
Die Wendel kann nach diesem Erfindungsgedanken etwa dadurch gefertigt werden, daß das zylindrische Innenstuck durch eine zentrale Öffnung der Wendelgänge mit entsprechendem Öffnungsdurchmesser hmdurchgεsteckt ist
Mit der vorliegenden Erfindung wird also Schutz beansprucht für ein System aus einer Olabscheidevorrichtung mit verschiedenen einsetzbaren Wendeln mit jeweils unterschiedlicher radialer Tiefe. Es wird also erfindungsgemäß vorgeschlagen, vorzugsweise unter Beibehaltung der Außenabmessung der
Zyklonabsche deeinrichtung, d. h. unter Beibehaltung d konstruktiven Gestaltung eines Gehäuεεabschmtts für die Syklonabscheideeinrichtung, verschiedene
Strömungsquerschnitte der wendeiförmigen Strömungsstrecke durch verschiedene Wendeln mit variierendem
Innendurchmesser und/oder mit variierendem Außendurchmesser vorzusehen .
Legt man z.B. eine Kurbelgasmenge von etwa 65 1/mm, z.B. eines Dieselmotors mit 2 bis 2,5 1 Hubraum zugrunde, so erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Stromungsgang derart bemessen ist, dass das zylindrische Innenstück einen Durchmesser von etwa 8 mm aufweist und der Außendurchmesser des Gehäuses für die Syklonabscheideeinrichtung mit Ξl mm bei einer Wendelganghöhe (Steigung) von 13 mm bemessen wird Bei einer kleineren Kurbelgehauεegasmenge von nur ca. 50 1/mm erweist es sich als vorteilhaft, wenn der Innendurchmesser etwa 18 mm betragt, um dann infolge des kleineren Stromungsquerschnitts e ne in etwa ebenso hohe Stromungsgeschwindigkeit innerhalb der
Syklonabscheideeinrichtung zu erreichen Be der geringsten üblicherweise anfallenden Kurbelgehausegasmenge von 40 1/mm durfte em Innendurchmesser von etwa 24 mm geeignet sein, wiederum bei einer Wendεlhohe (Steigung) von 13 mm und einem Außendurchmesser von 51 mm.
Aus der DE 197 00 733 AI ist e ne Olabscheidevorrichtung für Kurbelgehausegase der gattungsgemaßen Art bekannt . Diese Druckschrift offenbart und lehrt, die eingangs genannten Komponenten der Olabscheidevorrichtung in der S/lmderkopfhaube der Verbrennungskra t aschme integriert anzuordnen Hierbei ist die Vorabscheideemrichtung und die Syklonabscheideeinrichtung an der Innenseite der Sylmderkopfhaube also auf der dem Kurbel- bzw. Nockenwellengehause zugewandten Seite der Syl derko fhaube angeordnet. Die Feinabscheideeinrichtung und die Ventilemrichtung sind zwischen zwei Gehäusedeckelhalften der Zylinderkopfhaube angeordnet und st omungsmaßig der Syklonabscheideeinrichtung nachgεordnet Diese Losung ist mit einem hohen Integrationsaufwand bei der konstruktiven Unterbringung der Olabscheidekomponenten der Sylmderkopfhaube verbunden Sie geht auch mit einer sehr großen Bauhöhe einher.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Olabscheidevorrichtung so auswgebildet , dass d e Vorabscheideemrichtung, die Syklonabscheideeinrichtung , die Femabscheideemrichtung und die gegebenenfalls vorgesehene Ventileinrichtung an der .Außenseite der Sylmderkopfhaube angeordnet und von einer Gehausehalbschale uberfangen sind, die zusammen mit der Außenseite der Sylmderkopfhaube ein Gehäuse für die Abscheidevorrichtung bildet und dichtend gegen die Außenseite der Sylmderkcpfhaube montierbar ist
Die Anordnung der Komponenten der Olabscheidevorrichtung außerhalb der eigentlichen Sylmderkopfhaube eröffnet die Möglichkeit, sämtliche Komponenten einem Gehäuse namlich einer Gehausehalbs chale der Olabscheideemrichtung, als vormontierbare Baugruppe zu fertigen und diese Baugruppe dann mit oder ohne zusätzliches Bodenteil als Ganzes modulartig an die Außenseite der Syl derkopfhaube anzufügen Insbesondere kann die Zylinderkopfhaube losgelöst von Bauteilen der Olabscheideemrichtung am Zylinderkopf montiert v/erden, um das Nockenwellengehäuse nach oben abzuschließen Es kann dann oder auch zu einem spateren Seitpunkt die vorgefertigte Baugruppe der Olabscheidevorrichtung angebracht werden
Es erweist sich insbesondere als vorteilhaf , wenn die Gehausεhalbschale , welche ein Gehäuse für die Olabscheidevorrichtung bildet, ein emstuckig hergestelltes Kunststoffteil insbesondere ein Spritzgießteil, ist
Im Hinblick auf die baugruppenspezifische Vormontierbarrkeit der Olabscheidevorrichtung erweist es sich als vorteilhaft wenn Strö ungsleitwandungen der Vorabscheideemrichtung-, ein Wendele satz für die Syklonabscheidevorrichtung, ein Abscheideeinsatz für die Feinabscheideeinrichtung und vorzugsweise auch die Ventilemrichtung m die Gehausehalbεchale vormontierbar einsetzbar sind Sämtliche Komponenten können dann bezüglich der Gehausehalbschale vormontiert werden und als einbaufertige Baugruppe vorgehalten und dann im erwünschten Seitpunkt der Endmontage an der Zylinderkopfhaube zugeführt werden
Die Gehauεehalbschale seilte vorteilhafter eise eher f1 ach und langgestreckt bauen Zur Bewältigung von Kurbelgehausegasen von bis zu 150 1/mm hat sich eine Abmessung von nur etwa 295 x 60 x 70 mm (Länge x Breite x Höhe) als ausreichend erv/iesen; dabei konnten Olmengen von 100 bis 200 g/h abgeschieden werden. Um diese Mengen mit nicht gattungsgemäßen modularen Bauformen von extern angefügten Ξyklonabscheidevorrichtungen zu erreichen, war bislang eine wesentlich größere Bauhöhe von 175 mm und eine Länge und Breite von 105 x 90 mm erforderlich. Durch die erfindungsgemäße Bauform ist es möglich, flach bauende und langgestreckte Abmaße bei der Konfiguration der Ölabscheidevorrichtung im genannten Bereich zu verwirklichen, die im Hinblick auf ihre Wirksamkeit und Durchsatzmenge sowie Abscheidεkapazität hinreichend sind.
Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Gehäusehalbschale in Richtung auf die Zylinderkopfhaube erstreckte ümfangsseitenwandungen umfasst, die in einen stirnseitigen der Zylinderkopfhaube zugewandten umlaufenden Rand übergehen, mit dem die Gehäusehalbschale gegen die Außenseite der Zylinderkopfhaube dichtend anlegbar ist .
Dieser umlaufende stirnseitige Rand kann in vorteilhafter Weise eine Anlageebene definieren, die dann eine entsprechende ebene Ausbildung der Außenseite der Zylinderkopfhaube im Montagebereich für die olabscheidevorrichtung bedingt. Eine Gestaltung der Gehäusehalbschale der olabscheidevorrichtung mit in Richtung auf die Sylinderkopfhaube erstreckten Utnfangsεeitenwandungen, also mit einer im wesentlichen topfförmigεn Geometrie ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Vormontage sämtlicher Komponente in dem geschützten und vorgefertigten Gehäuse, welches dann lediglich über seinen Umfangsrand mit der Außenseite der- Zylinderkopfhaube verbunden zu werden braucht . Alternativ¬ oder zusätzlich könnte ein Bodenstück die Gehäusehalbschiale der Baugruppe, insbesondere bis auf Zustrom und Rücklaufoffnungen verschließe . Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausfuhrungsform der erf dungsgemaßen Olabscheidevorrichtung. In der Seichnung zeigt-
Figur 1 eine perspektivische Ansicht einer erfmdungsgemaßen Olabscheidevorrichtung im montierten Zustand an der Außenseite einer Sylmderkopfhaube;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung nach Figur 1 mit teilweise weggebrochenen Wandungen der Olabscheidevorrichtung,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht der
Olabscheidevorrichtung nach Figur 1,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht der
Olabscheidevorrichtung nach Figur 3 von unten (die Montageseite an der Sylmderkopfhaube) ;
Figur 5 eine schematische Schnittansicht durch eine Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen Olabscheidevorrichtung mit lediglich schematisch angedeuteter Sylmderkopfhaube und
Figur 6 zwei schematiεche Darstellungen unterschiedlicher Wendeleinsatze für die Olabscheidevorrichtung nach Figur 4.
Figur 1 zeigt m perspektivischer Ansicht eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete und nachfolgend im Einzelnen zu beschreibende Olabscheidevorrichtung 2 im montierten Sustand an der Außenseite einer insgesamt mit: dem Bezugszeichen 4 bezeichneten Sylmderkopfhaube einer; Verbrennungskraf maschine . Die Figuren 3 und 4 zeigen in perspektivischer .Ansicht die Olabscheidevorrichtung 2. Es wird nachfolgend auch auf Figur 5 Bezug genommen, die eine Schnittansicht der Olabscheidevorrichtung 2 teilweise schematisch darstellt.
Die Olabscheidevorrichtung 2 umfasst eine Gεhäusehalbschale 6, welche sämtliche Komponenten der Olabscheidevorrichtung 2 aufnimmt . Die Gehäusehalbεchale 6 ist ein εinstückig hergestelltes Kunststoffspritzgießteil , welches in Richtung auf die Zylinderkopfhaube 4 erstreckte ü f ngsseitenwandungen 8 umfasst. Die Umfangsseitenwandungen 8 gehen aus von einer oberen Deckelwandung 10, wobei mehrere tσpfförmigε Gehäusebereich'e 12, 14, 16 gebildet werden. Die jeweiligen Umfangsseitenwandungen 8 gehen in einen stirnseitigen, umlaufenden Rand 18 über, mit dem die Gehäusehalbschale 6 gegen eine Außenseite 20 der Zylinderkopfhaube 4 dichtend anlegbar ist. Die Gehäusehalbschale 5 ist dann über in Figur 5 angedeutete und in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Schrauben 22 mit der Außenseite 20 der Sylmderkopfhaube 4 verschraubbar . Man erkennt von den Umfangsseitenwandung~en 8 seitlich vorstehende Ösen 23 der Gehäusehalbschale 6, durch welche die Schrauben 22 hindurchgeführt sind. Die Schrauben 22 sind in domför igε Erhebungen 2 , die von der Außenseite 20 der Sylmderkopfhaube 4 vorstehen, eingeschraubt. Um eine Abdichtung des Inneren der Gehäusehalbschale 6 zu erreichen, ist in dem stirnseitig umlaufenden Rand 16 eine im Wesentlichen umlaufende Nut 25 für eine nicht dargestellte aber dort einlegbare Schnurdichtung ausgebildet ,
Der umlaufenden stirnseitige Rand 18 bildet oder definiert eine Anlageebene 25. Um die Olabscheidevorrichtung über deren Gehäusehalbschale 6 dichtend gegen die Außenseite 20 der Zylinderkopfhaube 4 anlegen und dort montieren zu können, braucht lediglich ein im Bereich des stirnseiuigen Rands 18 verlaufender Bereich an der Außenseite 20 der Zylindεrkopfhaube 4 entsprechend eben ausgebildet zu werden. Es sind also keine komplizierten Anpassungsvorgänge an verschieden gestaltete Zylinderkop hauben erforderlich, sondern die betreffenden verschieden gestalteten Zylinderkopfhauben für verschiedene Verbrennungskraftmaschinen müssen lediglich einen entsprechend der Gehäusehalbschale bzw. entsprechend deren stirnseitigen Rand 18 ausgebildete Außenseite, im einfachsten Fall einen ebεnen Abschnitt (jedoch nur entlang des Verlaufs des Rands 18), aufweisen.
Der Gehäusebereich 12 bildet eine im Wesentlichen • topfför ige Kammer, in der eine Vorabscheideemrichtung- 28 und eine Syklonabscheideeinrichtung 30 vorgesehen ist. Indem sich daran anschließenden topfförmigen Gehäusebereich
14 ist eine Feinabscheideeinrichtung 32 mit einem beispielsweise als Garnwickel ausgebildeten Feinabscheideeinsatz 34 enthalten. Der gegenüber den Gehäusebereichen 12, 14 weniger hoch bauende Gehäusebereich
15 beinhaltet eine Ventileinrichtung 36, welche einen Auslass 38 der olabscheidevorrichtung 2 zur Ansaugseite der nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine freigibt oder verschließt und damit den Druck der Kurbelgehäusεgaεe nach oben begrenzt.
Die kaskadenartig angeordneten Abscheidestufen sind wie folgt konzipiert :
Die Vorabscheideemrichtung 28 ist oberhalb einer Zuströmöffnung 40 für Kurbelgehäusegase der Zylinderkopfhaube 4 angeordnet und umfasst, 'wie aus Figur 5 ersichtlich, Strömungsleitwandungen 42, die eine vorzugsweise mehrfache Umlenkung der in die olabscheidevorrichtung 2 einströmenden Kurbelgehäusegase bewirken. An der tiefsten Stelle nach der ersten Umlenkung innerhalb der Vorabscheideemrichtung 28 ist eine Rückflussöffnung 44 für in dieser Stufe abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen. Von der Rückflussöffnung 44 am bodenseitigen Ende εinεr Strömungsleitwandung 42 tropft die abgeschiedene Flüssigkeit dann entgegen der Strömung des Kurbelgehäuεegases nach unten ab und gεlangt so dirεkt wieder in den Motorraum unterhalb der Sylmderkopfhaube 4. Arn oberen Ende, also im Bereich der Innenseite der Deckelwandung 10, tritt das strömende Kurbelwellengas in die kaskadenartig nachfolgend angeordnete Syklonabscheideeinrichtung 30 ein. Diese umfasst eine wendeiförmige Strömungsstrecke 46. Die wendeif rmige Strömungsstrecke 46 ist gebildet durch eine Wendel 48 mit einer zentralen Öffnung 50, durch die ein röhr- oder zylinderförmiges Innenstück 52 hindurchgesteckt und im Wesentlichen dicht mit der Wendel 48 verbunden ist. Die Umfangsrander 54 der Wendel 4S liegen im Wesentlichen dichtend gegεn diε Innensεitε der Umfangsseitenwandungen 8 der Gehäusεhalbschale 8 an. Auf diese Weiεe ist durch das Innenstück 52 die schraubenförmigen Gänge der Wendel 48 und die Gehäusεhalbschale 6 die wendelströmige Strömungsstrecke 46 gebildet bzw. begrenzt. Infolge von Trägheitskräften werden die flüssigen Bestandteile in dem wendelför ig strömenden Kurbelgεhäusegas radial außen abgeschieden und fließen infolge ihrer Schwerkraft die Wendelstrecke hinab.
In ganz besonders vorteilhafter Weise lässt sich die radiale Tiefe der wendeiförmigen Strömungsstrecke 46 variieren. Dies kann vorzugsweise durch Einsatz verschiedener Wendeln 48 mit verschiedener radialer Tiefe geschehen, was vorzugsweise durch verschieden große Innenstücke 52 der Wendel 48 bei gleich bleibendem Außendurchmesser der Wendel 48 erreicht wird. Auf diese Art und Weise kann durch Auswahl und Einsetzen unterschiedlicher Wendeln ein unterschiedlicher Strömungsquerschnitt zur Anpassung an verschiedene Mo oren und Anwendungsfälle bei ansonsten gleichbleibender Konstruktion und Dimensionierung der Olabscheidevorrichtung 2 erziεlt v/erden.
Die Feinabscheideeinrichtung 32, die strömungsmäßig nachgeordnet in dem Gehäusebereich 14 untergebracht ist, umfasst ein zylindrisches Garnwickel als Feinabscheideeinsatz 34, welches an seiner zylinderkopf zugewandten Seite geschlossen ist. Die strömenden Kurbelgehäusegase treten durch die zylindrische Wandung des Garnwickels hindurch und dabei werden restliche feinste Flüssigkeitströpfchen abgeschieden, die innerhalb des Garnwickels infolge der Schwerkraft nach unten in Richtung auf die Zylinderkopfhaube gelangen. Dort ist eine in Figur 5 lediglich schεmatisch angedeutete Ölabführöffnung 56 in der Zylinderkopfhaube vorgesehen. Das Garnwickel umfasst an seinem oberen Ende eine Austrittsöffnung 58. In diesem Bereich ist die Deckelwandung 10 etwas nach oben ausgewölbt . Die durch die Austrittsöffnung 58 strömenden Kurbelwellengase werden dann unmittelbar im Bereich der Auswölbung um 90° umgelenkt und dann abermals um 90° nach unten in Richtung auf die Zylinderkopfhaube 4 umgelenkt. Durch die Ausbildung des aufgewölbten Teils 10 als separates Bauteil wird die Herstellbarkeit der Gehäusehalbschale 6 im Hinblick auf den Forrnenaufwand wesentlich vereinfacht. Durch die sεhr st ile Gestaltung des Uberströrakanals 60 wird der in Längsrickttung benötigte Baumraum so gering wie möglich gehalten. In es ine Aussparung zwischen den Gehäusebereichen 14 und 16 greift eine Gegenkontur 59, welche an der Zylinderkopfhaube ausgebildet ist ein, damit kein Totvolumen gebildet wird, in welchem sich Flüssigkeit ansammeln könnte. Vom Überströmkanal 60 aus gelangt das strömende Kurbelgehäusegas in den Gehäusebereich 16, wo die λ'entileinrichtung 36 vorgesehen ist. Die Ventileinrich ng 36 umfasst eine in Figur 5 schematisch dargestellte Membran 62, die εinεrsεits mit der Atmosphäre in Verbindung steht und andererseits vom Kurbelgehäusegas beaufschlagt wird. Bei maximaler Ansaugung durch die
Verbrennungskraftmaschine , wenn also im Auslass 38 der Olabscheidevorrichtung ein maximaler Unterdruck anliegt, verschließt die Ventileinrichtung 36 eine Öffnung 64, und zwar unter dem Druck der Atmosphäre. Wenn unterhalb der Membran 62 infolge des Kurbelgehäusegases der Druck ansteigt, so wird die Öffnung 64 freigegeben und Kurbelgehäusegase werden der (erneuten) Verbrennung zugeführt .
Figur 6 zeigt in schematischer Andeutung zwei verschiedene Ausführungsformen von Wendeln 48 mit unterschiedlicher radialer Tief der Strömungsstrecke, die bei gleichbleibendem Außendurchmεssεr der Wendel 48 durch zylindrische Innenstücke 52 verschiedenen Durchmessers erreicht sind.

Claims

i 4Ansprüche
1. Olabscheidevorrichtung (2) für Kurbelgehäusegase einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Vorabscheidεeinrichtung (28), einer
Zyklonabscheideeinrichtung (30) mit einer wendeiförmigen Strömungsstrecke, einer Feinabschεideeinrichtung (32) und gegebenenfalls einer Ventileinrichtung (36), die an einer Zylinderkopfhaube (4) der Verbrennungskraftmaschine kaskadenartig vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass in einen Gehäuseabschnitt für die Zyklonabscheidεeinrichtung (30) Wendeln (48) unterschiedlicher radialer Tiefe der Strömungsstrecke wahlweise einsetzbar sind.
2. olabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wendeln (48) unterschiedlicher radialer Tiefe der Strömungsstrecke gleiche Außenabmessungen aufweisen.
3. Olabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wendel ein zylindrisches Innenstück (52) umfasst, wobei das zylindrische Innenstück (52) einen Innendurchmesser Oλ der wendeiförmigen
Strömungsstrecke (46) definiert.
4. Olabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Innendurchmesser D ι ΠB:L ke-- einer Zyklonabscheideeinrichtung (30) mit einεr: Wendelganghöhe von 11-15 mm und einem Außendurchmesser Da von 48-54 mm etwa S mm ( ± 10 %) beträgt.
5. Olabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Innendurchmesser Dl ma.. bei einer Syklonabschεidεeinrichtung (30) bei einer Wende Iganghöhε von 11-15 mm und εinem Außendurchmesser Da von 48-54 mm etwa 18 mm (± 10 %) ist.
6. Olabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der maximale Innendurchmesser Diιπ.a;. bei einer Zyklonabscheideeinrichtung (30) bei einer Wendelganghöhe von 11-15 mm und einem Außendurchmesser Da von 48-54 mm etwa 24 mm (± 10 %) ist.
7. olabscheidevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorabscheideemrichtung (28), die Zyklonabscheideeinrichtung (30), die
Feinabschεideeinrichtung (32) und die gegebenenfalls vorgesehene Ventileinrichtung (36) an der Außenseite (20) der Zylinderkopfhaube (4) angeordnet und von einer Gehäusehalbschale (6) überfangen sind, die zusammen mit der Außenseite (20) der Zylinderkopfhaube (4) ein Gehäuse für die Abscheidevorrichtung (2) bildet.
8. olabscheidevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäusehalbschale (6) ein einstückig hergestelltes Kunststoffteil, insbesondere ein Spritzgießteil, ist.
9. Olabscheidevorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Strömungεleitwandungen (42) und/oder eine Wendel (48) für die Zyklonabscheidevorrichtung (30) und/oder ein Abscheideeinsatz (34) für die Feinabscheideeinrichtung (32) und/oder die Ventileinrichtung (36) in die Gehäusehalbschale (6) als vormontierte Einheiten einsetzbar sind.
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