EP1402156B1

EP1402156B1 - Oil separating device for crankshaft gases of an internal combustion engine

Info

Publication number: EP1402156B1
Application number: EP02729799A
Authority: EP
Inventors: Juergen Stegmaier; Bruno Hezel; Dietmar Uhlenbrock
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2002-03-16
Publication date: 2007-01-03
Anticipated expiration: 2022-03-16
Also published as: JP2004521238A; WO2002099257A1; DE50209175D1; EP1402156A1; JP4138644B2; US6811586B2; DE10127817A1; US20030110743A1

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase einer Verbrennungskraftmaschine, mit einer Vorabscheideeinrichtung, einer Zyklonabscheideeinrichtung, einer Feinabscheideeinrichtung und gegebenenfalls einer Ventileinrichtung, die an einer Zylinderkopfhaube der Verbrennungskraftmaschine kaskadenartig vorgesehen sind.The invention relates to an oil separation device for crankcase gases of an internal combustion engine, having a pre-separation device, a cyclone separation device, a fine separation device and possibly a valve device, which are provided in cascade on a cylinder head cover of the internal combustion engine.

Im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine entstehen zwischen Kolben, Kolbenringen und Zylinderlauffläche, ggf. auch im Bereich von Ventilführungen Leckgasströme, sogenanntes Durchblasegas. In diesem Durchgaseblas, welches in den Kurbelgehäuseraum oder in ein Nockenwellengehäuse oberhalb des Zylinderkopfs gelangt oder dort hingeführt wird, sind flüssige Bestandteile, in erster Linie feine Öltröpfchen oder niedrig siedende Bestandteile des Motoröls, enthalten. Auch infolge bewegter Triebwerksteile, nämlich Kolben, Pleuel, Kurbelwelle oder Nockenwelle können auch größere Öltröpfchen im Kurbelgehäusegas oder auch im Nockenwellengehäusegas enthalten sein. Man spricht hier auch von Schwallöl. Um die Durchblasegase abzuführen, ist eine Entlüftung des Kurbelgehäuses, die meist über das Nockenwellengehäuse verläuft, vorgesehen. Diese als Kurbelgehäusegase bezeichneten und pulsierend anfallenden Gas/Flüssigkeitsmengen werden durch eine Ölabscheidevorrichtung von den flüssigen Bestandteilen befreit und dann üblicherweise in den Ansaugbereich der Verbrennungskraftmaschine geleitet. Durch die Ölabscheidung werden Verschmutzungen in den nachfolgenden Bereichen vermieden, und die Emission von Kohlenwasserstoffen wird nicht in unerwünschter Weise erhöht.During operation of an internal combustion engine arise between piston, piston rings and cylinder surface, possibly also in the range of valve guides leakage gas flows, so-called blow-by gas. In this Durchgaseblas which passes into the crankcase chamber or in a camshaft housing above the cylinder head or is guided there, liquid ingredients, primarily fine oil droplets or low-boiling constituents of the engine oil contained. Also due to moving engine parts, namely piston, connecting rod, crankshaft or camshaft and larger oil droplets may be included in the crankcase gas or in the camshaft housing gas. One speaks here also of Schwallöl. To dissipate the blow-by gases, is a vent of the crankcase, which usually over the Camshaft housing extends, provided. These gas / liquid quantities, which are referred to as crankcase gases and accumulate in a pulsating manner, are freed from the liquid constituents by an oil separation device and are then usually conducted into the intake region of the internal combustion engine. The oil separation avoids soiling in the subsequent areas and does not undesirably increase the emission of hydrocarbons.

Aus der DE 197 00 733 A1 ist eine Ölabscheidevorrichtung für Kurbelgehäusegase der gattungsgemäßen Art bekannt. Diese Druckschrift offenbart und lehrt, die eingangs genannten Komponenten der Ölabscheidevorrichtung in der Zylinderkopfhaube der Verbrennungskraftmaschine integriert anzuordnen. Hierbei ist die Vorabscheideeinrichtung und die Zyklonabscheideeinrichtung an der Innenseite der Zylinderkopfhaube, also auf der dem Kurbel- bzw. Nockenwellengehäuse zugewandten Seite der Zylinderkopfhaube angeordnet. Die Feinabscheideeinrichtung und die Ventileinrichtung sind zwischen zwei Gehäusedeckelhälften der Zylinderkopfhaube angeordnet und strömungsmäßig der Zyklonabscheideeinrichtung nachgeordnet. Ferner ist bei dieser bekannten Ölabscheidevorrichtung im Bereich unterhalb des Feinabscheideeinsatzes der Feinabscheideeinrichtung eine Ölrücklauföffnung zum Nockenwellengehäuse ausgebildet. Flüssigkeit, insbesondere Öl, welche in der Vorabscheideeinrichtung und in der Zyklonabscheideeinrichtung abgeschieden wurde, gelangen über schräge Gehäuseanformungen in den Gehäusebereich der Feinabscheideeinrichtung und werden von dort über die genannte Ölrücklauföffnung zurück in das Nockenwellengehäuse geleitet. Es wird also abgeschiedene Flüssigkeit aus drei Stufen über die Ölrücklauföffnung in der dritten Stufe abgeschieden. Die abgeschiedene Flüssigkeit kann die Strömung innerhalb der Ölabscheidevorrichtung behindern, und zwar gerade dann, wenn große Flüssigkeitsmengen abgeschieden werden. Desweiteren kann die schnelle Strömung, insbesondere bei oder am Ende der Zyklonabscheideeinrichtung, die Rückführung von abgeschiedener Flüssigkeit behindern.From DE 197 00 733 A1 a Ölabscheidevorrichtung for crankcase gases of the generic type is known. This document discloses and teaches to arrange the aforementioned components of Ölabscheidevorrichtung integrated in the cylinder head cover of the internal combustion engine. Here, the pre-separation device and the Zyklonabscheideeinrichtung on the inside of the cylinder head cover, ie on the crankcase or camshaft housing facing side of the cylinder head cover is arranged. The Feinabscheideeinrichtung and the valve device are arranged between two housing cover halves of the cylinder head cover and downstream of the Zyklonabscheideeinrichtung downstream. Furthermore, in this known Ölabscheidevorrichtung in the area below the Feinabscheideeinsatzes the Feinabscheideeinrichtung an oil return port is formed to the camshaft housing. Liquid, in particular oil, which has been deposited in the preseparator and in the cyclone separator, reaches the housing area of the fine separator via oblique housing impressions and is led from there back into the camshaft housing via said oil return opening. Thus, separated liquid from three stages is deposited over the oil return port in the third stage. The separated liquid can change the flow within the Haze oil separator, and even if large quantities of liquid are deposited. Furthermore, the rapid flow, especially at or at the end of the cyclone separator, can hinder the return of separated liquid.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diesem Nachteil zu begegnen und unabhängig davon die Montierbarkeit zu verbessern.Proceeding from this, the object of the invention is to overcome this disadvantage and, independently of this, to improve the mountability.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruch 1 gelöst.This object is achieved according to the invention in a generic Ölabscheidevorrichtung by the features of claim 1.

Es wird also vorgeschlagen, das in der Vorabscheideeinrichtung abgeschiedene Öl über eine weitere Rückführöffnung direkt in den Motorraum zurückzuleiten. Dies ist ohne Weiteres möglich, weil im Bereich der Vorabscheideeinrichtung noch kein wesentliches Druckgefälle herrscht und die dort abgeschiedene Flüssigkeitsmenge nach unten einfach abtropfen bzw. ablaufen kann und nicht durch die Strömung in die Vorabscheideeinrichtung hinein mitgerissen wird. Auf diese Weise wird ein großer Teil der im Kurbelgehäusegas enthaltenen Flüssigkeit, nämlich größere Öltropfen, vorabgeschieden und direkt in den Motorraum zurückgeführt. Das Zurückführen, Ablaufen oder Abtropfen dieser Flüssigkeitsmenge erfolgt vorzugsweise durch dieselbe Öffnung in der Zylinderkopfhaube wie die Zuführung des Kurbelgehäusegases in die Ölabscheidevorrichtung. Diese Öffnung umfasst einen vorzugsweise großen Öffnungsquerschnitt, der beispielsweise eine in den Nockenwellengehäuseraum hineinragende, insbesondere gewölbte Abtropfwandung, die von der Zylinderkopfhaube gebildet ist, umfassen kann.It is therefore proposed to return the separated in the pre-separation device oil via a further return opening directly into the engine compartment. This is readily possible, because there is no significant pressure gradient in the region of the pre-separation device and the amount of liquid deposited there can simply drip down or run off and is not entrained by the flow into the pre-separation device. In this way, a large part of the liquid contained in the crankcase gas, namely larger oil droplets, pre-separated and returned directly into the engine compartment. The recirculation, drainage or dripping of this amount of liquid is preferably carried out through the same opening in the cylinder head cover as the supply of the crankcase gas in the Ölabscheidevorrichtung. This opening comprises a preferably large opening cross-section, which may comprise, for example, a protruding into the camshaft housing space, in particular curved Abtropfwandung, which is formed by the cylinder head cover.

Erfindungsgemäß ist die Ölabscheidevorrichtung weiter so ausgebildet, dass die Vorabscheideeinrichtung, die Zyklonabscheideeinrichtung, die Feinabscheideeinrichtung und die gegebenenfalls vorgesehene Ventileinrichtung an der Außenseite der Zylinderkopfhaube angeordnet und von einer Gehäusehalbschale überfangen sind, die zusammen mit der Außenseite der Zylinderkopfhaube ein Gehäuse für die Abscheidevorrichtung bildet und dichtend gegen die Außenseite der Zylinderkopfhaube montierbar ist.According to the invention, the oil separation device is further configured such that the pre-separation device, the cyclone separation device, the fine separation device and optionally provided valve device are arranged on the outside of the cylinder head cover and overhung by a housing half shell, which together with the outside of the cylinder head cover forms a housing for the separation device and sealing is mountable against the outside of the cylinder head cover.

Die Anordnung der Komponenten der Ölabscheidevorrichtung außerhalb der eigentlichen Zylinderkopfhaube eröffnet die Möglichkeit, sämtliche Komponenten in einem Gehäuse, nämlich einer Gehäusehalbschale der Ölabscheideeinrichtung, als vormontierbare Baugruppe zu fertigen und diese Baugruppe dann mit oder ohne zusätzliches Bodenteil als Ganzes modulartig an die Außenseite der Zylinderkopfhaube anzufügen. Insbesondere kann die Zylinderköpfhaube losgelöst von Bauteilen der Ölabscheideeinrichtung am Zylinderkopf montiert werden, um das Nockenwellengehäuse nach oben abzuschließen. Es kann dann oder auch zu einem späteren Zeitpunkt die vorgefertigte Baugruppe der Ölabscheidevorrichtung angebracht werden.The arrangement of the components of the Ölabscheidevorrichtung outside the actual cylinder head cover opens the possibility to manufacture all components in a housing, namely a housing half shell of Ölabscheideeinrichtung, as a preassembled module and then attach this module with or without additional bottom part as a whole modular to the outside of the cylinder head cover. In particular, the cylinder head cover can be mounted detached from components of the oil separator on the cylinder head to complete the camshaft housing upwards. It can then or at a later date, the prefabricated assembly of Ölabscheidevorrichtung be attached.

Es erweist sich insbesondere als vorteilhaft, wenn die Gehäusehalbschale, welche ein Gehäuse für die Ölabscheidevorrichtung bildet, ein einstückig hergestelltes Kunststoffteil, insbesondere ein Spritzgießteil, ist.It proves to be particularly advantageous if the housing half shell, which forms a housing for the oil separation device, an integrally manufactured plastic part, in particular an injection molded part, is.

Im Hinblick auf die baugruppenspezifische Vormontierbarkeit der Ölabscheidevorrichtung erweist es sich als vorteilhaft, wenn Strömungsleitwandungen der Vorabscheideeinrichtung, ein Wendeleinsatz für die Zyklonabscheidevorrichtung, ein Abscheideeinsatz für die Feinabscheideeinrichtung und vorzugsweise auch die Ventileinrichtung in die Gehäusehalbschale vormontierbar einsetzbar sind. Sämtliche Komponenten können dann bezüglich der Gehäusehalbschale vormontiert werden und als einbaufertige Baugruppe vorgehalten und dann im erwünschten Zeitpunkt der Endmontage an der Zylinderkopfhaube zugeführt werden.With regard to the assembly-specific Vormontierbarkeit the Ölabscheidevorrichtung it proves to be advantageous if Strömungsleitwandungen the Vorabscheideeinrichtung, a coil insert for the Zyklonabscheidevorrichtung, a separation insert for the Feinabscheideeinrichtung and Preferably, the valve device can be used in the housing half shell premountable. All components can then be preassembled with respect to the housing half-shell and kept ready as a ready-to-install assembly and then supplied at the desired time of final assembly to the cylinder head cover.

Die Gehäusehalbschale sollte vorteilhafterweise eher flach und langgestreckt bauen. Zur Bewältigung von Kurbelgehäusegasen von bis zu 150 1/min hat sich eine Abmessung von nur etwa 295 x 60 x 70 mm (Länge x Breite x Höhe) als ausreichend erwiesen; dabei konnten Ölmengen von 100 bis 200 g/h abgeschieden werden. Um diese Mengen mit nicht gattungsgemäßen modularen Bauformen von extern angefügten Zyklonabscheidevorrichtungen 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 Abscheidekapazität hinreichend sind.The housing half shell should advantageously rather flat and elongated build. To cope with crankcase gases of up to 150 1 / min, a dimension of only about 295 x 60 x 70 mm (length x width x height) has been found to be sufficient; It was possible to deposit amounts of oil of 100 to 200 g / h. In order to achieve these amounts with non-generic modular designs of externally attached Zyklonabscheidevorrichtungen, so far a much larger height of 175 mm and a length and Breite.von 105 x 90 mm was required. Due to the construction according to the invention, it is possible to realize flat and elongate dimensions in the configuration of the oil separation device in said area, which are sufficient in terms of their effectiveness and throughput and Abscheidekapazität.

Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Gehäusehalbschale in Richtung auf die Zylinderkopfhaube erstreckte Umfangsseitenwandungen umfasst, die in einen stirnseitigen der Zylinderkopfhaube zugewandten umlaufenden Rand übergehen, mit dem die Gehäusehalbschale gegen die Außenseite der Zylinderkopfhaube dichtend anlegbar ist.It proves to be advantageous if the housing half shell extends in the direction of the cylinder head cover extended Umfangsseitenwandungen that merge into a front side of the cylinder head cover facing peripheral edge with which the housing half shell against the outside of the cylinder head cover is sealingly applied.

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 Ölabscheidevorrichtung bedingt. Eine Gestaltung der Gehäusehalbschale der Ölabscheidevorrichtung mit in Richtung auf die Zylinderkopfhaube erstreckten Umfangsseitenwandungen, also mit einer im wesentlichen topfförmigen Geometrie ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Vormontage sämtlicher Komponenten 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 Gehäusehalbschale der Baugruppe, insbesondere bis auf Zustrom und Rücklauföffnungen verschließen.This peripheral end edge can advantageously define a bearing plane, which then requires a corresponding planar design of the outside of the cylinder head cover in the mounting area for the oil separator. A design of the housing half shell of Ölabscheidevorrichtung with in Direction of the cylinder head cover extended Umfangssseitenwandungen, ie with a substantially cup-shaped geometry allows in a particularly advantageous manner, the pre-assembly of all components in the protected and prefabricated housing, which then needs to be connected only over its peripheral edge with the outside of the cylinder head cover. Alternatively or additionally, a bottom piece could close off the housing half shell of the assembly, in particular, except for inflow and return openings.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Patentansprüchen, der zeichnerischen Darstellung und nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1: eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung im montierten Zustand an der Außenseite einer Zylinderkopfhaube;
Figur 2: eine perspektivische Darstellung nach Figur 1 mit teilweise weggebrochenen Wandungen der Ölabscheidevorrichtung;
Figur 3: eine perspektivische Ansicht der Ölabscheidevorrichtung nach Figur 1;
Figur 4: eine perspektivische Ansicht der Ölabscheidevorrichtung nach Figur 3 von unten (die Montageseite an der Zylinderkopfhaube);
Figur 5: eine schematische Schnittansicht durch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung mit lediglich schematisch angedeuteter Zylinderkopfhaube; und
Figur 6: zwei schematische Darstellungen unterschiedlicher Wendeleinsätze für die Ölabscheidevorrichtung nach Figur 4.

Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the appended claims, the drawings and the following description of a preferred embodiment of the invention Ölabscheidevorrichtung. In the drawing shows:

FIG. 1: a perspective view of an inventive Ölabscheidevorrichtung in the assembled state on the outside of a cylinder head cover;
FIG. 2: a perspective view of Figure 1 with partially broken away walls of the Ölabscheidevorrichtung;
FIG. 3: a perspective view of the Ölabscheidevorrichtung of Figure 1;
FIG. 4: a bottom perspective view of the Ölabscheidevorrichtung of Figure 3 (the mounting side of the cylinder head cover);
FIG. 5: a schematic sectional view through an embodiment of the invention Ölabscheidevorrichtung with only schematically indicated cylinder head cover; and
FIG. 6: two schematic representations of different helical inserts for the Ölabscheidevorrichtung according to Figure 4.

Figur 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichnete und nachfolgend im Einzelnen zu beschreibende Ölabscheidevorrichtung 2 im montierten Zustand an der Außenseite einer insgesamt mit dem Bezugszeichen 4 bezeichneten Zylinderkopfhaube einer Verbrennungskraftmaschine. Die Figuren 3 und 4 zeigen in perspektivischer Ansicht die Ölabscheidevorrichtung 2. Es wird nachfolgend auch auf Figur 5 Bezug genommen., die eine Schnittansicht der Ölabscheidevorrichtung 2 teilweise schematisch darstellt.FIG. 1 shows a perspective view of an oil separator 2 designated overall by the reference numeral 2 and to be described in detail below in the installed state on the outside of a cylinder head cover of an internal combustion engine designated overall by the reference numeral 4. FIGS. 3 and 4 show a perspective view of the oil separation device 2. Reference will now be made to FIG. 5, which is a partial schematic view of a sectional view of the oil separation device 2.

Die Ölabscheidevorrichtung 2 umfasst eine Gehäusehalbschale 6, welche sämtliche Komponenten der Ölabscheidevorrichtung 2 aufnimmt. Die Gehäusehalbschale 6 ist ein einstückig hergestelltes Kunststoffspritzgießteil, welches in Richtung auf die Zylinderkopfhaube 4 erstreckte Umfangsseitenwandungen 8 umfasst. Die Umfangsseitenwandungen 8 gehen aus von einer oberen Deckelwandung 10, wobei mehrere topfförmige Gehäusebereiche 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 6 ist dann über in Figur 5 angedeutete und in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Schrauben 22 mit der Außenseite 20 der Zylinderkopfhaube 4 verschraubbar. Man erkennt von den Umfangsseitenwandungen 8 seitlich vorstehende Ösen 23 der Gehäusehalbschale 6, durch welche die Schrauben 22 hindurchgeführt sind. Die Schrauben 22 sind in domförmige Erhebungen 24, die von der Außenseite 20 der Zylinderkopfhaube 4 vorstehen, eingeschraubt. Um eine Abdichtung des Inneren der Gehäusehalbschale 6 zu erreichen, ist in dem stirnseitig umlaufenden Rand 18 eine im Wesentlichen umlaufende Nut 25 für eine nicht dargestellte aber dort einlegbare Schnurdichtung ausgebildet.The oil separation device 2 comprises a housing half shell 6, which accommodates all components of the oil separation device 2. The housing half-shell 6 is an integrally produced plastic injection-molded part, which comprises in the direction of the cylinder head cover 4 extended Umfangsseitenwandungen 8. The peripheral side walls 8 start from an upper cover wall 10, wherein a plurality of cup-shaped housing portions 12, 14, 16 are formed. The respective Umfangssseitenwandungen 8 go into a frontal, circumferential edge 18, with which the housing half-shell 6 against an outer side 20 of the cylinder head cover 4 is sealingly applied. The housing half-shell 6 can then be screwed to the outside 20 of the cylinder head cover 4 via screws 22 indicated in FIG. 5 and shown in FIGS. 1 to 4. It can be seen from the Umfangssseitenwandungen 8 laterally projecting lugs 23 of the housing half-shell 6, through which the screws 22 are passed. The screws 22 are in dome-shaped elevations 24, from the outside 20 of the cylinder head cover 4 protrude, screwed. In order to achieve a seal of the interior of the housing half-shell 6, a substantially circumferential groove 25 is formed in the front edge encircling edge 25 for a cord seal, not shown, but there insertable.

Der umlaufenden stirnseitige Rand 18 bildet oder definiert eine Anlageebene 26. Um die Ölabscheidevorrichtung über deren Gehäusehalbschale 6 dichtend gegen die Außenseite 20 der Zylinderkopfhaube 4 anlegen und dort montieren zu können, braucht lediglich ein im Bereich des stirnseitigen Rands 18 verlaufender Bereich an der Außenseite 20 der Zylinderkopfhaube 4 entsprechend eben ausgebildet zu werden. Es sind also keine komplizierten Anpassungsvorgänge an verschieden gestaltete Zylinderkopfhauben 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 ebenen Abschnitt (jedoch nur entlang des Verlaufs des Rands 18), aufweisen.The peripheral end edge 18 forms or defines a contact plane 26. To create the oil separator on the housing half shell 6 sealing against the outer side 20 of the cylinder head cover 4 and to install there, only needs in the region of the frontal edge 18 extending region on the outer side 20 of Cylinder head cover 4 to be formed according to flat. So there are no complicated adjustment operations on differently shaped cylinder head covers required, but the respective differently shaped cylinder head covers for various internal combustion engines only need a corresponding to the housing half shell or according to the front edge 18 trained outside, in the simplest case a flat portion (but only along the course of Rands 18).

Der Gehäusebereich 12 bildet eine im Wesentlichen topfförmige Kammer, in der eine Vorabscheideeinrichtung 28 und eine Zyklonabscheideeinrichtung 30 vorgesehen ist. In dem 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 16 beinhaltet eine Ventileinrichtung 36, welche einen Auslass 38 der Ölabscheidevorrichtung 2 zur Ansaugseite der nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine freigibt oder verschließt und damit den Druck der Kurbelgehäusegase nach oben begrenzt.The housing region 12 forms a substantially pot-shaped chamber, in which a pre-separation device 28 and a cyclone separation device 30 is provided. In the adjoining cup-shaped housing portion 14, a fine separator 32 is included with a formed for example as a yarn package Feinabscheideeinsatz 34. The opposite to the housing portions 12, 14 less tall housing portion 16 includes a valve device 36 which releases an outlet 38 of the oil separation device 2 to the intake of the internal combustion engine, not shown, or closes and thus the pressure of the crankcase gases after limited above.

Die kaskadenartig angeordneten Abscheidestufen sind wie folgt konzipiert:The cascaded separation steps are designed as follows:

Die Vorabscheideeinrichtung 28 ist oberhalb einer Zuströmöffnung 40 für Kurbelgehäusegase in der Zylinderkopfhaube 4 angeordnet und umfasst, wie aus Figur 5 ersichtlich, Strömungsleitwandungen 42, die eine vorzugsweise mehrfache Umlenkung der in die Ölabscheidevorrichtung 2 einströmenden Kurbelgehäusegase bewirken. An der tiefsten Stelle nach der ersten Umlenkung innerhalb der Vorabscheideeinrichtung 28 ist eine Rückflussöffnung 44 für in dieser Stufe abgeschiedene Flüssigkeit vorgesehen. Von der Rückflussöffnung 44 am bodenseitigen Ende einer Strömungsleitwandung 42 tropft die abgeschiedene Flüssigkeit dann entgegen der Strömung des Kurbelgehäusegases nach unten ab und gelangt so direkt wieder in den Motorraum unterhalb der Zylinderkopfhaube 4. Am oberen Ende, also im Bereich der Innenseite der Deckelwandung 10, tritt das strömende Kurbelwellengas in die kaskadenartig nachfolgend angeordnete Zyklonabscheideeinrichtung 30 ein. Diese umfasst eine wendelförmige Strömungsstrecke 46. Die wendelförmige Strömungsstrecke 46 ist gebildet durch eine Wendel 48 mit einer zentralen Öffnung 50, durch die ein rohr- oder zylinderförmiges Innenstück 52 hindurchgesteckt und im Wesentlichen dicht mit der Wendel 48 verbunden ist. Die Umfangsränder 54 der Wendel 48 liegen im Wesentlichen dichtend gegen die Innenseite der Umfangsseitenwandungen 8 der Gehäusehalbschale 8 an. Auf diese Weise ist durch das Innenstück 52 die schraubenförmigen Gänge der Wendel 48 und die Gehäusehalbschale 6 die wendelströmige Strömungsstrecke 46 gebildet bzw. begrenzt. Infolge von Trägheitskräften werden die flüssigen Bestandteile in dem wendelförmig strömenden Kurbelgeheusegas radial außen abgeschieden und fließen infolge ihrer Schwerkraft die Wendelstrecke hinab.The pre-separation device 28 is arranged above an inlet opening 40 for crankcase gases in the cylinder head cover 4 and, as can be seen in FIG. 5, comprises flow guide walls 42 which effect a preferably multiple deflection of the crankcase gases flowing into the oil separation device 2. At the lowest point after the first deflection within the pre-separation device 28, a reflux opening 44 is provided for liquid deposited in this stage. From the reflux opening 44 at the bottom end of a Strömungsleitwandung 42, the separated liquid then drips downwards against the flow of the crankcase gas and thus passes directly back into the engine compartment below the cylinder head cover 4. At the upper end, ie in the region of the inside of the top wall 10 occurs the flowing crankshaft gas into the cyclone separator 30 arranged cascaded below. This comprises a helical flow path 46. The helical flow path 46 is formed by a helix 48 having a central opening 50, through which a tubular or cylindrical inner piece 52 is inserted and connected substantially tightly to the helix 48. The peripheral edges 54 of the coil 48 are substantially sealing against the inside of the Umfangssseitenwandungen 8 of the housing half-shell 8. In this way, the helical passages of the helix 48 and the housing half shell 6, the helical flow path 46 is formed or limited by the inner piece 52. Due to inertial forces, the liquid components in the helically flowing crankcase gas are deposited radially outward and flow down the spiral path due to their gravity.

In ganz besonders vorteilhafter Weise lässt sich die radiale Tiefe der wendelförmigen 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 Motoren und Anwendungsfälle bei ansonsten gleichbleibender Konstruktion und Dimensionierung der Ölabscheidevorrichtung 2 erzielt werden.In a particularly advantageous manner, the radial depth of the helical flow path 46 can be varied. This can preferably be done by using different coils 48 with different radial depth, which is preferably achieved by different sized inner pieces 52 of the helix 48 with the same outer diameter of the helix 48. In this way, by selecting and inserting different coils, a different flow cross-section for adaptation to different engines and applications with otherwise constant construction and dimensioning of the oil separation device 2 can be achieved.

Die Feinabscheideeinrichtung 32, die strömungsmäßig nachgeordnet in dem Gehäusebereich 14 untergebracht ist, umfasst ein zylindrisches Garnwickel als Feinabscheideeinsatz 34, welches an seiner zylinderkopfzugewandten 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 schematisch 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 Kurbeiwellengase 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 Formenaufwand wesentlich vereinfacht. Durch die sehr steile Gestaltung des Überströmkanals 60 wird der in Längsrichtung benötigte Baumraum so gering wie möglich gehalten. In eine 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 Ventileinrichtung 36 vorgesehen ist. Die ventileinrichtung 36 umfasst eine in Figur 5 schematisch dargestellte Membran 62, die einerseits mit der Atmosphäre in Verbindung steht und andererseits vom Kurbelgehäusegas beaufschlagt wird. Bei maximaler Ansaugung durch die Verbrennungskraftmaschine, wenn also im Auslass 38 der Ölabscheidevorrichtung 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.The fine separator 32, downstream of which is housed in the housing portion 14, comprises a cylindrical yarn package as a fine separator insert 34, which is closed on its cylinder head-facing side. The flowing crankcase gases pass through the cylindrical wall of the yarn package thereby depositing residual very fine liquid droplets which, due to gravity, pass downwardly within the yarn package towards the cylinder head cover. There is provided in Figure 5 only schematically indicated Ölabführöffnung 56 in the cylinder head cover. The yarn package comprises at its upper end an outlet opening 58. In this area, the top wall 10 is bulged slightly upwards. The Kurbeiwellengase flowing through the outlet opening 58 are then deflected immediately in the region of the bulge by 90 ° and then deflected again by 90 ° down in the direction of the cylinder head cover 4. Due to the formation of the bulged portion 10 as a separate component is the Manufacturability of the housing half shell 6 in terms of mold complexity significantly simplified. Due to the very steep design of the overflow channel 60, the tree space required in the longitudinal direction is kept as low as possible. In a recess between the housing portions 14 and 16 engages a mating contour 59, which is formed on the cylinder head cover, so that no dead volume is formed, in which liquid could accumulate. From the overflow channel 60, the flowing crankcase gas passes into the housing region 16, where the valve device 36 is provided. The valve device 36 comprises a diaphragm 62, shown diagrammatically in FIG. 5, which on the one hand communicates with the atmosphere and, on the other hand, is acted upon by the crankcase gas. At maximum intake by the internal combustion engine, so if there is a maximum negative pressure in the outlet 38 of the Ölabscheidevorrichtung, the valve means 36 closes an opening 64, under the pressure of the atmosphere. When the pressure below the diaphragm 62 rises due to the crankcase gas, the port 64 is released and crankcase gases are supplied to (re) combustion.

Figur 6 zeigt in schematischer Andeutung zwei verschiedene Ausführungsformen von Wendeln 48 mit unterschiedlicher radialer Tiefe der Strömungsstrecke, die bei gleichbleibendem Außendurchmesser der.Wendel 48 durch zylindrische Innenstücke 52 verschiedenen Durchmessers erreicht sind.FIG. 6 schematically shows two different embodiments of coils 48 with different radial depths of the flow path, which are achieved with cylindrical inner pieces 52 of different diameters while the outside diameter of the coil 48 remains the same.

Claims

Oil separation apparatus (2) for crankcase gases of an internal combustion engine, having a pre-separation device (28), a cyclone separation device (30), a fine separation device (32) and optionally a valve device (36) which are provided in a cascaded manner on a cylinder head cover (4) of the internal combustion engine, characterized in that an oil outflow opening (44) is provided within the pre-separation device (28) in front of the cyclone separation device (30) in the flow or cascade direction, through which oil outflow opening (44) oil which is separated in the pre-separation device (28) can be returned, and in that the pre-separation device (28), the cyclone separation device (30), the fine separation device (32) and the optionally provided valve device (36) are arranged on the outer side (20) of the cylinder head cover (4) and are enclosed by a housing half shell (6) which, together with the outer side (20) of the cylinder head cover (4), forms a housing for all the components of the separation device (2).
Oil separation apparatus according to Claim 1, characterized in that the oil outflow opening (44) is provided in a flow-guiding wall (42) of the pre-separation device (28).
Oil separation apparatus according to Claim 1 or 2, characterized in that the oil outflow opening (44) is arranged so as to be adjacent to a housing wall which divides the pre-separation device (28) and the cyclone separation device (30).
Oil separation apparatus according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the inside cross-sectional area of the oil outflow opening (44) lies in the projection within an inflow opening (40) for the crankcase gases into the oil separation apparatus.
Oil separation device according to Claim 4, characterized in that the housing half shell (6) is a plastic part which is manufactured in one piece, in particular an injection-moulded part.
Oil separation device according to one of the preceding claims, characterized in that flow-guiding walls (42) and/or a helical insert (48) for the cyclone separation device (30) and/or a separation insert (34) for the fine separation device (32) and/or the valve device (36) can be inserted into the housing half shell (6) in a manner which can be pre-assembled.
Oil separation apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the housing half shell (6) can be sealed via a circumferential sealing element with respect to the outer side (20) of the cylinder head cover (4).
Oil separation apparatus according to one of the preceding claims, characterized in that the housing half shell (6) comprises circumferential side walls (8) which extend in the direction of the cylinder head cover (4) and merge into an end-side circumferential edge (18), with which the housing half shell (6) can be placed sealingly against the outer side (20) of the cylinder head cover (4).