DE19941479C2 - Brennkraftmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Kurbelgehäuse angeordneten Kolben und einem am Kurbelgehäuse abschließenden Zylinderkopf, in dem zumindest teilweise ein Ventiltrieb zur Steuerung von Gaswechselventilen angeordnet ist, und mit zumindest einem Arbeitsraum, aus dem über zumindest einen Kanal eine Flüssigkeit abführbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß im Kanal zumindest ein Vorratsraum angeordnet ist, durch den die Flüssigkeit geleitet ist und in dem sich eine den Kanal gasdicht verschließende Flüssigkeitssäule bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Gattungsbildende Brennkraftmaschinen, und zwar insbesondere Hubkolbenbrennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, besitzen in der Regel ein Kurbelgehäuse bzw. einen Zylinderblock und einen nach oben abschließenden Zylinderkopf. Im Zylinderkopf befin­ det sich meist ein Arbeitsraum mit einem Ventiltrieb, über den Gaswechselventile der Brennkraftmaschine und damit ein La­ dungswechsel steuerbar ist.

Von Beginn an nicht berücksichtigte oder sich über der Zeit verändernde Größen, wie beispielsweise Fertigungstoleranzen einzelner Bauteile, Wärmedehnung unterschiedlicher Materialien usw., werden in bekannter Weise über ein Spielausgleichsele­ ment ausgeglichen, das in den Kraftfluß zwischen dem Ventil­ trieb und dem Gaswechselventil angeordnet ist. Ferner werden Ventiltriebe mit einer Nockenwelle bzw. Nockentriebe häufig über eine Schmierölzuführung mit Schmieröl versorgt.

Um zu vermeiden, daß das zugeführte Schmieröl und/oder das Lecköl aus dem Spielausgleichselement sich im Arbeitsraum bzw. Ventiltriebraum staut und sich im Arbeitsraum ein ungewünsch­ ter Öldruck aufbaut, wird dieses über zumindest einen Kanal in einen Kurbelraum oder in eine Ölwanne aus dem Arbeitsraum ab­ geführt.

Während des Verbrennungsprozesses entstehen sogenannte Blow- By-Gase bzw. am Kolben vorbeiströmende Verbrennungsgase, die beim Durchströmen des Kurbelgehäuses Ölnebel mitreißen. Die Blow-By-Gase und sonstige Entlüftungsgase können über die Ab­ führkanäle in den Ventiltriebraum gelangen und zu einer Öl­ schlammbildung und zu Korrosion führen.

Um zu vermeiden, das sich im Kurbelgehäuse durch die Entlüf­ tungsgase bzw. Blow-By-Gase ein zunehmender Gasdruck aufbaut, ist beispielsweise aus der DE 196 44 526 A1 bekannt, das Kur­ belgehäuse mit einer Entlüftungsvorrichtung zu entlüften. Die Entlüftungsgase bzw. Blow-By-Gase werden aus dem Kurbelgehäuse über eine Entlüftungsleitung einem Ölabscheider und einem im Anschluß an den Ölabscheider angeordneten Ansaugsystem der Brennkraftmaschine zugeführt. Das im Ölabscheider abgeschiede­ ne Öl wird über einen Ölrückführkanal in das Kurbelgehäuse ge­ führt, und zwar in eine das Kurbelgehäuse nach unten abschlie­ ßende Ölwanne. Um einen Entlüftungsgas-Bypass durch den Öl­ rückführkanal zu vermeiden, bildet dieser in seinem Verlauf einen Bereich aus, in dem sich das aus dem Ölabscheider ablau­ fende Öl staut und eine Ölsäule bildet. Die Ölsäule vermeidet ein ungewolltes Durchströmen der Entlüftungsgase durch den Öl­ rückführkanal und bestimmt dadurch die Entlüftungsrichtung und die Ölrückführrichtung.

Aus der JP 10-030423 A ist eine Brennkraftmaschine mit einem auf einem Nockenwellengehäuse angeordneten Ölabscheider be­ kannt, der einen Arbeitsraum aufweist. Der Ölabscheider dient zur Abscheidung von in den Kurbelgehäusegasen befindlichen Öl­ bestandteilen. Das abgeschiedene Öl wird über einen in den Nockenwellenraum mündenden Kanal aus dem Arbeitsraum abgelei­ tet, wobei der Kanal in einem dem Zylinderkopf zugewandten Be­ reich des Nockenwellenraumes einen Vorratsraum aufweist, in dem sich das aus dem Ölabscheider ablaufende Öl staut und eine Ölsäule bildet. Die Ölsäule vermeidet ein ungewolltes Durch­ strömen der Kurbelgehäusegase durch den Kanal.

Zudem ist aus der DE 197 23 785 A1 eine Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung zum Spielausgleich eines elektromagnetischen Ventils bekannt, in der als Spielausgleichseinrichtungen hydrau­ lische Elemente vorgesehen sind, die über eine Druckölversor­ gung versorgt werden. Austretendes Lecköls der Spielaus­ gleichseinrichtung wird über einen Kanal in ein Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine geleitet.

Ferner ist aus der DE 31 52 747 A1 ein Zyklonenölabscheider für die Kurbelgehäuseentlüftung von Brennkraftmaschinen be­ kannt, wobei das Abscheidergehäuse einen Ölablaufkanal auf­ weist, der in einem Ölsammelraüm eintaucht, über dessen Über­ lauf das abgeschiedene Öl in die Ölwanne der Brennkraftmaschi­ ne geleitet wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, aus einem Ventil­ triebraum einer Brennkraftmaschine den Austritt einer Flüssigkeit zu ermöglichen und zudem den Eintritt und/oder Austritt von Gas zu vermeiden. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Die Erfindung geht aus von einer Brennkraftmaschine mit zumin­ dest einem in einem Kurbelgehäuse angeordneten Kolben und ei­ nem am Kurbelgehäuse abschließenden Zylinderkopf, in dem zu­ mindest teilweise ein Ventiltrieb zur Steuerung von Gaswech­ selventilen angeordnet ist, und mit zumindest einem Arbeits­ raum, aus dem über zumindest einen Kanal eine Flüssigkeit ab­ führbar ist, wobei im Kanal zumindest ein Vorratsraum angeord­ net ist, durch den die Flüssigkeit geleitet ist und in dem sich eine den Kanal gasdicht verschließende Flüssigkeitssäule bildet.

Es wird vorgeschlagen, daß im Arbeitsraum zumindest teilweise der Ventiltrieb angeordnet ist und daß der Vorratsraum im Be­ reich einer Kontaktstelle zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zylinderkopf angeordnet ist. Aus dem Arbeitsraum bzw. aus dem Ventiltriebraum kann die Flüssigkeit abgeführt und gleichzei­ tig kann der Kanal und insbesondere der Arbeitsraum über die Flüssigkeitssäule gasdicht verschlossen werden. Eine aktive Entlüftung oder Belüftung des Arbeitsraums kann eingespart und es kann eine Ölschlammbildung und/oder Korrosion im Arbeits­ raum durch beispielsweise Blow-By-Gase sicher vermieden wer­ den. Zudem kann Schmieröl und Lecköl, bei­ spielsweise von Spielausgleichselementen, aus dem Ventiltrieb­ raum abgeführt werden. Ferner kann der Vorratsraum im Bereich einer Kontaktstelle zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Zylin­ derkopf und insbesondere in eine Stirnseite des Kurbelgehäuses vorteilhaft eingebracht bzw. eingegossen werden bzw. kann vor­ teilhaft ein zusätzliches Bauteil einfach und kostengünstig montiert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung kann bei verschiedenen Ventiltrie­ ben angewendet werden, beispielsweise bei Ventiltrieben mit einer Nockenwelle und besonders vorteilhaft bei Ventiltrieben mit zumindest einem elektromagnetischen Aktuator. Spulen und magnetische Stähle eines elektromagnetischen Aktuators sind besonders korrosionsempfindlich und sind deshalb besonders vorteilhaft geschützt in einem gasdicht verschlossenen Raum angeordnet. Eine Fremdschmierung ist zwar in der Regel bei e­ lektromagnetischen Aktuatoren nicht erforderlich, jedoch wer­ den vorteilhaft hydraulische Spielausgleichselemente einge­ setzt, deren Lecköl vorzugsweise in Federräumen der Aktuatoren gesammelt und über die Kanäle abgeführt werden kann.

Der Vorratsraum kann beispielsweise durch einen separaten Be­ hälter und/oder durch den Kanal selbst gebildet sein, indem beispielsweise in den Kanal ein Ventil eingebracht wird, das erst ab einem bestimmten Flüssigkeitsdruck öffnet und strom­ aufwärts eine Flüssigkeitssäule aufstaut usw. Besonders kon­ struktiv einfach und kostengünstig wird der Vorratsraum durch eine Umlenkung des Kanals gebildet, in der sich eine Flüssig­ keitssäule aufstaut. Die Umlenkung kann dabei durch verschie­ dene Verfahren und/oder durch verschiedene zusätzliche Bautei­ le erreicht werden. Besonders vorteilhaft wird die Umlenkung direkt in den Zylinderkopf und/oder in das Kurbelgehäuse ein­ gegossen. Die Umlenkung kann dadurch mit geringem Fertigungsaufwand, ohne zusätzliche Bauteile und ohne zusätz­ lichen Montageaufwand erreicht werden. Ferner kann die Umlen­ kung von einem gebogenen Rohrstück bzw. von einem Rohrknie ge­ bildet sein, das besonders kostengünstig hergestellt und be­ festigt werden kann.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche ent­ halten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Ventiltrieb mit einem elektromagnetischen Aktua­ tor,

Fig. 2 einen mit II gekennzeichneten vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 und

Fig. 3 eine Variante nach Fig. 2.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit einem in einem Kurbelgehäuse 17 geführten Hubkolben 41 und einem am Kurbelgehäuse 17 abschließenden Zylinderkopf 16. Im Zylinder­ kopf 16 ist in einem Arbeitsraum 8 ein Ventiltrieb 9 mit einem elektromagnetischen Aktuator 10 zum Betätigen eines Gaswech­ selventils 18 angeordnet. Der Aktuator 10 besitzt einen Öff­ nungsmagneten 19 und einen Schließmagneten 20, zwischen denen ein Anker 21 koaxial verschiebbar angeordnet ist. Der Anker 21 wirkt über einen in einer Ankerschaftführung 35 geführten An­ kerschaft 22 und über ein hydraulisches Spielausgleichselement 11 auf einen Ventilschaft 23, der in einer Schaftführung 36 im Zylinderkopf 16 geführt ist. Ferner wirkt auf den Ventilschaft 23 ein Federsystem mit einer oberen, in Öffnungsrichtung 24 wirkenden Ventilfeder 25 und einer unteren, in Schließrichtung 26 wirkenden Ventilfeder 27. Die in Öffnungsrichtung 24 wir­ kende Ventilfeder 25 ist auf der dem Gaswechselventil 18 abge­ wandten Seite des Schließmagneten 20 angeordnet, stützt sich an einem Deckel 28 ab und wirkt über eine Federauflage 29 auf einen Federschaft 30, der über eine Schaftführung 37 im Schließmagnet 20 geführt ist und mit einer Stirnseite 31 auf eine Stirnseite 32 des Ankerschafts 22 wirkt. Die in Schließ­ richtung 26 wirkende Ventilfeder 27 ist in einem Federraum 12 auf der dem Gaswechselventil 18 zugewandten Seite des Öff­ nungsmagneten 19 angeordnet, stützt sich über einen Ring 33 an einem Zylinderkopf 16 ab und wirkt über eine Federauflage 34 in Schließrichtung 26 auf den Ventilschaft 23.

Bei nicht erregten Magneten 19, 20 wird der Anker 21 durch die Ventilfedern 25, 27 in einer Gleichgewichtslage zwischen den Polflächen der Magnete 19, 20 gehalten. Um beim Start der Brennkraftmaschine den Anker 21 aus der Gleichgewichtslage an­ zuziehen, wird entweder der Schließmagnet 20 oder der Öff­ nungsmagnet 19 kurzzeitig übererregt oder der Anker 21 mit ei­ net Anschwingroutine mit seiner Resonanzfrequenz in Schwingung versetzt.

In geschlossener Stellung liegt der Anker 21 an der Polfläche des bestromten Schließmagneten 20 an und wird von diesem ge­ halten. Der Schließmagnet 20 spannt die in Öffnungsrichtung 24 wirkende Ventilfeder 25 weiter vor. Das Gaswechselventil 18 verschließt mit seinem Ventilteller 38 einen Auslaßkanal 40 an einem Ventilsitzring 39. Um das Gaswechselventil 18 zu öffnen, wird der Schließmagnet 20 ausgeschaltet und der Öffnungsmagnet 19 eingeschaltet. Die in Öffnungsrichtung 24 wirkende Ventil­ feder 25 beschleunigt den Anker 21 über die Gleichgewichtslage hinaus, so daß dieser von dem Öffnungsmagneten 19 angezogen wird. Der Anker 21 schlägt auf die Polfläche des Öffnungsma­ gneten 19 auf und wird von diesem gehalten. Das Gaswechselven­ til 18 ist geöffnet und in einem Auslaßtakt kann Abgas über den Kolben 41 in den Auslaßkanal 40 ausgeschoben werden. Um das Gaswechselventil 18 wieder zu schließen, wird der Öff­ nungsmagnet 19 ausgeschaltet und der Schließmagnet 20 einge­ schaltet. Die in Schließrichtung 26 wirkende Ventilfeder 27 beschleunigt den Anker 21 über die Gleichgewichtslage hinaus zum Schließmagneten 20. Der Anker 21 wird vom Schließmagneten 20 angezogen, schlägt auf die Polfläche des Schließmagneten 20 auf und wird von diesem gehalten.

Aus dem Arbeitsraum 8 wird sich im Federraum 12 ansammelndes Lecköl 5 des Spielausgleichselements 11 über einen Kanal 1 in eine nicht näher dargestellte Ölwanne des Kurbelgehäuses 17 abgeführt. Erfindungsgemäß ist im Kanal 1 ein Vorratsraum 3 angeordnet, durch den das Lecköl 5 geleitet ist und in dem sich eine den Kanal 1 gasdicht verschließende Ölsäule 6 bildet (Fig. 1 und 2). Der Arbeitsraum 8 ist zum Kurbelgehäuse 17 über die Schaftführung 36 und den Vorratsraum 3 und zu der vom Gaswechselventil 18 abgewandte Richtung über den Deckel 28 gasdicht verschlossen. Der Aktuator 10 ist in einem geschlos­ senen Gasvolumen angeordnet und ist vor Entlüftungsgasen bzw. Blow-By-Gasen, Ölschlammbildung und Korrosion sicher ge­ schützt. Die Entlüftungsgase können über eine nicht näher dar­ gestellte Entlüftungsvorrichtung aus dem Kurbelgehäuse 17 über einen zwischengeschalteten Ölabscheider abgeführt werden.

Der Vorratsraum 3 ist durch eine Umlenkung des Kanals 1 gebil­ det, und zwar durch ein in den Zylinderkopf 16 eingepreßtes Rohrknie 14, das im Bereich einer Kontaktstelle 15 zwischen dem Kurbelgehäuse 17 und dem Zylinderkopf 16 angeordnet ist und in eine Ausnehmung 42 des Kurbelgehäuses 17 ragt.

In Fig. 3 ist eine Variante mit einem Kanal 2 dargestellt, der im Bereich einer Kontaktstelle 15 zwischen einem Kurbelgehäuse 13 und einem Zylinderkopf 16 einen Vorratsraum 4 aufweist. Im wesentlichen gleichbleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Der Vorratsraum 4 ist durch eine Umlenkung des Kanals 2 gebildet, die in das Kurbel­ gehäuse 13 eingegossen ist. In der Umlenkung staut sich eine den Kanal 2 gasdicht verschließende Flüssigkeitssäule 7.

Claims (8)

1. Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Kurbelgehäu­ se (13, 17) angeordneten Kolben (41), einem am Kurbelgehäuse (13, 17) abschließenden Zylinderkopf (16), einem Ventiltrieb (9) zur Steuerung von Gaswechselventilen (18) und mit zumindest einem Arbeitsraum (8), aus dem über zumindest einen Kanal (1, 2) eine Flüssigkeit (5) abführbar ist, wobei im Kanal (1, 2) zumindest ein Vorratsraum (3, 4) angeordnet ist, durch den die Flüssigkeit (5) geleitet ist und in dem sich eine den Kanal (1, 2) gasdicht verschließende Flüssigkeitssäule (6, 7) bildet, dadurch gekennzeichnet, daß im Arbeitsraum (8) zumindest teilweise der Ventiltrieb (9) angeordnet ist und daß der Vorratsraum (3, 4) im Bereich einer Kontaktstelle (15) zwischen dem Kurbelgehäuse (13, 17) und dem Zylinderkopf (16) angeordnet ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (8) im wesentlichen gasdicht verschlossen ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventiltrieb (9) zumindest einen elektromagnetischen Aktuator (10) aufweist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Aktuator (10) zumindest ein hydraulisches Spielaus­ gleichselement (11) aufweist, dessen Lecköl (5) über den Kanal (1, 2) abführbar ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (1, 2) aus einem Federraum (12) des Aktuators (10) führt.

6. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorratsraum (3, 4) durch eine Umlenkung des Kanals (1, 2) gebildet ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung in den Zylinderkopf und/oder ins Kurbelge­ häuse (13) eingegossen ist.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkung durch ein gebogenes Rohrstück (14) gebildet ist.