DE102005048331A1 - Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit DOLLAR A - mindestens einer obenliegenden Nockenwelle, die mit Lageroberteilen (10) im Zylinderkopf (1) gelagert ist, DOLLAR A - einer Zylinderkopfhaube (9), die den Zylinderkopf (1) gegenüber der Umgebung dicht abschließt, und DOLLAR A - einer Innenhaube (8), die einen Raum zwischen dem Zylinderkopf (1) und der Zylinderkopfhaube (9) abtrennt, DOLLAR A wobei die Innenhaube (8) mit den Lageroberteilen (10) eine einstückige Baueinheit bildet und einen Ölraum (6) oberhalb des Zylinderkopfes (1), der Gaswechselventile und zugehörige Betätigungselemente enthält, nach oben abschließt.

Description

• Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruches 1.
• Aus der gattungsbildenden Patentschrift DE 37 10 087 C1 ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine bekannt, der eine obenliegende Nockenwelle aufweist, die mit Lagerbrücken im Zylinderkopf gelagert ist. Der Zylinderkopf ist gegenüber der Umgebung mit einer Zylinderkopfhaube abgeschlossen. Zwischen der Nockenwelle und der Zylinderkopfhaube ist eine weitere Haube vorgesehen, die bis auf die Höhe des Ölreservoirs im Zylinderkopf reicht und die auf den Lagerbrücken montiert ist.
• Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber einen Zylinderkopf mit einer integrierten Haube bereit zu stellen, der kostengünstig herzustellen ist, eine einfache Montage sowohl der Nockenwellenlagerdeckel als auch der Haube ermöglicht und dabei einen abgetrennten Raum innerhalb des Zylinderkopfes zur Verfügung stellt.
• Diese Aufgabe wird durch einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Der erfindungsgemäße Zylinderkopf zeichnet sich durch eine Innenhaube aus, die mit den Lageroberteilen für die Nockenwellen eine einstückige Baueinheit bildet. Mit den Lageroberteilen, die zusammen mit der Innenhaube gefertigt werden, können somit durch ein einstückiges Bauteil mehrere Aufgaben erfüllt werden. Die Nockenwellen werden gelagert, wobei zusammengegossene Lagerbrücken einfacher zu fertigen und zu montieren sind. Weiterhin wird durch die Innenhaube ein Ölraum oberhalb des Zylinderkopfes abgeschlossen, der Gaswechselventile und zugehörige Betätigungselemente wie beispielsweise Nockenwelle und Übertragungshebel enthält. Damit ergibt sich oberhalb der Innenhaube, aber noch innerhalb der Zylinderkopfhaube, die weiterhin vorhanden ist, ein zusätzlicher Raum.
• Besonders vorteilhaft lässt sich die einteilige Baueinheit aus Innenhaube und Lageroberteilen durch Gießen herstellen. Hier eignet sich besonders ein Druckgussherstellungsverfahren, bei dem Leichtmetalllegierungen verarbeitet werden.
• Der Raum, der sich zwischen der Innenhaube und der Zylinderkopfhaube ergibt, lässt sich vorteilhaft für einen Ölabscheideraum einer Kurbelgehäuseentlüftung verwenden. Sowohl von der Lage und Anordnung an der Brennkraftmaschine als auch von der Größe ist der Raum sehr gut geeignet, um einen Ölabscheideraum dort anzuordnen.
• Mit einer Öffnung in der Innenhaube, ist es auf einfache Weise möglich, ein Ölnebel-Gasgemisch der Kurbelgehäuseentlüftung direkt aus dem Ölraum unterhalb der Innenhaube in den Ölabscheideraum zu leiten. Der Ölraum unterhalb der Innenhaube steht in Strömungsverbindung mit einem Kurbelgehäuse und einem Steuergehäuse und ist deshalb gut geeignet, Blow-By-Gas und ein Ölnebel-Gasgemisch der Kurbelgehäuseentlüftung zu einem Ölabscheideraum zu leiten. Besonders vorteilhaft lässt sich die Baueinheit aus Innenhaube und Lageroberteilen gestalten, wenn darin Leitungen für eine Schmiermittelversorgung für den Antrieb der Gaswechselventile angeordnet sind. Die Leitungen können vorgegossen, gebohrt oder auf andere Weise hergestellt sein. Durch in die Innenhaube integrierte Leitungen verringert sich der Montageaufwand bei der Zylinderkopfmontage und es entstehen weniger Übergabestellen zwischen einzelnen Leitungsabschnitten, die abgedichtet werden müssen.
• Durch abgedichtete Öffnungen in der Innenhaube ist es auf einfache Weise möglich, eine Zündkerze, ein Einspritzventil und/oder Zuleitungen hierzu durchzuführen. Auf diese Weise müssen die genannten Bauteile nicht durch den Ölraum und den Ölabscheideraum geführt werden. Die Abdichtung der Öffnungen an der Innenhaube kann gegenüber dem Ölraum und dem Ölabscheideraum erfolgen. Es ist aber auch möglich, die Öffnungen an der Innenhaube gegenüber der Umgebung abzudichten.
• Durch eine labyrinthartige Struktur an ihrer dem Ölabscheideraum zugewandten Seite der Innenhaube ist ein besonders wirkungsvolles Abscheiden von Öl aus dem vorbeiströmenden Ölnebel-Gasgemisch möglich. Die labyrinthartige Struktur kann beispielsweise aus mehreren Prallwänden und Strömungsumlenkungen bestehen, die an die Innenhaube angegossen sind. Es ist auch möglich entsprechende Strömungsumlenkungen und Prallwände an die Zylinderkopfhaube zu gießen, um eine vielfältige Umlenkung der Strömung zu erreichen. Bei einer schnellen Änderung der Strömungsrichtung werden die gegenüber dem Gas relativ schweren Ölpartikel nicht so schnell umgelenkt und prallen auf die Prallwände oder Strömungsumlenkungen. Dort bleiben die Ölpartikel haften und fließen aufgrund der Schwerkraft nach unten, wo sie sich sammeln.
• Wenn die Innenhaube einen Ölrücklauf für das abgeschiedene Öl aufweist, ist die Ölabscheidung wirkungsvoll und auch einfach zu gestalten. Durch den Ölrücklauf fließt das abgeschiedene Öl in den Ölraum des Zylinderkopfes und von dort über ein Ölrücklaufsystem zu einem Ölvorrat der Brennkraftmaschine.
• Weitere Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich aus der Beschreibung sowie der Zeichnung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
• Dabei zeigt die einzige Figur einen teilweise geschnitten dargestellten Zylinderkopf 1 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine, der aus einem Zylinderkopfunterteil 2 und einem Zylinderkopfoberteil 3 besteht. Das Zylinderkopfunterteil 2 enthält die Einlasskanäle 4 und nicht gezeigte Auslasskanäle, Brennräume und einen Kühlmittelraum. Das Zylinderkopfoberteil 3 dient der Lagerung von nicht gezeigten Nockenwellen an Lagerstellen 5. Weiterhin schließt das Zylinderkopfoberteil 3 einen Ölraum 6 mit einer Außenwand 7 seitlich zur Umgebung ab. Im Ölraum 6 befinden sich die nicht gezeigten Betätigungselemente der Gaswechselventile.
• Auf das Zylinderkopfoberteil 3 sind eine Innenhaube 8 und eine Zylinderkopfhaube 9 aufgesetzt. Die Innenhaube 8 deckt den Ölraum 6 von oben unmittelbar ab und bildet gleichzeitig mit Lageroberteilen 10 und den Lagerstellen 5 einen Lagerrahmen für die nicht gezeigten Nockenwellen. Die Innenhaube 8 dichtet den Ölraum 6 zur Außenwand 7 und an Öffnungen 11 für nicht gezeigte Zuführleitungen zu Zündkerzen ab. Auf diese Weise bleibt das Ölnebel-Gasgemisch, das sich im Ölraum 6 auf Grund der Schmierung und Bewegung der Elemente der Ventilsteuerung befindet, unterhalb der Innenhaube 8. Die Innenhaube 8 wird von der Zylinderkopfhaube 9 überdeckt, die die Innenhaube 8 und das Zylinderkopfoberteil 3 vollständig zur Umgebung abschließt und dichtend mit dem Zylinderkopfoberteil 3 verbunden ist. Auch die Zylinderkopfhaube 9 weist Öffnungen 12 auf für nicht gezeigte Zuführleitungen zu Zündkerzen. Diese Öffnungen 12 in der Zylinderkopfhaube 9 passen lagerichtig zu den Öffnungen 11 in der Innenhaube 8 und sind gegenüber der Innenhaube 8 und/oder gegenüber dem Zylinderkopfoberteil 3 abgedichtet. Die Innenhaube 8 weist weiterhin einen Ölrücklauf 13 auf, der im Zylinderkopfoberteil 3 und Zylinderkopfunterteil 2 eine Weiterführung bis in ein nicht gezeigtes Kurbelgehäuse besitzt.
• Zwischen der Innenhaube 8 und der Zylinderkopfhaube 9 ist ein Hohlraum, der als Ölabscheideraum 14 genutzt wird. Dieser Ölabscheideraum 14 wird durch eine nicht gezeigte Öffnung in der Innenhaube 8 mit Ölnebel-Gasgemisch aus dem Ölraum 6 befüllt. Dieses Ölnebel-Gasgemisch strömt ein- oder mehrfach entlang der Maschinenlängsrichtung durch den Ölabscheideraum 14. Aufgrund von Strömungsumleitungen im Ölabscheideraum 14 trennen sich die flüssigen und gasförmigen Medien. Das flüssige Medium Öl, das als Nebel oder Tröpfchen von den schnell bewegten Bauteilen eines Kurbel- oder Ventiltriebes der Brennkraftmaschine weggeschleudert wird, wird bei Strömungsumleitungen aufgrund seiner gegenüber Gas höheren Dichte gegen die Strömungsumleitungen geschleudert. Dort fließt das Öl der Schwerkraft folgend nach unten auf die Innenhaube 8 und von dort durch einen Ölrücklauf 13 in einen Ölsumpf der Brennkraftmaschine. Durch eine weitere Öffnung, die vorzugsweise in der Zylinderkopfhaube 9 angeordnet ist, entweicht das Gas und eine eventuelle Restmenge an Ölnebel in einen weiteren nicht gezeigten Ölabscheider und oder in eine Ansauganlage der Brennkraftmaschine.
• Auf diese Weise wird ein großer Ölabscheideraum 14 bereitgestellt, der eine gute Ölabscheidung ermöglicht. Um möglichst viele Strömungsumlenkungen bei einem gleichzeitig geringen zusätzlichen Bauraumbedarf zu erreichen, ist es vorteilhaft die Innenhaube 8 und die Zylinderkopfoberteil 3 in ihren Konturen aneinander anzupassen. Weiterhin ist es vorteilhaft sowohl an die Zylinderkopfoberteil 3 als auch an die Innenhaube 8 Wände zur Strömungsumlenkung anzuordnen, die das Ölnebel-Gasgemisch auf dem Weg vom Eintritt in den Ölabscheideraum 14 zum Ausgang vielfach umlenken.

Claims (8)

1. Zylinderkopf (1) für eine Brennkraftmaschine mit – mindestens einer obenliegenden Nockenwelle, die mit Lageroberteilen (10) im Zylinderkopf (1) gelagert ist, – einer Zylinderkopfhaube (9), die den Zylinderkopf (1) gegenüber der Umgebung dicht abschließt, und – einer Innenhaube (8), die einen Raum zwischen dem Zylinderkopf (1) und der Zylinderkopfhaube (9) abtrennt, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) mit den Lageroberteilen (10) eine einstückige Baueinheit bildet und einen Ölraum (6) oberhalb des Zylinderkopfes (1), der Gaswechselventile und zugehörige Betätigungselemente enthält, nach oben abschließt.
2. Zylinderkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) und die Lageroberteile (10) als einteiliges Gussteil hergestellt sind.
3. Zylinderkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) mit den Lageroberteilen (10) und die Zylinderkopfhaube (9) einen Ölabscheideraum (14) für eine Kurbelgehäuseentlüftung bilden.
4. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) mit mindestens einer Öffnung versehen ist, durch die ein Ölnebel-Gasgemisch der Kurbelgehäuseentlüftung in den Ölabscheideraum (14) einströmen kann.
5. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) und die Lageroberteile (10) vorgegossene und/oder gebohrte Leitungen zur Schmiermittelversorgung aufweisen.
6. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) abgedichtete Öffnungen (11) aufweist, durch die eine Zündkerze, ein Einspritzventil und/oder Zuleitungen hierzu geführt ist.
7. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) an ihrer dem Ölabscheideraum (14) zugewandten Seite eine labyrinthartige Struktur aufweist, um ein Abscheiden von Öl aus dem vorbeiströmenden Ölnebel-Gasgemisch aufgrund vielfältiger Strömungsumlenkung zu erleichtern.
8. Zylinderkopf nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenhaube (8) einen Ölrücklauf (13) für abgeschiedenes Öl aus dem Ölnebel-Gasgemisch aufweist.