DE102005040034B4

DE102005040034B4 - Ölabscheider für einen Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102005040034B4
Application number: DE102005040034.5A
Authority: DE
Inventors: Pascal Guerry; Emmanuel Richard; Hervé Martinengo; Hippolyte Mounier; Anthony Nollevauy; Emmanuel Aubry; Sonia Elfakir
Original assignee: MGI Coutier SA
Current assignee: Akwel SA
Priority date: 2004-08-27
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2015-10-22
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: JP2008510925A; JP4927737B2; KR101229580B1; FR2874646A1; DE102005040034A1; FR2874646B1; US20070295315A1; WO2006027469A1; KR20070083587A

Abstract

Ölabscheider für einen Verbrennungsmotor zur Ölabscheidung aus Gasen, die aus einem Kurbelwellengehäuse (1, 2) austreten, wobei der Ölabscheider Hindernis-Abscheider (11) aufweist, die einem Siphon (12) zugeordnet sind, dessen Einlass im Innern des Ölabscheiders (7) von einer Öl-Rückgewinnungskammer (13) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der als Puffervolumen zum Isolieren des Einlasses des Siphons (12) dienenden Öl-Rückgewinnungskammer (13) von mindestens einem kleinen Öl-Rückgewinnungsloch (14) und mindestens einem kleinen Unterdruck-Loch (15) durchstoßen ist, wobei das Öl-Rückgewinnungsloch (14) am tiefsten Punkt der Öl-Rückge-winnungskammer (13) am Auslass der Hindernis-Abscheider (11) vorhanden ist und das Unterdruck-Loch (15) am höchsten Punkt der Öl-Rückgewinnungskammer (13) oberhalb der Oberfläche des abgeschiedenen Öls angeordnet ist und die Öl-Rückgewinnungskammer (13) mit einem Unterdruck-Punkt in Form eines Venturi-Rohrs (16) verbindet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen das Gebiet von Verbrennungsmotoren und bezieht sich insbesondere auf einen Ölabscheider zur Ölabscheidung aus Gasen, die aus einem Kurbelwellen-Gehäuse austreten.
Die Druckschrift DE 23 41 275 A1 beschreibt einen Flüssigkeitsabscheider mit einer Gegenstromkammer, in der Öl aus einem Gasstrom ausgeschieden wird, und einer Sammelkammer, die ein Siphon umgibt.
Die Druckschrift JP H05-231 121 A beschreibt Öl-Auffangmittel, die aus mehreren Räumen bestehen, in denen ein Gasstrom in Rotation versetzt wird.
1 der beigefügten schematischen Zeichnung zeigt in schematischer Weise einen Längsschnitt eines Abschnitts eines Verbrennungsmotors gemäß dem Stand der Technik, um das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem zu erklären.
Wie in 1 dargestellt, enthält ein Gehäuse 1 eine Kurbelwelle 2, die mit Kolben 3 zusammenwirkt, die in Zylindern 4 gleiten. Die Kurbelwelle 2 wird mit einem Schmieröl 0 geschmiert. Schächte 5 verbinden das Gehäuse 1 mit einem Zylinderkopf 6.
Der Zylinderkopf 6 führt zu einem Ölabscheider 7 zur Abscheidung von Öl aus den Gehäusegasen G, die aus Lecks zwischen den Kolben 4 und den Zylindern 3 austreten und sich mit Tröpfchen aus Schmieröl 0 in dem Gehäuse 1 beladen haben.
Hierfür besitzt der Ölabscheider 7 Öl-Auffangmittel, die einem Siphon 12 zugeordnet sind. Die Auffangmittel sind z. B. Hindernis-Abscheider 11 wie z. B. Ablenkplatten, Rippen, Bögen bzw. Krümmer, etc.
Im Innern des Ölabscheiders 7 haben die Öltröpfchen 0 andere Bahnen als die Gaspartikel, die weniger dicht als das Öl sind, und werden durch die Abscheider 11 zurückgehalten.
Die Tröpfchen 0 strömen so lange, bis sie sich am Boden des Ölabscheiders 7 ansammeln. Das so zurückgehaltene Öl kehrt dann über den Siphon 12 zu dem Zylinderkopf 6 zurück, während die ölabgeschiedenen Gase in eine Luft-Eintrittsleitung 10 münden, wobei sie zuvor an einem Klappenventil 8 und einer Flügelklappe 9 vorbeiströmen. Das Klappenventil 8 schließt sich, wenn der Unterdruck nach der Flügelklappe 9 groß ist.
Der Siphon 12 gewährleistet das Vorhandensein einer ausreichenden Ölreserve am Boden des Ölabscheiders 7, wodurch der Eintritt nicht-gereinigter beziehungsweise nicht-dekantierter Gase G in den Kreislauf verhindert wird, indem der Unterdruck (P1–P2) zwischen dem Eingang des Ölabscheiders 7 mit Druck P1 und der Position des Siphons 12 mit Druck P2 kompensiert wird.
Die Drücke in dem Gehäuse-Gaskreislauf ändern sich in Abhängigkeit von den Druckwellen, die durch die Einlassventile und die Bewegung der Kolben 3 in den Zylindern 4 hervorgerufen werden. Wenn die Unterdrücke ausreichend hoch sind, kann der Siphon 12 leerlaufen, d. h., dass Gas in Form von Blasen durch den Siphon 12 hindurch tritt. Dieses Leerlaufen kann auch durch die Einwirkung schwer zu überwachender Erscheinungen erfolgen: Vibrationen des Motors, Auswirkungen der Beschleunigung des Fahrzeugs, die eine Veränderung des Ölstandes nach sich ziehen, etc.
Die Pegelveränderung des Siphons 12 erzeugt Gasblasen, die an der Dekantierungs-Oberfläche der Ölreserve platzen, wodurch Öltröpfchen entstehen. Aufgrund ihrer Geschwindigkeit nehmen die Gase oberhalb der Dekantierungs-Oberfläche diese Öltröpfchen zu der Luft-Einlassleitung 10 mit. Diese Öltröpfchen-Mitnahmeerscheinung findet auch zum Zeitpunkt des Füllens des Siphons 12 statt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden, indem sie einen Ölabscheider bereitstellt, dessen Siphon stabiler und weniger anfällig für Unterdrücke ist.
Hierfür stellt die Erfindung einen Ölabscheider gemäß Patentanspruch 1 bereit. Der Ölabscheider dient dem Ölabscheiden aus den Gasen, die aus einem Kurbelwellen-Gehäuse austreten, und weist Hindernis-Abscheider auf, die einem Siphon zugeordnet sind, dessen Einlass im Innern des Ölabscheiders von einer Öl-Rückgewinnungskammer umgeben ist, deren Wand gelocht ist:

– durch mindestens ein kleines Öl-Rückgewinnungsloch, das am tiefsten Teil der Kammer am Auslass der Auffangmittel vorgesehen ist, und
– durch mindestens ein kleines Unterdruck-Loch, das am höchsten Teil der Kammer oberhalb der Oberfläche von rückgewonnenem Öl vorgesehen ist und die Kammer mit einem Unterdruck-Punkt verbindet.

Das Isolieren des Einlasses des Siphons durch ein Puffervolumen, das mit dem Hauptstrom über kleine Löcher kommuniziert, ermöglicht es, die Druckpulsationen zu dämpfen, die man in dem Hauptstrom des Kreislaufs der Gehäusegase beobachten kann.
Wenn sich der Pegel des Siphons verändert, wird der Durchsatz der oberhalb der Ölpfütze vorbeiströmenden Luft durch den Durchmesser der Löcher der Kammer begrenzt. Es findet somit kaum eine direkte Mitnahme des Öls zu dem Lufteinlass statt. Die möglicherweise weggeschleuderten Tropfen laufen wenig Gefahr, durch das Unterdruck-Loch hindurch zu treten, dessen Abmessung gering ist.
Desweiteren kann die freie Oberfläche des Siphons die Höhe des Öl-Rückgewinnungslochs überschreiten, ohne Gefahr zu laufen, dass das Öl zum Lufteinlass mitgerissen wird. Da das Unterdruck-Loch zwischen der Kammer und dem Hauptstrom am höchstmöglichen Ort vorgesehen ist, kann das Öl im Falle eines starken Unterdrucks die Kammer füllen, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die Auffangmittel wirkungsvoll sind und viel Druckverlust erzeugen.
Der Unterdruck-Punkt ist in Form eines Venturi-Rohres ausgebildet. Das Venturi-Rohr hat gegenüber einer Druckabnahme im stromabseitigen Bereich der Strömung (und somit beim Unterdruck) den Vorteil, dass es eine Unterdruck-Quelle erzeugt, ohne auf eine große Leitungslänge zurückgreifen zu müssen.
Desweiteren ist der Ansaug-Durchsatz durch das Venturi-Rohr proportional zum Durchsatz, der in dem Dekantierer strömt, so dass eine maximale Ansaugung in derjenigen Betriebsphase erzielt wird, die dies erfordert. Mit einer Druckabnahme im stromabseitigen Bereich der Leitung findet diese Zuordnung in der Zeit nicht statt, so dass der Ansaug-Durchsatz in einer Betriebsphase erhöht sein kann, bei der der Dekantierungs-Durchsatz gering ist.
In diesem Zusammenhang kann die Wand der Rückgewinnungskammer durch ein Öl-Ansaugloch durchstoßen sein, das im tiefsten Teil der Kammer stromabseitig von dem Venturi-Rohr vorgesehen ist. Diese Anordnung ermöglicht ein vollständiges Ansaugen des wiedergewonnenen Öls selbst bei außergewöhnlichen Betriebsphasen des Fahrzeugs, insbesondere bei starken Beschleunigungen auf geneigten Straßen, bei denen das ganze Öl nicht dekantiert wird.
Um diese Wirkung zu verstärken, ist das Venturi-Rohr vorzugsweise in stromabseitiger Richtung derart gekrümmt, dass das stromabseitige Ende des Venturi-Rohrs in der Nähe des Öl-Ansaugloches mündet. Die Krümmung am Auslass des Venturi-Rohrs erhöht den Verdichtungsdruck beziehungsweise Staudruck zu dem Ansaugloch.
Um die Stabilität des Siphons zu optimieren, ist vorzugsweise das Volumen des Teils des Siphons bei dem Druck der Kammer ungefähr ein Drittel des Volumens des Teils des Siphons bei dem Druck des Gehäuses.
Ein besseres Verständnis der Erfindung ergibt sich anhand der nun folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte schematische Zeichnung, die eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ölabscheiders zeigt, wobei:
1 (schon genannt) eine schematische Ansicht eines Abschnitts eines Verbrennungsmotors gemäß dem Stand der Technik im Längsschnitt ist;
2 eine schematische Ansicht eines Ölabscheiders gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist;
3 eine schematische Ansicht eines Ölabscheiders gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist; und
4 eine nicht erfindungsgemäße Schnittansicht einer Ölabscheider-Ausführung ähnlich 3 ist.
Die in 2, 3 und 4 dargestellten strukturellen Elemente, die den anhand von 1 beschriebenen entsprechen, tragen dieselben Bezugsziffern und werden nicht erneut beschrieben.
Gemäß der Erfindung und wie in 2 gezeigt, ist der Einlass des Siphons 12 im Innern des Ölabscheiders 7 von einer Öl-Rückgewinnungskammer 13 umgeben.
Die Kammer 13 isoliert den Einlass des Siphons 12 und ermöglicht eine Dämpfung der Pulsationen des Druckes P1 in dem Hauptstrom.
Die Wand der Kammer 13 ist durch ein kleines Öl-Rückgewinnungsloch 14 durchstoßen, das am tiefstgelegenen Teil der Kammer 13 am Auslass der Hindernis-Abscheider 11 vorgesehen ist.
Ein kleines Unterdruck-Loch 15 ist auch am höchstgelegenen Teil der Kammer 13 oberhalb der Dekantierungs-Oberfläche des rückgewonnenen Öls vorgesehen. Das Loch 15 verbindet die Kammer 13 mit einem Unterdruck-Punkt.
Wenn sich der Ölpegel des Siphons 12 verändert bzw. wenn der Siphon überläuft, ist der Durchsatz der oberhalb der Ölpfütze vorbeiströmenden Luft durch den Durchmesser der Löcher 14 und 15 begrenzt. Es findet somit kaum eine direkte Mitnahme des Öls zum Lufteinlass 10 statt. Die möglicherweise weggeschleuderten Öltröpfchen laufen wenig Gefahr, durch das Unterdruck-Loch 15 hindurch zu treten, da dieses eine geringe Abmessung hat.
Das Unterdruck-Loch 15 ist so hoch wie möglich in der Kammer 13 angeordnet. Somit kann im Falle eines starken Unterdrucks der Ölpegel die Kammer 13 oberhalb der Höhe des Öl-Rückgewinnungslochs 14 füllen, ohne Gefahr zu laufen, dass das Öl zu dem Lufteinlass 10 mitgerissen wird.
Wenn man mit V1 und V2 die Volumina des Siphons 12 bei dem Druck P1 des Gehäuses 1 bzw. bei dem Druck P2 der Kammer 13 bezeichnet, ergeben unterschiedliche Versuche, die vom Anmelder durchgeführt wurden, ein Volumenverhältnis zwischen den unterschiedlichen Teilen des Siphons 12 von V1 = 3 × V2. Dieses Verhältnis ermöglicht es, die Gefahr einer Pegelveränderung beziehungsweise eines Leerlaufens des Siphons 12 zu verringern.
Erfindungsgemäß ist der Unterdruck-Punkt in Form eines Venturi-Rohrs 16 ausgebildet. 3 zeigt dies exemplarisch.
Es ist wirklich wichtig, einen Unterdruck in der Kammer 13 zu erzeugen, um das Öl richtig ansaugen zu können. Um diese Ansaugung zu bewirken, ist das Venturi-Rohr 16 vorteilhafter als eine Druckabnahme stromabseitig von der Strömung, da es keine große Leitungslänge benötigt, um den Unterdruck zu erzeugen.
Die Wand der Kammer 13 ist auch von einem Öl-Ansaugloch 17 durchstoßen, das am tiefstgelegenen Teil der Kammer 13 am stromabseitigen Ende des Venturi-Rohrs 16 vorgesehen ist. Diese Anordnung ermöglicht ein vollständiges Ansaugen des rückgewonnenen Öls selbst bei außergewöhnlichen Betriebsphasen des Fahrzeugs, insbesondere bei starken Beschleunigungen auf geneigten Straßen, während denen das gesamte Öl nicht dekantiert wird.
Das Venturi-Rohr 16 besitzt stromabseitig eine Krümmung 16a, so dass das stromabseitige Ende des Venturi-Rohrs 16 in der Nähe des Öl-Ansauglochs 17 mündet. Die Krümmung bzw. der Krümmer 16a erhöht den Verdichtungsdruck bzw. Staudruck zu dem Ansaugloch 17.
Wie in der nicht erfindungsgemäßen 4 gezeigt, können die Hindernis-Abscheider 11 in Form aufeinander folgender Krümmungen ausgebildet sein.
Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die alleinigen Ausführungsformen, die weiter oben anhand nicht einschränkend aufzufassender Beispiele beschrieben wurden. Vielmehr umfasst sie sämtliche Abwandlungen. So würde man insbesondere den Rahmen der Erfindung nicht verlassen, wenn man die Auffangmittel, die hier in Form von Hindernis-Abscheidern ausgebildet sind, durch Zyklon-Abscheider oder filtrierende Medien ersetzt.

Claims

Ölabscheider für einen Verbrennungsmotor zur Ölabscheidung aus Gasen, die aus einem Kurbelwellengehäuse (1, 2) austreten, wobei der Ölabscheider Hindernis-Abscheider (11) aufweist, die einem Siphon (12) zugeordnet sind, dessen Einlass im Innern des Ölabscheiders (7) von einer Öl-Rückgewinnungskammer (13) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der als Puffervolumen zum Isolieren des Einlasses des Siphons (12) dienenden Öl-Rückgewinnungskammer (13) von mindestens einem kleinen Öl-Rückgewinnungsloch (14) und mindestens einem kleinen Unterdruck-Loch (15) durchstoßen ist, wobei das Öl-Rückgewinnungsloch (14) am tiefsten Punkt der Öl-Rückge-winnungskammer (13) am Auslass der Hindernis-Abscheider (11) vorhanden ist und das Unterdruck-Loch (15) am höchsten Punkt der Öl-Rückgewinnungskammer (13) oberhalb der Oberfläche des abgeschiedenen Öls angeordnet ist und die Öl-Rückgewinnungskammer (13) mit einem Unterdruck-Punkt in Form eines Venturi-Rohrs (16) verbindet.
Ölabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand der Öl-Rückgewinnungskammer (13) von einem Öl-Ansaugloch (17) durchstoßen ist, das am tiefsten Punkt der Öl-Rückgewinnungskammer (13) stromabseitig von dem Venturi-Rohr (16) vorhanden ist.
Ölabscheider nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Venturi-Rohr (16) in stromabseitiger Richtung (bei 16a) derart gekrümmt ist, dass sein stromabseitiges Ende in der Nähe des Öl-Ansauglochs (17) mündet.
Ölabscheider nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Teils des Siphons (12) mit einem Druck (P2) der Öl-Rückgewinnungskammer (13) ungefähr ein Drittel des Volumens des Teils des Siphons (12) mit einem Druck (P1) des Gehäuses (1) ist.