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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer unter einer
Zylinderkopfhaube angeordneten Ventilsteuereinheit und mit mindestens
einer von einem zu der Ventilsteuereinheit führenden Schmierölkanal mit
Schmieröl
versorgten Ölspritzdüse, die
nach oben zur Innenseite der Zylinderkopfhaube gerichtet und zur
Abgabe von Spritzöl
für die Schmierung
der Ventilsteuereinheit vorgesehen ist.
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Bei
Brennkraftmaschinen, sowohl bei solchen, die für den stationären Einsatz
vorgesehen sind, als auch bei solchen, die für mobilen Einsatz vorgesehen
sind, erfolgt die Schmierung der unter einer Zylinderkopfhaube angeordneten
Ventilsteuereinheit mittels Spritzöl, das von einer über einen
zu der Ventilsteuereinheit führenden
Schmierölkanal
mit Schmieröl
versorgten Ölspritzdüse zur Innenseite
der Zylinderkopfhaube gespritzt und dann nach Rückfluss über einen Teil der Innenwand
der Zylinderkopfhaube, vorzugsweise an dort vorgesehenen Abrisskanten
oder Tropfnasen von oben auf die Ventilsteuereinheit tropft, um
Nockenbahnen, Schlepp- oder Kipphebel und deren Lager zu schmieren.
Ein Vorteil dieser Art der Schmierung gegenüber einer Druckölschmierung
besteht vor allem in der einfacheren Herstellung und damit in günstigeren
Herstellungskosten. Ein Nachteil bei der Spritzölschmierung ist es jedoch,
dass bei langsamen Ölaustrittsgeschwindigkeiten
und/oder bei kaltem Schmieröl
das aus der Ölspritzdüse nach oben
gespritzte Schmieröl
oft an der Innenseite der Zylinderkopfhaube abprallt und von dort
direkt wieder nach unten fließt,
anstelle den vorgesehenen Weg über
die Innenseite der Zylinderkopfhaube zu den oben genannten Abrisskanten oder
Tropfnasen und damit zu den vorgesehenen Schmierstellen zu nehmen.
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Aus
der
DE 30 17 267 A1 ist
eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine Spritzölschmierung zur
Schmierung der unter einer Zylinderkopfhaube angeordneten Ventilsteuereinheit
vorgesehen ist, wobei das Schmieröl über einen Schmierölkanal zu einer Ölspritzdüse gefördert und
von dort zur Innenseite der Zylinderkopfhaube gespritzt wird, um
nach Herablaufen an einem Stück
von deren Innenseite an einer Tropfnase zu der zu schmierenden Ventilsteuereinheit
zu gelangen. Eine Brennkraftmaschine mit einer ähnlichen Art der Spritzölschmierung
ist auch aus der
EP
0 669 452 A1 bekannt.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der vorausgesetzten
Art so zu verbessern, dass eine zuverlässige Beölung aller Schmierstellen der
Ventilsteuereinheit unter allen Betriebsbedingungen sichergestellt
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen und Ausführungsformen
der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Durch
die Erfindung wird eine Brennkraftmaschine mit einer unter einer
Zylinderkopfhaube angeordneten Ventilsteuereinheit und mit mindestens
einer von einem zu der Ventilsteuereinheit führenden Schmierölkanal mit
Schmieröl
versorgten Öl spritzdüse, die
nach oben zur Innenseite der Zylinderkopfhaube gerichtet und zur
Abgabe von Spritzöl
für die Schmierung
der Ventilsteuereinheit vorgesehen ist, geschaffen. Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, dass die Ölspritzdüse von einer
zur Aufnahme von Schmieröl
versehenen muldenförmigen
Vertiefung umgeben ist, wobei die Ölspritzdüse an einer unterhalb des sich
in der muldenförmigen
Vertiefung ausbildenden Ölstandes
befindlichen Stelle mündet,
so dass beim Ausspritzen von Öl
aus der Ölspritzdüse in der
muldenförmigen
Vertiefung befindliches Öl
zur Schmierung der Ventilsteuereinheit nach oben geschleudert wird.
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Ein
wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist
es, dass eine zuverlässige
Beölung
aller Schmierstellen der Ventilsteuereinheit insbesondere auch bei
langsamen Ölaustrittsgeschwindigkeiten
und/oder bei kaltem Öl
sichergestellt ist. Ein weiterer Vorteil ist es, dass durch die
zuverlässige
Sicherstellung der Schmierung auf diese Weise die Größe der das
Schmieröl
fördernden Ölpumpe verkleinert
werden kann, ohne die zuverlässige Schmierung
zu gefährden.
Dies bringt vorteilhafterweise einen geringeren Aufwand bei der
Herstellung und einen besseren Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine
mit sich.
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Vorzugsweise
ist die muldenförmige
Vertiefung zum Auffangen von herablaufendem Öl vorgesehen. Das herablaufende Öl ist typischerweise
solches, welches von der Innenseite der Zylinderkopfhaube abprallt
und auf direktem Weg zu der muldenförmigen Vertiefung zurückkehrt.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform
der Erfindung ist die Ölspritzdüse im wesentlichen
senkrecht nach oben gerichtet. Das bedeutet, das senkrecht nach
oben gespritzte Öl
kehrt nach dem Abprallen von der Innenseite der Zylinderkopfhaube im
wesentlichen senkrecht wieder nach unten zurück und wird von der muldenförmigen Vertiefung
aufgefangen.
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Vorzugsweise
weist die muldenförmige
Vertiefung eine solche horizontale Erstreckung auf, dass wenigstens
ein Teil des von der Ölspritzdüse nach oben
gespritzten Öls
darin wieder aufgefangen wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung hat die muldenförmige
Vertiefung eine horizontale Erstreckung von wenigstens dem 5-fachen
des Querschnitts der Ölspritzdüse.
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Die
muldenförmige
Vertiefung kann eine horizontale Erstreckung vom 5- bis 30-fachen,
insbesondere vom 5- bis 15-fachen des Querschnitts der Ölspritzdüse haben.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung hat die muldenförmige
Vertiefung einen kreisförmigen
Querschnitt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist es vorgesehen, dass die muldenförmige Vertiefung und die in
dieser mündende Ölspritzdüse durch
eine Stufenbohrung hergestellt sind. Dies hat den Vorteil, dass Ölspritzdüse und Stufenbohrung
in einem einzigen Herstellungsschritt hergestellt werden können.
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Im
Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
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Es
zeigt:
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1 eine
perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung der Ventilsteuereinheit
einer Brennkraftmaschine, die unter einer Zylinderkopfhaube angeordnet
ist, gemäß einem
Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine
Querschnittsansicht der unter der Zylinderkopfhaube angeordneten
Ventilsteuereinheit von 1, geschnitten in einer durch
die Lagerwelle der Kipphebel der Ventilsteuereinheit verlaufenden vertikalen
Ebene;
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3a)
bis c) drei weitere Darstellungen entsprechend 2,
welche zeigen, wie die Spritzölschmierung
in drei verschiedenen Fällen
erfolgt.
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In 1 ist
die unter einer Zylinderkopfhaube 1 angeordnete Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 einer Brennkraftmaschine
gezeigt. Die Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 umfasst
eine Welle 2, auf welcher zwei Kipphebel 3, 4 angeordnet
sind, von denen der eine zur Steuerung des Einlassventils und der
andere zur Steuerung des Auslassventils eines Zylinders der Brennkraftmaschine
vorgesehen ist. Die Welle 2 ist mittels eines Lagerbocks 8 an
der Oberseite des in der Figur nicht gezeigten Zylinderkopfs der
Brennkraftmaschine befestigt. Ebenfalls in der Figur nicht dargestellt,
sind Nockenwelle und/oder zwischen einer Nockenwelle und den Kipphebeln 3, 4 vorgesehene
Stößel.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist an der
Oberseite des Lagerbocks 8 eine Ölspritzdüse 6 vorgesehen, die
am Boden einer muldenförmigen
Vertiefung 7 mündet
und mit einem Schmierölkanal 5 verbunden
ist, der zur Zuführung
von für
die Schmierung der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 vorgesehenem
Schmieröl
dient.
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Die Ölspritzdüse 6 ist
nach oben zur Innenseite der Zylinderkopfhaube 1 gerichtet
und zur Abgabe von Spritzöl
für die
Schmierung der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 vorgesehen.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
ist die Ölspritzdüse 6 senkrecht nach
oben gerichtet.
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Die
muldenförmige
Vertiefung 7 hat einen kreisförmigen Querschnitt und ist
zusammen mit der Ölspritzdüse 6 durch
eine Stufenbohrung hergestellt. Die muldenförmige Vertiefung 7 hat
bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
eine horizontale Erstreckung, d.h. einen Durchmesser von wenigstens
dem 5-fachen des
Querschnitts der Ölspritzdüse 6.
Die die Ölspritzdüse 6 umgebende
muldenförmige
Vertiefung ist dazu vorgesehen von oben zurückfließendes Schmieröl aufzunehmen.
Die Ölspritzdüse 6 mündet an
einer unterhalb des sich in der muldenförmigen Vertiefung 7 ausbildenden Ölstandes
befindlichen Stelle, so dass beim Ausspritzen von Öl aus der Ölspritzdüse 6 in
der muldenförmigen
Vertiefung 7 befindliches Öl mitgerissen und nach oben
geschleudert wird. Auf diese Weise wird eine zuverlässige Schmierung
der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 in allen Betriebszuständen, auch
bei geringer Ölfördermenge und/oder
bei kaltem Öl
zuverlässig
sichergestellt. Das von dem aus der Ölspritzdüse 6 austretenden Ölstrang
mitgerissene Schmieröl
wird in undefinierten Richtungen nach oben und zur Seite geschleudert,
so dass zumindest ein Teil davon die Schmierstellen der Steuereinheit 2, 3, 4 erreicht.
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Die 3a)
bis c) zeigen den Weg, den das aus der Ölspritzdüse 6 gespritzte Schmieröl bei verschiedenen
Betriebszuständen
nimmt.
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3a)
zeigt den Fall, dass das aus der Ölspritzdüse 6 gespritzte Öl an die
Innenseite der Zylinderkopfhaube 1 prallt und dort an dieser
entlang mehr oder weniger laminar bis zu Abrisskanten 9, 10 fließt, welche
so angeordnet sind, dass das an diesen abtropfende Schmieröl zu den
Schmierstellen der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 gelangt.
Den in 3a) gezeigten Weg nimmt das
Schmieröl
typischerweise dann, wenn es eine ausreichend hohe Temperatur hat,
typischerweise > 60°C, und eine
ausreichend hohe Austrittsgeschwindigkeit.
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3b)
zeigt den Fall, dass das aus der Ölspritzdüse 6 nach oben zur
Innenseite der Zylinderkopfhaube 1 gespritzte Schmieröl an dieser
abprallt und direkt, im wesentlichen senkrecht nach unten, zurückkehrt.
Wenn die muldenförmige
Vertiefung 7 nicht vorgesehen wäre, oder in dem gezeigten Fall, dass
sich in der muldenförmigen
Vertiefung 7 kein Schmieröl befindet, stünde kein
Schmieröl
zur Schmierung der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 zur
Verfügung.
Der in 3b) gezeigte Fall des Abprallens des
Schmieröls
an der Innenseite der Zylinderkopfhaube ergibt sich typischerweise
dann, wenn das Öl kalt
ist und/oder mit einer zu geringen Geschwindigkeit und/oder Fördermenge
gefördert
wird.
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Der
in 3c) gezeigte Fall schließlich ist der, dass das, oder
zumindest ein Teil des von der Innenseite der Zylinderkopfhaube 1 abprallenden
und im wesentlichen senkrecht nach unten zurückfließenden Öls, wie es auch in 3b)
gezeigt ist, in der die Ölspritzdüse 6 umgebenden
muldenförmigen
Vertiefung 7 aufgefangen und dort aufgenommen wird. Dadurch
bildet sich in der muldenförmigen
Vertiefung ein Ölstand
aus, welcher höher
liegt als die Mündung der Ölspritzdüse 6 in
derselben. Beim Ausspritzen von Öl
aus der Ölspritzdüse 6 wird
das in der muldenförmigen
Vertiefung 7 befindliche Öl mitgerissen und in undefinierten
Richtungen nach oben und zur Seite geschleudert, so dass es die
Schmierstellen der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 erreicht
und dort die Schmierung sicherstellt.
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Neben
dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind selbstverständlich
auch Abwandlungen und Modifikationen möglich.
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So
kann beispielsweise die Ölspritzdüse 6 so vorgesehen
sein, dass sie nicht senkrecht nach oben sondern unter einem Winkel
gegen die Vertikale spritzt, wobei dann jedoch sichergestellt sein
muss, dass zumindest ein Teil des von der Innenseite der Zylinderkopfhaube 1 abprallenden
Schmieröls
zumindest in dem Fall, dass es nicht einen laminaren Lauf entsprechend
dem in 3a) gezeigten Fall nimmt, in
die muldenförmige
Vertiefung 7 zurückgelangt,
so dass es von dort von dem die Ölspritzdüse 6 verlassenden Ölstrahl
mitgerissen und zu den Schmierstellen der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 geschleudert
wird.
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Die
Rückführung des
besagten Teils des von der Zylinderkopfhaube 1 abprallenden
Schmieröls
in die muldenförmige
Vertiefung 7 kann durch eine Abrisskante, eine Nase oder
auf ähnliche
Weise bewerkstelligt sein.
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Weiter
kann die muldenförmige
Vertiefung 7 anstelle der dargestellten Form und des dargestellten Querschnitts
auch andere Formen haben, sie muss nicht kreisförmig sein und kann auch im
Vertikalschnitt gesehen eine andere Kontur haben.
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Auch
braucht die muldenförmige
Vertiefung 7 nicht einteilig ausgebildet sein, in dem Sinne,
dass der die Ölspritzdüse 6 umgebende
Teil der muldenförmigen
Vertiefung 7 aus welchem das Schmieröl durch den die Ölspritzdüse 6 verlassende Ölstrahl nach
oben geschleudert wird, derselbe Bereich ist, in welchem das von
der Zylinderkopfhaube 1 abprallende Schmieröl gesammelt
wird. Anstelle dessen kann das von der Innenseite der Zylinderkopfhaube 1 abprallende Öl an einer
anderen Stelle gesammelt und von dort in den die Ölspritzdüse 6 umgebenden
Bereich der muldenförmigen
Vertiefung 7 geleitet werden, von wo es dann durch den
die Ölspritzdüse 6 verlassenden Ölstrahl
mitgerissen und nach oben geschleudert wird. In diesem Fall wäre die muldenförmige Vertiefung 7 zweiteilig,
mit einem Teil oder Bereich, in welchem das von der Innenseite der
Zylinderkopfhaube 1 abprallende Schmieröl gesammelt wird, und mit einem
Teil oder Bereich, welcher die Ölspritzdüse 6 um gibt
und aus welchem das Schmieröl von
dem die Ölspritzdüse 6 verlassenden Ölstrahl mitgerissen
und zu den Schmierstellen der Ventilsteuereinheit 2, 3, 4 geschleudert
wird.
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- 1
- Zylinderkopfhaube
- 2
- Welle
- 3
- Kipphebel
- 4
- Kipphebel
- 5
- Schmierölkanal
- 6
- Ölspritzdüse
- 7
- muldenförmige Vertiefung
- 8
- Lagerbock
- 9
- Abrisskante
- 10
- Abrisskante