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DE4214324A1 - Separator device for oil-containing aerosols - has float valve, to prevent reverse oil flow in downpipe from cyclone to oil sump - Google Patents

Separator device for oil-containing aerosols - has float valve, to prevent reverse oil flow in downpipe from cyclone to oil sump

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DE4214324A1
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downpipe
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Bernhard Schwalk
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Mahle Filtersysteme GmbH
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Knecht Filterwerk GmbH
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Abstract

The device is for use in ventilation systems of IC engines. It has a cyclone, connected to the power chamber of the engine, and to the engine intake tube. The cyclone has a downpipe to the oil sump, with an opening, which is connected below the oil level in the sump. The downpipe is secured against reverse flow of oil from the sump, by a float valve (7). The valve is located in a cyclone-sided housing section, which is connected to the sump via e.g. a hose, which may be disconnected from the section. USE/ADVANTAGE - Oil mist separator for IC engine is of improved operational safety, gives continuous oil separation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Abscheidung von ölhaltigen Aerosolen in Entlüftungen von Triebwerks­ räumen von Verbrennungsmotoren, mit einem zur Abscheidung der Aerosole dienenden Zyklon, welches über eine Zuluft­ leitung an den Triebwerksraum des Verbrennungsmotors sowie über eine Abluftleitung an eine Saugleitung des Verbrennungsmotors angeschlossen ist und eine zu einem Ölsumpf des Verbrennungsmotors führende Falleitung mit unterhalb des Ölspiegels des Ölsumpfes angeordneter Mündung besitzt.The invention relates to a device for deposition of oily aerosols in engine vents clearing internal combustion engines, with one for separation the aerosol-serving cyclone, which has a supply air line to the engine compartment of the internal combustion engine and via an exhaust air line to a suction line of the Internal combustion engine is connected and one to one Oil sump of the internal combustion engine carrying down pipe arranged below the oil level of the oil sump Owns mouth.

Eine derartige Vorrichtung ist Gegenstand der DE-PS 31 28 470. Durch Anordnung der Mündung der Falleitung unterhalb des Ölspiegels wird gewährleistet, daß über die Falleitung keine Falschluft in den Zyklon einströmen und die Abschei­ dewirkung des Zyklons beeinträchtigen kann. Vielmehr kann aufgrund des Druckgefälles zwischen den beim Betrieb des Verbrennungsmotors im Triebwerksraum auftretenden Überdruck und dem im Saugleitungssystem vorliegenden Unterdruck eine den Zyklon durchsetzende ungestörte Luftströmung aufrechterhalten werden, die in einer mit der Falleitung verbundenen Abscheidekammer im Zyklon einen starken Luftwirbel aufrechterhält, so daß die von der Luft mitgeführten ölhaltigen Aerosole durch die im Wirbel auftretenden Zentrifugalkräfte auf der Wandung der Abscheidekammer niedergeschlagen und dann über die Falleitung dem Ölsumpf zugeführt werden können.Such a device is the subject of DE-PS 31 28 470. By arranging the mouth of the downpipe below the Oil level ensures that the downpipe no false air flows into the cyclone and the separator effect of the cyclone. Rather, it can  due to the pressure differential between those in operation of the internal combustion engine occurring in the engine room Overpressure and that in the suction line system Vacuum an undisturbed penetrating the cyclone Airflow is maintained in a with the separating chamber connected to the downpipe in the cyclone maintains a strong vortex of air so that the oily aerosols carried by the air the centrifugal forces occurring in the vortex on the Wall of the deposition chamber down and then can be fed to the oil sump via the downpipe.

Nach der DE-PS 31 28 470 ist an der Abluftleitung des Zyklons ein Verschluß angeordnet, welcher durch die Druckdifferenz zwischen Atmosphärendruck und dem Unter­ druck im Saugsystem des Verbrennungsmotors gesteuert wird, derart, daß die Abluftleitung bei extremem Unter­ druck im Saugsystem abgesperrt wird.According to DE-PS 31 28 470 is on the exhaust pipe Cyclones arranged a closure, which by the Pressure difference between atmospheric pressure and the lower pressure in the intake system of the internal combustion engine controlled is such that the exhaust air duct at extreme low pressure in the suction system is shut off.

Aus dem DE 19 95 271 ist eine weitere Vorrichtung zur Abscheidung von ölhaltigen Aerosolen in Entlüftungen von Triebwerksräumen von Verbrennungsmotoren bekannt. Hier ist abweichend von der eingangs angegebenen Anordnung vorgesehen, daß die Falleitung zur Saugseite einer Öl- Injektorpumpe führt, welche zur ständigen Ölabführung aus dem Zyklon vorgesehen ist. Da die Saugwirkung der Injektorpumpe kurz nach dem Start der Verbrennungsmaschine bei kaltem Öl vergleichsweise gering ist, besteht die Gefahr, daß das die Injektorpumpe betreibende Drucköl über die Falleitung in den Zyklon eintritt. Um dies zu vermeiden, ist in der Falleitung zwischen dem Zyklon und der Saugseite der Injektorpumpe ein Rückschlagventil angeordnet.From DE 19 95 271 another device for Separation of oily aerosols in vents of engine rooms of internal combustion engines. Here is different from the arrangement given above provided that the down pipe to the suction side of an oil Injector pump, which leads to constant oil drainage is provided from the cyclone. Because the suction effect of Injector pump shortly after starting the internal combustion engine is comparatively low for cold oil Danger of the pressure oil operating the injector pump enters the cyclone via the downpipe. To do this avoid is in the downpipe between the cyclone and a check valve on the suction side of the injector pump arranged.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, die Betriebssicherheit einer Vorrichtung der eingangs angegebenen Art noch weiter zu erhöhen und insbesondere eine kontinuierliche Ölabschei­ dung zu ermöglichen.The object of the invention is now the operational safety a device of the type specified above even further to increase and in particular a continuous oil separation to enable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Falleitung gegen Rückschlag von Öl aus dem Ölsumpf gesichert ist.This object is achieved in that the Downpipe secured against kickback of oil from the oil sump is.

Hierzu ist gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Schwimmerventil vorgesehen.This is according to a particularly preferred embodiment the invention provided a float valve.

Mit der Erfindung wird berücksichtigt, daß sich zwar bei stationären oder sich nur relativ langsam ändernden Betriebs­ bedingungen des Verbrennungsmotors zwischen dem Druck im Triebwerksraum und dem Druck in der Saugleitung eine normale Druckdifferenz einstellt, die im wesentlichen nur durch den Drosselwiderstand der Zuluftleitung, des Zyklons sowie der Abluftleitung vorgegeben ist. Dabei kann die Falleitung in der Regel ständig offen bleiben, denn bei dieser normalen und bei der Auslegung der Vorrichtung berücksichtigten Druckdifferenz kann - außer in selten auftretenden und weiter unten erläuterten Sonderfällen - kein Öl aus dem Ölsumpf in den Zyklon einströmen. Jedoch können sich die Betriebsbedingungen eines Verbrennungsmotors, insbesondere in Kraftfahrzeugen, schnell und stark ändern, beispielsweise wenn aus dem Leerlauf heraus Vollgas gegeben wird. In derar­ tigen Fällen können zwischen dem Druck im Triebwerksraum und dem Druck im Ansaugsystem des Motors extreme Druckdifferenzen auftreten, die sich aufgrund des Drosselwiderstandes von Zuluftleitung, Zyklon und Abluftleitung nur mit zeitlicher Verzögerung im Sinne einer Annäherung an die normalen Druck­ differenzen verändern. Die bei solchen Betriebsumständen bestehende Gefahr eines Übertrittes vom Öl aus dem Ölsumpf in den Zyklon wird durch die erfindungsgemäße Anordnung beseitigt.The invention takes into account the fact that at stationary or changing relatively slowly conditions of the internal combustion engine between the pressure in the Engine room and the pressure in the suction line a normal Pressure difference sets, which is essentially only by the Throttle resistance of the supply air line, the cyclone and the Exhaust air line is specified. The downpipe can usually stay open, because with this normal and considered in the design of the device Pressure difference can - except in rare and Special cases explained below - no oil from the Flow the oil sump into the cyclone. However, they can Operating conditions of an internal combustion engine, in particular in motor vehicles, change quickly and strongly, for example when full throttle is applied from idle. In derar term cases between the pressure in the engine room and the pressure in the intake system of the engine extreme pressure differences occur due to the throttle resistance of Supply air line, cyclone and exhaust air line only with time Delay in the sense of approaching normal pressure  change differences. The in such operating circumstances there is a risk of oil transfer from the oil sump in the cyclone by the arrangement according to the invention eliminated.

Gleichzeitig ist vorteilhaft, daß auch ein kurzzeitiges Ansteigen des Ölspiegels im Bereich der Mündung der Falleitung, etwa aufgrund starker Beschleunigungen bzw. Verzögerungen des Kraftfahrzeuges und der dadurch hervor­ gerufenen Schwallbewegungen des Öls, ebenfalls keinen Zufluß von Öl aus dem Ölsumpf in den Zyklon verursachen können.At the same time, it is advantageous that even a short-term Rise in the oil level in the area of the mouth of the Down pipe, for example due to strong accelerations or Delays in the motor vehicle and the resulting called gushing movements of the oil, also none Cause inflow of oil from the oil sump into the cyclone can.

Schließlich ist vorteilhaft, daß aufgrund der Erfindung der Zyklon ununterbrochen arbeiten kann.Finally, it is advantageous that due to the invention the cyclone can work continuously.

Im übrigen wird hinsichtlich vorteilhafter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläu­ terung einer in der Zeichnung dargestellten bevorzugten Ausführungsform verwiesen.Moreover, the advantageous features of Invention on the claims and the following explanations tion of a preferred shown in the drawing Embodiment referred.

Dabei zeigt die einzige Figur ein leicht schematisiertes Schnittbild eines in erfindungsgemäßer Weise ausgestalteten Zyklons.The only figure shows a slightly schematic Sectional view of one designed in accordance with the invention Cyclones.

Der Zyklon 1 besitzt in grundsätzlich bekannter Weise eine mit im wesentlichen vertikaler Zylinderachse angeord­ nete zylindrische Abscheidekammer 2, in die eine Zuluft­ leitung 3 tangential einmündet und aus der eine einen im übrigen geschlossenen oberen Boden 5 durchsetzende Abluft­ leitung 4 herausführt, welche innerhalb der Abscheidekammer 2 zentrisch angeordnet ist und bis in einen Bereich der Abschei­ dekammer 2 heruntergeführt ist, der in der Regel in Vertikal­ richtung deutlich unterhalb der Mündung der Zuluft­ leitung 3 liegt.The cyclone 1 has in a generally known manner with a substantially vertical cylinder axis angeord designated cylindrical separation chamber 2 , into which a supply air line 3 opens tangentially and from which an otherwise closed upper bottom 5 penetrating exhaust air line 4 leads out, which within the separation chamber 2 is arranged centrally and is brought down to an area of the separating chamber 2, which is generally in the vertical direction clearly below the mouth of the supply air line 3 .

Nach unten setzt sich die zylindrische Abscheidekammer 2 in einen Trichter 6 fort, welcher über ein Schwimmer­ ventil 7 mit einem Auslaßstutzen 8 verbunden ist.Down the cylindrical separation chamber 2 continues into a funnel 6 , which is connected via a float valve 7 to an outlet port 8 .

Die Zuluftleitung 3 ist mit einem zu entlüftenden Triebwerksraum, insbesondere dem Kurbelraum eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors verbunden, während die Abluftleitung 4 an eine Saugleitung dieses Motors angeschlossen ist. An den Abluftstutzen 8 ist eine Falleitung (nicht dargestellt) angeschlossen, die unterhalb des Ölspiegels in den Ölsumpf des Verbrennungs­ motors einmündet.The supply air line 3 is connected to an engine room to be vented, in particular the crank chamber of an internal combustion engine, not shown, while the exhaust air line 4 is connected to a suction line of this engine. At the exhaust port 8 , a down pipe (not shown) is connected, which opens below the oil level in the oil sump of the internal combustion engine.

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors tritt zwischen dem an die Zuluftleitung 3 angeschlossenen Triebwerksraum (Kurbelraum) und der an die Abluftleitung 4 angeschlossenen Saugleitung eine Druckdifferenz auf, die eine Luftströmung vom Triebwerksraum (Kurbelraum) zur Saugleitung bewirkt. Diese die Abscheidekammer 2 des Zyklons durchsetzende Luftströmung erzeugt innerhalb der Abscheidekammer 2 in bekannter Weise eine Wirbelströmung, so daß in der Luft mitgeführte ölhaltige Aerosole auf der Wandung der Abschei­ dekammer 2 unter der Wirkung der im Luftwirbel auftretenden Zentrifugalkräfte niedergeschlagen werden und über den Trichter 6 sowie die an den Auslaßstutzen 8 angeschlossene Falleitung dem Ölsumpf des Motors zugeführt werden können.When the internal combustion engine is operating, a pressure difference occurs between the engine room (crank chamber ) connected to the supply air line 3 and the suction line connected to the exhaust air line 4 , which causes an air flow from the engine room (crank room) to the suction line. This through the separation chamber 2 of the cyclone air flow creates a vortex flow in the separation chamber 2 in a known manner, so that entrained oil-containing aerosols on the wall of the separation chamber 2 are precipitated under the effect of the centrifugal forces occurring in the air vortex and via the funnel 6 and the down pipe connected to the outlet pipe 8 can be fed to the oil sump of the engine.

Bei stationären oder sich nur langsam ändernden Betriebs­ bedingungen des Verbrennungsmotors liegt die Druckdifferenz zwischen Triebwerksraum (Kurbelraum) und Ansaugleitung innerhalb eines Normalbereiches, wobei das Normalmaß der Druckdifferenz durch die Drossel- bzw. Strömungswiderstände des Luftweges vom Triebwerksraum (Kurbelraum) zur Ansaug­ leitung vorgegeben wird.With stationary or slowly changing operation conditions of the internal combustion engine is the pressure difference between engine compartment (crankcase) and intake pipe  within a normal range, the normal measure of Pressure difference due to the throttle or flow resistance the airway from the engine room (crankcase) to the intake line is specified.

Wenn sich die Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors plötzlich und stark ändern, beispielsweise weil aus dem Leerlauf heraus Vollgas gegeben wird, treten zwischen dem Druck im Triebwerksraum (Kurbelraum) und dem Druck in der Ansaugleitung extrem große Druckdifferenzen auf, wobei sich die Druckverhältnisse in der Ansaugleitung und im Trieb­ werksraum (Kurbelraum) aufgrund der Strömungs- bzw. Drossel­ widerstände des Entlüftungsweges zwischen Triebwerksraum (Kurbelraum) und Ansaugleitung nur mit zeitlicher Verzögerung aneinander angleichen können. Dabei können zwischen dem Druck im Zyklon 1 und dem Druck im Triebwerksraum (Kurbelraum) so starke Druckdifferenzen auftreten, daß Öl aus dem Ölsumpf in der Falleitung bis zum Auslaßstutzen 8 hochsteigt und durch das dabei schließende Schwimmerventil 7 an einem Eintritt in den Trichter 6 des Zyklons 1 gehindert wird.If the operating conditions of the internal combustion engine change suddenly and strongly, for example because full throttle is applied from idling, extremely large pressure differences occur between the pressure in the engine compartment (crankcase) and the pressure in the intake line, whereby the pressure ratios in the intake line and in Engine room (crank chamber) can only adjust to each other with a time delay due to the flow or throttle resistance of the ventilation path between the engine room (crank chamber) and the intake pipe. So strong pressure differences can occur between the pressure in the cyclone 1 and the pressure in the engine room (crank chamber) that oil rises from the oil sump in the downpipe to the outlet port 8 and through the closing float valve 7 at an inlet into the funnel 6 of the cyclone 1 is prevented.

Durch das Schwimmerventil 7 wird also gewährleistet, daß auch bei derartigen vorübergehenden Betriebszuständen ein störungs­ freier Abscheidebetrieb des Zyklons 1 möglich bleibt.The float valve 7 thus ensures that a trouble-free separation operation of the cyclone 1 remains possible even in the case of such temporary operating states.

Aufgrund der Anordnung des Schwimmerventiles innerhalb von Gehäuseteilen, die mit dem Zyklon 1 verbunden bzw. als Teile des Zyklons ausgebildet sind, bilden Zyklon 1 und Schwimmerventil 7 eine gemeinsame Baugruppe, welche bei Montage am Verbrennungsmotor nur noch über entsprechende Leitungen, beispielsweise Schlauchleitungen, mit dem Trieb­ werksraum (Kurbelraum), der Ansaugleitung und dem Ölsumpf des Motors verbunden werden muß.Due to the arrangement of the float valve within housing parts which are connected to the cyclone 1 or formed as parts of the cyclone, cyclone 1 and float valve 7 form a common assembly which, when mounted on the internal combustion engine, only with the appropriate lines, for example hose lines, with the Engine compartment (crankcase), the intake line and the oil sump of the engine must be connected.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur Abscheidung von ölhaltigen Aerosolen in Entlüftungen von Triebwerksräumen von Verbrennungs­ motoren, mit einem zur Abscheidung der Aerosole dienenden Zyklon, welcher über eine Zuluftleitung an den Triebwerksraum des Verbrennungsmotors sowie über eine Abluftleitung an eine Saugleitung des Verbrennungsmotors angeschlossen bzw. anschließbar ist und eine zu einem Ölsumpf des Verbrennungsmotors führende Falleitung mit unterhalb des Ölspiegels des Ölsumpfes angeschlossener bzw. anschließbarer Mündung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Falleitung gegen Rückschlag von Öl aus dem Ölsumpf gesichert ist.1.Device for the separation of oil-containing aerosols in vents of engine compartments of internal combustion engines, with a cyclone serving for the separation of the aerosols, which is connected or connectable via an air supply line to the engine compartment of the internal combustion engine and via an exhaust air line to a suction line of the internal combustion engine and one has a downpipe leading to an oil sump of the internal combustion engine with a mouth connected or connectable below the oil level of the oil sump, characterized in that the downpipe is secured against kickback of oil from the oil sump. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Rückschlagsicherung ein Schwimmerventil (7) angeordnet ist.2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a float valve ( 7 ) is arranged as a check valve. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückschlagsicherung bzw. das Schwimmerventil (7) in einem zyklonseitig angeordneten Gehäuseteil untergebracht ist, der mit dem Ölsumpf über eine vom Gehäuseteil trennbare Leitung - z. B. Schlauchleitung - verbindbar ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the non-return valve or the float valve ( 7 ) is housed in a cyclone-side housing part which is connected to the oil sump via a line separable from the housing part - z. B. hose line - is connectable.
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