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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Kurbelgehäuse und einer Zylinderkopfhaube gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Zylinderkopfhaube einer solchen Brennkraftmaschine.
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Die meisten Kraftfahrzeuge sind mit einer Brennkraftmaschine ausgestattet, die in der Regel für den Antrieb des Fahrzeugs sorgt. Eine derartige Brennkraftmaschine weist ein Kurbelgehäuse auf, in dem eine Kurbelwelle gelagert ist, die über Pleuel mit Kolben der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine verbunden ist. Leckagen zwischen den Kolben und den zugehörigen Zylinderwänden führen zu einem Blow-by-Gas-Strom, durch den Blow-by-Gas von den Brennräumen in das Kurbelgehäuse gelangt. Zur Vermeidung eines unzulässigen Überdrucks im Kurbelgehäuse sind moderne Brennkraftmaschinen deshalb mit einer Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung ausgestattet.
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Zur Reduzierung von Schadstoffemissionen wird mit Hilfe der Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung das Blow-by-Gas jedoch nicht einer Umgebung, sondern üblicherweise einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine zugeführt, welche die Brennräume der Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgt.
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Im Kurbelgehäuse herrscht ein Ölnebel, so dass das Blow-by-Gas Öl mit sich führt. Dieses Öl kann als Öltröpfchen Elemente in dem Ansaugtrakt, wie beispielsweise einen Turbolader, beschädigen. Um diese Elemente zu schützen und zur Reduzierung des Ölverbrauchs, besitzt die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung üblicherweise eine Ölabscheideeinrichtung und vorzugsweise einen Ölrücklauf, der das abgeschiedene Öl zum Kurbelgehäuse zurückführt.
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Bei Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen lassen sich grundsätzlich passive Systeme von aktiven Systemen unterscheiden. Passive Systeme nutzen zum Antreiben des Blow-by-Gases die Druckdifferenz zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Unterdruck der Frischluftanlage. Aktive Systeme erzeugen zusätzlich einen Unterdruck zur Absaugung des Blow-by-Gases aus dem Kurbelgehäuse. Dadurch kann eine höhere Druckdifferenz bei der Ölabscheidung eingesetzt werden, wodurch die Abscheidung verbessert werden kann.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Brennkraftmaschinen ist jedoch, dass für die Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtungen separate Aggregate und Leitungen vorgesehen werden müssen, die nicht nur aufwendig zu konstruieren sind, sondern zudem auch einen nicht unerheblichen Platzbedarf erfordern.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch eine kompakte Bauweise auszeichnet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zumindest eine Fördereinrichtung zum Fördern von ölnebelhaltigem Blow-by-Gas aus einem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine an oder in einer Zylinderkopfhaube vorzusehen bzw. sogar in diese zu integrieren. Bislang wurden derartige Fördereinrichtungen, beispielsweise Unterdruckpumpen, separat zur Brennkraftmaschine angeordnet, was einen nicht zu unterschätzenden zusätzlichen Bauraumbedarf sowie zusätzliche Montagekosten bedeutete. Durch die Integration der Fördereinrichtung in die Zylinderkopfhaube kann diese jedoch nicht nur bauraumoptimiert angeordnet bzw. untergebracht werden, sondern es ist zudem auch möglich, sämtliche zur Versorgung bzw. Entsorgung der Fördereinrichtung erforderlichen Kanäle in die Zylinderkopfhaube und weiter in den Zylinderkopf bzw. das Kurbelgehäuse zu integrieren, so dass vorzugsweise keinerlei separate Leitungen mehr erforderlich sind. Für die Kanäle sind dabei entsprechende Hohlräume in der Zylinderkopfhaube, dem Zylinderkopf bzw. dem Kurbelgehäuse vorgesehen.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist die Fördereinrichtung als Saugstrahlpumpe ausgebildet. Denkbar ist somit beispielsweise, dass die Frischluftleitung stromab eines Verdichters einer Ladeeinrichtung, beispielsweise eines Abgasturboladers, über die Saugstrahlpumpe geführt wird und dort einen Unterdruck zum Ansaugen der ölnebelhaltigen Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse erzeugt. Eine derartige Saugstrahlpumpe kann in besonders bevorzugter Weise als integraler Bestandteil der Zylinderkopfhaube ausgebildet sein, so dass sämtliche Kanäle und insbesondere auch die hierfür erforderliche Düse durch entsprechende Bauteile der Zylinderkopfhaube gebildet werden. Alternativ ist selbstverständlich auch vorstellbar, dass die Saugstrahlpumpe als separates Bauteil ausgebildet und in einen entsprechenden Abschnitt an der Zylinderkopfhaube eingesetzt wird. Dabei ist selbstverständlich klar, dass nicht die gesamte von der Ladeeinrichtung geförderte Frischluft durch die Saugstrahlpumpe geleitet werden muss, sondern diese beispielsweise lediglich über eine Abzweigleitung mit entsprechender Druckluft versorgt werden kann. In dieser Abzweigleitung kann selbstverständlich auch eine Ventileinrichtung angeordnet sein, welche eine Zufuhr von Druckluft zur Saugstrahlpumpe und damit die Förderleistung derselben regeln kann. Der große Vorteil einer derartigen Saugstrahlpumpe ist, dass diese keine beweglichen und damit verschleißbehafteten Teile aufweist und zudem keinen separaten Antrieb, wie beispielsweise einen elektromotorischen Antrieb, erfordert, sondern von der von der Ladeeinrichtung ohnehin verdichteten Frischluft angetrieben werden kann. Hierdurch kann eine derartige Ausführungsform der Fördereinrichtung zuverlässig und gleichzeitig kostengünstig angeboten werden.
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Alternativ zu der im vorherigen Absatz beschriebenen Ausführungsform als Saugstrahlpumpe, kann die Fördereinrichtung auch als Seitenkanallüfter bzw. Seitenkanalverdichter ausgebildet sein. Derartige Seitenkanalverdichter bestehen üblicherweise aus einem ringförmigen, geteilten Gehäuse, in dem ein beschaufeltes Laufrad dreht. Die eng am Einlass vorbeistreichenden Schaufeln saugen das zu verdichtende, gasförmige Medium in das Seitenkanalgebläse an. Die Schaufeln wiederum beschleunigen das Gas vorwärts und nach außen, wobei das ringförmige Gehäuse das Gas umlenkt und es an eine Basis nachfolgender Schaufeln zurückführt. Jeder dieser spiralförmigen Zyklen, der vielmals bei einer Umdrehung des Laufrades stattfindet, bewirkt die dynamische Druckerhöhung des Gases. Am Ende des Umlaufs schieben die Schaufeln das verdichtete Gas pulsationsfrei durch eine verengte statische Kammer zur Austrittsöffnung. Im Vergleich zu einem reinen Gebläse kann mittels eines solchen Seitenkanalverdichters ein deutlich höheres Druckgefälle erzeugt werden, mit Hilfe welchem der zur Absaugung der ölnebelhaltigen Blow-by-Gase erforderliche Unterdruck zum Kurbelgehäuse erzeugt werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist an oder in der Zylinderkopfhaube zugleich eine Ölabscheideeinrichtung, beispielweise ein Zyklon oder ein Impaktor angeordnet. Eine derartige Ausführungsform bietet den großen Vorteil, dass sowohl die Fördereinrichtung als auch die Ölabscheideeinrichtung an der Zylinderkopfhaube angeordnet oder sogar in diese integriert sind, wodurch insbesondere lange Leitungen zwischen der Fördereinrichtung und der Ölabscheideeinrichtung vermieden werden können. Wird beispielsweise die Ölabscheideeinrichtung stromauf der Fördereinrichtung angeordnet, so kann eine Belastung der Fördereinrichtung mit Öltröpfchen vermieden werden, wobei das abgeschiedene Öl anschließend aktiv dem Kurbelgehäuse wieder zugeführt werden kann. Die Ausbildung der Ölabscheideeinrichtung als Zyklon oder als Impaktor stellt dabei eine nicht abschließende Aufzählung exemplarischer Ausführungsformen dar, welche beide nicht nur kostengünstig herstellbar sind, sondern zudem auch einen hohe Abscheidegrad aufweisen.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung sind zumindest ein Teil der Blow-by-gasführenden Kanäle in die Zylinderkopfhaube integriert. Wie bereits eingangs erwähnt ist somit eine Förderung des ölnebelhaltigen Blow-by-Gases aus dem Kurbelgehäuse vorzugsweise vollständig in die Brennkraftmaschine, das heißt in entsprechende Kanäle des Kurbelgehäuses, des Zylinderkopfs und der Zylinderkopfhaube integriert, so dass auf eine externe Leitungsführung, verbunden mit dem damit einhergehenden Montageaufwand und Bauraumbedarf, vollständig verzichtet werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist die Fördereinrichtung elektrisch oder pneumatisch oder hydraulisch betrieben, besonders sofern diese als Gebläse, beispielsweise als Seitenkanalverdichter, ausgebildet ist. Bei einem pneumatischen oder hydraulischen Antrieb ist dabei denkbar, dass auch die für den Antrieb erforderlichen Pneumatikkanäle bzw. Hydraulikkanäle in die Zylinderkopfhaube integriert sind und dadurch bauraumoptimiert angeordnet werden können. Die Integration der Pneumatik- oder Hydraulikkanäle kann dabei durch ein entsprechend ausgebildetes Kunststoffspritzgusswerkzeug erfolgen, wobei entsprechende Übergänge zur Fördereinrichtung bzw. zur Ölabscheideeinrichtung mittels entsprechender Dichtung, beispielsweise O-Ringdichtung, abgedichtet werden. Selbstverständlich ist dabei auch denkbar, dass die Zylinderkopfhaube zweiteilig ausgebildet ist, so dass in beiden Teilen jeweils lediglich ein Teil der entsprechenden Kanäle ausgeformt ist.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, eine Zylinderkopfhaube anzugeben, in bzw. an welcher bereits eine Fördereinrichtung zum Fördern von ölnebelhaltigem Blow-By-Gas aus einem Kurbelgehäuse vorgesehen ist. Die Fördereinrichtung kann dabei als Saugstrahlpumpe oder als Seitenkanalverdichter ausgebildet und vorzugsweise sogar vollständig in die Zylinderkopfhaube integriert sein. Eine vollständige Integration bietet nicht nur große Vorteile hinsichtlich des Bauraumbedarfs, sondern die Fördereinrichtung kann zudem geschützt durch die Zylinderkopfhaube in derselben angeordnet werden. In gleicher Weise kann selbstverständlich auch eine Ölabscheideeinrichtung je Zylinderkopfhaube integriert bzw. an dieser angeordnet werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
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1 eine Ansicht von oben auf eine erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine mit einer als Seitenkanalverdichter ausgebildeten Fördereinrichtung,
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2 eine Explosionsdarstellung des Seitenkanalverdichters,
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3 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einer als Saugstrahlpumpe ausgebildeten Fördereinrichtung,
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4 eine Detaildarstellung der Saugstrahlpumpe,
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5 eine Schnittdarstellung durch die als Saugstrahlpumpe ausgebildete Fördereinrichtung,
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6 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit abgenommenem Gehäuseteil,
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7 eine Schnittdarstellung durch eine Ölabscheideeinrichtung.
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Entsprechend den 1 und 6, weist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1, insbesondere eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs, ein Kurbelgehäuse 2, einen Zylinderkopf 3, sowie eine den Zylinderkopf 3 abdeckende Zylinderkopfhaube 4 auf. Erfindungsgemäß ist nun an/in der Zylinderkopfhaube 4 eine Fördereinrichtung 5 zum Fördern von ölnebelhaltigem Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse 2 vorgesehen. Betrachtet man dabei die Ausführungsform gemäß der 1, so kann man erkennen, dass die in diesem Fall vorgesehene Fördereinrichtung 5 als Seitenkanallüfter, insbesondere als Seitenkanalverdichter 6 (vgl. auch die 2 und 6) ausgebildet ist. Der Seitenkanalverdichter 6 besitzt dabei ein Laufrad 7 (vgl. auch die 2 und 7) mit entsprechenden Schaufeln 8 und kann elektrisch, beispielsweise mittels eines entsprechenden Elektromotors, pneumatisch mittels Druckluft, beispielsweise von einer nicht gezeigten Ladeeinrichtung, oder hydraulisch angetrieben sein. Insbesondere bei einem hydraulischen oder pneumatischen Antrieb kann in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass die Pneumatikkanäle 12 bzw. Hydraulikkanäle ebenfalls zumindest teilweise in die Zylinderkopfhaube 4 integriert sind. Eine derartige Integration kann durch eine entsprechende Ausgestaltung eines Kunststoffspritzgusswerkzeuges realisiert werden, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass die Zylinderkopfhaube 4 nicht einstückig, sondern mehrteilig ausgebildet ist, beispielsweise mit einem zusätzlichen Gehäuseteil 9 (vgl. die 1 und 3) versehen ist, welche zusammen mit der Zylinderkopfhaube 4 die erforderlichen Kanäle 16 und die Pneumatik-/Hydraulikkanäle 12 bildet.
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Alternativ zu der als Seitenkanalverdichter 6 ausgebildeten Fördereinrichtung 5 kann diese auch als Saugstrahlpumpe 10 angeordnet sein (vgl. die 3 bis 5), wobei ein für den Betrieb der Saugstrahlpumpe 10 erforderlicher Pneumatikkanal 12 bzw. generell Gaskanal 16 ebenfalls als integraler Bestandteil an/in der Zylinderkopfhaube 4 ausgebildet werden kann. Eine Ausführung der Fördereinrichtung 5 als Saugstrahlpumpe 10 bietet dabei den großen Vorteil, dass die Fördereinrichtung 5 in diesem Fall keinen separaten Antrieb, beispielsweise einen Elektromotor oder ähnliches erfordert und zudem keinerlei bewegliche Teile aufweist, wodurch nicht nur eine kostengünstige, sondern zudem auch nahezu verschleißfreie Ausführung möglich ist.
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Die Saugstrahlpumpe 10 kann dabei als separates Bauteil, beispielsweise mit einem Trichter 11 ausgebildet sein, welcher in die Zylinderkopfhaube 4 eingesetzt wird (vgl. die 4 und 5). Alternativ ist selbstverständlich auch vorstellbar, dass die Saugstrahlpumpe 10 komplett durch die Zylinderkopfhaube 4 gebildet wird.
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Durch eine Integration des die Saugstrahlpumpe 10 antreibenden Pneumatikkanals 12 zumindest teilweise in die Zylinderkopfhaube 4 kann diese Art der Fördereinrichtung 5 besonders bauraumsparend angeordnet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist zusätzlich zur Fördereinrichtung 5 an bzw. in der Zylinderkopfhaube 4 eine Ölabscheideeinrichtung 13 (vgl. 7) vorgesehen. Eine derartige Ölabscheideeinrichtung 13 kann beispielsweise als Zyklon, das heißt Zentrifugalabscheider, oder als Impaktor ausgebildet sein. Von besonderem Vorteil ist dabei wiederum, wenn die Fördereinrichtung 5, insbesondere sofern diese beispielsweise als Seitenkanalverdichter 6 ausgebildet ist, zugleich mit der Ölabscheideeinrichtung 13 kombiniert ist, wie dies gemäß der 7 dargestellt ist. Hierdurch kann eine besonders kurze Leitungsführung und damit eine bauraumoptimierte Bauweise erreicht werden.
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Betrachtet man nochmals die 7, so kann man dort eine mit einer Ölabscheideeinrichtung 13 direkt gekoppelte Fördereinrichtung 5 erkennen, so dass die Ölabscheideeinrichtung 13 und die Fördereinrichtung 5 eine gemeinsame Baugruppe bilden. Hierdurch kann nicht nur eine platzsparende Bauweise erzielt werden, sondern es kann auch auf zusätzliche Teile, wie beispielsweise separate Gehäuse, verzichtet werden, wodurch die Baugruppe kostengünstiger herstellbar ist als eine separate Ölabscheideeinrichtung 13 und eine separate Fördereinrichtung 5. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass die zwischen diesen beiden Komponenten 5, 13 ansonsten erforderlichen Leitungen nahezu vollständig entfallen können, wodurch eine derartige Baugruppe ebenfalls kostengünstiger ausgebildet werden kann.
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Selbstverständlich kann so mit der vorliegenden Erfindung nicht nur die Brennkraftmaschine 1 samt Zylinderkopfhaube 4, Zylinderkopf 3 und Kurbelgehäuse 2 unter Schutz gestellt sein, sondern auch die Zylinderkopfhaube 4 mit der darin bzw. daran angeordneten Fördereinrichtung 5 und/oder der Ölabscheideeinrichtung 13 alleine.
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Dabei sollen die aufgezählten Ausführungsformen der Fördereinrichtung 5 auch nicht abschließend sein, so dass für eine derartige Fördereinrichtung 5 generell auch eine Pumpe oder ein Radiallüfter eingesetzt werden kann. Dabei ist auch vorstellbar, dass bei der Ausführung der Fördereinrichtung 5 als Seitenkanalverdichter 6 bzw. Radiallüfter eine untere Hälfte 14 (vgl. 2 untere Darstellung), einen integralen Bestandteil der Zylinderkopfhaube 4 bildet, während die obere Hälfte 15 separat dazu ausgebildet wird. Damit kann die Fördereinrichtung 5 stromauf oder stromab der Ölabscheideeinrichtung 13 angeordnet werden, wobei in beiden Fällen rein theoretisch denkbar ist, dass das abgeschiedene Öl über einen entsprechenden und gezeigten Ölrücklauf direkt in das Innere des Kurbelgehäuses 2 abgeleitet wird. Von besonderem Vorteil ist darüber hinaus, dass zumindest ein Teil der Blow-by-Gas führenden Kanäle 16 (vgl. die 6) in die Zylinderkopfhaube 4 integriert und damit bauraumoptimiert angeordnet sind.
