DE19700733A1

DE19700733A1 - Kurbelgehäuse-Entlüftung mit integrierten Zusatzfunktionen

Info

Publication number: DE19700733A1
Application number: DE1997100733
Authority: DE
Inventors: Lutz Westenberger; Bruno Hezel; Markus Ulrich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-01-11
Filing date: 1997-01-11
Publication date: 1998-07-23
Anticipated expiration: 2017-01-12
Also published as: DE19700733C2; FR2758365B3; FR2758365A3; ITMI970929U1; IT238147Y1

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube für eine ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf auf weisende Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von Kraftfahrzeugen.

Während des Arbeitsprozesses in Verbrennungskraft maschinen entsteht durch geringe Undichtigkeiten im Bereich der Kolbenringspalte ein Druckverlust, der dazu führt, daß aus dem Verbrennungsraum als "Blow- By-Gase" bezeichnete Verbrennungsgase in das Kur belgehäuse entweichen. Dem ansteigenden Druck muß eine Entspannungsmöglichkeit gegeben werden, da an dernfalls unzulässige Betriebszustände erreicht werden. Ferner befinden sich im Kurbelgehäuse bei spielsweise von der Antriebskette des Nockenwellen antriebes herrührende Öltröpfchen, die von den Ver brennungsgasen aufgenommen werden und auf diese Weise in den Verbrennungsprozeß gelangen. Um die durch Ölverbrennung verursachte Schadstoffemission zu senken, ist es notwendig, dem Öl-Gasgemisch einen möglichst großen Anteil der aufgenommenen Schwebeteilchen zu entziehen.

Es ist bekannt, außerhalb der Zylinderkopfhaube montierte Ölabscheidevorrichtungen vorzusehen, die das Öl aus dem Öl-Gasgemisch entfernen. Um den Druck im Kurbelgehäuse zu regulieren, sind ferner ebenfalls außerhalb der Zylinderkopfhaube ange brachte Kurbelgehäusedruckregulierventile bekannt. Als nachteilig erweist sich, daß die Ölabscheide vorrichtung und das Kurbelgehäusedruckregulierven til im Stand der Technik nicht in unmittelbarer Nähe des Motors angeordnet sind, so daß die Erwär mung dieser beiden Vorrichtungen nur langsam von statten geht und die Gefahr des Einfrierens be steht. Zudem ist die Bauweise des Motors aufgrund der einzeln angebrachten und außerhalb der Zylin derkopfhaube angeordneten Vorrichtungen recht kom pliziert.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinder kopfhaube für eine ein Kurbelgehäuse und einen Zy linderkopf aufweisende Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer in-die Zylinderkopfhaube integrierten Anordnung umfassend eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform betrifft die Erfindung eine vorgenannte Zylinderkopfhaube, deren integrierte Anordnung neben der Vorrichtung zum Ab scheiden von Öl eine Vorrichtung zum Regulieren des im Kurbelgehäuse herrschenden Druckes umfaßt. Die erfindungsgemäße Zylinderkopfhaube weist den Vor teil auf, daß durch die Integration der Vorrichtung zum Abscheiden von Öl und gegebenenfalls der Vor richtung zum Regulieren des im Kurbelgehäuse herr schenden Druckes in die Zylinderkopfhaube eine äußerst kompakte und leichte Bauweise erreicht wird und keine außen am Motor angebrachten Aggregate vorhanden sind. Zudem liegt die in der erfindungs gemäßen Zylinderkopfhaube integrierte Anordnung di rekt über dem Nockenwellenraum, so daß eine schnelle Erwärmung nach Start des Motors gewährlei stet ist und die Gefahr des Einfrierens reduziert wird.

Die Erfindung betrifft in einer weiteren Ausfüh rungsform die vorgenannte Zylinderkopfhaube, wobei die Vorrichtung zum Abscheiden von Öl einen Wendel einsatz sowie, besonders bevorzugt, einen Feinab scheider aufweist. Der, vorzugsweise dem Wendelein satz nachgeschaltete, Feinabscheider umfaßt gemäß einer weiteren Ausführungsform Vliese, Drahtge stricke, Drahtwolle, gewickelte Garne oder Granu late.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Feinab scheider an seiner höchsten Gehäusestelle eine, vorzugsweise kreisrunde, Gasauslaßöffnung aufweist. Dadurch wird vermieden, daß bei einem Ansteigen des Ölsumpfes im Feinabscheider oder bei der Ansammlung von Kondensat, dieses mitgerissen und unerwünsch terweise wieder der Verbrennung zugeführt wird.

Die in der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube vor gesehene Anordnung weist ferner vorzugsweise ein Einsatzstück auf, welches durch einen im Gasein laßbereich angeordneten Teil der Zylinderkopfhaube und den Wendeleinsatz in seiner Position fixiert wird, ohne daß weitere Befestigungsvorrichtungen notwendig sind. Das Einsatzstück formt zusammen mit einem im Gaseinlaßbereich angeordneten Teil der Zy linderkopfhaube einen strömungsoptimierten Quer schnitt für den Einlaß des Gases. Der so gebildete Gaseinlaßbereich trifft vorzugsweise tangential auf den in der Zylinderkopfhaube integrierten Wendel einsatz. Dadurch werden in vorteilhafterweise ge ringe Umlenkungen und somit Druckverluste hervorge rufen. In vorteilhafterweise weist das Einsatzstück eine Zusatzstruktur auf, die den schnell rotieren den hinteren Teil der Nockenwelle möglichst innig umschließt und somit das Abwerfen von Schleuderöl in den Gaseinlaßbereich weitgehend reduziert.

In einer alternativen Ausführungsform umfaßt die Erfindung eine Zylinderkopfhaube, bei der sich der Gaseinlaßbereich im Bereich eines Öleinfüllstutzens befindet. In diesem Fall gelangt das Öl-Gasgemisch aus dem Öleinfüllstutzen zunächst in den Bereich des Wendeleinsatzes. Dabei ist vorteilhafterweise vorgesehen, den Wendeleinsatz mit zumindest zwei zusätzlichen Strukturen zu versehen, die in den Be reich des Öleinfüllstutzens reichen und einerseits das Eindringen von frischem Öl beim Nachfüllen in den Wendeleinsatz und andererseits das Einwerfen von Schleuderöl aus dem Nockenwellenbereich verhin dern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgese hen, den Boden des in der Zylinderkopfhaube inte grierten Feinabscheiders so auszuführen, daß dieser eine, beispielsweise kegelförmige, Erhebung auf weist, die dem besseren Ablauf der rückgewonnen Flüssigkeitsbestandteile dienen.

Zeichnungen

Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Zy linderkopfhaube und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine andere Aus führungsform einer erfindungsgemäßen Zy linderkopfhaube.

Die Fig. 1 zeigt eine über einer Nockenwelle 3 an geordnete Zylinderkopfhaube 1. Nicht dargestellt sind der unterhalb der Nockenwelle 3 angeordnete Zylinderkopf sowie das Kurbelgehäuse, welches somit nach oben von der Zylinderkopfhaube 1 abgedeckt wird. Die Zylinderkopfhaube 1 umfaßt in der durch Pfeile 50 angezeigten Gasströmungsrichtung einen Gaseinlaßbereich 5, einen Wendeleinsatz 7, einen Feinabscheider 9 und ein Kurbelgehäusedruckregu lierventil 11. Die Geometrie des Gaseinlaßbereichs 5 wird durch den im Bereich des Gaseinlaßbereichs 5 gelegenen Bereich 13.1 des Teils 13 der Zylinder kopfhaube 1 und das Einsatzstück 15 bestimmt. Das Einsatzstück 15 ist als Eintrittskanalhalbschale ausgebildet und weist eine als Nockenwellenteilab deckung ausgebildete Zusatzstruktur 17 auf. Der Gaseinlaßbereich 5 trifft tangential auf den Wen deleinsatz 7. Der Wendeleinsatz 7, der einen Luft leitboden aufweist, ist in der Zylinderkopfhaube 1 mittels einer Schraube 19 befestigt, wobei selbst verständlich auch eine Befestigung mittels Schnapp verbindung durchführbar ist. Der Wendeleinsatz 7 ist derartig ausgeführt, daß er das Einsatzstück 15 in dem Bereich 13.1 der Zylinderkopfhaube 1 fi xiert, ohne daß zusätzliche Maßnahmen erforderlich wären. Der Wendeleinsatz 7 ist über einen Gasleit kanal 21 mit dem Feinabscheider 9 verbunden, der als Basismaterial Vlies, Drahtgestricke, Draht wolle, gewickelte Garne oder Granulate aufweist. Der Feinabscheider 9 weist eine Rücklaufbohrung 23 auf, durch die das abgeschiedene Öl in den Motoröl kreislauf rückgeführt werden kann. Der Feinabschei der 9 wird oben durch eine Gehäusedeckelhälfte 24 umschlossen. An seiner höchsten Gehäusestelle be findet sich eine kreisrunde, mit einer Radialdich tung 25 versehene Andockposition 27. Der Position 27 gegenüber befindet sich eine an der Zylinder kopfhaube 1 ausgebildete Zentriergeometrie 29 als Widerlager für den Feinabscheider 9. An der höchsten Gehäusestelle des Feinabscheiders 9 befin det sich zudem eine Gasauslaßöffnung 31. Die Gas auslaßöffnung 31 wird über einen weiteren Gasleit kanal 33 mit einem im unteren Bereich von der Ge häusedeckelhälfte 24 gebildeten Raum 35 des Kurbel gehäusedruckregulierventils 11 verbunden. Der Gas leitkanal 33 wird durch das Aufbringen eines halb schaligen Luftleitdeckels 49 auf die Gehäusedeckel hälfte 24 gebildet. Das Kurbelgehäusedruckregulier ventil 11 weist einen Membranträgerkörper 37 und eine elastische Membran 39 auf, die eine Druckwaage zwischen dem Saugrohr- und dem Kurbelgehäusedruck darstellen. Der Membranträgerkörper 37 und die ela stische Membran 39 können in einem Arbeitsgang zu sammen mit der Dichtung 41 hergestellt werden. Der obere Abschluß des Kurbelgehäusedruckregulierven tils 11 wird durch eine Deckelstruktur 43 gebildet, die beispielsweise geclipst, geschweißt oder ge klebt sein kann. Die Deckelstruktur 43 stellt die Verbindung zur Atmosphäre her und wird über eine überstehende, rohrförmige Umhüllung 45 gegen Schmutz und Schnee geschützt. Die rohrförmige Um hüllung 45 wird an der Abdeckhaube, hier nicht dar gestellt, der Zylinderkopfhaube 1 angeordnet.

Dargestellt ist ferner, daß die Gehäusedeckelhälfte 24 mit dem Teil 13 der Zylinderkopfhaube 1 über die Formdichtungen 48 abschließt.

Die Funktion stellt sich wie folgt dar, wobei die Pfeile 50 die Strömungsrichtung des Blow-By-Gases anzeigen.

Das ölhaltige Blow-By-Gas tritt über den Gasein laßbereich 5 in den Wendeleinsatz 7 ein. Der Ein tritt erfolgt vorzugsweise tangential, um geringe Umlenkungen und somit Druckverluste zu provozieren. Die Steigung des Wendeleinsatzes 7 bewirkt eine stetige Führung des Gasstromes, was vor allem im instationären Betrieb (Stadt, wechselnde Drehzah len) von besonderer Wichtigkeit ist. Durch die im Wendeleinsatz 7 wirkenden Zentrifugalkräfte wird Öl aus dem zugeführten Gasstrom abgeschieden. Dieses läuft infolge der Schwerkraft zur Rücklaufbohrung 23. Nach Passieren des Wendeleinsatzes 7 tritt das Gas in den Bereich des Feinabscheiders 9 ein, wobei das Gas weiterhin Flüssigkeit in Form sehr kleiner Tröpfchengröße verliert. Die im Feinabscheider 9 gesammelten Tropfen laufen infolge der Schwerkraft an der Wand des Feinabscheiders 9 ab und werden in einem Ölsumpf bis zur Rücklaufbohrung 23 geführt. Über die Rücklaufbohrung 23 erfolgt eine Rückfüh rung des Öls in den Motorölkreislauf. Im weiteren Verlauf der Durchströmung wird das Gas in den Be reich des Kurbelgehäusedruckregulierventils 11 ge leitet. Der Raum 35 des Kurbelgehäusedruckregulier ventils 11 steht über ein Membransystem 37, 39 und 41 mit der Außenatmosphäre in Verbindung, so daß ein im Kurbelgehäuse herrschender Überdruck abge baut werden kann. Entöltes Blow-By-Gas wird schließlich aus dem Raum 35 des Kurbelgehäusedruck regulierventils 11 wieder der Verbrennung zuge führt.

Der Fig. 1 ist der erfindungsgemäße Vorteil, das heißt die Integration einer Vorrichtung zum Ab scheiden von Öl und zum Regulieren von Druck im Kurbelgehäuse in die Zylinderkopfhaube, zu entneh men. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und leichte Bauweise. Insbesondere kann eine optimale Gasleitkanalgeometrie durch den im wesentlichen zweigeteilten Aufbau aus dem Teil 13 der Zylinder kopfhaube 1 und der Gehäusedeckelhälfte 24 erzielt werden.

Die Fig. 2 stellt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube 1 dar. Bau- und funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszif fern versehen.

Der Gaseintritt erfolgt bei der Zylinderkopfhaube 1 nach Fig. 2 über den Öleinfüllstutzen 51. Der Wen deleinsatz 7 weist Fortsätze 53 und 55 auf, die in den Öleinfüllstutzen 51 hineinragen. Die Struktur 53 verhindert, daß beim Nachfüllen frisches Öl in die erfindungsgemäße Anordnung gelangt. Die Struk tur 55 verhindert ein Einwerfen von Schleuderöl aus dem Bereich der Nockenwelle 3 in die erfindungsge mäße Anordnung. Nach Passieren des Wendeleinsatzes 7 gelangt das Gas in den Bereich des Feinabschei ders 9. Der Feinabscheider 9 weist einen Boden 57 auf, der eine kegelförmige Erhebung 59 umfaßt. Die kegelförmige Erhebung 59 verbessert den Ablauf der rückgewonnenen Flüssigkeitsbestandteile.

Das Gas gelangt über eine am höchsten Geometrie punkt des Feinabscheiders 9 angeordnete Gasauslaß öffnung 31 über den Gasleitkanal 33 in den Raum 35 des Kurbelgehäusedruckregulierventils 11. Von dort wird das entölte Gas wieder der Verbrennung zuge führt.

Claims

1. Zylinderkopfhaube für eine ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf aufweisende Verbrennungskraftma schine, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer in der Zylinderkopfhaube integrierten Anordnung um fassend eine Vorrichtung (7, 9) zum Abscheiden von Öl.

2. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß die Anordnung zusätzlich eine Vorrichtung (11) zum Regulieren des im Kurbelge häuse herrschenden Druckes aufweist.

3. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung (7, 9) zum Abscheiden von Öl einen Wendelein satz (7) umfaßt.

4. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung (7, 9) zum Abscheiden von Öl einen Feinabschei der (9), vorzugsweise einen Vliese, Drahtgestricke, Drahtwolle, Garne oder Granulate umfassenden Fein abscheider (9), umfaßt.

5. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinab scheider (9) an seinem höchsten Geometriepunkt eine Gasauslaßöffnung (31) aufweist.

6. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinab scheider (9) dem Wendeleinsatz (7) nachgeschaltet ist.

7. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anord nung in einem Gaseinlaßbereich (5) zusätzlich ein Einsatzstück (15) aufweist.

8. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatz stück (15) eine Zusatzstruktur (17) zur Abschirmung des Gaseinlaßbereichs (5) aufweist.

9. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasein laßbereich (5) von dem Einsatzstück (15) und einem Bereich (13.1) eines Teils (13) der Zylinderkopf haube (1) gebildet wird.

10. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasein laßbereich (5) tangential auf den Wendeleinsatz (7) trifft.

11. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wendel einsatz (7) so ausgebildet ist, daß er das Einsatz stück (15) in der Zylinderkopfhaube (1) fixiert.

12. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung (11) zur Regulierung des Druckes im Kurbelge häuse dem Feinabscheider (9) nachgeordnet ist.

13. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrich tung (11) zum Regulieren des Druckes im Kurbelge häuse einen Membranträger (37), eine elastische Membran (39), eine Membrandichtung (41) und eine Deckelstruktur (43) umfaßt.

14. Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckel struktur (43) von einer Umhüllung (45) abgedeckt ist.