DE19715061C2 - Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Aus der JP 08/260936 A ist eine gattungsgemäße Entlüftungsvor­ richtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine be­ kannt. Am Kurbelgehäuse ist ein Zylinderkopf befestigt, der von einer Zylinderkopfhaube abgedeckt ist, wobei sich die Zylinder­ kopfhaube über einen einen Ventiltrieb aufweisenden Nockenwel­ lenraum erstreckt. Die Entlüftungsvorrichtung besitzt einen in die Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine integrierten, oberhalb des Ventiltriebs angeordneten Ölabscheider, der aus einem Oberteil und einem Bodenteil gebildet ist. Das Oberteil ist einstückig mit der Zylinderkopfhaube verbunden und weist Schikanen zur Ölabscheidung auf. Diese Ausführung der Entlüf­ tungsvorrichtung beansprucht allerdings viel Bauraum im Zylin­ derkopf, insbesondere im Bereich der Nockenwelle, was sich bei der Dimensionierung und somit auch beim Gewicht der Zylinder­ kopfhaube bemerkbar macht.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE 35 09 439 C2 und DE 37 13 210 C2 verwiesen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungsvor­ richtung zu schaffen, die vorhandenen Bauraum nutzt, leicht und kostengünstig herstellbar ist, sowie eine Zeit- und kostenspa­ rende Montage ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gegebenen Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht im geringen Platzbedarf der Entlüftungsvorrichtung und der dadurch erreich­ ten Gewichtsersparnis. Das Gefälle des Ölabscheiders in Motor­ querachsenrichtung schafft Platz für den Ventiltrieb, insbeson­ dere für die Ventilbetätigungshebel der Brennkraftmaschine. Die Zylinderkopfhaube kann möglichst flach ausgestaltet werden. Gleichzeitig bewirkt das Gefälle in Motorquerachsenrichtung ei­ ne Vergrößerung der Dichtungsauflagefläche. Der Ölabscheider weist ebenfalls ein Gefälle in Motorlängsachsenrichtung vom Eintritt zum Ölaustritt auf, wodurch der Ölaustritt geodätisch tiefer liegt als der Eintritt für die Entlüftungsgase und somit das im Ölabscheider abgeschiedene Öl zum Ölaustritt hin fließt. Infolge dieses Gefälles in Motorlängsachsenrichtung nimmt der Querschnitt der Abscheidestrecke zu (Diffusorwirkung), wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Entlüftungsgase in Motorlängs­ achsenrichtung abnimmt und eine Beruhigung des Entlüftungsgases erfolgt, die eine Ölabscheidung bewirkt. Der Ölabscheider wirkt dadurch zusätzlich zum Labyrinthabscheider als Volumenabschei­ der. Die Trennebene des Ölabscheiders verläuft vorteilhafter­ weise zwischen einem plattenförmigen Bodenteil und einem wan­ nenförmigen Oberteil, wodurch die im wannenförmigen Oberteil angeordneten Stege nach der Montage des Ölabscheiders dichtend an der am plattenförmigen Bodenteil angeordneten ebenfalls plattenförmig ausgebildeten Dichtung anliegt. Bei einem Verlauf der Trennebene durch die Stege d. h. bei einer Ausbildung der Stege sowohl im Oberteil als auch im Bodenteil des Ölabschei­ ders, müßte nicht nur Dichtungsmaterial direkt auf die Stege aufgebracht werden, sondern die Stege müßten nach der Montage des Ölabscheiders auch noch exakt aufeinander treffen um eine gute Abdichtung zu bewirken. Der Ölaustritt des Ölabscheiders ist als Siphon ausgebildet und verhindert ein ungewolltes Ein­ strömen von Entlüftungsgasen durch den Ölaustritt in den Ölab­ scheider im Gegenstrom zum Öl.

Bevorzugt sind zur Bildung eines Vorabscheiders innerhalb der Zylinderkopfhaube Abschottstege vorgesehen, die zusammen mit einem Nockenwellenlager den Kettenschacht vom Nockenwellenraum im wesentlichen abtrennen, so daß nur die Entlüftungsgase über einen Durchtritt in den Nockenwellenraum gelangen und das Spritzöl bereits vor dem Eintritt in den Nockenwellenraum an den Abschottstegen grob abgeschieden wird. Der Nockenwellenraum wird somit nicht vom Spritzöl überflutet. Die unterschiedlichen Längen der Abschottstege sind von der Drehrichtung der Kurbel­ welle abhängig, wobei der kürzere Abschottsteg einen freien Querschnitt, den oben erwähnten Durchtritt, für das Entlüf­ tungsgas aus dem Kettenschacht in den Nockenwellenraum frei­ läßt.

Vorzugsweise ist die Zylinderkopfhaube aus einem Druckgußteil gebildet, wodurch außer dem anschließenden Entgraten keine wei­ teren Bearbeitungsschritte notwendig sind.

Zweckmäßigerweise weist der Eintritt in den Ölabscheider Schlitze mit Lamellen auf und bewirkt durch seine Ausgestaltung eine weitere externe Ölabscheidung, d. h. eine Ölabscheidung, die außerhalb des eigentlichen Ölabscheiders erfolgt. Die in den Nockenwellenraum einströmenden Entlüftungsgase erfahren zu­ erst eine 180°-Umlenkung und prallen gegen eine Wand der Zylin­ derkopfhaube sowie gegen die Lamellen des Eintritts, bevor sie nach der zweiten externen Ölabscheidung durch die Schlitze in den Ölabscheider eintreten. Die erste externe Ölabscheidung er­ folgt wie bereits erwähnt mittels der Abschottstege im Ketten­ schacht. Ferner verhindert die dem Kettenschacht abgewandte so­ wie der Zylinderkopfhauben-Seitenwand zugewandte Anordnung und Ausgestaltung des Eintritts einen Übertritt von Spritzöl aus dem Nockenwellenraum.

Das Oberteil des Ölabscheiders weist vorteilhafterweise eine Trennfläche auf, in der eine Fangnut für die Dichtung vorgese­ hen ist. In montiertem Zustand des Ölabscheiders quillt die Dichtung in die Fangnut, was einen sogenannten Verkrallungsef­ fekt bewirkt und ein Herausrutschen der Dichtung verhindert.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden in drei Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brenn­ kraftmaschine, der von einer Zylinderkopfhaube abge­ deckt ist, mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvor­ richtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschi­ ne, wobei die Entlüftungsvorrichtung einen Ölabscheider aufweist, welcher aus einem Oberteil und einem Boden­ teil besteht,

Fig. 2 eine Ansicht von unten auf die perspektivisch darge­ stellte Zylinderkopfhaube mit dem einstückig mit der Zylinderkopfhaube verbundenen Oberteil und dem das Oberteil abdeckenden Bodenteil des Ölabscheiders gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Seitenansicht auf die Zylinder­ kopfhaube mit dem Oberteil des Ölabscheiders gemäß Fig. 1 und 2, wobei im Oberteil Schikanen zur Ölabscheidung ausgebildet sind, und

Fig. 4 eine Innenansicht auf das Bodenteil des Ölabscheiders.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung 1 für ein hier nicht dargestelltes Kurbelgehäuse einer Brennkraftma­ schine in geneigter Einbaulage. Am Kurbelgehäuse ist ein Zylin­ derkopf 2 befestigt, der von einer Zylinderkopfhaube 3 abge­ deckt ist, wobei sich die Zylinderkopfhaube 3 über einen unten näher beschriebenen Kettenschacht 4 (siehe Fig. 2) und einen Nockenwellenraum 5 des Zylinderkopfes 2 erstreckt. Die Zylin­ derkopfhaube 3 ist vorzugsweise durch ein Druckgußteil aus Alu­ minium gebildet.

Die Entlüftungsvorrichtung 1 weist einen im wesentlichen in die Zylinderkopfhaube 3 integrierten Ölabscheider 6 auf, der an ei­ ner einem hier nicht dargestellten Ansaugsystem der Brennkraft­ maschine abgewandten Seite 7 der Zylinderkopfhaube 3 in Rich­ tung einer Motorlängsachse 8 (siehe Fig. 2) verläuft. Der Ölab­ scheider 6 umfaßt ein einstückig mit der Zylinderkopfhaube 3 ausgebildetes Oberteil 9 sowie ein das Oberteil 9 abdeckendes, plattenförmig ausgebildetes Bodenteil 10, wobei am Oberteil 9 des Ölabscheiders 6 als Schikanen ausgebildete Stege 11 ange­ formt sind, die gemäß Fig. 3 ein Labyrinth bilden und der Ölab­ scheidung dienen.

Fig. 2 zeigt die Zylinderkopfhaube 3 mit dem Ölabscheider 6, wobei das Oberteil 9 und das über Befestigungsschrauben 12 mit dem Oberteil 9 verbundene Bodenteil 10 des Ölabscheiders 6 ein kastenförmiges Gehäuse bilden. Zwischen Oberteil 9 und Boden­ teil 10 des Ölabscheiders 6 ist eine in Fig. 1 dargestellte Dichtung 13 angeordnet. Das plattenförmig ausgebildete Boden­ teil 10 des Ölabscheiders 6 weist einen Eintritt 14 für die Entlüftungsgase und einen Ölaustritt 15 für das abgeschiedene Öl auf. Der Eintritt 14 besteht aus mehreren diagonal zur Mo­ torlängsachse 8 verlaufenden Schlitzen 16 mit Lamellen 17 zum Schutz gegen Spritzöl aus dem Nockenwellenraum 5.

Der Ölaustritt 15 umfaßt ein an das Bodenteil 10 angegossenes Ölablaufröhrchen 18 auf, das gemäß Fig. 1 in eine Öltasche 19 eintaucht, welche durch im Zylinderkopf 2 angeformte Wehre 20 gebildet ist. Die Höhe der Wehre 20 ist derart ausgelegt, daß das Ölablaufröhrchen 18 in allen Schwenkwinkeln der Brennkraft­ maschine immer unterhalb des Ölspiegels in der Öltasche 19 liegt, d. h. die Schwenkwinkel bedingen die Kontur der Öltasche 19. Das Ölablaufröhrchen 18 weist an seinem freien Ende 21 zwei Abschrägungen 22 und 23 auf, die einerseits ein Verschließen des Ölablaufröhrchens 18 bei einem eventuellen Anstoßen am Bo­ den der Öltasche 19 verhindern und andererseits die Freigängig­ keit des Ölablaufröhrchens 18 innerhalb der durch die Öltasche 19 gegebenen Toleranzen ermöglichen. Das Ölablaufröhrchen 18 kann somit möglichst dicht am Boden der Öltasche 19 angeordnet sein.

Der Kettenschacht 4 und der Nockenwellenraum 5 sind innerhalb der Zylinderkopfhaube 3 durch zwei voneinander beabstandete und in Richtung einer Hochachse 24 verlaufende Abschottstege 25, 26 und einem zwischen den Abschottstegen 25, 26 angeordneten Noc­ kenwellenlager 27 nebst hier nicht dargestellter Nockenwelle voneinander getrennt, wodurch ein Eindringen von Spritzöl durch eine auf einem Antriebsrad 28 umlaufende Steuerkette 29 aus dem Kettenschacht 4 verhindert wird. Die unterschiedliche Länge der Abschottstege 25, 26 ist abhängig von der Drehrichtung D der Steuerkette 29, wobei in Drehrichtung D der Steuerkette 29 ge­ sehen auf den kürzeren Abschottsteg 26 der längere Abschottsteg 25 folgt. Das durch die Steuerkette 29 in die Zylinderkopfhaube 3 mitgerissene Öl fließt hauptsächlich über den längeren Ab­ schottsteg 25 wieder in den Kettenschacht 4 ab. Der kürzere Ab­ schottsteg 26 läßt einen Durchtritt 30 für den Weg des Entlüf­ tungsgases in den Nockenwellenraum 5 frei.

Der Ölabscheider 6 weist sowohl ein in Richtung der Motorlängs­ achse 8 vom Eintritt 14 zum Ölaustritt 15 verlaufendes Gefälle G_L (siehe Fig. 3) als auch ein in Richtung einer Motorquerachse 31 verlaufendes Gefälle G_Q (siehe Fig. 1) auf, wobei der Ölaus­ tritt 15 am geodätisch tiefsten Punkt angeordnet ist. Die Schräge des Ölabscheiders 6 in Motorquerachsenrichtung 31 wird in der geneigten Einbaulage der Brennkraftmaschine im wesentli­ chen aufgehoben, so daß eine Trennebene 32 zwischen Oberteil 9 und Bodenteil 10 des Ölabscheiders 6 bzw. eine Trennfläche 32a des Oberteiles 9 und eine Trennfläche 32b des Bodenteiles 10 in der Horizontalen liegt (siehe Fig. 1).

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Zylinderkopfhaube 3 mit dem einstückig angeformten Oberteil 9 des Ölabscheiders 6. Um eine ausreichende Dichtheit zwischen Oberteil 9 und Bodenteil 10 zu gewährleisten, sind die das Labyrinth ausbildenden Stege 11 des Oberteils 9 im Vergleich zu der Trennfläche 32a des Oberteils 9 in Richtung der Motorhochachse 24 etwas zurückgesetzt, so daß die Dichtung 13 in montiertem Zustand des Ölabscheiders 6 fest auf der aufgrund des Gefälles G_Q in einem Winkel α zur Motor­ querachse 31 verlaufenden Trennfläche 32a des Oberteiles 9 auf­ liegt (Siehe Fig. 1) und somit zwischen Oberteil 9 und Boden­ teil 10 dichtend eingeklemmt ist. Die auf die Dichtung 13 ein­ wirkenden Kräfte verlaufen in einem Winkel α zur Motorquerach­ se 31 im Gegensatz zu den in Richtung der Motorhochachse 24 wirkenden Kräften der Befestigungsschrauben 12.

Der Ölabscheider 6 steht über einen Ansaugstutzen 33 im Ober­ teil 9 mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine in Verbin­ dung. Der Ansaugstutzen 33 ist an die Zylinderkopfhaube 3 ange­ formt, wobei ein erster Abschnitt 33a des Ansaugstutzens 33 in Richtung der Motorhochachse 24 und ein zweiter Abschnitt 33b in Richtung der Motorquerachse 31, d. h. über der Zylinderkopfhaube 3, verläuft (siehe auch Fig. 2). Die beiden senkrecht zueinan­ der verlaufenden Abschnitte 33a, 33b ermöglichen einerseits ei­ ne Umlenkung des Entlüftungsgases von der dem Ansaugsystem ab­ gewandten zu der dem Ansaugsystem zugewandten Seite der Brenn­ kraftmaschine und andererseits eine druckgußgerechte Fertigung der Zylinderkopfhaube 3. Ein freies Ende 34 des Ansaugstutzens 33 weist einen aus Fertigungsgründen nur partiell angeformten Wulst 35 auf, der ein Abrutschen eines auf den Stutzen 33 auf­ gezogenen Schlauches verhindert. Eine aufgrund der geneigten Einbaulage des Motors abgeschrägte Rippe 36 ist im Oberteil 9 am Übergang in den Ansaugstutzens 33 ausgebildet, so daß kein Öl in den Ansaugstutzen 33 gezogen wird.

Fig. 4 zeigt die Trennfläche 32b des Bodenteiles 10, an der die Dichtung 13 anliegen kann. Die Dichtung 13 kann sowohl als rei­ ne Elastomerdichtung als auch als Sandwichdichtung ausgeführt sein, wobei die Sandwichdichtung eine zwischen zwei Gummi­ schichten eingelegte Metallschicht umfaßt. Die Pressung der Elastomerdichtung im sogenannten Nebenschlußverfahren ist durch am Bodenteil 10 im Bereich der Befestigungsschrauben 12 ange­ ordnete Abstandshalter 37 begrenzt, die in montiertem Zustand des Ölabscheiders 6 auf der Trennfläche 32a des Oberteiles 9 aufliegen und somit einen für die Dichtung 13 definierten Raum zwischen Bodenteil 10 und Oberteil 9 bilden. Bei der Sandwich­ dichtung kann aufgrund der Metallschicht auf Abstandshalter 37 verzichtet werden. Die Pressung der Sandwichdichtung erfolgt im sogenannten Hauptschlußverfahren. Die Abstandshalter 37 dienen gleichzeitig als Haltelemente für die Dichtung 13. Ferner weist das Bodenteil 10 Anlageelemente 38 zur Positionierung des Bo­ denteils 10 auf dem Oberteil 9 auf, die mit dem Oberteil 9 zu­ sammenwirken und ebenfalls gleichzeitig als Halteelemente für die Dichtung 13 dienen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind im Bereich der Anlageelemente 38 im Anschluß an die Trennfläche 32a des Oberteiles 9 Verdic­ kungen 39, welche ebenfalls trapezförmig ausgebildet sein kön­ nen, zur Vergrößerung der Auflagefläche der Dichtung 13 ange­ ordnet. Die Trennfläche 32a des Oberteils 9 weist zudem eine Fangnut 40 auf, in welche sich die Dichtung 13 im montierten Zustand des Ölabscheiders 6 einpreßt.

Bei der Entlüftung werden die beim Betrieb der Brennkraftma­ schine entstehenden Entlüftungsgase aus dem Kurbelgehäuse abge­ leitet und erreichen über den Kettenschacht 4 den in der Ver­ längerung des Abschottsteges 26 angeordneten Durchtritt 30 in den Nockenwellenraum 5, wobei eine erste Vorabscheidung der in den Entlüftungsgasen mitgeführten Ölpartikel an den Abschott­ stegen 25, 26 erfolgt. Die Entlüftungsgase strömen über den Durchtritt 30 in den Nockenwellenraum 5 ein und erfahren eine 180°-Umlenkung, wodurch sie für eine zweite Vorabscheidung ge­ gen eine Wand der Zylinderkopfhaube 3 und anschließend gegen die Lamellen 17 des Eintritts 14 in den Ölabscheider 6 prallen. Der Eintritt 14 ist derart gestaltet, daß sich die oben be­ schriebene Entlüftungsgasströmung bzw. -umlenkung ausbildet und auch kein Spritzöl aus dem Nockenwellenraum 5 in den Ölabschei­ der 6 einspritzen kann. Über den Eintritt 14 gelangen die Ent­ lüftungsgase in den Ölabscheider 6. Die restlichen in den Ent­ lüftungsgasen mitgeführten Ölpartikel scheiden sich nun im Öl­ abscheider 6 ab und werden über den Ölaustritt 15 einem hier nicht dargestellten, im Zylinderkopf 2 sowie im Kurbelgehäuse angeordneten Ölrücklauf zugeführt, durch den die abgeschiedenen Ölpartikel anschließend in eine ebenfalls nicht dargestellte Ölwanne am unteren Ende des Kurbelgehäuses zurückführbar sind. Die entölten Entlüftungsgase werden über den Ansaugstutzen 33 dem im Anschluß an den Ölabscheider 6 befindlichen Ansaugsystem der Brennkraftmaschine zugeleitet und anschließend der motori­ schen Verbrennung zugemischt.

Die als Schikanen ausgebildeten Stege 11 des Oberteiles 9 sind so angeordnet, daß der in den Ölabscheider 6 eintretende Ent­ lüftungsgasstrom mehrfach umgelenkt wird, wobei die Stege 11 diagonal zur Motorlängsachse 8 verlaufen und das abgeschiedene Öl zum Ölaustritt 15 führen. Die Ölpartikel der Entlüftungsgase treffen dabei auf die Stege 11 auf, schlagen sich dort nieder und fließen über das Bodenteil 10 in den Ölaustritt 15. Da der Ölaustritt 15 im Bodenteil 10 des Ölabscheiders 6 in Einbaulage der Brennkraftmaschine aufgrund des Gefälles G_L des Ölabschei­ ders 6 in Motorlängsachsenrichtung 8 geodätisch tiefer liegt als der Eintritt 14 in den Ölabscheider 6 ergibt sich im Zusam­ menwirken mit der im Oberteil 9 nahe des Ansaugstutzens 33 an­ geordneten Rippe 36 zum Rückhalten des Öles, daß das im Ölab­ scheider 6 abgeschiedene Öl nur in den Ölaustritt 15 gelangt und nicht in den Ansaugstutzen 33 gezogen wird. Der Ölabschei­ der 6 ist sowohl als Volumenabscheider als auch als Labyrint­ habscheider ausgebildet, wobei der Übergang von kleine auf gro­ ße Querschnitte und lange Wege zur Beruhigung des ölhaltigen Entlüftungsgases sowie Schikanen zur Umlenkung des Entlüftungs­ gasstromes eine Ölabscheidung ermöglichen.

Claims (4)

1. Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brenn­ kraftmaschine, an welchem ein Zylinderkopf befestigt ist, der von einer Zylinderkopfhaube abgedeckt ist, wobei die Entlüf­ tungsvorrichtung einen im wesentlichen in die Zylinderkopfhaube integrierten und mit Schikanen versehenen Ölabscheider auf­ weist, der durch ein einstückig mit der Zylinderkopfhaube ver­ bundenes Oberteil und ein Bodenteil gebildet ist, wobei der Öl­ abscheider einen Eintritt, einen mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbundenen Ansaugstutzen, sowie einen Ölaustritt aufweist, wobei die Schikanen des Ölabscheiders durch Stege des Oberteils gebildet werden, und wobei der Ölaus­ tritt des Ölabscheiders ein Ölablaufröhrchen umfaßt, das in ei­ ne Öltasche eintaucht, welche durch im Zylinderkopf angeformte Wehre gebildet ist dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (6) an einer dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine abgewandten Seite (7) der Zylinderkopfhaube (3) in Richtung einer Motorlängsachse (8) verläuft, daß der Öl­ abscheider (6) ein in Richtung einer Motorquerachse (31) ver­ laufendes Gefälle (G_Q) aufweist, derart daß das Gefälle (G_Q) in einer geneigten Einbaulage der Brennkraftmaschine im wesentli­ chen aufgehoben ist und daß die Zylinderkopfhaube (3) einen Kettenschacht (4) und einen Nockenwellenraum (5) abdeckt, wobei zwischen Kettenschacht (4) und Nockenwellenraum (5) Abschott­ stege (25, 26) zur Bildung eines Vorabscheiders vorgesehen sind.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkopfhaube (3) durch ein Druckgußteil ge­ bildet ist.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintritt (14) in den Ölabscheider (6) Schlitze (16) mit Lamellen (17) aufweist.

4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (9) des Ölabscheiders (6) eine Trennfläche (32a) aufweist, in der eine Fangnut (40) für eine Dichtung (13) vorgesehen ist.