DE3805389C2 - Kurbelgehäuse für eine Mehrzylinder-Reihenbrennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kurbelgehäuse für eine im Viertakt arbeitende Mehrzylinder-Reihenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Unter einer Reihenbrennkraftmaschine ist in diesem Zusammenhang eine Brennkraftmaschine mit einer oder auch mehreren, vorzugsweise zwei Zylinderreihen zu verstehen. Ein gattungsgemäßes Kurbelgehäuse ist in der DE 34 44 838 C2 dargestellt. Bei diesem bekannten Kurbelgehäuse wird durch eine bestimmte Ausbildung des Kurbelgehäuse-Unterteils eine Versteifung des Kurbelgehäuse-Oberteils erreicht und das aus dem Zylin­ derkopf in die Ölwanne zurückfließende Öl von den rotierenden Trieb­ werksteilen ferngehalten.

Ferner ist aus der DE 37 20 063 A1 eine Hubkolben Brennkraftmaschine mit Trockensumpfschmierung bekannt. Das Kurbelgehäuse dieser Brenn­ kraftmaschine ist in aneinandergrenzende Kurbelräume unterteilt, die ein­ zelnen oder mehreren Kurbelzapfen und deren Pleuel zugeordnet sind. Diese Kurbelräume können über Rückschlagventile druckabhängig mit­ einander kommunizieren, so daß das im mittleren Kurbelraum gesam­ melte Öl schließlich über eine Leitung in die Ölwanne gelangen kann. Bei diesem Stand der Technik ist jedoch problematisch, daß der Gas- und Öl­ transport aller Zylinder über den mittleren Kurbelraum abgewickelt werden muß, so daß sich im mittleren Kurbelraum nachteilige Druckpulsationen ergeben, welche die dort vorhandenen Dichtungen stark beanspruchen. Abgesehen davon haben die dort verwendeten druckabhängigen Ventile den Nachteil, daß sie meist große Toleranzen aufweisen und einer gewis­ sen Materialermüdung ausgesetzt sind.

Bei Reihenbrennkraftmaschinen findet aufgrund der phasenverschobenen Bewegung der Kolben eine sich im ungünstigsten Fall über die gesamte Länge des Kurbelgehäuses erstreckende Hin- und Herbewegung der Luftmassen statt, die insbesondere bei V8-Brennkraftmaschinen ausge­ prägt ist, bei denen die Kolbenbewegung der den ersten Zylindern und den vierten Zylindern jeder Reihe zugeordneten Kolben gegenläufig ist, so daß das Hubvolumen eines Zylinders quer durch das ganze Kurbelge­ häuse hin- und hergeschoben wird. Für diese Verschiebearbeit ist eine Leistung erforderlich, die bis zu 10% der Nennleistung betragen kann. Zusätzlich wird durch diese Luftmassenverschiebung ein Aufschäumen des Öls bewirkt, was zu erheblichen Anstrengungen hinsichtlich eines wirksamen Entgasens des Öls zwingt.

Die vorgenannten Probleme könnten mittels einer gewöhnlichen Trocken­ sumpfschmierung an sich weitgehend gelöst werden. Bei einer solchen Trockensumpfschmierung ist jedoch neben der normalen Ölpumpe eine Absaugepumpe erforderlich, die mindestens die zweifache Förderleistung der Schmierölpumpe haben sollte, um auch Ölschaum abzusaugen und gegebenenfalls sogar einen Unterdruck im Kurbelraum zu erzeugen, damit das aus den Lagern stammende Öl möglichst schnell abgeführt wird. Eine derartige Absaugepumpe vermindert aber die verfügbare Lei­ stung und erhöht den Kraftstoffverbrauch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kurbelgehäuse zu schaffen, bei dem Leistungsverluste durch Luftmassenverschiebungen im Kurbel­ gehäuse vermieden sind und die Bildung von Ölschaum im Kurbelge­ häuse auf ein Mindestmaß reduziert, zudem soll bei diesem Kurbelge­ häuse auf druckabhängige Ventile verzichtet werden, um eine präzisere Steuerung der Ventile zu ermöglichen und um eine Zwangsentgasung sowie -entölung des Kurbelraums zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.

Dadurch daß jedem Kurbelzapfen und dem oder den auf diesem ange­ ordneten Pleuel ein eigener Kurbelraum zugeordnet ist und dieser eigene Kurbelraum von den anderen Kurbelräumen getrennt ist, wird eine Ver­ schiebung von Luftmassen entlang des Kurbelgehäuses vermieden. Das Verdichten und Entspannen in den einzelnen in sich abgeschlossenen Kurbelraum erfordert bekanntlich keine Leistung, da die beim Verdichten, das heißt bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens aufgewandte Arbeit während der nachfolgenden Entspannung durch die Abwärtsbewegung des Kolbens wiedergewonnen wird. Dadurch daß jeder Kurbelraum durch ein periodisch sich öffnendes Ventil mit der Ölwanne verbunden ist, kann das sich in den einzelnen Kurbelräumen ansammelnde Öl durch das Ventil in die darunterliegende Ölwanne gelangen. Damit sind die einzel­ nen Kurbelräume stets weitgehend ölfrei, so daß Panschverluste vermie­ den werden. Ein Aufschäumen des Öls findet ebenfalls nicht statt. Es kann auch nicht in der Ölwanne stattfinden, da die Ölwanne durch die Ab­ schottung gegenüber den Kurbelräumen von den durch die Kolbenbewe­ gungen entstehenden Luftmassenverschiebungen verschont ist, denn es öffnet bzw. schließt stets nur dasjenige Ventil, das gerade mittels der Kur­ belwelle geöffnet bzw. geschlossen wird. Und dadurch daß das Ventil druckabhängig mittels der Kurbelwelle geöffnet bzw. geschlossen wird können schließlich fest vorgegebene und beliebig dimensionierte Phasen bzw. Drehwinkelbereiche der Kurbelwelle für das Öffnen und Schließen der einzelnen Ventile ausgewählt werden. Auf diese Weise ist eine Zwangsöffnung der Ventile realisiert, so daß ein geregelter Ablauf der Kurbelraumentgasung und -entölung sichergestellt ist.

Vorteilhaft können die zwischen den einzelnen Kurbelräumen und der Öl­ wanne vorgesehenen Ventile formschlüssig geöffnet werden, indem eine der in jedem Kurbelraum umlaufenden Kurbelwangen einen entsprechen­ den Nocken oder eine Nockenbahn erhält, der bzw. die das Ventil in der entsprechenden Phasenlage der Kurbelwelle öffnet. Eine weitere Mög­ lichkeit besteht darin, die Ventile als Drehschieber auszubilden, die auf einer gemeinsamen Welle sitzen und von der Kurbelwelle angetrieben werden und so angeordnet sind, daß jeweils der Kurbelraum, in welchem der höchste Druck herrscht, mit der Ölwanne in Verbindung kommt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezug­ nahme auf die Zeichnungsfiguren beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt einer V8-Brennkraftmaschine entlang der Linie 1-1 in Fig. 2 und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 2.

Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zylinder-Kurbelgehäuse besteht aus einem Oberteil 1 und einem Unterteil 2, die entlang einer Flanschfläche 3 miteinander verbunden sind und zusammen die Lagerstellen 6 einer Kurbelwelle 4 bilden, auf deren Kurbelzapfen 5 jeweils zwei Pleuel 7 und 8 für zwei Kolben 9 und 10 angeordnet sind, die jeweils einem Zylinder einer Zylinderreihe A bzw. B zugeordnet sind. Dies ist in Fig. 1 der Einfachheit halber nur für den ersten Kurbelzapfen dargestellt.

Jedem Kurbelzapfen 5 und den auf diesem angeordneten Pleuel 7, 8 ist ein eigener Kurbelraum 12 zugeordnet, der von den anderen Kurbelräumen getrennt ist. Dabei ist jeder Kurbelraum 12 durch die am Unterteil 2 ange­ formten Seitenwände 13 und die am Oberteil 1 angeformten Seitenwände 14 (welche die Lagerstellen 6 bilden) und durch eine etwa halbovale Innenwand 15 begrenzt, die nahe der in Fig. 1 gestrichelt eingezeichneten Pleuel­ geige 16 verläuft.

An die Unterseite des Unterteils 2 ist eine Ölwanne 17 angeflanscht, in der in üblicher Weise eine nicht ge­ zeigte Ölpumpe für die Versorgung der verschiedenen Schmierstellen der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die Innenwand 15 des Kurbelgehäuse-Unterteils 2 ist für jeden Kurbelraum 12 mit einer im Ausführungsbeispiel rechteckigen Öffnung 18 versehen, die durch ein Ventil 19 beherrscht ist, das als Platten- oder Zungenventil aus­ gebildet ist und dessen Ventilzunge 20 selbst federnd in der die Öffnung 18 versperrenden Schließstellung gehalten ist. Mit 21 ist ein Anschlag für die Ventil­ zunge bezeichnet. Zwischen der Ölwanne 17 und dem Unter­ teil 2 ist eine Dichtplatte 22 mit entsprechenden Öff­ nungen vorgesehen.

Das sich in den einzelnen Kurbelräumen 12 ansammelnde Öl aus den Lagern 6 wird dann in die Ölwanne 17 befördert, wenn der durch die Kolbenbewegung erzeugte Druck in den Kurbelräumen 12 die Schließkraft des betreffenden Ventils 19 überwindet. Vorzugsweise ist das Ventil so eingestellt, daß nur die positive Druckspitze pro Kurbel­ wellenumdrehung das Ventil öffnet und das vorgelagerte Öl und etwas Gas (Leckgas aus den Zylindern) in die Öl­ wanne 17 entläßt.

Um zu erreichen, daß sich das Öl bevorzugt direkt vor jedem Ventil 19 sammelt, kann an der in der Drehrichtung D der Kurbelwelle 4 hinteren oder nacheilenden Kante jeder Öffnung 18 eine hochstehende Rippe 24 vorge­ sehen sein, die sich bis nahe an die Kontur 16 der Pleuelgeige erstreckt (siehe Fig. 1).

Wie vorher erwähnt, verläuft die Innenwand 15 nahe der Kontur 16 der Pleuelgeige, weist also einen halbovalen Querschnitt auf. Das Unterteil 2 ist außerdem mit einer Außenwand 25 versehen, die zusammen mit der Innen­ wand 15 einen zur Ölwanne 17 hin offenen Entlüftungs­ raum 26 begrenzt, der in üblicher Weise mit dem An­ saugsystem der Brennkraftmaschine in Verbindung steht.

Durch die Trennung der Kurbelräume 12 voneinander wird die sonst bei Reihen-Brennkraftmaschinen und insbe­ sondere bei V8-Brennkraftmaschinen zu beobachtende Luftmassenverschiebung im Kurbelgehäuse mit der daraus resultierenden Leistungseinbuße und Ölverschäumung zu­ verlässig vermieden. Gleichermaßen werden Ölpanschver­ luste ausgeschlossen, da sich das in den einzelnen Kurbelräumen 12 sammelnde Öl durch den sich in den Kurbelräumen 12 aufbauenden Druck in die Ölwanne gefördert wird, so daß vermieden, ist, daß umlaufende Triebwerksteile in das Öl eintauchen.

Abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem das Öffnen der Ventil 19 selbsttätig durch den in den Kurbelräumen 12 aufgebauten Druck erfolgt, kann auch eine Zwangsöffnung der Ventile vorgesehen werden, indem beispielsweise eine der in jedem Kurbelraum 12 umlaufenden Kurbelwangen 27 mit einem Nocken oder einer Nockenbahn versehen wird, die mit dem Ventilkörper des Ventils 19 derart zusammenwirkt, daß das Ventil geöffnet wird, wenn die Kurbelwange 27 in einer Stellung ist, in welcher der Kurbelraum 12 unter Druck steht.

Ferner wäre es denkbar, daß anstelle der Platten- oder Zungenventile 19 gemeinsam von der Kurbelwelle 4 an­ getriebene Drehschieber vorgesehen sind, die so in Bezug auf die Phasenlage der Kurbelwelle angeordnet sind, daß sie jeweils den Kurbelraum 12, in welchem momentan der höchste Druck herrscht, mit der Ölwanne 17 in Verbindung bringen.

Claims (4)

1. Kurbelgehäuse für eine im Viertakt arbeitende Mehrzylinder-Reihen­ brennkraftmaschine, in dem eine Kurbelwelle (4) mit Pleuel (7, 8) tragenden Kurbelzapfen (5) zwischen benachbarten Kurbelzapfen sowie an ihren Enden gelagert ist und das ein Oberteil (1) und ein Unterteil (2) aufweist, an welches eine Ölwanne (17) angeflanscht ist, dadurch gekennzeichnet,
daß jedem Kurbelzapfen (5) und dem oder den auf diesem angeordneten Pleuel (7, 8) ein eigener Kurbelraum (12) zugeordnet ist, der von den anderen Kurbelräumen getrennt und mit der Ölwan­ ne (17) durch ein sich periodisch öffnendes Ventil (19) verbunden ist,
wobei das Ventil (19) druckunabhängig mittels der Kurbelwelle (4) geöffnet bzw. geschlossen wird.

2. Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelräume (12) von der Ölwanne (17) durch eine Innenwand (15) getrennt sind, die einen Teil des Kurbelgehäuse-Unterteils (2) bildet und für jeden Kurbelraum (12) eine diesen mit der Ölwanne (17) verbindende Öffnung (18) aufweist, die von einem Ventil beherrscht ist, daß durch einen Nocken geöffnet wird, der an einer in dem Kurbelraum (12) umlaufenden Kurbelwange (27) angebracht ist.

3. Kurbelgehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelräume (12) von der Ölwanne (17) durch eine Innenwand (15) getrennt sind, die einen Teil des Kurbelgehäuse-Unterteils (2) bildet und für jeden Kurbelraum (12) eine diesen mit der Ölwanne (17) verbindende Öffnung aufweist, die von einem mit der Kurbelwelle (4) in Antriebsverbindung stehenden Drehschieber beherrscht ist.

4. Kurbelgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Kurbelräumen (12) zugeordneten Drehschieber so relativ zueinander angeordnet sind, daß jeweils nur der Kurbelraum (12), in dem der höchste Druck herrscht, mit der Ölwanne in Verbin­ dung gebracht wird.