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Die Erfindung betrifft ein Ölrohr für einen Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine, eine Verbrennungskraftmaschine mit einem solchen Zylinderkopf für ein Kraftfahrzeug, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine.
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Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, bei welchen der Brennraum kopfseitig von einem Zylinderkopf gasdicht verschlossen ist. Dabei treten sogenannte Blow-By-Gase auf, welche bei der Verbrennung von Treibstoff aus dem Brennraum austreten und in den Zylinderkopf innerhalb einer Verbrennungskraftmaschine eintreten. Blow-By-Gas sind beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Rückstände von Motoröl, vor allem bei einer sogenannten fetten Verbrennung (also bei einem Luft-Treibstoffgemisch mit einem stöchiometrisch überhöhten Treibstoffgehalt) Treibstoffrückstände, sowie vor allem bei einer sogenannten mageren Verbrennung (also bei einem Luft-Treibstoffgemisch mit einem stöchiometrisch überhöhten Sauerstoffgehalt) Stickoxide. Dabei sind diese Blow-By-Gase meist nicht nur extrem klimafeindlich und gesundheitsschädlich, sondern bilden bei entsprechender Konzentration korrosive Säuren, welche die Verbrennungskraftmaschine beschädigen können. Diese Gase entstehen bei der Verdichtung in der Verbrennungskraftmaschine und werden beispielsweise an den Kolbenringen vorbei ins Kurbelgehäuse gedrückt. Heutige Verbrennungskraftmaschinen weisen, trotz neuartiger Fertigungsverfahren und Materialien, einen Austritt von bis zu zwei Prozent des Gesamtgasvolumens an Blow-By-Gas auf. Die Blow-By-Gase dürfen daher nicht unkontrolliert in die Umgebung abgegeben werden, sondern müssen über das Abgasleitungssystem abgeführt beziehungsweise dem Verbrennungsprozess rückgeführt werden. Daher umfassen heutige Kurbelgehäuse sogenannte Entlüftungspfade oder Leitungsbereiche, in denen aufgrund der Blow-By-Gase ein variierender Druck im Vergleich zu dem atmosphärischen Außendruck vorherrscht. Über diese Leitungsbereiche wird das Blow-By-Gas bevorzugt zumindest ein Großteil wieder zu den Zylinderköpfen zurückgeführt (Turbolader), wo es erneut der Verbrennung zugeführt wird. Dabei wird aber weiterhin Motoröl mittransportiert und würde ohne entsprechende Maßnahmen ebenfalls mitverbrannt werden. Dies hat nicht nur einen erhöhten Ölverbrauch zur Folge, sondern auch eine Erhöhung von schädlichen Abgasen, die zudem auch die Verbrennungskraftmaschine angreifen können. Daher wird ein separater Ölrücklauf von dem Leitungsbereich des Blow-By-Gases eingesetzt.
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Um einen separaten Ölrücklauf zu gewährleisten, wird in konventionellen Verbrennungskraftmaschinen ein sogenannter ÖI-Nebel-Abscheider verwendet, welcher das mitgerissene Motoröl aus dem Blow-By-Gas innerhalb des Leitungsbereichs abscheidet und sich so in Sammelkanälen weiter transportieren lässt. Konventionelle Verbrennungskraftmaschinen leiten diesen Sammelkanal vorbei an Komponenten einer Verbrennungskraftmaschine, welche im Betrieb hoch-dynamisch bewegt werden. Dies führt zu einer erneuten Aufwirbelung des Motoröls und zu einer geringeren Effizienz der Rückgewinnung des Motoröls.
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DE 10 2012 015 784 A1 offenbart einen Zylinderkopf mit Nockenwellen und Aufnahmebereiche für Blow-By-Gase.
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DE 10 2011 011 719 A1 offenbart einen Zylinderkopf mit einer Zylinderkopfabdeckung und einem in eine Öltrennkammer und eine Nockenkammer aufgeteilten Innenraum sowie einem Kurbelgehäuseentlüftungsgasdurchlass, der drei Durchlassbereiche aufweist, von denen der erste Durchlassbereich rohrförmig ist.
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DE 10 2019 004 377 A1 offenbart ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine mit einem Ölrohr in Form eines Ventilrohrs eines Ölrücklaufventils.
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DE 10 2019 134 710 B4 offenbart eine an einem Zylinderkopf angebrachte Bogenleitung mit Anschlusslaschen an dessen Anschlussstutzen.
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DE 199 62 164 B4 offenbart einen Öldurchtritt durch den Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors.
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Ferner offenbart
DE 10 2016 015 301 A1 eine rohrförmige Leitungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einem kugelförmigen Wölbungsbereich an einem Endstück sowie einem Klemmelement zum Sichern der Einbaulage.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile zumindest teilweise zu überwinden. Die erfindungsgemäßen Merkmale ergeben sich aus den unabhängigen Ansprüchen, zu denen vorteilhafte Ausgestaltungen in den abhängigen Ansprüchen aufgezeigt werden. Die Merkmale der Ansprüche können in jeglicher technisch sinnvollen Art und Weise kombiniert werden, wobei hierzu auch die Erläuterungen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie Merkmale aus den Figuren hinzugezogen werden können, welche ergänzende Ausgestaltungen der Erfindung umfassen.
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Die Erfindung betrifft ein Ölrohr für einen Zylinderkopf einer Verbrennungskraftmaschine, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen Einlass;
- - einen Auslass;
- - eine Leitung, mittels welcher der Einlass mit dem Auslass zur Umgebung geschlossen verbunden ist;
- - ein kugelförmiges Endstück bei dem Einlass; und
- - einen Steck-Pin zum formschlüssigen Sichern der Einbaulage,
wobei das Ölrohr einstückig gebildet ist.
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In der vorhergehenden und nachfolgenden Beschreibung verwendete Ordinalzahlen dienen, sofern nicht explizit auf das Gegenteilige hingewiesen wird, lediglich der eindeutigen Unterscheidbarkeit und geben keine Reihenfolge oder Rangfolge der bezeichneten Komponenten wieder. Eine Ordinalzahl größer eins bedingt nicht, dass zwangsläufig eine weitere derartige Komponente vorhanden sein muss.
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Es wurde beobachtet, dass in einem Zylinderkopf vorhandenes Motoröl, welches (konventionell) über eine Entnahmestelle einem Sammelkanal zum Abfließen passiv zugeführt wird, zu einem Teil in den Brennraum zurückgeführt wird. Vermutlich geschieht dies aufgrund von dem Einfluss hoch-dynamisch bewegter Komponenten, welche im Bereich zwischen der Entnahmestelle und dem Sammelkanal angeordnet sind. Um dies zu vermeiden, ist hier ein Ölrohr vorgeschlagen.
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Das Ölrohr umfasst einen Einlass, wobei der Einlass so ausgeführt ist, dass abgeschiedenes Motoröl aus einem Leitungsbereich über eine Entnahmestelle in den Einlass einfließt. Das abgeschiedene und in den Einlass eingeflossene Motoröl wird über die Leitung des Ölrohrs zu einem Auslass transportiert. Dabei ist die Leitung derart ausgeführt, dass der Einlass und der Auslass zu der Umgebung, also von dem Einfluss von hoch-dynamisch bewegten Komponenten, abgeschirmt fluidisch kommunizierend verbunden ist. Die Leitung des Ölrohrs verbindet dabei den Einlass und den Auslass des Ölrohrs derart gasdicht, dass die Leitung keine oder nur zu einem vernachlässigbaren Maße eine Leckage zur Umgebung aufweist.
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Hier ist vorgeschlagen, dass bei dem Einlass des Ölrohrs ein kugelförmiges Endstück angeordnet ist. Dieses kugelförmige Endstück ist zum Einsetzen in eine entsprechende Entnahmestelle eingerichtet. Dabei ist das kugelförmige Endstück derart von der Entnahmestelle aufnehmbar, dass eine Schwenkbarkeit des Ölrohrs gegeben ist. Beispielsweise ist beginnend beim oder in Richtung hin zu dem Auslass in Richtung der Erstreckung der Leitung hinter dem Einlass außenseitig eine Kugelform gebildet.
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Weiterhin umfasst das Ölrohr einen Steck-Pin, mittels welchem die Einbaulage des Ölrohrs innerhalb eines Zylinderkopfs sicherbar ist. Gemeinsam mit dem kugelförmigen Endstück ist der Steck-Pin in eine korrespondierende Öffnung einschwenkbar, wenn das kugelförmige Endstück bereits in die Entnahmestelle eingeführt ist. Damit ist eine einfache und sichere Montierbarkeit geschaffen. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Neigung des Steck-Pins derart gewählt, dass ein Einbringen und gleichzeitiges Sichern des Steck-Pins in seiner Einbaulage vereinfacht ist und ein selbsttätiges Lösen unter Vibrationseinfluss erschwert ist. In einer Ausführungsform weist der Steck-Pin eine Riffelung und/oder eine Aufrauung der Oberfläche für einen vibrationssicheren Sitz in der Einbaulage auf. Beispielsweise ist die Riffelung nach dem Prinzip eines Widerhakens ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Öffnung (beispielsweise als Bohrung) ohne Hinterschnitt ausgeführt, sodass die Öffnung einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Es sei darauf hingewiesen, dass die Entnahmestelle (zum Aufnehmen des kugelförmigen Endstücks) und/oder die Öffnung (zum Aufnehmen des Steck-Pins) Elemente des Zylinderkopfs sind, in welchem das Ölrohr montierbar ist. Beispielsweise ist die Entnahmestelle und/oder die Öffnung eine beim Urformen des Zylinderkopfs (beispielsweise Aluminiumdruckguss) mitgebildet oder nachträglich mittels spanender Bearbeitung (beispielsweise Bohren) eingebracht. Bevorzugt liegt in der Einbaulage ein unmittelbarer Kontakt zwischen der Entnahmestelle und/oder der Öffnung und der korrespondierenden Komponente des Ölrohrs vor. Hier ist weiterhin vorgeschlagen, dass alle oben beschriebenen Komponenten des Ölrohrs miteinander einstückig gebildet sind, beispielsweise mittels Spritzguss aus einem Kunststoff. In einer bevorzugten Ausführungsform aus Kunststoff ist ein sogenannter Hochleistungsthermoplast eingesetzt, beispielsweise PEEK (Polyetheretherketon) oder Polyketon. Hochleistungsthermoplasten weisen einen besonders hohen Schmelzpunkt von über 150 °C [einhundertfünfzig Grad Celsius] und/oder eine gute Resistenz gegenüber mechanischen und/oder chemischen Belastungen auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das Ölrohr vollständig oder teilweise aus einem faserverstärkten Kunststoff gebildet. Dabei werden bevorzugt Kurzfasern (mit einer Länge von 0,1 mm [ein zehntel Millimeter] bis 1 mm), beispielsweise aus Glas, mit einem entsprechenden Kunststoff vermischt bereitgestellt (beziehungsweise im Extruder beigemischt) und mittels eines Urformverfahrens (beispielsweise Spritzguss) zu einem Ölrohr urgeformt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Ölrohrs vorgeschlagen, dass das Ölrohr weiterhin zumindest eine der folgenden Komponenten aufweist:
- - eine Lasche, welche im Einsatz in einem Zylinderkopf zur Lagesicherung des Ölrohrs gegen die Ventilhaube formschlüssig gesichert ist;
- - ein Federelement, mittels welchem das Ölrohr quer zu seiner Erstreckung der Leitung vorgespannt ist; und
- - eine Andrückfläche gegenüberliegend zu dem Steck-Pin zum Einbringen des Steck-Pins in die korrespondierende Öffnung beim Montieren des Ölrohrs.
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Um ungewollte Klappergeräusche zu vermeiden und/oder die Einbaulage im Einsatz in einem Zylinderkopf zu sichern, ist hier eine Lasche an dem Ölrohr angeordnet. Dabei ist die Lasche derart am Ölrohr angeordnet, dass diese in einem verbauten Zustand gegen einen korrespondierenden (Höhen-) Anschlag einer mit dem Zylinderkopf verbundenen Ventilhaube formschlüssig gesichert ist, wobei die Lasche bevorzugt zudem mittels der Anlage an dem Höhenanschlag vorgespannt ist. Die Lasche ist dabei aus der Achse der Leitung heraus (also außerhalb der Erstreckung zwischen Einlass und Auslass) als nach außen auskragendes Element ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Lasche mit dem übrigen Ölrohr einstückig gebildet.
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In einer Ausführungsform ist ein Federelement vorgeschlagen, welches dazu eingerichtet ist, eine Kraft auf das Ölrohr derart aufzubringen, dass die Lagesicherung mittels des Steck-Pins unterstützt ist und/oder eine Geräuschentwicklung infolge einer Vibration des Ölrohrs vermindert wird. Bevorzugt ist von dem kugelförmigen Endstück gegenüber der Vorspannung des Federelements die Schwenkachse gebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die oben beschriebene Lasche vorgesehen und mittels des Federelements die Lasche derart vorgespannt, dass die Lasche gegen den korrespondierenden Höhenanschlag der Ventilhaube gedrückt ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement mit dem übrigen Ölrohr einstückig gebildet.
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Das Federelement umfasst beispielsweise eine Gasdruckfeder, zumindest eine Wellenfeder und/oder zumindest eine Schraubendruckfeder, welche zwischen dem Steck-Pin und der aufnehmenden Öffnung angeordnet sind. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Federelement von einem Dichtungsring (beispielsweise ein O-Ring) gebildet, welcher auf den Steck-Pin aufgebracht ist.
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In einer alternativen Ausführungsform ist das Federelement ein als Membran entsprechend einer Tellerfeder ausgeführt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Federelement eine sogenannte Tannenbaum-Feder, welche einstückig mit dem Ölrohr gebildet ist. Tannenbaum-Federn sind Federelemente, mit zumindest einer ringförmigen geneigten Lamelle, welche sich um ein zentrales Element (bevorzugt den Steck-Pin) nach außen erstreckt. In dieser bevorzugten Ausführungsform ist die Tannenbaum-Feder beispielsweise mittels eines Spritzgussverfahrens mit den anderen Komponenten des Ölrohr urgeformt und benötigt bevorzugt keine Nachbearbeitungsschritte.
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In einer Ausführungsform ist, bevorzugt bei dem auslassseitigen Ende der Lasche eine Andrückfläche vorgesehen. Die Andrückfläche ist in einer Ausführungsform auf jener dem Steck-Pin abgewandten Seite des Ölrohrs auf dem außenseitigen Bereich der Leitung des Ölrohrs angeordnet. Die Andrückfläche ist also bei dieser Ausführungsform gegenüberliegend des Steck-Pins angeordnet und ist zum Einbringen des Steck-Pins in die korrespondierende Öffnung des Zylinderkopfs (beim Montieren) gebildet. Beim Montieren ist mittels der Andrückfläche eine Kraft auf das Ölrohr aufbringbar, sodass damit eine Verformung des Steck-Pins und/oder Oberflächenreibungskräfte zwischen dem Steck-Pin und der korrespondierenden Öffnung überwunden werden. Der Steck-Pin ist so, bevorzugt von Hand, in die korrespondierende Öffnung einbringbar.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist die Andrückfläche derart ausgebildet, dass ein Kollabieren (und bevorzugt eine plastische Verformung) der Leitung des Ölrohrs infolge der Einbringkraft beim Montieren ausgeschlossen ist. Die Andrückfläche ist in der Montagesituation (also bevor der Steck-Pin in die Öffnung eingebracht ist) gut zugänglich angeordnet, um die Schwenkbewegung um das kugelförmige Endstück einzuleiten. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform mit einem Federelement (wie es oben beschrieben ist) ist die Andrückkraft, welche in die Andrückfläche einleitbar ist, der Federkraft des Federelements diametral entgegengerichtet.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Ölrohrs vorgeschlagen, dass das kugelförmige Endstück außenseitig eine Lamellendichtung umfasst.
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Beim Eindringen des Motoröls aus dem Leitungsbereich in den Einlass des Ölrohrs soll eine Leckage um den Einlass herum deutlich reduziert bis sicher vermieden werden. Hier ist dafür eine Lamellendichtung außenseitig an dem kugelförmigen Endstück vorgeschlagen. Die Lamellendichtung ist dabei in einer Ausführungsform derart an dem kugelförmigen Endstück angeordnet, dass die Entnahmestelle unabhängig von der (Schwenk-) Einbaulage des kugelförmigen Endstücks flüssigkeitsdicht abgedichtet ist. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Lamellendichtung eine Vielzahl von an dem kugelförmigen Endstück angeordneten umlaufenden Lamellen, sodass von zumindest einer der Lamellen bei verschiedenen Einbauwinkeln eine Abdichtung sichergestellt ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - einen unter Druck stehenden Leitungsbereich zum Leiten von Blow-By-Gas;
- - eine Entnahmestelle innerhalb des Leitungsbereichs aufweist;
- - einen Sammelkanal für einen Ölrücklauf außerhalb des Leitungsbereichs; und
- - ein Ölrohr mit einem Einlass und einem Auslass zum Ableiten von Motoröl, wobei der Leitungsbereich über den Einlass und der Sammelkanal über den Auslass des Ölrohrs miteinander verbunden sind.
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Der Zylinderkopf ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass das Ölrohr zwischen dem Einlass und dem Auslass eine solche zur Umgebung geschlossen ausgebildete Leitung aufweist, dass Motoröl an im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine hoch-dynamisch bewegten Komponenten abgeschirmt vorbeigeleitet ist.
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Die Verbrennung innerhalb einer Verbrennungskraftmaschine findet in einem Brennraum statt, welcher endseitig von einem Zylinderkopf abgedichtet ist. Dabei umfasst der Zylinderkopf zumindest einen Leitungsbereich, welcher zum Leiten von Blow-By-Gas eingerichtet ist. Dabei ist das Blow-By-Gas eine Mischung aus verschiedenen Rückständen der Verbrennung und von Motoröl, welche über Leckagen im Zylinderkopf austreten. Durch das Austreten der Blow-By-Gase steigt innerhalb des Leitungsbereichs der Druck, weshalb der Leitungsbereich auch zum Entlüften der Verbrennungskraftmaschine eingerichtet ist. Die Blow-By-Gase sind über den Leitungsbereich in den Brennraum zurückführbar, wo diese dann wieder der Verbrennung zugeführt werden. Weil eine Verbrennung von Motoröl zu vermeiden ist, ist eine Entnahmestelle innerhalb des Leitungsbereichs vorgesehen.
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Motoröl, welches (beispielsweise als Aerosol an einem ÖI-Nebel-Abscheider) von den Blow-By-Gasen getrennt worden ist, sammelt sich in der zumindest einen Entnahmestelle des Leitungsbereichs. Um bei einer Vielzahl von Zylinderköpfen einen effizienten Ölrücklauf sicherzustellen, ist ein Sammelkanal für den Ölrücklauf vorgesehen, wobei der Sammelkanal außerhalb des Leitungsbereichs, also in Soll-Flussrichtung hinter der Entnahmestelle, positioniert ist. Aufgrund der Blow-By-Gase ist der Leitungsbereich mit einem höheren Druck beaufschlagt als der Sammelkanal. Der Sammelkanal ist derart ausgeführt, dass das Motoröl mittels des Sammelkanals transportierbar ist und zu einem Reservoir für das Motoröl zurückführbar ist.
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Wie bereits vorstehend erläutert wird Motoröl in einem konventionellen Zylinderkopf zu einem Teil in den Brennraum zurückgeführt. Vermutlich geschieht dies aufgrund von dem Einfluss hoch-dynamisch bewegter Komponenten, welche im Bereich zwischen der Entnahmestelle und dem Sammelkanal angeordnet sind. Um dies zu vermeiden, ist hier ein Ölrohr vorgeschlagen.
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Dabei ist das Ölrohr derart positioniert, dass der Leitungsbereich des Zylinderkopfs und der Sammelkanal abgeschirmt von dem Einfluss hoch-dynamisch bewegter Komponenten in der unmittelbaren Umgebung miteinander in Verbindung stehen. Der Leitungsbereich ist mittels seiner Entnahmestelle mit dem Einlass des Ölrohrs (bevorzugt flüssigkeitsdicht) verbunden. In den Sammelkanal mündet der Auslass des Ölrohrs. Der Leitungsbereich ist also mittels des Einlasses über die (zur Umgebung geschlossenen) Leitung hin zu dem Auslass mit dem Sammelkanal (störungsfrei) verbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Motoröl in der Leitung des Ölrohrs von der Erdbeschleunigung transportiert, also von der höher gelegenen Entnahmestelle hin zu dem tiefer gelegenen Sammelkanal. Das Ölrohr stellt als verbindendes Element zwischen dem Leitungsbereich und dem Sammelkanal eine möglichst direkte Verbindung dar.
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In einer alternativen oder zusätzlichen Ausführungsform ist das Ableiten des Motoröls aus dem Leitungsbereich von dem innerhalb des Leitungsbereich beaufschlagten Drucks begünstigt.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ölrohr nach der obigen Beschreibung ausgeführt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Zylinderkopfs vorgeschlagen, dass die Entnahmestelle im Betrieb im Erdschwerefeld am tiefsten Punkt einer Fließrichtung, bevorzugt am tiefsten Punkt des gesamten Leitungsbereichs, innerhalb des Leitungsbereichs angeordnet ist.
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Das Motoröl ist nach der Trennung von dem Blow-By-Gas in dem Leitungsbereich verteilt. Um eine zielgerichtete Rückführung des Motoröls aus dem Leitungsbereich in den Sammelkanal zu gewährleisten, ist im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine die Entnahmestelle im Leitungsbereich derart ausgeführt, dass die Entnahmestelle im Erdschwerefeld am tiefsten Punkt einer Fließrichtung angeordnet ist. In einer Ausführungsform ist in mehreren Bereichen des Leitungsbereichs die Topologie derart ausgeführt, dass das Motoröl mittels des Erdschwerefelds einer vordefinierten Fließrichtung folgt und sich am tiefsten Punkt in der Entnahmestelle sammelt und dort abfließt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Topologie des Leitungsbereichs derart ausgeführt, dass die Entnahmestelle am tiefsten Punkt des gesamten Leitungsbereichs angeordnet ist. Die Entnahmestelle ist dann das Minimum der Topologie. Es sei darauf hingewiesen, dass in einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Entnahmestellen vorgesehen ist, wobei diese gleich tief oder jeweils den tiefsten Punkt der jeweiligen Fließrichtung, bevorzugt des jeweiligen Anteils des (gesamten) Leitungsbereichs angeordnet sind.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist an mehreren, bevorzugt jeweils an jeder der, Entnahmestellen ein Ölrohr gemäß einer Ausführungsform der vorhergehenden Beschreibung vorgesehen.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Zylinderkopfs vorgeschlagen, dass der Einlass des Ölrohrs in der Entnahmestelle dichtend aufgenommen ist,
wobei bevorzugt bei dem Einlass außenseitig des Ölrohrs ein kugelförmiges Endstück gebildet ist, wobei das Endstück in der komplementär geformten Entnahmestelle schwenkbar aufgenommen ist.
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Die Entnahmestelle weist eine Aufnahme für den Einlass des Ölrohrs auf. Dabei ist der Einlass derart in der Entnahmestelle aufgenommen, dass diese dem Motoröl gegenüber dichtend ist. Das Motoröl ist also daran gehindert, um den Einlass herum zufließen. Unter Umständen ist eine geringe Leckage zulässig.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist bei dem Einlass des Ölrohrs außenseitig ein kugelförmiges Endstück gebildet. Das kugelförmige Endstück ist dabei von der komplementären Aufnahme der Entnahmestelle dichtend aufnehmbar. Dabei ist das kugelförmige Endstück derart von der Entnahmestelle aufnehmbar, dass eine Schwenkbarkeit innerhalb der Aufnahme der Entnahmestelle gegeben ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das kugelförmige Endstück wie oben beschrieben ausgeführt, wobei besonders bevorzugt das gesamte Ölrohr wie oben beschrieben ausgeführt ist. Es wird insofern (gegebenenfalls partiell) auf eine der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen des Ölrohrs verwiesen. Beim Montieren ist mittels des kugelförmigen Endstücks eine größere Freiheit, also eine Montagerichtung ermöglicht, welche von der Endmontagelage abweicht und/oder es bleibt eine Ausrichtbarkeit des Ölrohrs erhalten auch nachdem das kugelförmige Endstück bereits in der Entnahmestelle montiert ist. So ist das kugelförmige Endstück beim Montieren in die Aufnahme der Entnahmestelle dichtend einbringbar und zugleich nach dem Montieren in der Entnahmestelle das Ölrohr in die finale Einbaulage bringbar.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Zylinderkopfs vorgeschlagen, dass der Sammelkanal von einer Ventilhaube verschlossen ist, wobei bei dem Auslass des Ölrohrs eine Lasche vorgesehen ist, welche zur Lagesicherung des Ölrohrs gegen die Ventilhaube vorgespannt ist.
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Der Sammelkanal ist in einer Ausführungsform als eine Rinne innerhalb des Zylinderkopfs für eine Verbrennungskraftmaschine ausgeführt. Dabei verläuft der Sammelkanal weg von der Entnahmestelle hin zu einer Rückführeinrichtung (beispielsweise hin zu einem Reservoir) für das Motoröl. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sammelkanal derart gebildet, dass im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine in Fließrichtung frei von Hindernissen ist, beziehungsweise einzig vernachlässigbare Hindernisse vorhanden sind. In einer Ausführungsform ist von der Ventilhaube ein Wandungsabschnitt des Sammelkanals gebildet und so ein seitliches Austreten des Motoröls aus der geschlossenen Verbrennungskraftmaschine unterbunden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ölrohr weiterhin mit einer Lasche ausgeführt, welche in der Einbaulage in Richtung der Ventilhaube positioniert ist und mit einem korrespondierenden Höhenanschlag ein Formschluss gebildet ist. Der Höhenanschlag stellt korrespondierend zu der Lasche des Ölrohrs ein Gegenlager dar. In einer Ausführungsform ist mittels der Lasche lediglich sichergestellt, dass das Ölrohr korrekt platziert ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ölrohr mittels der Lasche (zusammen mit dem Höhenanschlag der Ventilhaube) vorgespannt, beispielsweise zum Vermeiden von Klappergeräuschen. Die Lasche ist bevorzugt außenseitig bei dem Auslass des Ölrohrs angebunden.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird beim Montieren zunächst das Ölrohr in die Entnahmestelle des Zylinderkopfs eingebracht. Anschließend wird die Ventilhaube aufgesetzt und vorher oder spätestens damit das Ölrohr in seine Einbaulage verbracht. Damit ist eine hohe Montagesicherheit geschaffen. Abschließend wird die Ventilhaube mit dem Zylinderkopf fest verbunden und die Verbrennungskraftmaschine dadurch nach außen hin verschlossen.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Zylinderkopfs vorgeschlagen, dass das Ölrohr einen Steck-Pin umfasst, mittels welchem das Ölrohr formschlüssig relativ zu dem Zylinderkopf positioniert ist,
wobei bevorzugt der Steck-Pin in eine korrespondierende Öffnung des Zylinderkopfs verklippst ist.
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Um das Ölrohr zwischen dem Leitungsbereich und den Sammelkanal korrekt zu positionieren, weist das Ölrohr bei dieser Ausführungsform einen Steck-Pin für eine formschlüssige Montage (in einer korrespondierenden Öffnung in dem Zylinderkopf oder einer Ventilhaube) auf. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steck-Pin des Ölrohrs nach der obigen Beschreibung ausgeführt und in eine korrespondierende Öffnung des Zylinderkopfs einbringbar bevorzugt verklippbar. Es wird insofern (gegebenenfalls partiell) auf eine der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen des Ölrohrs verwiesen.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Steck-Pin eine Riffelung auf, mittels welcher zwischen dem Steck-Pin und der korrespondierenden Öffnung des Zylinderkopfs ein verstärkter Reibschluss gebildet ist. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Steck-Pin zudem mittels einer Lasche gegen die Ventilhaube (vergleiche oben) gesichert oder sogar derart vorgespannt, dass von dem Ölrohr in der Einbaulage keine oder nur eine sehr geringe Geräuschentwicklung auftritt.
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Es wird weiterhin in einer vorteilhaften Ausführungsform des Zylinderkopfs vorgeschlagen, dass weiterhin ein Federelement umfasst ist, mittels welchem das Ölrohr quer zu der Erstreckung der Leitung vorgespannt ist, bevorzugt zum Vorspannen der Lasche des Zylinderkopfs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung gegen die Ventilhaube, und/oder bevorzugt bei dem Steck-Pin des Zylinderkopfs nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Anliegen an der den Steck-Pin aufnehmenden Öffnung,
wobei bevorzugt das Federelement als Tannenbaum-Feder einstückig mit dem Ölrohr gebildet ist.
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Das Federelement ist derart eingerichtet, dass von seiner Federkraft bei einer Vibration der Verbrennungskraftmaschine ein Klappern des Ölrohrs gegen den Zylinderkopf gedämpft ist. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Federkraft des Federelements derart orientiert, dass die (optionale) Lasche gegen die Ventilhaube vorgespannt ist. In einer Ausführungsform ist das Federelement bei dem Steck-Pin angeordnet und derart ausgeführt, dass mit dem Steck-Pin montiert in der korrespondierenden aufnehmenden Öffnung des Zylinderkopfs (oder der Ventilhaube) das Ölrohr einzig mittelbar an dem Zylinderkopf (beziehungsweise der Ventilhaube) anliegt, nämlich über das Federelement. Das Federelement ist beispielsweise wie das oben beschriebene Federelement ausgeführt, bevorzugt als Tannenbaum-Feder. Es wird insofern (gegebenenfalls partiell) auf eine der vorhergehend erläuterten Ausführungsformen des Ölrohrs verwiesen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest die folgenden Komponenten:
- - ein Kurbelgehäuse;
- - eine Kurbelwelle;
- - eine der Anzahl der Zylinder des Kurbelgehäuses entsprechende Anzahl von mit der Kurbelwelle kraftübertragend verbundenen und auf der Lauffläche des jeweiligen Zylinders bewegbaren Kolben; und
- - einen Zylinderkopf nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung zum Verschließen des zumindest einen Zylinders und damit Bilden einer entsprechenden Anzahl von Zylinderräumen und zur Aufnahme einer Kraftstoffeingabeeinheit und einer Zündeinheit, sowie umfassend einen Lufteinlass und einen Abgasauslass.
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Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt funktional konventionell ausgeführt und ersetzend für eine konventionelle Verbrennungskraftmaschine einsetzbar. Die Kurbelwelle nimmt das Drehmoment auf, welches mittels der Kraftstoffzündung in dem Zylinderraum als Kraft von dem Kolben auf die Kurbelwelle abgegeben wird. Der Zylinderraum ist allseitig geschlossen, wobei von dem Kolben entsprechend eine zylinder-axial bewegliche Wand des Zylinderraums gebildet ist. Zylinder-axial oberhalb, also abgewandt von der Kurbelwelle, ist der Zylinderraum von dem Zylinderkopf abgeschlossen, wobei der Zylinderkopf je Zylinder mehrere im Betrieb verschlossene oder verschließbare Öffnungen aufweist. Diese Öffnungen sind für den Lufteinlass (gegebenenfalls im Vergaser angereichert mit Kraftstoff bei einem Ansaugmotor), den Abgasauslass jeweils mit Ventilen versehen, welche beispielsweise über eine Nockenwelle angesteuert sind. Weiterhin sind Öffnungen für eine Zündeinheit, beispielsweise eine Zündkerze, und gegebenenfalls für eine Kraftstoffeingabeeinheit (beispielsweise ein Einspritzventil bei einem Direkteinspritzer) vorgesehen, wobei diese bevorzugt von der jeweiligen Einheit selbst gedichtet dauerhaft verschlossen sind. Der Zylinderkopf umfasst weiterhin zumindest einen Leitungsbereich für Blow-By-Gas und einen Sammelkanal für Motoröl, wobei der Leitungsbereich und der Sammelkanal mit zumindest einem Ölrohr in einer Ausführungsform gemäß der vorhergehenden Beschreibung verbunden sind.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Zylinderkopf mit dem zumindest einen Ölrohr ist die Rückführrate von Motoröl in das Blow-By-Gas und/oder in den Leitungsbereich oder sogar in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine erheblich reduziert. Zugleich sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform keine konstruktiven Änderungen an dem Zylinderkopf (und der Verbrennungskraftmaschine) notwendig. Das zumindest eine Ölrohr ist lediglich zusätzlich (beispielsweise vor dem Verschließen des Zylinderkopfs mittels einer Ventilhaube) zu montieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, aufweisend zumindest ein Vortriebsrad, eine Verbrennungskraftmaschine nach einer Ausführungsform gemäß der obigen Beschreibung und ein Getriebe, mittels welchem das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs an das zumindest eine Vortriebsrad übertragbar ist.
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Hier ist nun ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, dass eine Verbrennungskraftmaschine umfasst, mittels welcher ein Drehmoment erzeugbar ist. Das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine ist über ein Getriebe an zumindest ein Vortriebsrad übertragbar. Das zumindest eine Vortriebsrad ist zum Vortrieb des Kraftfahrzeugs eingerichtet. Mit der hier vorgeschlagenen Verbrennungskraftmaschine mit dem zumindest einen Ölrohr ist die Rückführrate von Motoröl in das Blow-By-Gas und/oder in den Leitungsbereich oder sogar in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine erheblich reduziert. Zugleich sind bei einer vorteilhaften Ausführungsform keine konstruktiven Änderungen an dem Zylinderkopf (und der Verbrennungskraftmaschine) notwendig. Das zumindest eine Ölrohr ist lediglich zusätzlich (beispielsweise vor dem Verschließen des Zylinderkopfs mittels einer Ventilhaube) zu montieren.
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Die oben beschriebene Erfindung wird nachfolgend vor dem betreffenden technischen Hintergrund unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen, welche bevorzugte Ausgestaltungen zeigen, detailliert erläutert. Die Erfindung wird durch die rein schematischen Zeichnungen in keiner Weise beschränkt, wobei anzumerken ist, dass die Zeichnungen nicht maßhaltig sind und zur Definition von Größenverhältnissen nicht geeignet sind. Es wird dargestellt in
- 1: in einer Schnittansicht ein Zylinderkopf mit einem Ölrohr in der Einbaulage;
- 2: ein Ölrohr in einer perspektivischen Ansicht;
- 3: eine geneigte Schnittansicht durch einen Zylinderkopf für eine Verbrennungskraftmaschine;
- 4: eine Schnittansicht eines Kurbelgehäuses in einer Verbrennungskraftmaschine mit einer Kurbelwelle; und
- 5: ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine.
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In 1 ist in einer Schnittansicht ein Zylinderkopf 2 mit einem Ölrohr 1 in der Einbaulage gezeigt. Im darstellungsgemäß oberen Bereich des Zylinderkopfs 2 ist ein Leitungsbereich 16 dargestellt. Der Leitungsbereich 16 ist zum Leiten von Blow-By-Gas und mittransportierten Motoröl 19 eingerichtet. Das abgeschiedene Motoröl 19 sammelt sich in einer Entnahmestelle 17, welche in diesem Ausführungsbeispiel im Erdschwerefeld 34 am tiefsten Punkt der Fließrichtung 35 und hier (rein optional) des gesamten Leitungsbereichs 16 angeordnet ist. Im darstellungsgemäß unteren Bereich Zylinderkopfs 2 ist ein Sammelkanal 18 für das abgeschiedene und aus der Entnahmestelle 17 aus dem Leitungsbereich 16 ausgetretene Motoröl 19 gebildet. Bei dieser Ausführungsform ist der Sammelkanal 18 zur Außenumgebung 36 mittels einer Ventilhaube 11 verschlossen. Der Sammelkanal 18 befindet sich darstellungsgemäß unterhalb einer Umgebung 7 mit hoch-dynamisch bewegten Komponenten der Verbrennungskraftmaschine 3 (hier beispielsweise ein Ventil 37 und eine Nockenwelle 38).
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Hier ist in der Entnahmestelle 17 das Ölrohr 1 dichtend aufgenommen. Dabei ist ein Einlass 4 des Ölrohrs 1 mit einem kugelförmigen Endstück 8 derart in der Entnahmestelle 17 aufgenommen, dass beim Montieren des Ölrohrs 1 in der Entnahmestelle 17 eine Schwenkbarkeit erhalten bleibt. Das Ölrohr 1 ist entlang der gezeigten (gestrichelten) Montagelinie in den Zylinderkopf 2 einführbar und anschließend ist der (rein optionale) Steck-Pin 9 des Ölrohrs 1 in eine korrespondierende Öffnung 14 in dem Zylinderkopf 2 einschwenkbar und also in die gezeigte Lage überführbar. Das kugelförmige Endstück 8 des Ölrohrs 1 ist bevorzugt mit einer (hier nicht dargestellten) außenseitigen Lamellendichtung 15 ausgeführt. Mittels dieser Lamellendichtung 15 ist eine (zumindest eine übermäßige) Leckage von Motoröl 19 aus der Entnahmestelle 17 vorbei an dem Ölrohr 1 in die Umgebung 7 mit den hoch-dynamisch bewegten Komponenten unterbunden.
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Das Motoröl 19 tritt somit über den Einlass 4 des Ölrohrs 1 in dessen Leitung 6 ein und wird ohne externe Energiezufuhr mittels der Leitung 6 vorbei an den hoch-dynamisch bewegten Komponenten aus dem Auslass 5 in den Sammelkanal 18 abgeleitet. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst das Ölrohr 1 eine (rein optionale) Lasche 10, wobei das Ölrohr 1 mittels der Lasche 10 im Zusammenspiel mit einem Höhenanschlag 39 der Ventilhaube 11 in der gezeigten Einbaulage gesichert ist.
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In 2 ist ein Ölrohr 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Das Ölrohr 1 umfasst einen (darstellungsgemäß links unten angeordneten) Einlass 4. Bei dem Einlass 4 angeordnet ist ein kugelförmiges Endstück 8, welches (rein optional) eine außenseitige Lamellendichtung 15 aufweist. An den Einlass 4 schließt sich eine (hier rein optional gerade) Leitung 6 an, mittels welcher der Einlass 4 und ein Auslass 5 (hier verdeckt, vergleiche 1) verbunden ist. Bei dem Auslass 5 ist ein (rein optionaler) Steck-Pin 9 angeordnet, wobei zwischen dem Steck-Pin 9 und der Leitung 6 in diesem Ausführungsbeispiel ein Federelement 12 angeordnet ist. Das Federelement 12 ist hier als Tannenbaum-Feder ausgeführt. Das Federelement 12 ist dazu eingerichtet eine Vorspannkraft quer zu der Leitung 6 aufzubringen, sodass das Ölrohr 1 bei auftretenden Vibrationen gedämpft ist. Gegenüberliegend zu dem Steck-Pin 9 ist (rein optional) eine Andrückfläche 13 angeordnet. Mittels der Andrückfläche 13 ist beim Montieren der Steck-Pin 9 in eine korrespondierende Öffnung 14 (vergleiche 1) in dem Zylinderkopf 2 (bevorzugt von Hand mittels Andrücken) einbringbar. Beim Auslass 5 ist weiterhin (rein optional) eine nach außen auskragende Lasche 10 angebunden, welche bevorzugt für eine Lagesicherung sorgt (vergleiche 1). In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Ölrohr 1 einstückig gebildet, beispielsweise aus einem Hochleistungsthermoplast.
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In 3 ist eine geneigte Schnittansicht durch einen Zylinderkopf 2 (beispielsweise wie in 1 gezeigt) für eine Verbrennungskraftmaschine 3 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Zylinderkopf 2 für eine Verbrennungskraftmaschine 3 in der Konfiguration als ein Boxermotor ausgeführt. Der Zylinderkopf 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel derart ausgeführt, dass dort mehrere (entsprechend der Anzahl von Zylindern 23, vergleiche 4) Leitungsbereiche 16 sichtbar sind, welche hier jeweils eine (rein optional einzige) Entnahmestelle 17 aufweisen. An den Entnahmestellen 17 ist jeweils ein Ölrohr 1 derart angeordnet, dass die Leitungsbereiche 16 mit einem (optional gemeinsamen) Sammelkanal 18 verbunden sind. Es ist erkennbar, dass das Ölrohr 1 flexibel an die jeweiligen Randbedingungen in dem Zylinderkopf 2 anpassbar angeordnet, und vor allem ausgerichtet ist (also von der Entnahmestelle 17 geneigt, vergleiche die beiden sichtbaren Ölrohre 1).
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In 4 ist eine rein schematische Schnittansicht eines Kurbelgehäuses 21 in einer Verbrennungskraftmaschine 3 mit einer Kurbelwelle 22 mit Blickrichtung im Erdschwerefeld 34 (beispielsweise genau) von oben dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Schnitt durch die Verbrennungskraftmaschine 3 gezeigt, welche das Kurbelgehäuse 21 hier mit (optional drei) Zylindern 23 umfasst. Hierbei sind die Kolben 25 in dem jeweiligen Zylinder 23 vereinfacht dargestellt. Darstellungsgemäß unterhalb der Zylinder 23 ist die Kurbelwelle 22 positioniert. Die Kurbelwelle 22 ist um eine Kurbelachse 40 rotierbar und ist kraftübertragend mit den Kolben 25 verbunden, welche sich im Betrieb in dem jeweiligen Zylinder 23 bewegen, und zwar innerhalb und geführt von der jeweiligen Lauffläche 24.
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Die Zylinder 23 sind am darstellungsgemäß oberen Ende mittels eines Zylinderkopfs 2 abgeschlossen und umschließen mit den Kolben 25 einen Zylinderraum 26. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich (rein optional) um einen Direkteinspritzmotor, also mit einer (separaten) Kraftstoffeingabeeinheit 27, welche zum Einspritzen von Kraftstoff unter dem (Kolbenstellung-abhängigen) Druck in den Zylinderraum 26 eingerichtet ist. Der Zylinderkopf 2 umfasst für jeweils einen Zylinderdeckel 41 zu jedem der Zylinder 23. Es reicht jeweils zumindest eine Zündeinheit 28, zumindest ein Lufteinlass 29 (mit Ventil 37) und zumindest ein Abgasauslass 30 (mit Ventil 37) aus dem Leitungsbereich 16 in den Zylinderdeckel 41 hinein. Diese Komponenten sind rein der Übersichtlichkeit halber pars-pro-toto einzig bei dem ganz links dargestellten Zylinder 23 bezeichnet. Der Leitungsbereich 16 ist hier stark vereinfacht dargestellt und umfasst hier (rein optional) jeweils zwei Entnahmestellen 17. Die benötigte Frischluft (gegebenenfalls angereichert mit rückgeführtem Abgas und/oder Blow-By-Gas) ist über den Lufteinlass 29 in den Zylinderraum 26 eingebbar. Das nach dem Zünden mittels der Zündeinheit 28 verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch ist über den Abgasauslass 30 mittels des jeweiligen Kolbens 25 aus dem Zylinderraum 26 verdrängbar.
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In 5 ist ein Kraftfahrzeug 20 mit einer Verbrennungskraftmaschine 3 (beispielsweise in einer Konfiguration als ein 6-Zylinder-Boxermotor) in einer Draufsicht gezeigt. Die hier im Heck des vierrädrigen Kraftfahrzeugs 20 angeordnete Verbrennungskraftmaschine 3 ist mit einem linken Vortriebsrad 31 und einem rechten Vortriebsrad 32 (hier auf einer gemeinsamen Fahrzeugachse) mit seiner Drehmomentachse über ein Getriebe 33 drehmomentübertragend verbunden.
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Mit dem hier vorgeschlagenen Ölrohr ist ein Vorbeileiten von Motoröl an im Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine hoch-dynamisch bewegten Komponenten ermöglicht.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ölrohr
- 2
- Zylinderkopf
- 3
- Verbrennungskraftmaschine
- 4
- Einlass
- 5
- Auslass
- 6
- Leitung
- 7
- Umgebung
- 8
- kugelförmiges Endstück
- 9
- Steck-Pin
- 10
- Lasche
- 11
- Ventilhaube
- 12
- Federelement
- 13
- Andrückfläche
- 14
- Öffnung
- 15
- Lamellendichtung
- 16
- Leitungsbereich
- 17
- Entnahmestelle
- 18
- Sammelkanal
- 19
- Motoröl
- 20
- Kraftfahrzeug
- 21
- Kurbelgehäuse
- 22
- Kurbelwelle
- 23
- Zylinder
- 24
- Lauffläche
- 25
- Kolben
- 26
- Zylinderraum
- 27
- Kraftstoffeingabeeinheit
- 28
- Zündeinheit
- 29
- Lufteinlass
- 30
- Abgasauslass
- 31
- linkes Vortriebsrad
- 32
- rechtes Vortriebsrad
- 33
- Getriebe
- 34
- Erdschwerefeld
- 35
- Fließrichtung
- 36
- Außenumgebung
- 37
- Ventil
- 38
- Nockenwelle
- 39
- Höhenanschlag
- 40
- Kurbelachse
- 41
- Zylinderdeckel
