DE102005034273A1

DE102005034273A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102005034273A1
Application number: DE200510034273
Authority: DE
Inventors: Kay Stapelbroek
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit zwei Nockenwellen (2, 4) in einem Zylinderkopf (1). Eine erste Nockenwelle (2) ist mit einer Längsbohrung (10) zur Durchleitung von Blow-By-Gas vorgesehen, die mit einer ersten Ölabscheidevorrichtung (7) versehen ist. An einer zweiten Nockenwelle (4) ist eine zweite Ölabscheidevorrichtung (8), insbesondere ein Zentrifugalölabscheider, angeordnet.
Die erste Ölabscheidevorrichtung (7) ist in Form einer oder mehrerer, der Längsbohrung (10) der ersten Nockenwelle (2) zugeordneter, sich in Längsrichtung erstreckender Wände (11) ausgeführt. Die zweite Ölabscheidevorrichtung (8) ist, in Strömungsrichtung des Blow-By-Gases gesehen, der ersten Ölabscheidevorrichtung (7) nachgeschaltet.
Zwischen dem Austritt des Blow-By-Gases aus der ersten Nockenwelle (2) und der zweiten Ölabscheidevorrichtung (8) an der zweiten Nockenwelle (4) kann zusätzlich eine den Gasstrom umlenkende Prallwand (9) angeordnet werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf mit zwei Nockenwellen und einer Ölabscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.

Aus der DE 199 09 434 C2 ist eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl aus den Blow-By-Gasen einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der das Blow-By-Gas in Richtung der Drehachse einer Nockenwelle in einen Zentrifugalölabscheider eingeleitet wird. Der Zentrifugalölabscheider ist stirnseitig an eine Nockenwelle montiert. Das abgeschiedene Schmieröl wird in ein Steuergehäuse oder einen Zylinderkopfölraum geschleudert. Das grob gereinigte Blow-By-Gas wird über eine Leitung einer Kurbelgehäuseentlüftung einer Sauganlage der Brennkraftmaschine zugeführt.

Aus der DE 199 31 740 C2 ist Brennkraftmaschine gezeigt, die mit einer Nockenwelle mit einer Längsbohrung versehen ist. Weiterhin weist die Nockenwelle radiale Bohrungen auf, durch die Ölnebel aus einem Ölraum im Zylinderkopf in die Längsbohrung der Nockenwelle strömen kann. Da die Nockenwelle rotiert, entstehen im Ölnebel in den radialen Bohrungen Fliehkräfte, die die Ölpartikel entgegen der Strömung nach außen tragen und somit eine gewisse Ölabscheidung stattfindet.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eine sehr gute Abscheidung von Öl aus dem Blow-By-Gas und der Kurbelgehäuseentlüftung zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf und zwei Nockenwellen mit jeweils einer Ölabscheidevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Durch die in Strömungsrichtung der Blow-By-Gase hintereinander angeordneten Ölabscheidevorrichtungen, die beide die Drehbewegung der Nockenwellen zur Ölabscheidung verwenden, wird auf einfache Weise eine gute Trennung von Öl und Blow-By-Gas erreicht. Die erste Ölabscheidevorrichtung besteht aus Längswänden in einer Längsbohrung der Nockenwelle, durch die die Gasströmung geleitet wird. Durch die Längswände wird das Blow-By-Gas in eine Drehbewegung versetzt und das darin enthaltene Öl wird nach außen geschleudert. Durch die nachgeschaltete zweite Ölabscheidevorrichtung, die beispielsweise als Zentrifugalölabscheider an einer Stirnseite der Nockenwelle angeordnet ist, wird in einem weiteren Schritt die Ölabscheidung nochmals verbessert.

Besonders vorteilhaft wirkt die erste Ölabscheidevorrichtung, wenn sie an einem Ende der Nockenwelle angeordnet ist, an dem das Blow-By-Gas in die Längsbohrung der Nockenwelle eintritt. Dadurch wird bereits bei der Einströmung in die Längsbohrung Öl abgeschieden, das demzufolge nicht mehr durch die Längsbohrung transportiert werden muss. Wenn die aus Längswänden in einer Längsbohrung der Nockenwelle bestehende erste Ölabscheidevorrichtung teilweise innerhalb und teilweise außerhalb der Längsbohrung der Nockenwelle angeordnet ist, ergibt sich durch die Möglichkeit des Ölwegschleuderns direkt am Einlauf in die Längsbohrung der Nockenwelle eine besonders gute Ölabscheidung aus der Strömung des Blow-By-Gases.

Eine weitere vorteilhafte Verbesserung wird erzielt durch eine Anordnung des Austrittes des Blow-By-Gases aus der ersten Nockenwelle und der zweiten Ölabscheidevorrichtung an der zweiten Nockenwelle auf derselben Seite des Zylinderkopfes. Dadurch kann die Strömung auf kurzem Wege von der ersten zur zweiten Ölabscheidevorrichtung geführt werden.

Eine weitere Verbesserung der Ölabscheidung ergibt sich durch eine den Gasstrom umlenkende Prallwand, die zwischen den Austritt aus der ersten Nockenwelle und der zweiten Ölabscheidevorrichtung angeordnet ist. Diese Prallwand kann vorteilhaft durch Gießen mit dem Zylinderkopf oder einem den Zylinderkopf abschließenden Deckel hergestellt werden. Weiterhin ist auch ein Einsetzen einer separaten Wand bei der Montage des Zylinderkopfes möglich. In beiden Fällen wird auf einfache Weise mit einer die Strömung umlenkenden Prallwand eine Steigerung der Ölabscheidung aus dem Blow-By-Gas erreicht, um damit eine Kurbelgehäuseentlüftung zu verbessern.

Besonders einfach und wirkungsvoll ist die erste Ölabscheidevorrichtung gestaltet, wenn mehrere Wände in einem kreuz- oder sternförmigen Querschnitt angeordnet sind. Die Wände weisen dabei neben einer Erstreckung in Längsrichtung der Nockenwelle eine Erstreckung in hauptsächlich radialer Richtung auf.

Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie den Zeichnungen. Konkrete Ausführungs beispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Dabei zeigen:
1 eine vereinfachte Darstellung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Ölabscheidevorrichtung und
2 eine vereinfachte Darstellung der ersten Ölabscheidevorrichtung, am gaseintrittseitigen Ende der ersten Nockenwelle.
In 1 ist ein Zylinderkopf 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine stark vereinfacht in einer Ansicht von oben dargestellt. Der Zylinderkopf 1 weist eine erste Nockenwelle 2 mit mehreren Nocken 3 und eine zweite Nockenwelle 4 mit mehreren Nocken 3 auf, die der Betätigung von Gaswechselventilen dienen. Auf der in der 1 linken Endseite des Zylinderkopfes 1 ist eine Trennwand 5 angeordnet, die einen Abscheideraum 6 vom übrigen Zylinderkopf 1 abtrennt. Die beiden Nockenwellen 2, 4 sind durch die Trennwand 5 hindurchgeführt. Ein Antrieb der Nockenwellen 2, 4 erfolgt auf der in der 1 rechten Endseite des Zylinderkopfes 1 über nicht gezeigte Zahnräder oder Umschlingungsgetriebe.
Zur Ölabscheidung sind eine erste Ölabscheidevorrichtung 7 an der ersten Nockenwelle 2 und eine zweite Ölabscheidevorrichtung 8 an der zweiten Nockenwelle 4 vorgesehen. Des Weiteren dient eine Prallwand 9 im Abscheideraum 6 ebenfalls der Abtrennung von Öl aus dem Blow-By-Gas, das der Kurbelgehäuseentlüftung entstammt.
Das Blow-By-Gas aus dem Gehäuse der Brennkraftmaschine wird in einem nicht näher gezeigten Ölraum oberhalb der Gaswechselventile im Zylinderkopf 1 gesammelt. Es gelangt durch spezielle Kanäle oder auch durch ein Steuergehäuse vom Kurbelgehäuse in den Zylinderkopf 1. An der Seite der Nockenwelle 2, an der diese in ein nicht näher gezeigtes Steuergehäuse ragt und angetrieben wird, ist die erste Ölabscheidevorrichtung 7 angeordnet. Durch diese erste Ölabscheidevorrichtung 7 strömt das Blow-By-Gas, das aus einem Ölnebel-Gasgemisch besteht, in die hohle erste Nockenwelle 2 und verlässt diese am entgegen gesetzten Ende in den Abscheideraum 6. In Strömungsrichtung gesehen nach dem Austritt aus der Nockenwelle 2 ist eine Prallwand 9 angeordnet, die die Strömung scharf umlenkt. Auf diese Weise werden in der Strömung enthaltene wenige Öltropfen aus der Strömung ausgeschieden, da sie auf Grund ihrer gegenüber Gas höheren Dichte und Trägheit nicht so leicht eine Richtungsänderung der Strömung mitmachen. Die Öltropfen prallen an die Prallwand 9 und fließen nach unten in einen Ölraum des Zylinderkopfes 1 oder des Kurbelgehäuses.
Nach Umströmen der Prallwand 9 und dabei stattfindendem Trennen von Öl aus dem Blow-By-Gas tritt das Gas, das noch einen Restanteil Öl enthält, in eine zweite Ölabscheidevorrichtung 8 ein. Diese zweite Ölabscheidevorrichtung 8 ist als Zentrifugalölabscheider 8 ausgebildet. Es ist aber auch möglich, anstelle des Zentrifugalölabscheiders 8 ein rotierendes Filter oder eine gleich wirkende Vorrichtung zu verwenden. In der Ölabscheidevorrichtung 8 wird das Blow-By-Gas, das am Eintritt einen stark verringerten Ölanteil enthält, in eine Rotationsbewegung versetzt. Durch die Drehbewegung der zweiten Nockenwelle 4 rotiert der Zentrifugalölabscheider 8 und durch die Fliehkraft wird das Blow-By-Gas und das im Gasstrom mitgetragene restliche Öl an die Außenwand des Zentrifugalölabscheiders 8 geschleudert. Das Öl bleibt an der Außenwand haften und wird durch einen Abfluss dem Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt. Das gereinigte Blow-By-Gas wird nach Durchströmen des Zentrifugalölabscheiders 8 der Ansauganlage der Brennkraftmaschine auf Grund des dort herrschenden Unterdrucks zugeführt.
Durch die in Strömungsrichtung gesehene Hintereinander-Anordnung der beiden Ölabscheidevorrichtungen 7, 8 und die dazwischen angeordnete Prallwand 9 wird eine sehr gute Ölabscheidung aus dem Blow-By-Gas der Brennkraftmaschine erreicht.
In der 2 ist eine vereinfachte Darstellung der ersten Ölabscheidevorrichtung 7, am gaseintrittseitigen Ende der ersten Nockenwelle 2 gezeigt. In einer Längsbohrung 10 der ersten Nockenwelle 2 ist die erste Ölabscheidevorrichtung 7 angeordnet, die aus mehreren kreuzförmig angeordneten Wänden 11 besteht. Die erste Ölabscheidevorrichtung 7 ist teilweise innerhalb der Längsbohrung 10 angeordnet und teilweise ragt sie aus der Nockenwelle 2 vor. Die Wände 11 der ersten Ölabscheidevorrichtung 7 sind aus Blech oder wärme- und ölbeständigem Kunststoff gefertigt und in der Längsbohrung 10 der ersten Nockenwelle 2 beispielsweise durch Einstecken und anschließendes Verstemmen oder Verklemmen befestigt.
Durch Unterdruck wird das Blow-By-Gas mit dem darin enthaltenen Ölnebel aus dem Ölraum im Zylinderkopf 1 in die Längsbohrung 10 der ersten Nockenwelle 2 angesaugt. Durch die Wände 11 wird das Blow-By-Gas mit dem darin enthaltenen Ölnebel beim Eintritt in die erste Ölabscheidevorrichtung 7 in Rotation versetzt. Dadurch werden die Öltröpfchen aufgrund ihrer gegenüber dem Blow-By-Gas höheren Dichte und der Fliehkraft nach außen bewegt. Gleichzeitig bleiben beim Einströmen und Beschleunigen des Blow-By-Gases und des darin enthaltenen Ölnebels die gegenüber dem Gas trägeren Öltröpfchen an den Wänden 11 der Ölabscheidevorrichtung 7 hängen und fließen aufgrund der Rotation an den äußeren Rand der Wände 11. Von dort wird das Öl in den Ölraum des Zylinderkopfes geschleudert. Auf diese Weise findet eine erste Trennung von Öl und Blow-By-Gas statt.

Claims

Brennkraftmaschine mit zwei Nockenwellen (2, 4) in einem Zylinderkopf (1), wobei eine erste Nockenwelle (2) mit einer Längsbohrung (10) zur Durchleitung von Blow-By-Gas vorgesehen ist, die mit einer ersten Ölabscheidevorrichtung (7) versehen ist, und wobei an einer zweiten Nockenwelle (4) eine zweite Ölabscheidevorrichtung (8), insbesondere ein Zentrifugalölabscheider, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ölabscheidevorrichtung (7) in Form einer oder mehreren, der Längsbohrung (10) der ersten Nockenwelle (2) zugeordneter, sich in Längsrichtung erstreckender Wände (11) ausgeführt ist und die zweite Ölabscheidevorrichtung (8) in Strömungsrichtung des Blow-By-Gases gesehen der ersten Ölabscheidevorrichtung (7) nachgeschaltet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ölabscheidevorrichtung (7) an einem ersten Ende der ersten Nockenwelle (2) angeordnet ist, an dem das Blow-By-Gas in die erste Nockenwelle (2) eintritt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Austritt des Blow-By-Gases aus der ersten Nockenwelle (2) und die zweite Ölabscheidevorrichtung (8) an der zweiten Nockenwelle (4) auf derselben Seite des Zylinderkopfes (1) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Austritt des Blow-By-Gases aus der ersten Nockenwelle (2) und der zweiten Ölabscheidevorrichtung (8) an der zweiten Nockenwelle (4) eine den Gasstrom umlenkende Prallwand (9) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Wände (11) der ersten Ölabscheidevorrichtung (7) gemeinsam in einem kreuz- oder sternförmigen Querschnitt angeordnet sind.