DE10203274A1

DE10203274A1 - Ölabscheidevorrichtung

Info

Publication number: DE10203274A1
Application number: DE10203274A
Authority: DE
Inventors: Markus Ulrich; Dietmar Uhlenbrock
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-01-29
Filing date: 2002-01-29
Publication date: 2003-08-07
Also published as: JP2005516150A; EP1472441A1; WO2003064828A1; US20050224061A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung zur Abscheidung von in einem mittels einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine frei werdenden Kurbelgehäusegasstrom geführten Öltröpfchen, beinhaltend wenigstens ein von dem Gasstrom zumindest teilweise durchströmtes Abscheideelement. DOLLAR A Die Erfindung sieht vor, daß das Abscheideelement (6) ein aus einem Kunststoff bestehendes Granulat (22) beinhaltet. Durch diese Maßnahme wird ein hoher Abscheidegrad von kleineren Öltröpchen erzielt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Ölabscheidevorrichtung zur Abscheidung von in einem mittels einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine frei werdenden Kurbelgehäusegasstrom geführten Öltröpfchen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei Brennkraftmaschinen wird der Überdruck in einem Kurbelgehäuse durch eine Kurbelgehäuseentlüftung ausgeglichen, wobei das hierbei abgesaugte Gas hohe Konzentrationen an Kohlenwasserstoffen enthalten und deshalb nicht einfach an die umgebende Atmosphäre abgegeben werden kann. Vielmehr wird dieses sog. Blowby-Gas in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zurückgeleitet, um es dem Brennraum zuzuführen. Neben Kohlenwasserstoffen enthält das Blowby-Gas auch einen Ölnebel mit Öltropfen unterschiedlicher Tröpfchengröße, insbesondere auch relativ kleine Öltröpfchen. Gerade letztere führen zu Fehlmessungen, wenn das Blowby-Gas durch einen im Ansauftrakt befindlichen Heißfilm- Luftmassenmesser (HFM) geführt wird, was in einer unerwünschten Verschlechterung des Emissionsverhaltens der Brennkraftmaschine resultiert.

Aus diesem Grund wurden in der Vergangenheit Ölabscheider zur Abscheidung von in einem mittels einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine frei werdenden Kurbelgehäusegasstrom geführten Öltröpfchen entwickelt. Solche Ölabscheider beinhalten ein von dem Gasstrom zumindest teilweise durchströmtes Ölabscheideelement, beispielsweise in Form von Zyklonen, Wendeln, Drahtgestricken, Garnen und Fliesen. Weiterhin sind zur Ölabscheidung auch Beruhigungsräume bekannt. In der gattungsbildenden DE 37 01 587 C1 ist eine Ölabscheidevorrichtung beschrieben, bei welcher das Ölabscheideelement aus einem hülsenförmigen, in einem Gehäuse aufgenommenen Metallgestrick besteht.

Den genannten Ölabscheideelementen ist gemeinsam, daß sie im wesentlichen nur größere Öltröpfchen aus dem Gasstrom ausfiltern können, beispielsweise mittels Beruhigungsräumen Tröpfchen größer als 4 µm, mittels Wendeln und Zyklonen Tröpfchen größer als 3 µm und mittels Drahtgestricken Tröpfchen größer als 1 µm. Mit einem Flies als Ölabscheider und Elektroabscheidern sind zwar kleinere Tröpfchen abscheidbar, bei Fliesen tritt jedoch ein hoher Druckverlust zwischen Zu- und Abströmung ein und Elektroabscheider sind relativ teuer.

Vorteile der Erfindung

Das im Ölabscheidelement gehaltene Kunststoffgranulat stellt eine große Abscheideoberfläche zur Verfügung, an welcher insbesondere der Abscheidegrad feinster Öltröpfchen hoch ist. Dieses Verhalten ist besonders bei selbstzündenden Krennkraftmaschinen mit relativ hohen Blowby-Gasmengen und einer entsprechend ausgeprägten Verschmutzungsneigung des Heißfilm- Luftmassenmessers von Vorteil. Gleichzeitig lassen die Lücken zwischen den einzelnen Granulatpartikeln genügend Strömungsquerschnitt frei, damit zwischen Zu- und Abströmung ein lediglich geringer Druckverlust in der Gasströmung auftritt und das Ölabscheideelement sich nicht zusetzt. Schließlich handelt es sich bei Kunststoffgranulat um einen sehr kostengünstiges Material.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung möglich.

Gemäß einer besonders zu bevorzugenden Ausführungsform ist das Granulat dicht gepackt und beinhaltet Fasern, welche teilweise aus den Granulatpartikeln herausragen. Die Glasfasern vergrößern die Abscheideoberfläche weiter, um einen noch höheren Abscheidegrad zu erzielen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung besteht das Granulat aus einem Thermoplasten, beispielsweise aus Polyamid und beinhaltet zylindrische, stranggepreßte Partikel mit einem Durchmesser von etwa 2,5 bis 3,5 mm. Alternativ wird das Granulat durch ein Mahlgut gebildet. Gemahlene Partikel weisen bekanntermaßen eine unregelmäßige, stark strukturierte Oberfläche auf, welche eine große Abscheidefläche liefert. Vorteilhaft ist weiterhin, daß das Granulat aus kostengünstig wiederaufbereitetem Kunststoffmaterial gewonnen und die Partikelgröße nahezu beliebig an die gerade vorliegenden Randbedingungen angepaßt werden kann.

Besonders bevorzugt ist das Granulat in einer in ein Gehäuse eingesetzten, auswechselbaren Patrone aufgenommen, von welcher zumindest die zuström- und abströmsseitigen Wandungen mit Strömungsöffnungen für den Gasstrom versehen sind. Eine solche Patrone ist dann im Falle von Betriebsstörungen oder im Rahmen der Wartung leicht austauschbar.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine schematische Querschnittsdarstellung durch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung,
Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung,
Fig. 3 eine dritte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung 1 in einer schematischen Schnittansicht in Gebrauchslage dargestellt, d. h. daß in der Figur unten dargestellte Bauelemente auch unten eingebaut sind.
Die Ölabscheidevorrichtung 1 beinhaltet im wesentlichen ein Gehäuse 2 und ein in einem zylindrischen Mittelabschnitt 4 des Gehäuses 2 aufgenommenes Ölabscheideelement 6. Der Mittelabschnitt des Gehäuses 2 ist als zylindrische Hülse 4 ausgebildet, welche endseitig einerseits mit einem Zuströmstutzen 8 und andererseits mit einem Abströmstutzen 10 in Verbindung steht, so daß das Ölabscheideelement 6 dem Zuströmstutzen 8 und dem Abströmstutzen 10 strömungsmäßig zwischengeordnet ist. Der Abströmstutzen 10 ist bezogen auf die vertikale Höhenlage auf einem höheren Niveau angeordnet als der Zuströmstutzen 8, so daß das Ölabscheideelement 6 in Strömungsrichtung gesehen im Gehäuse 2 ansteigend geneigt gehalten ist.
Der Zuströmstutzen 8 steht mit der Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine in Verbindung, über welches der Ölabscheidevorrichtung 1 ein Gasstrom mit darin verteilten Öltröpfchen zugeführt wird. Die Ölabscheidevorrichtung 1 ist ausgebildet, um die im Gasstrom geführten Öltröpfchen, insbesondere die feinen Öltröpfchen, in einen vorzugsweise vertikalen Ölrücklaufkanal 12 abzuscheiden, welcher dem Ölabscheideelement 6 strömungsmäßig vorgeordnet ist und mit dem Zuströmstutzen 8 in Verbindung steht. Der Abströmstutzen 10 ist vorzugsweise mit einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine verbunden, welcher in den Figuren aus Maßstabsgründen nicht dargestellt ist.
Das Ölabscheideelement beinhaltet beispielsweise eine in den zylindrischen Mittelabschnitt 4 des Gehäuses 2 auswechselbar eingesetzte Patrone 6, beispielsweise in Form einer zylindrischen Hülse, die mit Perforationen 13 versehene Stirnwandungen 14, 16 aufweist, die vorzugsweise durch Lochbleche, Drahtgestricke oder Spritzgußteile mit Lochmatrizen gebildet werden. Die Mantelwand 18 der Patrone 6 ist demgegenüber zumindest in einem unteren Bereich 20 unperforiert und als Fließstrecke ausgebildet. Über die Perforationen 13 der in Strömungsrichtung gesehen vorderen Stirnwandung 14 der Patrone 6 steht der Ölrücklaufkanal 12 mit der geneigten Mantelwand 18 und insbesondere mit der Fließstrecke 20 der Patrone 6 in Verbindung.
In der Patrone 6 ist in dicht gepackter Form ein aus einem Kunststoff bestehendes, vorzugsweise faserhaltiges Granulat 22 aufgenommen, wobei die Fasern aus den Granulatpartikeln 22 ein Stück weit herausragen. Das Granulat besteht vorzugsweise aus einem Thermoplasten, beispielsweise Polyamid, und beinhaltet zylindrische, stranggepreßte Partikel 22 mit einem Durchmesser von etwa 2,5 bis 3,5 mm. Denkbar sind aber auch rechteckförmige oder in beliebiger Weise geformte Partikel 22. Alternativ wird das Granulat 22 durch ein Mahlgut gebildet, mit vorzugsweise unregelmäßiger und stark strukturierter Oberfläche. Besonders bevorzugt besteht das Granulat 22 aus Abfallprodukten wiedergewonnenem Kunststoffmaterial. Es ist klar, daß die Perforationen 13 der Patrone 6 einen Öffnungsquerschnitt aufweisen, der kleiner ist als die Dimension der Granulatpartikel 22.
Vor diesem Hintergrund ergibt sich folgende Funktionsweise der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung 1:
Das von der Kurbelgehäuseentlüftung der Ölabscheidevorrichtung 1 durch den Zuströmstutzen 8 zugeführte Blowby-Gas, welches durch den Pfeil 24 veranschaulicht ist und Öltropfen unterschiedlicher Dimensionen enthält, gelangt durch die perforierte Stirnwandung 14 ins Innere der Patrone 6 und zwischen die in ihr gehaltenen Granulatpartikel 22, wobei sich die Öltröpfchen wegen der Flüssigkeitsadhäsion zunächst an der Oberfläche der Partikel 22 absetzen während das vom Öl im wesentlichen befreite Gas die perforierte hintere Stirnwandung 16 der Patrone 6 passiert und über den Abströmstutzen 10 zum Ansaugkanal gelangt, wie der weitere Pfeil 26 zeigt. Wenn die Oberflächen der Partikel 22 nach einiger Zeit mit Öl gesättigt sind und die Schwerkraft die Adhäsionskraft überwunden hat, fließt das in der Patrone 6 gefangene Öl entlang der benachbarten Partikel aufgrund der Schwerkraft nach unten und sammelt sich entlang der Fließstrecke 20 im unteren Bereich der zum Ölrücklaufkanal 12 hin geneigten Mantelwand 18 der Patrone 6. Anschließend passiert es die vordere perforierte Stirnwandung 14 der Patrone 6 und fließt im wesentlichen gegen die Strömungsrichtung des Gases in den in unmittelbarer Nachbarschaft angeordneten Ölrücklaufkanal 12, von wo aus es einem Ölreservoir zugeführt wird, wie durch den Pfeil 28 veranschaulicht ist.
Bei den weiteren Ausführungsbeispielen der Erfindung nach den Fig. 2 und 3 sind die gegenüber dem vorhergehenden Beispiel gleichbleibenden und gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszahlen gekennzeichnet. Im Unterschied zum vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 der Abströmstutzen 10 bezogen auf die vertikale Höhenlage auf einem niedrigeren Niveau angeordnet als der Zuströmstutzen 8, so daß die Patrone 6 in Strömungsrichtung des Gasstroms gesehen im Gehäuse 2fallend geneigt gehalten ist. Entsprechend ist der Ölrücklaufkanal 12 in Strömungsrichtung gesehen der Patrone 6 nachgeordnet, in welchen das abgeschiedene Öl rinnt, nachdem es in Strömungsrichtung und entlang der Fließstrecke 20 geneigten Mantelwand 18 gelaufen ist.
Wie Fig. 3 zeigt, kann die Patrone 6 im Gehäuse 2 auch im wesentlichen horizontal gehalten sein. Dann befinden sich der Zuströmstutzen 8 und der Abströmstutzen 10 im wesentlichen auf gleicher Höhe. Bei dieser Ausführungsform ist der Mittelabschnitt 4 des Gehäuses 2 im unteren Bereich als Trichter 30 ausgebildet, in dessen Trichteröffnung 32 von unten der Ölrücklaufkanal 12 mündet. Um den Zulauf von abgeschiedenem Öl in den Trichter 30 zu ermöglichen, ist die dem Trichter 30 gegenüberliegende, untere Mantelwand 18 der Patrone 6 mit wenigstens einer Durchgangsöffnung 34 versehen und vorzugsweise perforiert ausgebildet.

Claims

1. Ölabscheidevorrichtung zur Abscheidung von in einem mittels einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine frei werdenden Kurbelgehäusegasstrom geführten Öltröpfchen, beinhaltend wenigstens ein von dem Gasstrom zumindest teilweise durchströmtes Abscheideelement, dadurch gekennzeichnet, daß das Abscheideelement (6) ein aus einem Kunststoff bestehendes Granulat (22) beinhaltet.

2. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (22) dicht gepackt ist und Fasern beinhaltet, welche teilweise aus den Granulatpartikeln herausragen.

3. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern Glasfasern beinhalten.

4. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff wenigstens einen Thermoplasten beinhaltet.

5. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff aus Polyamid besteht.

6. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (22) zylindrische, stranggepreßte Partikel mit einem Durchmesser von etwa 2,5 bis 3,5 mm beinhaltet.

7. Ölabscheidevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (22) ein Mahlgut ist und eine strukturierte Oberfläche aufweist.

8. Ölabscheidevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Granulat (22) in einer in ein Gehäuse (2) eingesetzten, auswechselbaren Patrone (6) aufgenommen ist, von welcher zumindest die zuström- und abströmseitigen Wandungen (14, 16) mit Strömungsöffnungen (13) für den Gasstrom versehen sind.

9. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (6) als zylindrische Hülse mit perforierten Stirnwandungen (14, 16) ausgebildet ist.

10. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwand (18) der Patrone (6) zumindest im unteren Bereich als Fließstrecke (20) ausgebildet ist.

11. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (6) in Strömungsrichtung gesehen im Gehäuse (2) ansteigend geneigt gehalten ist.

12. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Patrone (6) in Strömungsrichtung gesehen ein mit der Manteiwand (18) in Fließverbindung stehender Ölrücklauf (12) vorgeordnet ist.

13. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (6) in Strömungsrichtung gesehen im Gehäuse (2) fallend geneigt gehalten ist.

14. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Patrone (6) in Strömungsrichtung gesehen ein mit der Mantelwand (18) in Fließverbindung stehender Ölrücklauf (12) nachgeordnet ist.

15. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Patrone (6) im Gehäuse (2) im wesentlichen horizontal gehalten ist.

16. Ölabscheidevorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelwand (18) der Patrone (6) im unteren Bereich mit wenigstens einer Durchgangsöffnung (34) versehen ist, welche mit einem Ölrücklauf (12) in Verbindung steht.