DE4406986B4

DE4406986B4 - Hubkolben-Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4406986B4
Application number: DE4406986A
Authority: DE
Inventors: Lothar Bauer; Werner Lemme; Kai Tedsen; Reinhard Rechberg
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1994-03-03
Publication date: 2005-05-12
Anticipated expiration: 2014-03-04
Also published as: IT1275251B; GB2287067A; ITMI950375A0; GB9504183D0; ITMI950375A1; GB2287067B; DE4406986A1; US5529045A

Abstract

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 ein Gehäuse mit einem Oberteil (8) und einem Unterteil (9) aufweisenden Entlüftungsvorrichtung (3) und dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses (1) sowie der Ölgasverteilleitung nur durch motorinterne Strömungsquerschnitte verwirklicht ist und 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 Zylinderkurbelgehäuse (1) und eine Zylinderkurbelgehäusebohrung (5) sowie über eine Zylinderkopfbohrung mit der Ölgasverteilleitung in Strömungsverbindung steht.

Description

Die Erfindung betrifft eine 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.
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 Verbrennungsprozess 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 Zylinderkurbelgehäuse, kann in diesem Unterdruck entstehen, was zum Eindringen von Schmutz ins Zylinderkurbelgehäuse führen kann. Deshalb wird der Druck im Zylinderkurbelgehäuse von einem Entlüftungsventil auf einem bestimmten Druck konstant gehalten.

In der gattungsgemäßen europ. Patentschrift EP 0 251 159 B1 ist eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungsvorrichtung beschrieben, die in Gestalt eines am schwungradfernen Ende des Zylinderkurbelgehäuses angeordneten Entlüftungsventils vorgesehen ist. Das Entlüftungsventil ist mittels Rohrleitungen mit dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses und mit einer Ölgasverteilleitung im Zylinderkopf verbunden.

Diese Entlüftungsvorrichtung ist zwar funktionstüchtig, jedoch ziemlich bauaufwendig.

Weitere Entlüftungsvorrichtungen sind aus der DE 33 26 881 A1 und der DE 31 34 797 A1 bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine funktionssichere Entlüftungsvorrichtung für das Zylinderkurbelgehäuse einer Hubkolben-Brennkraftmaschine zu schaffen, die funktionssicher und zugleich einfach in ihrem Aufbau ist.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Verwendung ausschließlich motorinterner Strömungsquerschnitte zur Verbindung des Innenraums des Zylinderkurbelgehäuses mit dem Entlüftungsventil und der Ölgasverteilleitung im Zylinderkopf vermeidet 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 Einlassventilschmierung. Dadurch, dass das Unterteil einen Beruhigungsraum und einen Entlüftungsraum aufweist, die durch eine von einem Entlüftungsventilteller beherrschte Bohrung verbunden sind, wobei der Beruhigungsraum in direkter Strömungsverbindung mit dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses steht, während der Entlüftungsraum über eine Nische im Zylinderkurbelgehäuse und eine Zylinderkurbelgehäusebohrung sowie über eine Zylinderkopfbohrung mit der Ölgasverteilleitung in Strömungsverbindung steht, wird die Führung der Ölgase aus dem Zylinderkurbelgehäuse über ausschließlich interne Bohrungen zur Ölgasverteilleitung gewährleistet. Dadurch entfallen jegliche äußere Verbindungsleitungen mit der damit verbundenen Leckagegefahr.

In Weiterbildung der Erfindung ist das Gehäuse Teil eines vorderen Deckels. Auf diese Weise wird eine Integration der Entlüftungsvorrichtung im vorderen Deckel erreicht, der wiederum eine unmittelbare Strömungsverbindung zum Innern des Zylinderkurbelgehäuses aufweist.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, dass die Tasche in einer Dichtfläche der schwungradfernen Stirnseite des Zylinderkurbelgehäuses eingegossen ist, und dass die Zylinderkurbelgehäusebohrung parallel zur schwungradfernen Stirnseite in die Nische mündend und koaxial zur Zylinderbohrung angeordnet ist. Da die Nische ohne Zusatzaufwand gießbar ist und die Zylinderkurbelgehäusebohrung in einer Hauptbearbeitungsrichtung angebracht wird, ist der Fertigungsaufwand für die Entlüftungsquerschnitte gering. Das Auslaufen der Zylinderkurbelgehäusebohrung in die Nische erleichtert die Reinigung der Zylinderkurbelgehäusebohrung nach deren Fertigung. Die gegossene Nische ist strömungsgünstig geformt, sodass der Strömungswiderstand 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 Zylinderkurbelgehäusebohrung ausgebildet sind. Auf die Weise wird auch bei leichtem seitlichen Versatz von Zylinderkopfbohtung, Dichtungsbohrung und Zylinderkurbelgehäusebohrung eine drosselarme Führung der Ölgase erreicht.

Vorteilhaft ist, dass am Unterteil ein angegossener Schlauchstutzen vorgesehen ist, der bei einem Saugmotor geschlossen und bei einem Auflademotor in Strömungsverbindung mit der Saugseite eines Turboladers steht, während zugleich die Zylinderkurbelgehäusebohrung von einem Aufladezylinderkopf ohne Zylinderkopfbohrung verschlossen ist. Da beim Auflademotor der Ladeluftdruck höher als der Ölgasdruck im Zylinderkurbelgehäuse ist, kann auf dem Wege über die Ölgasverteilleitung kein Ölgas in die Ansaugkanäle 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 Auflademotor eine Schmierung aller Einlassventilsitze gewährleistet. Fehlende Zylinderkopfbohtung beim Aufladezylinderkopf bewirkt eine automatische Schließung der Zylinderkurbelgehäusebohrung, wodurch ein Rückströmen von Ladeluft in das Zylinderkurbelgehäuse verhindert wird.

Es hat sich auch als vorteilhaft gezeigt, dass das Oberteil als Kunststoffdose ausgebildet ist, die in eine zylindrische Führung des Unterteils einschiebbar 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 Runddichtrings wird eine sichere Abdichtung der Entlüftungsvorrichtung gewährleistet und durch die Verliersicherung eine einfache Montage sichergestellt.

Vorteilhaft ist auch, dass das Oberteil eine zylindrische Deckelführung aufweist, 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 vorge sehen 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 Beschreibung und der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt ist.

Es zeigen:

1: Schnitt durch die Entlüftungsvorrichtung 3,

2: Draufsicht auf die Entlüftungsvorrichtung 3,

3: Detailansicht des Zylinderkurbelgehäuses im Bereich der Entlüftungsvorrichtung,

3a: Schnitt durch die Nische 12 und die Zylinderkurbelgehäusebohrung 5 aus 3.

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 Ventilsitz 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 Zylinderkurbelgehäusebohrung 5 mündet. Die Zylinderkurbelgehäusebohrung 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 Zylinderkurbelgehäusebohrung 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 Zylinderkopfbohtung auf, so dass die Zylinderkurbelgehäusebohrung 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 Zylinderkurbelgehäusebohrung 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 Zylinderkurbelgehäuse ein Unterdruck aufbaut, durch den Verunreinigung über eventuelle Undichtigkeiten ins Innere des Zylinderkurbelgehäuses 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

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 ein Gehäuse mit einem Oberteil (8) und einem Unterteil (9) aufweisenden Entlüftungsvorrichtung (3) und dem Innern des Zylinderkurbelgehäuses (1) sowie der Ölgasverteilleitung nur durch motorinterne Strömungsquerschnitte verwirklicht ist und 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 Zylinderkurbelgehäuse (1) und eine Zylinderkurbelgehäusebohrung (5) sowie über eine Zylinderkopfbohrung mit der Ölgasverteilleitung in Strömungsverbindung steht.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse Teil eines vorderen Deckels (2) ist.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nische (12) in einer Dichtfläche (13) der schwungradfernen Stirnseite des Zylinderkurbelgehäuses (1) einge gossen ist und dass die Zylinderkurbelgehäusebohrung (5) parallel zur schwungradfernen Stirnseite in die Nische (12) mündend und koaxial zur Zylinderkopfbohtung angeordnet ist.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Zylinderkurbelgehäuse (1) und Zylinderkopf eine Zylinderkopfdichtung vorgesehen ist, die eine Dichtungsbohrung für die Ölgase aufweist, und dass die Zylinderkopfbohtung im Durchmesser größer als die Dichtungsbohrung und diese größer als die Zylinderkurbelgehäusebohrung (5) ausgebildet sind.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, 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 Zylinderkurbelgehäusebohrung (5) von einem Aufladezylinderkopf ohne Zylinderkopfbohrung verschlossen ist.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen 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.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (8) eine zylindrische Deckelführung (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.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) eine Entlüftungsbohrung aufweist, die durch eine nach unten weisende Abdeckung (22) gegen Verschmutzung geschützt ist.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (8) und/oder das Unterteil (9) am Umfang Taschen (21) als Demontagehilfen für das Oberteil (8) aufweisen.
Hubkolben-Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer den Beruhigungsraum (10) von dem Entlüftungsraum (11) trennenden Wand (24) eine Bypassbohrung (25) vorgesehen ist.