DE19813702C1 - Ventilhaube für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilhaube für eine Brennkraftma­ schine gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

In einer Beilage zur DE-Zeitschrift "MTZ" vom November 1997 ist in dem Aufsatz "Ölabscheider - The Next Generation" von B. Batram et al. beschrieben, daß die Kurbelgehäusegase, welche laut Gesetzgebung nicht in die Umgebung abgelassen werden dür­ fen, wieder in die Ansaugluft einzuführen sind. Dies ist wegen der in den Kurbelgehäusegasen enthaltenen Ölpartikel problema­ tisch. Deshalb müssen solche Ölpartikel vor der Rückführung in den Ansaugtrakt aus den Kurbelgehäusegasen abgeschieden und wieder in das Kurbelgehäuse zurückgeführt werden.

Unter den zahlreichen bekannten und zum Teil auch praktizier­ ten Lösungen für diese Ölabscheidung sind Lösungen bekannt geworden, bei denen Ölabscheider in die Ventilhaube integriert sind. Solche Lösungen sind konstruktiv aufwendig, sei es wegen der Verwendung von Filtern, die in die Ventilhaube eingebaut werden müssen (US-PS 4,723,529) oder sei es aufgrund der Tat­ sache, daß die vorgesehenen Ölrückführungen nicht ein Nachsau­ gen von ölbeladenden Gasen und damit ein Kontaminieren der bereits gereinigten Gase verhindern (US-PS 4,723,529 und US-PS 5,129,371).

Bei einer bekannten Ventilhaube gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1 (DE 36 18 557 C2) ist eine Ölabscheidung durch Hin­ tereinanderschaltung von mehreren, durch verengte Passagen verbundenen Kammern vorgesehen, die durch Verschrauben eines Zwischenbleches mit dem kühleren Kopf der Ventilhaube gebildet sind. Die jedoch auch hier vorgesehenen Ölrückführlöcher in dem Zwischenboden ermöglichen jedoch das Eindringen von unge­ reinigtem Gas in die Kammern und damit das erneute Kon­ taminieren von bereits gereinigtem Gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache, ko­ stengünstig herstellbare Ventilhaube zu schaffen, in welche Baugruppen, wie ein Ölabscheider für Kurbelgehäusegase inte­ griert sind, wobei eine gute Ölabscheidung und Rückführung des abgeschiedenen Öles in das Kurbelgehäuse, beispielsweise über einen in der Ventilhaube eingeschlossenen Ventilsteuerraum, gewährleistet und gleichzeitig ein Einströmen von ölbeladenen Kurbelgehäusegasen in die Kammern außer über den dafür vorge­ sehenen Einlaß vermieden ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kenn­ zeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht in mindestens einer Kammer einen Syphon mit einem Ölablauf vor, wobei dieser Syphon das Einsaugen von ölbeladenem Gas in die Kammern sicher ausschließt. Die Abdich­ tung der Kammern vermeidet ein Lecken von Gas aus den Kammern, sodaß weder gereinigtes, noch ungereinigtes Gas in die Um­ gebung an anderer Stelle als dem dafür vorgesehenen Auslaß austreten kann, welcher in bekannter Weise mit dem Ansaugtrakt verbunden ist.

Bei der bevorzugten Ausführung der Erfindung besteht die Ven­ tilhaube aus nur zwei Formteilen, die als Spritzgußteile ins­ besondere aus einem schlagfesten Kunststoff ausgebildet sein können. Die Formteile lassen sich ineinanderstecken und ohne Einsatz von Verbindungselementen wie Schrauben oder Nieten lösbar oder unlösbar verbinden, beispielsweise durch Ver­ rasten, Verkleben oder Verschweißen.

Außer einem Ölabscheider können auch andere Baugruppen, wie Klemmhalterungen für Kabel oder dergleichen in die Ventilhaube gemäß der Erfindung integriert sein.

Eine Ventilhaube nach der Erfindung läßt sich kostengünstig komplett von einem Zulieferer einbaufertig herstellen, wobei keine aufwendigen Sonderteile, wie Filter oder dergleichen erforderlich sind. Dies wird durch die Ausbildung der Querwän­ de als Strömungsblenden für den mit Öl beladenen Gasstrom ins­ besondere in der abwechselnden Ausgestaltung der Querwände gemäß Patentanspruch 4 erreicht, welche zu zahlreichen, abscheide­ wirksamen Strömungsumlenkungen mit abwechselnder Verdichtung und Entspannung des Gasstromes führt. Das in Tropfenform an den Kammerwänden abgeschiedene Öl koalesziert dabei und fließt in die Vertiefungen der Syphone und von dort über die Ölab­ lauföffnungen ab, ohne daß über diese ungereinigte Gase im Gegenstrom in die Kammern gelangen können.

Außer einem Ölabscheider kann die Ventilhaube auch mit anderen Baugruppen, wie einer Klemmhalterung für Kabel bei einem Zu­ lieferer komplett gefertigt werden, so daß sie in einbauferti­ gem Zustand an den Kraftfahrzeughersteller geliefert werden kann.

Die Erfindung ist in folgendem anhand schematischer Zeichnun­ gen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Ventil­ haube gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch die Ventil­ haube nach Fig. 1 und

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 2.

Die in den Figuren gezeigte Ventilhaube besteht aus zwei Form­ teilen, nämlich einem äußeren, haubenförmigen Formteil 2 und einem inneren, plattenartigen Formteil 4, welches in das Form­ teil 2 eingesteckt ist. Die Formteile 2, 4 sind bei der ge­ zeigten Ausführung beide aus einem schlagfesten Kunststoff im Spritzgießverfahren hergestellt. Zumindest eines von diesen Formteilen kann jedoch auch aus Metallblech gepreßt oder spritzgegossen sein.

Das haubenförmige Formteil 2 hat eine Deckwand 20 und Seiten­ wände 83, 85, 87, 89. Ein um diese Seitenwände umlaufender Absatz 6 hat innen eine Auflagefläche 8 für den Umfangsrand des plattenartigen Formteiles 4. Bei der gezeigten Ausführung ist der Umfangsrand des plattenartigen Formteiles 4 mit der Auflagefläche 8 dicht verklebt oder verschweißt. Insbesondere bei Wahl einer lösbaren Verbindung, wie einer Rast- oder einer Klemmverbindung, könnte auch ein umlaufender Dichtstreifen zwischengelegt sein.

Oberhalb einer Bodenwand 30 des Formteiles 4 ist ein ab­ geschlossener Raum enthaltend Kammern 80, 82, 84, 86 und 90, 92, 96, 98 gebildet. Unterhalb der Bodenwand 30 ist ein Ven­ tilsteuerraum 100 ebenfalls von dem haubenartigen Formteil 2 eingeschlossen.

Am unteren Ende, also am Öffnungsende, hat das haubenartige Formteil 2 einen umlaufenden Fuß 10, der mit einer Nut 12 ver­ sehen ist. In diese Nut 12 kann eine nicht gezeigte streifen­ förmige Dichtung eingelegt sein, wie sie beispielsweise in den deutschen Patentanmeldungen 197 36 431.4 oder 197 36 467.5 oder in der europäischen Patentanmeldung 97 102 906.1 be­ schrieben sind.

Auf der Außenseite des haubenartigen Formteils 2 oberhalb des Absatzes 6 sind zwei Klemmhalterungen 14 für je ein Kabel (nicht gezeigt) mit jeweils einer elastischen Zunge 15 und gerundeten Kabelaufnahmen 16 an das Formteil 2 einstückig an­ geformt. Das Formteil 2 hat ferner eine nur in Fig. 1 gezeich­ nete Öffnung 18 für einen nicht dargestellten Öleinfüllstut­ zen.

Von der Deckwand 20 des Formteils 2 hängen damit einstückige erste Querwände 22, 24, 26, 28 vertikal nach unten. Während die Querwand 22 eine Bodenwand 30 des Formteiles 4 kontak­ tiert, enden die Querwände 24, 26, 28 mit ihren freien Kanten 25, 27, 29 mit Abstand von der Bodenwand 30, so daß ein die Breite des Formteiles 2 überstreichender Schlitz 32, 34, 36 gebildet ist.

Von der Deckwand 2 hängen ferner damit einstückige, nach unten offene Rohre 40, 42, 44, 46 herab, die mit ihren Achsen Z in der Längsmittelebene E-E des Formteils 2 (Fig. 2) hinterein­ ander mit Abstand angeordnet sind.

Die Rohre ragen in napfförmige Vertiefungen 48, 50, 52, 54, die zurück in die inneren Rohröffnungen hinein zum Formen von Öl­ ablauföffnungen 49, 51, 53, 55 nach oben gezogen sind. Diese Ölablauföffnungen sind achsgleich mit den Achsen Z der Rohre 40, 42, 44, 46 und gemäß Fig. 3 angeschrägt, so daß der in den Vertiefungen sich bildende Ölspiegel tiefer als die Oberfläche der Bodenwand 30 zu liegen kommt. Dadurch wird verhindert, daß bereits abgeschiedenes Öl von dem Gasstrom mitgerissen wird. Jedes Rohr 40, 42, 44, 46 des Formteils 2 bildet also zusammen mit der zugehörigen Vertiefung 48, 50, 52, 54 einen Syphon, der zwar für einen Ölablauf sorgt, ein Einströmen von ungerei­ nigtem Gas über die Ölablauföffnung jedoch unterbindet.

Auf den zu den ersten Querwänden 22, 24, 26, 28 bezüglich der Syphone entgegengesetzten Seiten sind zweite Querwände 56, 58, 60, 62 vorgesehen, die einstückig mit der Bodenwand 30 sind und davon nach oben in Richtung auf die Deckwand 20 ragen, je­ doch ebenso wie die ersten Querwände mit ihren freien Kanten 57, 59, 61, 63 Schlitze 64, 66, 68, 70 zur Deckwand 20 stehen lassen. Diese Schlitze haben gleiche Abmessungen wie die Schlitze 32, 34, 36.

Zwischen den Querwänden 22, 56; 24, 58; 26, 60 und 28, 62 sind innere Kammern 80, 82, 84, 86 gebildet, welche die Syphone 40, 48; 42, 50; 44, 52 und 46, 54 zwischen sich einschließen.

Zwischen den Querwänden 56, 24; 58, 26 und 60, 28 sowie der Querwand 62 und der in Fig. 2 linken Seitenwand 83 des Form­ teils 2 sind äußere Kammern 90, 92, 94, 96 gebildet, welche keine Syphone enthalten.

Die Kammern 82 bis 96 sind sämtlich auf ihrer einen Seite von einer von der Deckwand 20 herabhängenden Querwand und auf ih­ rer anderen Seite von einer von der Bodenwand 30 hochstehenden Querwand begrenzt, so daß durch die zugehörigen Schlitze 57, 32; 59, 34; 61, 36 und 62 abwechselnd oben und unten Strö­ mungsblenden mit entsprechender Verengung und Umlenkung der Gasströmung gebildet sind.

Ausnahmen bilden hier lediglich die Kammern 80 und 96, also die in Strömungsrichtung des Gasstromes gesehen erste und letzte Kammer.

Die erste Kammer 80 ist auf ihrer rechten Seite (Fig. 2) durch die vollständig von der Deckwand 20 bis zur Bodenwand 30 durchgezogene Querwand 22 abgeschlossen. Rechts von dieser durchgezogenen Querwand 22 ist eine Kammer 98 ausgebildet, die in Fig. 2 rechts außen von der Seitenwand 85 des Formteiles 2 begrenzt ist und über eine Öffnung 99 in der Bodenwand 30 mit dem Ventilsteuerraum 100 in Verbindung steht. Folglich ist die Kammer 98 im Betrieb mit ungereinigtem, ölbeladenem Kurbel­ gehäusegas gefüllt. Dies gilt auch für die innere Kammer 80 links von der Querwand 22, weil in diese Kammer 80 ein Einlaß­ rohr 9 für ölbeladenes Gas mündet, welches sich durch den Ven­ tilsteuerraum 100 erstreckt. Dieses Einlaßrohr 9 ist möglichst nahe an der Seitenwand 89 angeordnet (Fig. 3), um den Platz für die Ventiltriebe im Ventilsteuerraum 100 nicht unnötig einzuschränken. Die Öffnung 11 des Einlaßrohres 9 ist unter 45° angeschrägt und weist von den Ventiltrieben weg und zur Seitenwand 89 hin, um das eintretende Kurbelgehäusegas nicht zusätzlich mit Spritzöl aus dem Ventilsteuerraum anzureichern.

Die Kammer 96 ist auf ihrer linken Seite von der Seitenwand 83 des Formteils 2 abgeschlossen. Durch die Seitenwand 89 führt aus dieser Kammer 96 ein Auslaßstutzen 7, der an den nicht gezeigten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeschlossen ist.

Es ist ersichtlich, daß aufgrund der Abdichtung zwischen der Bodenwand 30 und dem Absatz 6 sowie der Gestaltung der Syphone 40, 48; 42, 50; 44, 52 und 46, 54 kein Gas aus den Kammer­ räumen zwischen der Deckwand 20 und der Bodenwand 30 zurück­ strömen kann, zum Beispiel in den Ventilsteuerraum 100.

Im Betrieb wird das über das Einlaßrohr 9 einströmende, öl­ beladene Kurbelgehäusegas zunächst zum Schlitz 64 der Deckwand 20 geleitet, dort beschleunigt und in die äußere Kammer 90 umgelenkt, wo es mit geringerer Geschwindigkeit nach unten in Richtung zum Schlitz 32 nahe der Bodenwand 30 strömt. Dort wird das Gas erneut beschleunigt und in die innere Kammer 82 mit dem Syphon 42, 50 umgelenkt, von wo aus das Gas zum oberen Schlitz 66 strömt, dort erneut beschleunigt und in die äußere Kammer 92 umgelenkt wird usw., bis das Gas schließlich nach weiteren Beschleunigungen, Umlenkungen und Verzögerungen über die weiteren Schlitze 34, 68; 36, 70 schließlich in die letzte Kammer 90 gelangt und von dort über den Auslaßstutzen 7 ab­ geführt wird. Das Gas strömt also insgesamt, wie in Fig. 2 gesehen, in dem abgeschlossenen Raum zwischen der Bodenwand 30 und der Deckwand 20 von der inneren Kammer 80 bis zur äußeren Kammer 96 von rechts nach links mit Geschwindigkeiten zwischen 20 und 50 km/h. Unter wiederholten Umlenkungen und Beschleuni­ gungen an den Blenden und Verzögerungen in den Kammern sowie aufgrund der vergleichsweise niedrigen Temperaturen im brennraumfernen Bereich der Ventilhaube zwischen Deckwand 20 und Bodenwand 30 koaleszieren die größtenteils sehr kleinen Ölpartikel (Partikeldurchmesser zu mehr als 90% durchschnit­ tlich kleiner als 2 µm) zu größeren Öltropfen, die auf den Wandflächen der Kammern abgeschieden werden und von diesen in die Vertiefungen der Syphone fließen, um von dort über die Ablauföffnungen 49, 51, 53, 55 in den Ventilsteuerraum 100 in das Kurbelgehäuse zurückzuströmen.

Dies alles ist ohne Einsatz von aufwendigen Filtern durch die beschriebene Anordnung und Gestaltung der Kammern und ihrer Strömungsverbindungen sowie durch den Einsatz der Syphone im Raum zwischen Bodenwand 30 und Deckwand 20 erreicht, wobei nur zwei Bauteile eingesetzt sind, die in einfacher Weise durch Spritzgießen getrennt voneinander hergestellt, ineinan­ dergeschoben und dicht miteinander verbunden werden.

Die Erfindung ist nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt. Es ist eine Ausführung mit mehr oder weniger Kam­ mern als gezeigt denkbar. Es ist auch denkbar, weniger Quer­ wände als bei der beschriebenen Ausführungsform gezeigt ein­ zusetzen. So ist beispielsweise eine Ausführung denkbar, bei der entweder die ersten, von der Deckwand 20 herabhängenden Querwände 24, 26, 28 oder aber die zweiten, von der Bodenwand 30 hochstehenden Querwände 56, 58, 60, 62 ganz weggelassen sind, wobei dann allerdings eine geringere Abscheideleistung zu erwarten ist.

Die gezeigte Ventilhaube kann einbaufertig in der gezeigten Form bei einem Zulieferer hergestellt werden, so daß der Motor- bzw. Kraftfahrzeughersteller die angelieferte Ventil­ haube sogleich einsatzfertig zur Verfügung gestellt bekommt.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnungen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Er­ findung in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.

Claims (12)

1. Ventilhaube für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in einem kühlen Bereich angeordneten Kammern (80-96), die von einer Deckwand (20), einer Bodenwand (30), vier Seitenwänden (83-89) und Querwänden (24-28; 56-62) be­ grenzt sind und über verengte Passagen (64-70; 32-36) miteinander in Reihe strömungsverbunden sind, wobei die Kammern im Betrieb von ölbeladenem Gas durchströmt sind, das über einen Einlaß (9) zugeführt wird, und wobei Öl an den Wänden der Kammern abgeschieden und von Öl befreites Gas über einen Auslaß (7) abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einer Kammer (80-86) ein Syphon (40, 48; 42, 50; 44, 52; 46, 54) mit einem Ölablauf (49-55) für an den Wänden der Kammern abgeschiedenes Öl vorgesehen ist und daß die Kammern gegen ein Lecken von Gas abgedichtet sind.

2. Ventilhaube nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jede Querwand (24-28; 56-62) über einen als Blende wirkenden Schlitz (32-36; 64-70) eine Strömungsverbindung zu einer nachfolgenden Kammer her­ stellt.

3. Ventilhaube nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schlitz (32-36; 64-70) zwischen der Boden- oder Deckwand (30 oder 20) und einer dazu pa­ rallelen freien Kante (25-29; 57-63) der zugehörigen Quer­ wand (24-28; 56-62) gebildet ist.

4. Ventilhaube nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils eine erste, von der Deckwand (20) nach unten hängende Querwand (22-28) und eine zweite, von der Bodenwand (30) nach oben stehende Querwand (56-62) in Strömungsrichtung gesehen abwechselnd aufeinander fol­ gen und paarweise die Kammern eingrenzen.

5. Ventilhaube nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeweils eine erste Querwand (22-28) in Strömungsrichtung vor jedem Syphon (40, 48; 42, 50; 44, 52; 46, 54) und jeweils eine zweite Querwand (56-62) in Strömungsrichtung hinter jedem Syphon angeordnet sind und eine innere Kammer (80-86) begrenzen, und daß auf jede innere Kammer in Strömungsrichtung eine äußere Kammer (90-96) folgt, die keinen Syphon enthält und jeweils von einer zweiten Querwand (56-62) und einer ersten Querwand (24-28) begrenzt ist.

6. Ventilhaube nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Syphon eine napfförmige Vertiefung (48-52) in der Bodenwand (30) mit einer zentral darin angeordneten Ölablauföffnung (49-55) und ein damit gleichachsiges Rohr (40-46) gehören, welches von der Deckwand (20) in die Vertiefung (48-52) hinein­ ragt.

7. Ventilhaube nach einem der Patentansprüche 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Deckwand (20), der Auslaß (7) und die ersten Querwände (22-28) an einem ersten Formteil (2) und die Bodenwand (30), der Einlaß (9) und die zweiten Querwände (56-62) an einem zweiten Formteil (4) ausgebil­ det sind und daß die beiden Formteile ineinandersteckbar und, - abgesehen von den Ölablauföffnungen (49-55) -, ge­ geneinander abgedichtet verbindbar sind.

8. Ventilhaube nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Formteile (2, 4) durch Ver­ rasten, Verkleben oder Verschweißen ohne Einsatz sonstiger Verbindungselemente verbindbar sind.

9. Ventilhaube nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am ersten Formteil (2) eine Auflage­ fläche (8) ausgebildet ist, an dem die Bodenwand (30) des zweiten Formteiles (4) anliegt.

10. Ventilhaube nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste Form­ teil (2) ein Spritzgußteil ist.

11. Ventilhaube nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß beide Formteile (2, 4) aus einem schlagfesten Kunststoff bestehen.

12. Ventilhaube nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenseite des ersten Formteiles (2) mindestens eine Klemmhalterung (14) für Kabel angeformt ist.