DE19700733C2 - Kurbelgehäuse-Entlüftung durch die Zylinderkopfhaube mit integrierten Zusatzfunktionen - Google Patents

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.

Den nächstliegenden Stand der Technik stellt die DE 37 01 587 C1 dar, aus der eine Zylinderkopfhaube für eine ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf aufweisende Verbrennungskraftmaschine hervorgeht, mit einer in der Zylinderkopfhaube integrierten Anordnung zum Abscheiden von Öl. Die Anordnung zum Abscheiden von Öl umfaßt einen als Zyklon (Wendeleinsatz) ausgebildeten ersten Ölabscheider und einen als porösen Körper ausgeführten Feinabscheider. Bei dieser Anordnung ist der Zyklon dem Feinabscheider in Strömungsrichtung des ölhaltigen Gases nachgeordnet.

Diese Anordnung weist keine Vorrichtung zur Regulierung des im Kurbelgehäuse herrschenden Druckes auf.

Die DE-AS 11 64 158 offenbart einen als Zyklon ausgeführten Wendeleinsatz als Ölabscheider. Auch diese Anordnung weist keine Vorrichtung zur Regulierung des im Ölabscheider herrschenden Druckes auf.

Die JP 08-1 44 733 A beschränkt sich in Ihrem Offenbarungsgehalt ebenfalls auf einen Ölabscheider, der die Wirkungsweise eines Zyklons aufweist, in den das ölhaltige Gas tangential eingeleitet und durch in der Ölabscheidevorrichtung eng beabstandete Drähte geführt wird. Diese Anordnung weist ebenso keine Vorrichtung zur Regulierung des im Ölabscheider herrschenden Druckes auf.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Zylinderkopfhaube zu schaffen, bei der durch Integration der Vorrichtung zum Abscheiden von Öl und der Vorrichtung zum Regulieren des im Kurbelgehäuse herrschenden Druckes eine äußerst kompakte und leichte Bauweise erreicht wird und keine außen am Motor angebrachten Aggregate vorhanden sind.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Vorteile der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube für eine ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf aufweisende Verbrennungskraftmaschine, insbesondere von Kraftfahrzeugen, mit einer in die Zylinderkopfhaube integrierten Anordnung umfassend eine Vorrichtung zum Abscheiden von Öl, bestehend aus einem Wendeleinsatz und einem Feinabscheider, wobei der Feinabscheider dem Wendeleinsatz in Strömungsrichtung des ölhaltigen Gases nachgeschaltet ist.

Ebenso weist sie eine Vorrichtung zum Regulieren des im Kurbelgehäuse herrschenden Druckes auf, die dem Feinabscheider in Strömungsrichtung des ölhaltigen Gases nachgeordnet ist.

Diese Zylinderkopfhaube weist daher den Vorteil auf, daß durch die Integration der Vorrichtung zum Abscheiden von Öl und der Vorrichtung zum Regulieren des im Kurbelgehäuse herrschenden 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 erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube integrierte Anordnung direkt über dem Nockenwellenraum, so daß eine schnelle Erwärmung nach Start des Motors gewährleistet ist und die Gefahr des Einfrierens reduziert wird.

Vorteilhafterweise werden für den Feinabscheider Vliese, Drahtgestricke, Drahtwolle, Garne oder Granulate verwendet.

Die Erfindung sieht ferner vor, daß der Feinabscheider 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 unerwünschterweise wieder der Verbrennung zugeführt wird.

Die in der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube vorgesehene Anordnung weist ferner vorzugsweise ein Einsatzstück auf, welches durch einen im Gaseinlaßbereich angeordneten Teil der Zylinderkopfhaube und dem Wendeleinsatz in seiner Position fixiert wird, ohne daß weitere Befestigungsvorrichtungen notwendig sind. Das Einsatzstück formt zusammen mit einem Gaseinlaßbereich angeordneten Teil der Zylinderkopfhaube einen strömungsoptimierten Querschnitt für den Einlaß des Gases. Der so gebildete Gaseinlaßbereich trifft vorzugsweise tangential auf den in der Zylinderkopfhaube integrierten Wendeleinsatz. Dadurch werden in vorteilhafter Weise geringe Umlenkungen und somit Druckverluste hervorgerufen. In vorteilhafter Art weist das Einsatzstück eine Zusatzstruktur auf, die den schnell rotierenden 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 Bereich des Öleinfüllstutzens reichen und einerseits das Eindringen von frischem Öl beim Nachfüllen in den Wendeleinsatz und andererseits das Einwerfen von Schleuderöl aus dem Nockenwellenbereich verhindern.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, den Boden des in der Zylinderkopfhaube integrierten Feinabscheiders so auszuführen, daß dieser eine, beispielsweise kegelförmige, Erhebung aufweist, die dem besseren Ablauf der rückgewonnenen 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 Luftleitboden 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 elastische 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 (10)

1. Zylinderkopfhaube für eine ein Kurbelgehäuse und einen Zylinderkopf aufweisende Verbrennungskraftmaschine, insbe­ sondere von Kraftfahrzeugen, mit einer in der Zylinderkopf­ haube integrierten Anordnung mit einer Vorrichtung zum Ab­ scheiden von Öl aus einem in der Zylinderkopfhaube vorhande­ nen ölhaltigen Gas, die einen Wendeleinsatz und einen Fein­ abscheider umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß der Feinab­ scheider (9) dem Wendeleinsatz (7) in Strömungsrichtung des ölhaltigen Gases nachgeschaltet ist, daß die Anordnung zu­ sätzlch eine Vorrichtung (11) zum Regulieren des im Kurbel­ gehäuses herrschenden Druckes aufweist und daß die Vorrich­ tung (11) zur Regulierung des Druckes dem Feinabscheider (9) in Strömungsrichtung des ölhaltigen Gases nachgeordnet ist.

2. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Feinabscheider (9) Vliese, Drahtgestricke, Drahtwolle, Garne oder Granulate enthält.

3. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Feinabscheider (9) an seinem höchsten Geome­ triepunkt eine Gasauslaßöffnung (31) aufweist.

4. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anordnung in einem Gaseinlaßbereich (5) zusätz­ lich ein Einsatzstück (15) aufweist.

5. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Einsatzstück (15) eine Zusatzstruktur (17) zur Abschirmung des Gaseinlaßbereichs (5) aufweist.

6. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gaseinlaßbereich (5) von dem Einsatzstück (15) und einem Bereich (13.1) eines Teils (13) der Zylinderkopf­ haube (1) gebildet wird.

7. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gaseinlaßbereich (5) tangential auf den Wendeleinsatz (7) trifft.

8. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wendeleinsatz (7) so ausgebildet ist, daß er das Einsatzstück (15) in der Zylinderkopfhaube (1) fixiert.

9. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Vorrichtung (11) zum Regulieren des Druckes im Kurbelgehäuse einen Membranträger (37), eine elastische Mem­ bran (39), eine Membrandichtung (41) und eine Deckelstruktur (43) umfaßt.

10. Zylinderkopfhaube nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Deckelstruktur (43) von einer Umhüllung (45) abgedeckt ist.