DE4406986A1 - Hubkolben-Brennkraftmaschine - Google Patents
Hubkolben-BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zy
linderkurbelgehäuse, einem Zylinderkopf und einer Entlüftungsvorrichtung
insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Kurbelgehäuseentlüftungen dienen der gezielten Abführung von Gasen,
die entlang dem Kolben ins Kurbelgehäuseinnere gelangen. Diese Gase
dürfen nicht ins Freie geführt werden, sondern müssen dem Ver
brennungsprozeß zugeführt werden. Da sie schmierölhaltig sind, leitet
man sie zu den Einlaßventilen, wodurch deren Sitze geschmiert werden.
Durch die Verbindung der Ansaugkanäle, in denen Unterdruck herrscht,
mit dem Kurbelgehäuse, kann in diesem Unterdruck entstehen, was zum
Eindringen von Schmutz ins Kurbelgehäuse führen kann. Deshalb wird der
Druck im Kurbelgehäuse von einem Entlüftungsventil auf einem bestimm
ten Druck konstant gehalten.
In der gattungsgemäßen europ. Patentschrift EP-B-02 51 159 ist eine
Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungsvorrichtung beschrie
ben, die in Gestalt eines am schwungradfernen Ende des Zylinderkurbel
gehäuses angeordneten Entlüftungsventils vorgesehen ist. Das Entlüf
tungsventil ist mittels Rohrleitungen mit dem Innern des Zylinderkurbelge
häuses und mit einer Ölgasverteilleitung im Zylinderkopf verbunden.
Diese Entlüftungsvorrichtung ist zwar funktionstüchtig, jedoch ziemlich
bauaufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine funktionssichere Entlüf
tungsvorrichtung für das Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolben-Brenn
kraftmaschine zu schaffen, die funktionssicher und zugleich einfach in
ihrem Aufbau ist.
Die Aufgabe wird gelöst durch die kennzeichnenden Merkmale des An
spruchs 1. Die Verwendung ausschließlich motorinterner Strömungsquer
schnitte zur Verbindung des Innenraums des Zylinderkurbelgehäuses mit
dem Entlüftungsventil und der Ölgasverteilleitung im Zylinderkopf vermei
det den Aufwand für die Erstellung und Montage externer Leitungen, die
zudem immer Leckageprobleme aufweisen. Außerdem entfällt die Gefahr
eines Verlusts der Verbindungsleitung und damit des Entfalls der Einlaß
ventilschmierung.
Es ist von Vorteil, daß die Entlüftungsvorrichtung ein Gehäuse mit einem
Oberteil und einem Unterteil aufweist, das Teil eines vorderen Deckels ist.
Auf diese Weise wird eine Integration der Entlüftungsvorrichtung im vor
deren Deckel erreicht, der wiederrum eine unmittelbare Strömungsverbin
dung zum Innern des Zylinderkurbelgehäuses aufweist.
Von Vorteil ist auch, daß das Unterteil einen Beruhigungsraum und einen
Entlüftungsraum aufweist, die durch eine von einem Entlüftungsventilteller
beherrschte Bohrung verbunden sind, wobei der Beruhigungsraum in di
rekter Strömungsverbindung mit dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses
steht, während der Entlüftungsraum über eine Nische im Kurbelgehäuse
und eine Kurbelgehäusebohrung sowie über eine Zylinderkopfbohrung mit
der Ölgasverteilleitung in Strömungsverbindung steht. Auf diese Weise
wird die Führung der Ölgase aus dem Zylinderkurbelgehäuse über aus
schließlich interne Bohrungen zur Ölgasverteilleitung gewährleistet. Da
durch entfallen jegliche äußere Verbindungsleitungen mit der damit ver
bundenen Leckagegefahr.
Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß die Tasche in einer Dichtflä
che der schwungradfernen Stirnseite des Zylinderkurbelgehäuses einge
gossen ist, und daß die Kurbelgehäusebohrung parallel zur schwungrad
fernen Stirnseite in die Nische mündend und koaxial zur Zylinderbohrung
angeordnet ist. Da die Nische ohne Zusatzaufwand gießbar ist und die
Kurbelgehäusebohrung in einer Hauptbearbeitungsrichtung angebracht
wird, ist der Fertigungsaufwand für die Entlüftungsquerschnitte gering.
Das Auslaufen der Kurbelgehäusebohrung in die Nische erleichtert die
Reinigung der Kurbelgehäusebohrung nach deren Fertigung. Die ge
gossene Nische ist strömungsgünstig geformt, so daß der Strömungswi
derstand der Entlüftungsleitung gering ist.
Es ist ein Vorteil, daß zwischen Zylinderkurbelgehäuse und Zylinderkopf
eine Zylinderkopfdichtung vorgesehen ist, die eine Dichtungsbohrung für
Ölgase aufweist und daß die Zylinderkopfbohrung im Durchmesser größer
als die Dichtungsbohrung und diese größer als die Kurbelgehäusebohrung
ausgebildet sind. Auf die Weise wird auch bei leichtem seitlichen Versatz
von Zylinderkopfbohrung, Dichtungsbohrung und Kurbelgehäusebohrung
eine drosselarme Führung der Ölgase erreicht.
Vorteilhaft ist, daß am Unterteil ein angegossener Schlauchstutzen vorge
sehen ist, der bei einem Saugmotor geschlossen und bei einem Auflade
motor in Strömungsverbindung mit der Saugseite eines Turboladers steht,
während zugleich die Kurbelgehäusebohrung von einem Aufladezylinder
kopf ohne Zylinderkopfbohrung verschlossen ist. Da beim Auflademotor
der Ladeluftdruck höher als der Ölgasdruck im Kurbelgehäuse ist, kann
auf dem Wege über die Ölgasverteilleitung kein Ölgas in die Ansaugka
näle gelangen. Deshalb wird erfindungsgemäß das Ölgas zur Saugseite
des Abgasturboladers geführt, wo es durch Passieren des Turboladers
gleichmäßig mit der Ansaugluft vermischt und auf die Weise gleichmäßig
auf die einzelnen Zylinder verteilt wird. Dadurch ist auch beim Auflademo
tor eine Schmierung aller Einlaßventilsitze gewährleistet. Fehlende Zylin
derkopfbohrung beim Aufladezylinderkopf bewirkt eine automatische
Schließung der Kurbelgehäusebohrung, wodurch ein Rückströmen von
Ladeluft in das Kurbelgehäuse verhindert wird.
Es hat sich auch als vorteilhaft gezeigt, daß das Oberteil als Kunststoff
dose ausgebildet ist, die in eine zylindrische Führung des Unterteils ein
schiebbar ist, und daß ein Runddichtring zur Abdichtung von Oberteil und
Unterteil vorgesehen ist, der durch eine umgebördelte Lippe unverlierbar
mit dem Oberteil verbunden ist. Durch die Anordnung eines Runddich
trings wird eine sichere Abdichtung der Entlüftungsvorrichtung
gewährleistet und durch die Verliersicherung eine einfache Montage
sichergestellt.
Vorteilhaft ist auch, daß das Oberteil eine zylindrische Deckelführung auf
weist, in die ein Deckel einpreßbar ist, durch den eine Membran dichtend
fixierbar ist, wobei die Membran den mit ihr verbundenen
Entlüftungsventilteller führt und gegen eine Druckfeder betätigt. Diese
Ausbildung des Oberteils gewährleistet eine einfache Montage der
Membran, die gleichzeitig als Dicht- und Führungselement wirkt und damit
einen geringen Bauaufwand verursacht.
Durch eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, bei der der Deckel
eine Entlüftungsbohrung aufweist, die durch eine nach unten weisende
Abdeckung gegen Verschmutzung geschützt ist, wird gewährleistet, daß
die Membran sich frei bewegen kann und nicht durch ein Luftpolster auf
ihrer Rückseite daran gehindert wird. Ein Eindringen von Schmutz oder
Spritzwasser in die Entlüftungsbohrung ist durch die erfindungsgemäße
Lage der Abdeckung verhindert.
Durch eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung, bei der das Oberteil
und/oder das Unterteil am Umfang Taschen als Demontagehilfe für das
Oberteil aufweisen, ist eine einfache Demontage des Oberteils und damit
ggfs. ein Auswechseln desselben mit Hilfe eines Montagewerkzeugs
möglich.
Vorteilhaft ist auch, daß in einer den Beruhigungsraum von dem
Entlüftungsraum trennenden Wand eine Bypassbohrung zur Bohrung
vorgesehen ist. Diese gewährleistet auch bei geschlossenem
Entlüftungsventil eine Mindestölgasmenge, die zur sicheren Schmierung
der Einlaßventilsitze erforderlich ist.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Be
schreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung schematisch dargestellt ist.
Es zeigen:
Fig. 1 Schnitt durch die Entlüftungsvorrichtung 3,
Fig. 2 Draufsicht auf die Entlüftungsvorrichtung 3,
Fig. 3 Detailansicht des Zylinderkurbelgehäuses im Bereich der
Entlüftungsvorrichtung,
Fig. 3a Schnitt durch die Nische 12 und die Kurbelgehäusebohrung 5
aus Fig. 3.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die Entlüftungsvorrichtung 3, die ein
Oberteil 8 und ein Unterteil 9 aufweist. Das Oberteil 8 ist ein im
wesentlichen kreisförmiger Kunststoffkörper der in eine ebenfalls
kreisförmige Führung 6 des Unterteils 9 einsteckbar ist. Das Oberteil 8
weist eine kreisförmige Deckelführung 16 auf, in die ein mit geringem
Übermaß versehener, kreisförmiger Deckel 4 einpreßbar ist. Unterhalb
des Deckels 4 befindet sich eine Membran 17, die in einer Nut im Bereich
der Deckelführung 16 durch den Deckel 4 festgepreßt wird. Die Membran
17 dient zur Betätigung und Führung eines Entlüftungsventiltellers 18.
Dieser arbeitet mit einem Ventilsitz 26 zusammen, der im Unterteil 9
koaxial angeordnet ist. Der Entlüftungsventilteller 18 wird von einer
Druckfeder 19 beaufschlagt, die sich auf einer zum Oberteil 8 gehörenden
Abstützung abstützt und den Entlüftungsventilteller 18 von seinem Ventil
sitz 26 abzuheben versucht. Im Deckel 4 befindet sich eine nicht
dargestellte Entlüftungsbohrung, die von einer Abdeckung 22 schmutz-
und spritzwassersicher geschützt ist. Sie dient zur Belüftung des Raumes
zwischen der Membran 17 und dem Deckel 4. Das Oberteil 8 wird durch
einen Runddichtring 7 gegenüber dem Unterteil 9 abgedichtet und durch
eine Schraube 20 mit diesem verbunden. Der Runddichtring 7 befindet
sich in einer Nut mit einer Lippe 15, die ein Verlieren desselben
verhindert. Das Oberteil 8 mit dem Deckel 4 und der Membran 17 mit dem
Entlüftungsventilteller 18 sind aus Kunststoff gefertigt.
Dem gegenüber besteht das Unterteil 9 als Teil des vorderen Deckels 2
aus Leichtmetall. Es weist einen Beruhigungsraum 10 und einen
Entlüftungsraum 11 auf, die durch eine Wand 24 getrennt und durch eine
Bohrung 23 verbunden sind. Die Bohrung 23 befindet sich in einer Hülse
27, an deren zum Entlüftungsventilteller 18 gewandten Ende der Ventilsitz
26 angeordnet ist. In der Wand 24 ist außerdem eine Bypassbohrung 25
vorgesehen.
Der Beruhigungsraum 10 steht in unmittelbarer Strömungsverbindung mit
dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses 1, der Entlüftungsraum 11 ist mit
einer Nische 12 verbunden, in die eine Kurbelgehäusebohrung 5 mündet.
Die Kurbelgehäusebohrung geht über in eine im nicht dargestellten
Zylinderkopf vorgesehene koaxiale Zylinderkopfbohrung, die eine
Verbindung zur Ölgasverteilleitung im Zylinderkopf schafft. Zwischen
Zylinderkopf und Zylinderkurbelgehäuse 1 ist eine Zylinderkopfdichtung
vorgesehen, in der eine entsprechende Bohrung für den Durchtritt der
Ölgase vorgesehen ist. Die Durchmesser der Kurbelgehäusebohrung 5,
der Öffnung in der Zylinderkopfdichtung und der Zylinderkopfbohrung sind
jeweils um eine Stufe größer ausgelegt, um auf diese Weise bei
Seitenverschiebung keine Drosselung der Ölgase zu verursachen. Aus
dem gleichen Grunde ist die Nische 12 strömungsgünstig ausgebildet. Sie
ist in einer Dichtfläche 13 des Zylinderkurbelgehäuses 1 an dessen
schwungradferner Stirnseite durch Gießen hergestellt, wodurch sich eine
kostengünstige und strömungsgünstige Gestalt verwirklichen läßt.
Die oben beschrieben Entlüftungsvorrichtung 3 ist für einen Saugmotor
gedacht. Der Auflademotor arbeitet mit einem Schlauchstutzen 14, der in
Strömungsverbindung mit dem Entlüftungsraum 11 des Unterteils 9 steht.
Der Schlauchstutzen 14 steht in Strömungsverbindung mit der Saugseite
eines Abgasturboladers. Beim Auflademotor weist der Zylinderkopf keine
Zylinderkopfbohrung auf, so daß die Kurbelgehäusebohrung 5 durch den
Zylinderkopf abgedichtet wird.
Die erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung funktioniert
folgendermaßen:
Die beim Betrieb des Motors entlang der Kolben ins Innere des Zylinderkurbelgehäuses dringenden Schmieröldämpfe und -tröpfchen haltende Gase gelangen über den vorderen Deckel 2 in den Beruhigungsraum 10. Dort werden die größeren Öltröpfchen abgeschieden. Der Entlüftungsventilteller 18 wird normalerweise von der Druckfeder 19 von seinem Ventilsitz 26 abgehoben, so daß die Ölgase einen freien Zutritt über die Bohrung 23 zum Entlüftungsraum 11 und weiter über die Nische 12, die Kurbelgehäusebohrung 5 und die Zylinderkopfbohrung zur Ölverteilleitung haben. Diese sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Ölgase auf die einzelnen Ansaugkanäle des Zylinderkopfs, wodurch eine gleichmäßige und hinreichende Schmierung der Einlaßventilsitze gewährleistet ist. Diese ist Voraussetzung für einen verschleißarmen Betrieb der Einlaßventile.
Die beim Betrieb des Motors entlang der Kolben ins Innere des Zylinderkurbelgehäuses dringenden Schmieröldämpfe und -tröpfchen haltende Gase gelangen über den vorderen Deckel 2 in den Beruhigungsraum 10. Dort werden die größeren Öltröpfchen abgeschieden. Der Entlüftungsventilteller 18 wird normalerweise von der Druckfeder 19 von seinem Ventilsitz 26 abgehoben, so daß die Ölgase einen freien Zutritt über die Bohrung 23 zum Entlüftungsraum 11 und weiter über die Nische 12, die Kurbelgehäusebohrung 5 und die Zylinderkopfbohrung zur Ölverteilleitung haben. Diese sorgt für eine gleichmäßige Verteilung der Ölgase auf die einzelnen Ansaugkanäle des Zylinderkopfs, wodurch eine gleichmäßige und hinreichende Schmierung der Einlaßventilsitze gewährleistet ist. Diese ist Voraussetzung für einen verschleißarmen Betrieb der Einlaßventile.
Sollte in den Ansaugkanälen des Zylinderkopfs ein Rohrunterdruck
herrschen, so pflanzt sich dieser bis zur Membran 17 fort, und belastet
diese im Schließsinne des Entlüftungsventiltellers. Auf diese Weise wird
verhindert, daß sich im Kurbelgehäuse ein Unterdruck aufbaut, durch den
Verunreinigung über eventuelle Undichtigkeiten ins Innere des
Kurbelgehäuses dringen könnten. Die nicht dargestellte
Entlüftungsbohrung im Deckel 4 bewirkt eine freie Beweglichkeit der
Membran und damit eine Funktionstüchtigkeit des Entlüftungsventils.
Durch die Bypassbohrung 25 strömt auch bei geschlossenem
Entlüftungsventil eine Mindestölgasmenge in die Ansaugkanäle, so daß in
jedem Fall eine Mindestschmierung der Einlaßventilsitze gewährleistet ist.
Die Ölgasführung durch innere Querschnitte und Bohrungen erübrigt den
Aufwand für zusätzliche Leitungen und vermeidet das Risiko einer
Ölleckage. Dadurch werden Fertigung und Betrieb des Motors
kostengünstig.
Claims (11)
1. Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkurbelgehäuse,
einem Zylinderkopf und einer Entlüftungsvorrichtung, die mit dem
Zylinderkurbelgehäuse und mit einer im Zylinderkopf oder in einer
Zylinderkopfhaube angeordneten und zu Einlaßkanälen des Zylinderkopfs
führenden Ölgasverteilleitung in Strömungsverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsverbindung zwischen der
Entlüftungsvorrichtung (3) und dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses (1)
sowie der Ölgasverteilleitung nur durch motorinterne
Strömungsquerschnitte verwirklicht ist.
2. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Entlüftungsvorrichtung (3) ein Gehäuse
mit einem Oberteil (8) und einem Unterteil (9) aufweist, das Teil eines
vorderen Deckels (2) ist.
3. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Unterteil (9) einen Beruhigungsraum
(10) und einen Entlüftungsraum (11) aufweist, die durch eine von einem
Entlüftungsventilteller (18) beherrschte Bohrung (23) verbunden sind,
wobei der Beruhigungsraum (10) in direkter Strömungsverbindung mit
dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses (1) steht, während der
Entlüftungsraum (11) über eine Nische (12) im Kurbelgehäuse (1) und
eine Kurbelgehäusebohrung (5) sowie über eine Zylinderkopfbohrung mit
der Ölgasverteilleitung in Strömungsverbindung steht.
4. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nische (12) in einer Dichtfläche (13) der
schwungradfernen Stirnseite des Zylinderkurbelgehäuses (1) eingegossen
ist und daß die Kurbelgehäusebohrung (5) parallel zur schwungradfernen
Stirnseite in die Nische (12) mündend und koaxial zur
Zylinderkopfbohrung angeordnet ist.
5. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Zylinderkurbelgehäuse (1) und
Zylinderkopf eine Zylinderkopfdichtung vorgesehen ist, die eine
Dichtungsbohrung für die Ölgase aufweist, und daß die
Zylinderkopfbohrung im Durchmesser größer als die Dichtungsbohrung
und diese größer als die Kurbelgehäusebohrung (5) ausgebildet sind.
6. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß am Unterteil (9) ein angegossener
Schlauchstutzen (14) vorgesehen ist, der bei einem Saugmotor
geschlossen und bei einem Auflademotor in Strömungsverbindung mit der
Saugseite eines Turboladers steht, während zugleich die
Kurbelgehäusebohrung (5) von einem Aufladezylinderkopf ohne
Zylinderkopfbohrung verschlossen ist.
7. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorangegangenen
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (8) als Kunststoffdose
ausgebildet ist, die in eine zylindrische Führung (6) des Unterteils (9)
einschiebbar ist, und daß ein Runddichtring (7) zur Abdichtung von
Oberteil (8) und Unterteil (9) vorgesehen ist, der durch eine umgebördelte
Lippe (15) unverlierbar mit dem Oberteil (8) verbunden ist.
8. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (8) eine zylindrische Deckel
führung (16) aufweist, in die ein Deckel (4) einpreßbar ist, durch den eine
Membran (17) fixierbar ist, wobei die Membran (17) den mit ihr
verbundenen Entlüftungsventilteller (18) führt und gegen eine Druckfeder
(19) betätigt.
9. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (4) eine Entlüftungsbohrung auf
weist, die durch eine nach unten weisende Abdeckung (22) gegen Ver
schmutzung geschützt ist.
10. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß das Oberteil (8) und/oder das Unterteil (9)
am Umfang Taschen (21) als Demontagehilfen für das Oberteil (8)
aufweisen.
11. Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis
10,
dadurch gekennzeichnet, daß in einer den Beruhigungsraum (10) von
dem Entlüftungsraum (11) trennenden Wand (24) eine Bypassbohrung
(25) vorgesehen ist.
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