WO2009049947A1 - Ölabscheidevorrichtung, insbesondere zur kurbelgehäuseentlüftung in einer brennkraftmaschine - Google Patents

Ölabscheidevorrichtung, insbesondere zur kurbelgehäuseentlüftung in einer brennkraftmaschine Download PDF

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Definitions

  • Oil separation device in particular for crankcase ventilation in one
  • the invention relates to an oil separation device, in particular
  • belgepuseentllongated is used in an internal combustion engine.
  • the metal knit package can only for pre-separation of larger oil particles
  • Knitted presupposes since otherwise the fabric clogged with oil
  • the fleece must be regularly maintained.
  • Another advantage of the separate execution of the separation elements in separate flow paths is the ease of maintenance. For maintenance purposes, only the respective separation element in one of the flow paths needs to be replaced or cleaned, whereas the second separation element may remain in its position in the flow path.

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Abstract

Eine Ölabscheidevorrichtung ist mit einem ersten und einem zweiten Abscheideelement (7, 8) ausgestattet, die parallel zueinander angeordnet sind und in einem getrennten ersten bzw. zweiten Strömungsweg (9, 10) liegen. Der zu reinigende Öl-Luft-Strom wird wahlweise in den ersten Strömungsweg (9) mit dem ersten Abscheideelement (7) oder in den zweiten, das zweite Abscheideelement (8) aufweisenden Strömungsweg (10) eingeführt.

Description

Ölabscheidevorrichtung, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung in einer
Brennkraftmaschine Technisches Gebiet [0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Ölabscheidevorrichtung, insbesondere
zur Kurbelgehäuseentlüftung in einer Brennkraftmaschine, nach dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Stand der Technik
[0002] In der DE 37 01 587 C1 wird ein Ölabscheider beschrieben, der zur Kur¬
belgehäuseentlüftung in einem Verbrennungsmotor eingesetzt wird. Der
Ölabscheider weist in einem Gehäuse ein ringförmiges Metallgestrick-
Paket auf, das axial von dem in das Gehäuse eingeleiteten Öl-Luft-Ge¬
misch durchströmt wird und in welchem sich größere Ölpartikel abschei¬
den können. Anschließend wird das vorgereinigte Öl-Luft-Gemisch in
einen Zyklonabscheider im Gehäuseinneren eingeleitet, in welchem sich
aufgrund der Radialströmung des Öl-Luft-Gemisches weitere Ölpartikel an
der Wandung des Zyklons abscheiden können. Danach wird der gereinigte
Luftstrom aus dem Gehäuse abgeleitet.
[0003] Das Metallgestrick-Paket kann nur zur Vorabscheidung größerer Ölpartikel
eingesetzt werden, was zudem einen verhältnismäßig groben Aufbau des
Gestrickes voraussetzt, da sich anderenfalls das Gestrick mit Öl zusetzen
würde und eine Durchströmung unmöglich wäre. Der grobporige Aufbau
des Gestrickes schränkt aber den Wirkungsgrad erheblich ein. [0004] Auch aus der DE 196 42 219 A1 ist eine Ölabscheidevorrichtung mit zwei
Abscheideeinheiten bekannt. In einem Gehäuse der Ölabscheidevor¬
richtung ist ein als Wendel mit mehreren Wendelgängen ausgebildeter
Vorabscheider angeordnet, wobei größere Öltröpfchen an den Wendel¬
gängen des Vorabscheiders abgesondert werden. Anschließend wird das
vorgereinigte Öl-Luft-Gemisch in einen radial umgreifenden Ringraum im
Gehäuse geleitet, welcher von einem Vlies ummantelt ist, das radial von
dem vorgereinigten Gemisch durchströmt wird.
[0005] Auch wenn bei der DE 196 42 219 A1 das Vlies dem Labyrinth-Vorab¬
scheider nachgeschaltet ist, besteht dennoch die Gefahr, dass sich das
Vlies im Laufe der Zeit mit Öltröpfchen oder Ruß, welcher im Öl-Luft-Strom
mitgeführt wird, zusetzt und sich der Wirkungsgrad verschlechtert. Daher
muss das Vlies regelmäßig gewartet werden.
Offenbarung der Erfindung
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Maßnahmen den
Wirkungsgrad und/oder die Lebensdauer der Ölabscheidevorrichtung zu
erhöhen.
[0007] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches
1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
[0008] Die erfindungsgemäße Ölabscheidevorrichtung wird vorzugsweise zur
Kurbelgehäuseentlüftung in Brennkraftmaschinen eingesetzt. Die Ölab¬
scheidevorrichtung umfasst ein erstes und ein zweites Abscheideelement, wobei die Abscheideelemente parallel zueinander angeordnet sind und in getrennten ersten bzw. zweiten Strömungswegen liegen. Der zu reinigende Öl-Luft-Strom wird wahlweise in den ersten, das erste Abscheideelement aufweisenden Strömungsweg, oder in den zweiten, das zweite Abscheideelement aufweisenden Strömungsweg eingeführt.
[0009] Damit ist es erstmals möglich, situationsabhängig eine Unterscheidung zwischen verschiedenen Abscheideelementen zu treffen, über die der zu reinigende Öl-Luft-Strom geführt werden soll. Dies hat den Vorteil, dass dasjenige Abscheideelement ausgewählt werden kann, welches am besten zur aktuellen Zusammensetzung des Öl-Luft-Gemisches passt. So kann es zweckmäßig sein, das Öl-Luft-Gemisch in Situationen mit einem hohen Ölanteil bzw. mit großen Öltröpfchen demjenigen Abscheideelement zuzuführen, das auf die Abscheidung eines größeren Ölanteils bzw. größerer Öltröpfchen am besten angepasst ist. In Fahrsituationen mit feiner verteilten Öltröpfchen bzw. einem kleineren Ölanteil ist es dagegen zweckmäßig, dasjenige Abscheideelement auszuwählen, das besser an dieses Verhältnis von Öl und Luft angepasst ist.
[0010] Zweckmäßigerweise besitzen die Abscheideelemente verschiedene Filterwirkungen, hervorgerufen durch einen unterschiedlichen Aufbau. Grundsätzlich ist es aber auch möglich, gleiche oder gleichartige Abscheideelemente vorzusehen, wobei der Wechsel vom ersten zum zweiten Abscheideelement durchgeführt wird, sobald die Filtrationswirkung des ersten Abscheideelementes nachlässt und unter einen Grenzwert abfällt.
[0011] Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung ist das erste Abscheideelement als Filterelement ausgeführt, insbesondere als Filtervlies, und das zweite Abscheideelement als Zyklon-, Labyrinth- oder Prallabscheider. Das Filterelement eignet sich insbesondere zur Abscheidung von feineren Öl- tröpfchen, wohingegen der Zyklon-, Labyrinth- oder Prallabscheider besser zur Abscheidung von größeren Öltröpfchen geeignet ist. Grundsätzlich zeichnen sich aber beide Abscheideelemente durch einen einfachen konstruktiven Aufbau auf.
[0012] Ein weiterer Vorteil der separaten Ausführung der Abscheideelemente in getrennten Strömungswegen liegt in der einfachen Wartungsmöglichkeit. Für Wartungszwecke muss nur das betreffende Abscheideelement in einem der Strömungswege ausgetauscht bzw. gereinigt werden, wohingegen das zweite Abscheideelement in seiner Position im Strömungsweg verbleiben kann.
[0013] Ein weiterer Vorteil liegt in dem einfachen Aufbau von Filterelement und dem Zyklon- oder Labyrinth- bzw. Prallabscheider. Das Filterelement, insbesondere in seiner Ausführung als Filtervlies, ist einfach und kostengünstig herstellbar und kann nach dem Zusetzen mit Öltröpfchen ausgetauscht und durch ein neues Filterelement ersetzt werden. Der Labyrinth-, Zyklon- bzw. Prallabscheider basiert auf einer einfachen mechanischen Abscheidewirkung, bei der die Öltröpfchen entweder durch eine Rotation des Öl-Luft-Gemisches nach außen getragen werden und an einer Innenwand sich abscheiden oder axial oder radial gegen eine Prallplatte treffen. Aufwändige Tellerseparatoren oder elektrostatische Separatoren sind grundsätzlich zwar auch möglich, jedoch nicht zwingend erforderlich.
[0014] Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführung verzweigen der erste und der zweite Strömungsweg von einer gemeinsamen Zuleitung, wobei in der Verzweigung ein Ventil angeordnet ist, über das die Einströmung des Öl- Luft-Massenstromes in den ersten bzw. den zweiten Strömungsweg einzustellen ist. Dieses Ventil, bei dem es sich beispielhaft um ein Magnetventil handelt, regelt die Zufuhr in jeden Strömungsweg, wobei vorzugsweise sowohl eine Einstellung in Betracht kommt, bei der der gesamte Öl-Luft- Massenstrom in den ersten Strömungsweg eingeleitet wird, als auch eine Einstellung, in der der gesamte Öl-Luft-Massenstrom in den zweiten Strömungsweg geführt wird. Vorteilhafterweise sind auch Zwischenpositionen möglich, in denen ein Teilmassenstrom sowohl in den ersten als auch in den zweiten Strömungsweg zu den betreffenden Abscheideelementen eingeleitet wird, wobei das Verhältnis der Teilmassenströme über das Ventil einstellbar ist.
[0015] Die Einstellung des Ventils erfolgt vorzugsweise über Stellsignale einer Regel- bzw. Steuereinheit und wird in Abhängigkeit einer aktuellen Zustands- oder Betriebsgröße durchgeführt. Bei dieser Zustands- bzw. Be- triebsgröße handelt es sich insbesondere um eine Kenngröße der Brenn¬
kraftmaschine bzw. eines Aggregats der Brennkraftmaschine, vorzugs¬
weise um den aktuellen Lastzustand der Brennkraftmaschine. Unterhalb
eines Kenngrößengrenzwertes wird der Öl-Luft-Strom dem ersten Ab¬
scheideelement und oberhalb des Grenzwertes dem zweiten Abscheide¬
element zugeführt. Wie oben erwähnt, ist es auch möglich, je nach dem
aktuellen Wert der Kenngröße Teilmassenströme sowohl dem ersten als
auch dem zweiten Abscheideelement zuzuführen.
[0016] Stromab des ersten und des zweiten Abscheideelements münden die
Strömungswege vorzugsweise wieder in einen gemeinsamen Strömungs¬
kanal, der bei einem Einsatz in Brennkraftmaschinen bevorzugt in den An¬
saugtrakt mündet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0017] Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren An¬
sprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Übersichtsdarstellung einer Ölabscheidevorrichtung, die
zur Kurbelgehäuseentlüftung in einer Brennkraftmaschine
eingesetzt wird,
Fig. 2 eine Darstellung der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrich¬
tung, mit einem Filterelement in einem ersten Strömungsweg und einem Labyrinthabscheider in einem parallel liegenden,
zweiten Strömungsweg.
[0018] In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen ver¬
sehen.
Ausführungsformen der Erfindung
[0019] In Fig. 1 ist eine Ölabscheidevorrichtung 1 zur Kurbelgehäuseentlüftung in
einer Brennkraftmaschine dargestellt. Die Blow-by-Gase werden über
einen Einströmstutzen 14 in das Kurbelgehäuse 2 der Brennkraftmaschine
eingeleitet und über die Zuführleitung 3 als Öl-Luft-Gemisch zur Abschei¬
dung der ölanteile der Ölabscheidevorrichtung 1 zugeführt. Die Ölabschei¬
devorrichtung 1 umfasst zwei separat ausgebildete und parallel zueinan¬
der angeordnete Abscheider 5 und 6 mit jeweils einem Abscheideelement
7 bzw. 8. Die Abscheider 5 und 6 liegen jeweils in separaten Strömungs¬
wegen 9, 10, die über ein Ventil 11 mit der Zuführleitung 3 verbunden sind.
Je nach Einstellung des Ventils 11 werden die Blow-by-Gase aus der Zu¬
führleitung 3 entweder in den ersten Strömungsweg 9 zum Abscheider 5
oder in den zweiten Strömungsweg 10 zum zweiten Abscheider 6 geleitet
oder anteilig auf beide Abscheider verteilt.
[0020] In den Abscheidern 5 und 6 werden die Ölpartikel aus dem Öl-Luft-Strom
separiert, gesammelt und über Austragstutzen und eine Rücklaufleitung 4
wieder in das Kurbelgehäuse 2 zurückgeführt. Der gereinigte Luftstrom
wird über Strömungsleitungen 12 und 13 aus den Abscheidern 5 bzw. 6 abgeführt und beispielsweise in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine eingeleitet.
[0021] In Fig. 2 ist die Ölabscheidevorrichtung 1 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die in den Strömungswegen 9 und 10 liegenden Abscheider 5 und 6 sind unterschiedlich aufgebaut und insbesondere zur Filtration von unterschiedlichen Anteilen von Öltröpfchen und Luft in den Blow-by-Gasen ausgebildet. Dies erlaubt über eine entsprechende Stellung des Ventils 11 eine situationsangepasste Filtration der Blow-by-Gase, wodurch zum einen deren Abscheidegrad verbessert und zum andern die Lebensdauer der Abscheideelemente 7 bzw. 8 in den Abscheidern 5 bzw. 6 erhöht wird.
[0022] Im Ausführungsbeispiel ist das Abscheideelement 7 im ersten Abscheider 5 als Filterelement, insbesondere als Filtervlies ausgeführt, das von den in den Abscheider 5 eingeführten Blow-by-Gasen radial von innen nach außen durchströmt wird, wobei im Rahmen der Erfindung grundsätzlich auch eine radiale Durchströmung in Gegenrichtung oder eine axiale Durchströmung in Betracht kommt. Das Filterelement 7 ermöglicht eine Feinfiltration und damit eine Abscheidung von sehr kleinen Ölpartikeln aus dem Öl-Luft-Gemisch. Die abgeschiedenen Ölpartikel werden im Abscheider 5 gesammelt und über einen Ölaustragstutzen ausgeleitet und über die Rücklaufleitung 4 zurück in das Kurbelgehäuse geführt. Die gereinigten Gase werden über die Strömungsleitung 12 aus dem Abscheider 5 ab- geleitet und in einen Strömungskanal 15 geführt, der in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine mündet.
[0023] Der zweite Abscheider 6 ist als einfach aufgebauter, mechanisch wirkender Labyrinthabscheider ausgebildet, dessen Abscheideelement 8 als Labyrinthweg mit einzelnen, in den Strömungsweg einragenden Prallplatten ausgebildet ist, an denen die Öltröpfchen der Blow-by-Gase abgeschieden werden. Der Labyrinthabscheider eignet sich insbesondere zur Abscheidung von höher belasteten Blow-by-Gasen mit einem größeren Öl- anteil im Öl-Luft-Gemisch. Die abgeschiedenen Ölpartikel werden über einen Ölaustragstutzen aus dem Gehäuse des Abscheiders 6 ausgeleitet und in die Rücklaufleitung 4 geführt. Die gereinigten Gase werden über die Strömungsleitung 13 in den Strömungskanal 15 geführt.
[0024] Das Ventil 11 ist einstellbar ausgeführt, beispielsweise als Magnetventil, und kann über Stellsignale einer Regel- bzw. Steuereinheit in Abhängigkeit diverser Zustands- bzw. Betriebs- oder Kenngrößen eingestellt werden. Beispielsweise kommt eine Einstellung in Abhängigkeit des aktuellen Lastzustands der Brennkraftmaschine in Betracht. Weitere Einflussgrößen sind die Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Motor- bzw. Öltemperatur.

Claims

Ansprüche
1. Ölabscheidevorrichtung, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung in einer
Brennkraftmaschine, mit einem ersten Abscheideelement (7) und einem zweiten Abscheideelement (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Abscheideelemente (7, 8) parallel angeordnet sind und in einem getrennten ersten bzw. zweiten Strömungsweg (9, 10) liegen, wobei der zu reinigende Öl-Luft-Strom wahlweise in den ersten, das erste Abscheideelement (7) aufweisenden Strömungsweg (9) oder in den zweiten, das zweite Abscheideelement (8) aufweisenden Strömungsweg (10) einzuführen ist.
2. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abscheideelement (7) und das zweite Abscheideelement (8) unterschiedliche Filterwirkungen besitzen.
3. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Abscheideelement (7) ein Filterelement ist, insbesondere ein Filtervlies.
4. Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Abscheideelement (8) ein Zyklon- oder Labyrinthabscheider ist.
5. Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Strömungsweg (9, 10) von einer gemeinsamen Zuleitung (3) abzweigen und das in der Verzweigung zwischen der Zuleitung (3) und dem ersten bzw. dem zweiten Strömungsweg (9, 10) ein einstellbares Ventil (11) angeordnet ist.
6. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) in Abhängigkeit einer aktuellen Zustands- oder Betriebsgröße der Brennkraftmaschine bzw. eines Aggregats der Brennkraftmaschine einstellbar ist.
7. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) in Abhängigkeit des aktuellen Lastzustands der Brennkraftmaschine einzustellen ist.
8. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei geringer Last der Öl-Luft-Strom in den ersten Strömungsweg (9) und bei höherer Last der Öl-Luft-Strom in den zweiten Strömungsweg (10) eingeleitet wird.
9. Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) in der Weise einstellbar ist, dass entweder nur der erste Strömungsweg (9) oder nur der zweite Strömungsweg (10) geöffnet ist oder dass ein Teilmassenstrom sowohl in den ersten als auch den zweiten Strömungsweg (9, 10) einzuführen ist.
10. Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (11) als Magnetventil ausgebildet ist.
11. Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Strömungswege (9, 10) stromab des ersten und zweiten Abscheideelementes (7, 8) in einen gemeinsamen Strömungskanal
(15) münden.
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