DE19828307A1

DE19828307A1 - Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19828307A1
Application number: DE19828307A
Authority: DE
Inventors: Roland Stromsky; Albrecht Reustle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1998-06-25
Publication date: 1999-12-30
Also published as: US6135082A; JP2000038911A; EP0967381A1; DE59905799D1; EP0967381B1; ES2195466T3

Abstract

Der erfindungsgemäße Zylinderkopf mit einer Einrichtung zur Rückführung von Schmieröl aus dem Innenraum ist mit zwei getrennten Sammelleitungen versehen, die sich jeweils in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstrecken und von denen die erste im vorderen oder hinteren Bereich des Zylinderkopfes mit dem Innenraum verbunden ist, während die andere nur im gegenüberliegenden hinteren bzw. vorderen Bereich des Zylinderkopfes mit dem Innenraum verbunden ist. Dadurch läßt sich sicherstellen, daß sich jeweils mindestens eine der beiden Sammelleitungen im Bereich ihrer Verbindungsstelle in den Innenraum auch bei starken Verzögerungen/Beschleunigungen stets unterhalb des sich einstellenden Ölspiegels befindet und somit eine Ölentsorgung des Zylinderkopfes in allen Betriebsbedingungen sichergestellt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Rückführung von Schmieröl aus dem Innenraum des Zylinderkopfes nach der Gattung des Hauptanspruches.

Ein gattungsgemäßer Zylinderkopf ist beispielsweise aus der DE 40 07 939 C1 bekannt. An der Außenseite dieses Zylinderkopfes ist eine separate Sammelleitung befestigt, die über mehrere im Zylinderkopf angeordnete und über die Längserstreckung verteilte Bohrungen mit dem Innenraum verbunden ist. Über diese Bohrungen wird das sich im Innenraum der Zylinderkopf ansammelnde, an den verschiedenen Lagerstellen austretende Schmieröl in die Sammelleitung geführt, die über eine Pumpe und eine Rücklaufleitung mit dem Ölvorratsbehälter der Brennkraftmaschine verbunden ist. Bei derartigen Zylinderköpfen kann es in Abhängigkeit von der Einbaulage der Brennkraftmaschine dazu kommen, daß nicht unter allen Betriebsbedingungen das sich im Zylinderkopf ansammelnde Öl abgesaugt wird. Dabei besteht die Gefahr, daß die Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine unter Umständen nicht ausreichende Ölmengen aus dem Kreislauf zur Verfügung hat. Wird ein derartiger Zylinderkopf beispielsweise in Längsrichtung des Kraftfahrzeuges eingebaut, sammelt sich entweder bei Beschleunigung oder Verzögerung das Öl auf der der Pumpe abgewandten Seite des Zylinderkopfes. Dadurch ist unter Umständen die Sammelleitung nicht vollständig mit Öl gefüllt, so daß über die der Pumpe zugewandten Verbindungen mit dem Innenraum des Zylinderkopfes Luft angesaugt und das im Zylinderkopf befindliche Öl nicht abgesaugt wird. Wird ein derartiger Zylinderkopf quer zur Fahrtrichtung eingebaut, kann beispielsweise bei Kurvenfahrten entsprechend Luft angesaugt bzw. das im Zylinderkopf befindliche Öl nicht abgesaugt werden.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Rückführung von Schmieröl aus dem Innenraum so zu verbessern, daß auch bei starken Beschleunigungen/Verzögerungen bzw. bei Kurvenfahrten das sich im Innenraum des Zylinderkopfes ansammelnde Öl abgesaugt und in den Ölvorratsbehälter zurückgeführt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Durch Anordnung einer zweiten Sammelleitung am Zylinderkopf, die getrennt von der ersten Sammelleitung ausgebildet ist und von denen eine Sammelleitung im vorderen oder hinteren Bereich des Zylinderkopfes mit dem Innenraum verbunden ist, während die andere im gegenüberliegenden hinteren bzw. vorderen Bereich des Zylinderkopfes mit dessen Innenraum verbunden ist, kann auch das sich bei starken Beschleunigungen nahezu vollständig in einem Endbereich des Zylinderkopfes ansammelnde Öl abgesaugt werden, da sich jederzeit in mindestens einer der beiden Sammelleitungen ein Ölstand einstellt, der - ohne Ansaugen von Luft - von der Ölpumpe abgesaugt werden kann. Mit einer derartigen Ausbildung des Zylinderkopfes ist es möglich, das sich im Innenraum ansammelnde Öl trotz Schwankungen des Ölstandes aufgrund von Beschleunigungen oder Kurvenfahrten sicher abzusaugen, ohne daß dafür bewegliche Bauteile, wie beispielsweise Ventile, Rückschlagklappen oder ähnliche Bauelemente, erforderlich sind.

Eine einfache Kanalführung von den Sammelleitungen zum jeweiligen Sauganschluß der Ölpumpe läßt sich auf vorteilhafte Weise gewährleisten, wenn beide Sammelleitungen an der gleichen Längsseite des Zylinderkopfes angeordnet sind.

Eine besonders sichere Ölabsaugung wird in vorteilhafter Weise gewährleistet, wenn die beiden Sammelleitungen an ihren den Saugstelle abgewandten Enden miteinander verbunden sind. Sammelt sich bei einem derartigen Zylinderkopf aufgrund von Beschleunigungen das im Zylinderkopf befindliche Öl im wesentlichen im Bereich dieser Verbindungsstelle an, kann auch das in der ersten Sammelleitung befindliche Öl über die Verbindung der beiden Sammelleitungen abgesaugt werden.

Die Sammelleitungen lassen sich auf besonders vorteilhafte und kostengünstige Weise herstellen, wenn diese bei gegossenen Bauteilen des Zylinderkopfes mit eingegossen werden, so daß weder externe Leitungen, Schraubverbindungen mit entsprechenden Dichtheitsproblemen oder lange Bohrungen mit entsprechendem Aufwand bei der Herstellung benötigt werden.

Eine auch bei nahezu konstantem Fahrbetrieb und in Fahrtrichtung horizontaler Anordnung der Zylinderkopflängsachse sichere Ölabsaugung wird gewährleistet, wenn die erste Sammelleitung auch in einem mittleren Bereich des Zylinderkopfes mit dessen Innenraum verbunden ist.

Es ist weiterhin von Vorteil, wenn die beiden Sammelleitungen in unterschiedlichen Bauteilen des Zylinderkopfes ausgebildet sind, wobei eine besonders einfache Verbindung der beiden Sammelleitungen über eine gemeinsame Flanschfläche erfolgen kann.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in

Fig. 1 eine Draufsicht auf die dem Zylinderkopfdeckel zugewandte Flanschfläche des Nockenwellengehäuses,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Flanschfläche des Zylinderkopfdeckels,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Zylinderkopfdeckel entlang der Linie III-III nach Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt durch das Nockenwellengehäuse entlang der Linie IV-IV nach Fig. 1 und

Fig. 5 einen Schnitt durch das Zylinderkopfgrundgehäuse.

Der in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Zylinderkopf ist ohne Beschränkung auf dieses Ausführungsbeispiel als einer der beiden Zylinderköpfe eines 6-Zylinder Boxermotors dargestellt, der in Längsrichtung des Fahrzeuges eingebaut ist. Dieser Zylinderkopf setzt sich aus drei Gehäusebauteilen zusammen, einem Zylinderkopfgrundgehäuse 1, einem Nockenwellengehäuse 2 und einem Zylinderkopfdeckel 3. Das Zylinderkopfgrundgehäuse 1 hat eine untere Flanschfläche 4, die zur Anbindung an den nicht dargestellten Zylinderblock bzw. des Kurbelgehäuse dient. Die obere Flanschfläche 5 des Zylinderkopfgrundgehäuses 1 ist bei montiertem Zylinderkopf mit der unteren Flanschfläche 6 des Nockenwellengehäuses verbunden. Dessen obere Flanschfläche 7 ist mit der Flanschfläche 8 des Zylinderkopfdeckels 3 verbunden. Das Nockenwellengehäuse 2 dient zur Aufnahme nicht näher dargestellter Tassenstößel zur Betätigung der Gaswechselventile und enthält gleichzeitig die unteren Lagerdeckel für die Aufnahme der beiden ebenfalls nicht dargestellten Nockenwellen. Das Nockenwellengehäuse 2 und der Zylinderkopfdeckel 3 umschließen einen Innenraum 9, in dem die zuvor beschriebenen Nockenwellen rotieren und in dem sich im Betrieb der Brennkraftmaschine das aus den Lagerstellen der Nockenwellen und der Tassenstößel austretende Schmieröl sammelt. Dieser Innenraum 9 ist durch zwei Längswände 10 und 11 in einen in Einbaulage oberen Teilraum 12 und einen unteren Teilraum 13 getrennt. Diese Teilräume 12 und 13 werden jeweils durch die Lagerstühle 14 in Längsrichtung unterteilt. Über eingegossene Querkanäle 15 sind der obere Teilraum 12 und der untere Teilraum 13 miteinander verbunden, so daß das sich im oberen Teilraum 12 ansammelnde Öl über die Querkanäle 15 in den unteren Teilraum 13 fließen kann. Dieser Teilraum 13 ist wiederum über Querkanäle 16 mit einem eingegossenen, sich in Längsrichtung des Nockenwellengehäuses erstreckenden Ölsammelkanal 17 verbunden. Zwei der Querkanäle 16 sind dabei jeweils im Bereich eines Lagerstuhls 14 angeordnet, wobei sich ihr Öffnungsbereich in den Innenraum 9 bzw. den Teilraum 13 in beide Längsrichtungen über die Breite des Lagerstuhls 14 erstreckt. Drei weitere Querkanäle 16 verbinden den Teilraum 13 mit der Sammelleitung 17 jeweils im mittleren Bereich der Zylinder.

An der unteren Längswand ist eine weitere Sammelleitung 19 ausgebildet, die ebenfalls in den gegossenen Zylinderkopfdeckel 3 eingegossen ist. Diese Sammelleitung 19 hat einen Sauganschluß 20, der an einer der beiden Stirnwände 21 angeordnet ist. Im Bereich dieser Stirnwand 21 ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel der Kettenkasten 22 ausgebildet, der zur Aufnahme bzw. Abdeckung des nicht dargestellten Steuertriebes dient. Im Bereich der gegenüberliegenden Stirnwand 23 ist eine Bohrung 25 angeordnet, die von der Flanschfläche 8 ausgeht und in das Innere der Sammelleitung 19 mündet. Diese Bohrung 25 ist mit einer fluchtenden Bohrung 26 verbunden, die von der oberen Flanschfläche 7 des Nockenwellengehäuses 2 ausgehend in die Sammelleitung 17 mündet. Diese Sammelleitung ist ebenfalls mit einem Sauganschluß 27 versehen, der ebenfalls im Bereich des Kettenkastens 22 angeordnet ist.

Die beiden Sauganschlüsse 20 und 27 sind jeweils mit der Saugseite einer nicht dargestellten, an sich bekannten Ölpumpe verbunden, die das abgesaugte Öl in den ebenfalls nicht dargestellten Ölvorratsbehälter der Brennkraftmaschine fördert. Die Absaugung kann dabei beispielsweise über zwei separate Ölpumpen erfolgen, es ist jedoch auch möglich, die Ölabsaugung über eine Pumpe mit zwei getrennten Sauganschlüssen vorzunehmen.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine sammelt sich das an den Lagerstellen der Nockenwellen bzw. Tassenstößel austretende Öl in den Teilräumen 12 bzw. 13 an. Das sich im Teilraum 12 ansammelnde Öl gelangt infolge der Wirkung der Schwerkraft über die Querkanäle 15 in den unteren Teilraum 13. Der Teilraum 13 wiederum ist über die Querkanäle 16 mit der Sammelleitung 17 verbunden, die ebenfalls infolge der Wirkung der Schwerkraft mit dem sich im Innenraum ansammelnden Öl aufgefüllt wird.

Über die Bohrungen 25 und 26 wird dabei in analoger Weise die Sammelleitung 13 befüllt.

Sammelt sich im Betrieb der Brennkraftmaschine aufgrund von starken Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgängen der Hauptteil des sich im Innenraum befindlichen Öls im Bereich der Stirnwand 23 an, wird über die Sammelleitung 17 kein bzw. nur ein geringer Anteil des Öls abgesaugt, da aufgrund des entsprechenden Ölstandes im Bereich der dem Kettenkasten 22 zugewandten Querkanäle 16 Luft aus dem Innenraum angesaugt werden kann und ein Absaugen des im gegenüberliegenden Bereich befindlichen Öls nicht möglich ist. Dieses Öl wird jedoch über die Sammelleitung 19 abgesaugt, da diese nur im Bereich der Stirnwand 23 mit dem Innenraum bzw. der anderen Sammelleitung verbunden ist, so daß ihre Saugöffnungen ständig unterhalb des Ölspiegels liegen.

Sammelt sich bei entgegengesetzt gerichteten Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsvorgängen das im Innenraum befindliche Öl im wesentlichen im Bereich des Kettenkastens an, wird unter Umständen über die Bohrungen 25, 26 und die entsprechende Sammelleitung 19 Luft angesaugt. Eine Entsorgung des Zylinderkopfes kann dennoch stattfinden, da über den im Bereich des Kettenkastens 22 angeordneten Querkanal 16 Öl abgesaugt wird.

Durch diese Anordnung der Sammelleitung und die versetzte Anordnung der Verbindungen in den Innenraum wird sichergestellt, daß auch bei stark schwankenden Ölständen im Innenraum des Zylinderkopfes stets mindestens eine der beiden Sammelleitungen mit ihrer entsprechenden Querverbindung so mit dem Innenraum verbunden ist, daß die jeweilige Querverbindung ständig unterhalb des Ölspiegels befindlich ist.

Claims

1. Zylinderkopf (1, 2, 3) einer Brennkraftmaschine mit einer Einrichtung zur Rückführung von Schmieröl aus dem Innenraum (9) des Zylinderkopfes in einen Ölvorratsbehälter mit mindestens einer sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckenden Sammelleitung (17,19), die mit einem Sauganschluß (20, 27) einer Pumpe verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß am Zylinderkopf (1, 2, 3) zwei getrennte, sich jeweils in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckende Sammelleitungen (17, 19) angeordnet sind, die jeweils mit dem Innenraum (9) verbunden sind, und von denen die erste Sammelleitung (17) im vorderen oder hinteren Bereich des Zylinderkopfes und die zweite Sammelleitung (19) nur im gegenüberliegenden hinteren oder vorderen Bereich des Zylinderkopfes mit dessen Innenraum (9) verbunden ist.

2. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Sammelleitungen (17, 19) an der gleichen Längsseite des Zylinderkopfes (1, 2, 3) angeordnet sind.

3. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sammelleitungen (17, 19) an ihren den Sauganschlüssen (20, 27) abgewandten Enden miteinander verbunden sind.

4. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das die jeweilige Sammelleitung (17, 19) aufnehmende Bauteil (2, 3) des Zylinderkopfes gegossen und die Sammelleitung eingegossen ist.

5. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sammelleitung (17) mindestens in einem vorderen oder hinteren Bereich und einem mittleren Bereich des Zylinderkopfes mit dessen Innenraum (9) verbunden ist.

6. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (1, 2, 3) aus mehreren Bauteilen zusammengesetzt ist, und daß die beiden Sammelleitungen (17, 19) in verschiedenen Bauteilen (2, 3) ausgebildet sind.

7. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Sammelleitung (19) in einem Zylinderkopfdeckel (3) ausgebildet ist.

8. Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Sammelleitung (17) in einem Nockenwellengehäuse (2) ausgebildet ist.