EP0964982B1 - Ventilation device for a crankcase of an internal combustion engine - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung.The invention relates to an internal combustion engine with a Crankcase ventilation device.
Aus der nachveröffentlichten EP 0 780 593 A1 ist eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei das Kurbelgehäuse eine Kurbelwelle, eine zur Kurbelwelle parallele, gegengleich umlaufende Ausgleichswelle und eine zusätzliche, zur Kurbelwelle gleichlaufende, parallele Hilfswelle mit einem Gegengewicht aufweist. Zur Belüftung des Zylinderkopfraumes ist die Hilfswelle mit einer axialen Sacklochbohrung versehen, die mit einem mit dem Luftfilter verbundenen Belüftungskanal und mit einer durch das Gegengewicht verlaufenden Querbohrung verbunden ist. Eine Belüftung des Zylinderkopfraumes erfolgt nun über die axiale Sacklochbohrung, wobei das blow-by-Gas über den Belüftungskanal dem Luftfilter zugeführt wird, das Öl aus dem Zylinderkopfraum aber nicht gegen die Fliehkraft in die Sacklochbohrung eintreten kann und somit trotz eines möglichen Luftaustausches eine einfache Ölsperre erhalten wird. Das bedeutet, daß im Ausgleichsgewicht keine Abscheidung der im blow-by-Ölgemisch enthaltenen Öltröpfchen stattfindet, sondern die Trennung des blow-by-Ölgemisches in blow-by-Gase und Öltröpfchen schon vor Eintritt in die Ausgleichswelle stattfindet. Wenngleich auch eine gewisse Ölabscheidung stattfindet, so können aber die in die Querbohrung einströmenden blow-by-Gase dennoch bestimmte Mengen von Öltröpfchen mitreißen, die dann unvorteilhafterweise über den Belüftungskanal in den Luftfilter gelangen.Post-published EP 0 780 593 A1 discloses a ventilation device for a crankcase of an internal combustion engine known, wherein the crankcase a crankshaft, a for Crankshaft parallel, counterparallel rotating balancer shaft and an additional, parallel to the crankshaft, parallel Having auxiliary shaft with a counterweight. For ventilation of the Cylinder head space is the auxiliary shaft with an axial blind hole provided with a connected to the air filter Ventilation duct and with a running through the counterweight Cross hole is connected. Aeration of the cylinder headspace Now takes place via the axial blind hole, wherein the blow-by gas is supplied to the air filter via the ventilation duct is, the oil from the cylinder head space but not against the centrifugal force can enter the blind hole and thus despite a possible air exchange a simple oil barrier is obtained. This means that in the balance weight no deposition the oil droplets contained in the blow-by oil mixture takes place, but the separation of the blow-by-oil mixture in Blow-by gases and oil droplets even before entering the balancer shaft takes place. Although some oil separation takes place, but so can in the transverse bore inflowing blow-by gases nevertheless certain amounts of oil droplets entrain, which then unfavorably via the ventilation duct get into the air filter.
Aus dem SAE (Society of Automotive Engineers) Paper (Feb. 1992) "Cosworth MBA Engine", Poole et al., S. 8 ist ebenfalls eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der das blow-by-Ölgemisch aus dem Kurbelgehäuse zur Ölabscheidung in ein Gehäuse geführt wird, in dem eine Ausgleichswelle gelagert ist. Die Ausgleichswelle umfaßt ein einen Abscheideraum bildendes Rohrstück mit Öffnungen, das zwischen zwei Ausgleichsgewichten angeordnet ist. Die rotierende Ausgleichswelle versetzt das aus dem Kurbelgehäuse in das Gehäuse der Ausgleichswelle eingeströmte blow-by-Ölgemisch ebenfalls in Rotation, wobei die in den blow-by-Gasen enthaltenen Öltröpfchen größtenteils gegen die Außenwand der Ausgleichswelle geschleudert werden und vom Gehäuse der Ausgleichswelle in die Ölwanne der Brennkraftmaschine ablaufen. Die reinen blow-by-Gase gelangen über die Öffnungen des Rohrstückes in den Abscheideraum der Ausgleichswelle und von dort in ein Ansaugsystem der Brennkraftmaschine. Ein kleinerer Teil der Öltröpfchen gelangt dennoch mit den blow-by-Gasen in den Abscheideraum der Ausgleichswelle, wird gegen die Innenwand des Rohrstückes geschleudert und gelangt über die Öffnungen des Rohrstückes wieder in das die Ausgleichswelle umgebende Gehäuse, wobei allerdings die durch dieselben Öffnungen in die Ausgleichswelle einströmenden blow-by-Gase die gerade austretenden Öltröpfchen wieder mitreißen können. Ferner bedeutet das als Abscheideraum eingesetzte Rohrstück einen zusätzlichen baulichen Aufwand der Entlüftungsvorrichtung.From the SAE (Society of Automotive Engineers) Paper (Feb. 1992) "Cosworth MBA Engine", Poole et al., P. 8 is also one Ventilation device for a crankcase of an internal combustion engine known in which the blow-by-oil mixture from the crankcase for oil separation is guided in a housing in which a balance shaft is mounted. The balance shaft comprises a pipe forming a separation space with openings, the is arranged between two balance weights. The rotating one Balance shaft offset from the crankcase in the Housing the balance shaft flowed in blow-by oil mixture also in rotation, the ones contained in the blow-by gases Oil droplets mostly against the outer wall of the balance shaft be thrown and from the housing of the balance shaft drain into the oil pan of the engine. The pure blow-by gases pass over the openings of the pipe section in the separation chamber of the balance shaft and from there in an intake system of the internal combustion engine. A smaller part the oil droplet still passes with the blow-by gases in the Separating the balance shaft, is against the inner wall of the Pipe piece thrown and passes through the openings of the Pipe piece back into the housing surrounding the balance shaft, however, the through the same openings in the balance shaft inflowing blow-by gases the just emerging Oil droplets can carry along again. Furthermore, this means as Separating pipe used piece of pipe an additional structural Effort of the ventilation device.
Aus der US-A-4 651 704 ist eine Brennkraftmaschine mit einer Entlüftungsvorrichtung bekannt, bei der die Nockenwelle hohl ausgebildet ist. Die blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse werden durch radiale Bohrungen in die hohle Nockenwelle eingeführt. Innerhalb der hohlen Nockwenwelle wird dann das in den blow-by-Gasen enthaltene Öl durch die herrschenden Zentrifugalkräfte abgetrennt und über weitere radiale Bohrungen wieder abgegeben.. Die verbleibenden blow-by-Gase werden schließlich über einen am axialen Ende der Nockenwelle angeordneten Kanal in die Ansaugleitung der Brennkraftmaschine abgeführt.From US-A-4 651 704 an internal combustion engine with a Ventilation device known in which the camshaft hollow is trained. The blow-by gases will be out of the crankcase introduced through radial holes in the hollow camshaft. Within the hollow Nockwenwelle is then in the blow-by gases contained oil by the prevailing centrifugal forces separated and discharged through further radial holes again .. The remaining blow-by gases are finally on a on axial end of the camshaft arranged channel in the intake pipe the internal combustion engine discharged.
Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE 42 37 128 A1, die US-PS 5 542 402 und die US-PS 5 261 380 verwiesen. For the general technical background is still on the DE 42 37,128 A1, US Pat. No. 5,542,402 and US Pat. No. 5,261,380.
Es ist die Aufgabe der Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftungsvorrichtung derart auszubilden, daß bei geringem baulichen Aufwand der Ölabscheidegrad der Vorrichtung verbessert wird.It is the object of the invention with an internal combustion engine a crankcase ventilation device in such form, that at low construction cost of Ölabscheidegrad the device is improved.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch
1 beziehungsweise 2 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the in the
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtungen liegt in der Erhöhung der Ölabscheiderate. Die räumliche Trennung der Öffnungen zur Zuführung des blow-by-ölgemi sches in die Massenausgleichsgewichte, der Radialbohrungen zur anschließenden Abführung der in den Massenausgleichsgewichten abgeschiedenen Öltröpfchen und des Gasführungsraumes zur Abführung des blow-by-Gases in das Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verhindert ein Mitreißen von bereits abgeschiedenen Öltröpfchen in das Ansaugsystem. Durch die aufgrund der rotierenden Ausgleichswelle auf das blow-by-Ölgemisch wirkenden Zentrifugalkräfte werden Luft und Öl in den Massenausgleichsgewichten zwangsläufig voneinander getrennt, wobei Luft und Öl nach der Trennung durch unterschiedliche Bohrungen weitergeleitet werden. Es ist kein zusätzlicher Teileaufwand erforderlich, da die Entlüftungsvorrichtung in die Ausgleichswelle und die Massenausgleichsgewichte integrierbar ist. Der Bearbeitungsaufwand ist gering, da nur Bohrungen in der Ausgleichswelle und den Massenausgleichsgewichten einzubringen sind. Ein zusätzlicher Abscheideraum kann entfallen. Die auf das Öl wirkende Zentrifugalkraft ist wesentlich größer als die auf das Öl ebenfalls wirkende Schwerkraft, so daß die ölabführenden Radialbohrungen an jeder beliebigen Stelle am Umfang der Massenausgleichsgewichte angeordnet werden können und eine etwaige Schräglage der Brennkraftmaschine bzw. des Fahrzeugs ohne Einfluß auf die Ölabscheidung bleibt.A significant advantage of the ventilation devices according to the invention lies in the increase of the oil separation rate. The spatial Separation of the openings for supplying the blow-by oil mixture in the mass balance weights, the radial bores to subsequent discharge of the mass balance weights separated oil droplets and the gas guidance space for removal the blow-by gas into the intake system of the internal combustion engine prevents entrainment of already separated oil droplets into the intake system. Due to due to the rotating Balance shaft on the blow-by-oil mixture acting centrifugal forces Air and oil are in the mass balance weights inevitably separated, with air and oil after the Separation be passed through different holes. There is no additional parts expense required because the Venting device in the balance shaft and the mass balance weights is integrable. The processing effort is low, since only holes in the balance shaft and the Mass balance weights are to be introduced. An additional one Separating room can be omitted. The centrifugal force acting on the oil is much larger than that on the oil as well acting gravity, so that the oil-removing radial bores anywhere on the circumference of the mass balance weights can be arranged and any skew of the Internal combustion engine or the vehicle without influence on the oil separation remains.
Durch Dimensionierung des Abströmwiderstandes mittels Verkleinerung des Durchmessers im Endbereich der ölabführenden Radialbohrungen kann erreicht werden, daß nur Öl aus den Radialbohrungen austritt, die Luft hingegen nicht.By dimensioning the flow resistance by means of reduction the diameter in the end of the oil-removing radial bores can be achieved that only oil from the radial bores but not the air.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.Further embodiments of the invention will become apparent from the other dependent claims and the description.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden in zwei Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert, und zwar zeigen:
- Fig. 1
- eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung mit in Massenausgleichsgewichten einer Ausgleichswelle eingebrachten Zuführbohrungen und Radialbohrungen sowie einem in der Ausgleichswelle angeordneten Gasführungsraum gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel und
- Fig. 2
- eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung mit einem in einer Ausgleichswelle angeordneten Gasführungsraum und in Massenausgleichsgewichten der Ausgleichswelle eingebrachten Radialbohrungen gemäß einem zweiten Ausführungsbeipiel.
- Fig. 1
- a schematic diagram of a venting device according to the invention with introduced in mass balancing weights of a balance shaft feed bores and radial bores and arranged in the balance shaft gas guide chamber according to a first embodiment and
- Fig. 2
- a schematic diagram of a venting device according to the invention with a arranged in a balance shaft gas guide chamber and mass balancing weights of the balance shaft introduced radial bores according to a second Ausführungsbeipiel.
Die schematische Explosionszeichnung gemäß Fig. 1 zeigt eine
erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung 1 eines Kurbelgehäuses
einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine
weist eine rotierende Ausgleichswelle 2 mit Massenausgleichsgewichten
3 und 4 auf, welche in einem mit dem
Kurbelgehäuse verbundenen Raum 5 im Zylinderkopf 6 oberhalb
hier nicht dargestellter Gaswechselventile der Brennkraftmaschine
gelagert ist. Der Raum 5 ist mittels einer Abdeckhaube 7
nach oben hin abgeschlossen. Die Ausgleichswelle 2 weist einen
in Richtung ihrer Rotationsachse 8 verlaufenden Gasführungsraum
9 auf, der an einem Ende 9a verschlossen und an einem gasabführenden
Ende 9b über eine nach außen hin dicht abgeschlossene
Kammer 10 mit dem nur teilweise dargestellten Ansaugsystem 11
der Brennkraftmaschine verbunden ist, wodurch ein Unterdruck in
der Entlüftungsvorrichtung 1 herrscht.The schematic exploded view of FIG. 1 shows a
Ventilation device 1 according to the invention of a crankcase
a non-illustrated internal combustion engine. The internal combustion engine
has a rotating
In den Massenausgleichsgewichten 3, 4 sind stirnseitig jeweils
zwei einander gegenüberliegende Öffnungen 12 angeordnet, die in
axial und parallel zu der Rotationsachse 8 der Ausgleichswelle
2 verlaufende Zuführbohrungen 13 münden. Die Zuführbohrungen 13
sind mit ebenfalls in den Massenausgleichsgewichten 3, 4 eingebrachten
Radialbohrungen 14 verbunden, welche in den Raum 5 außerhalb
der Ausgleichswelle 2 und schräg in den Gasführungsraum
9 der Ausgleichswelle 2 münden.In the
Das aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine austretende
blow-by-Ölgemisch gelangt über den die Ausgleichswelle 2 umgebenden
Raum 5 aufgrund des in der Entlüftungsvorrichtung 1
herrschenden Unterdrucks in die stirnseitig angebrachten Öffnungen
12 der rotierenden Massenausgleichsgewichte 3 und 4. Von
den Öffnungen 12 aus strömt das Gas-Öl-Gemisch in die axial
verlaufenden Zuführbohrungen 13 der rotierenden Massenausgleichsgewichte
3 und 4. Die auf das Gemisch wirkenden Zentrifugalkräfte
bewirken ein Abschleudern des Öles, welches sich an
den Wänden der Zuführbohrungen 13 abscheidet. Das abgeschiedene
Öl gelangt aufgrund der auf das Öl wirkenden Zentrifugalkräfte
über die Radialbohrungen 14 der Massenausgleichsgewichte 3, 4
in den Raum 5 außerhalb der Ausgleichswelle 2 und tropft in die
Ölwanne der Brennkraftmaschine ab. Da die Ausgleichswelle 2 inklusive
der darauf befestigten Massenausgleichsgewichte 3, 4 um
die Rotationsachse 8 mit einer hohen Drehgeschwindigkeit rotiert,
ist es den Öltröpfchen im Gegensatz zu den Gasen unmöglich
über die ölabführenden Radialbohrungen 14 in den Gasführungsraum
9 innerhalb der Ausgleichswelle 2 zu gelangen. Über
eine hier nicht dargestellte Verkleinerung des Durchmessers der
dem Raum 5 außerhalb der Ausgleichswelle 2 zugewandten Endbereichen
15 der Radialbohrungen 14 und der damit verbundenen Erhöhung
des Abströmwiderstandes kann zusätzlich erreicht werden,
daß nur das abgeschiedene Öl und nicht die Luft in den Raum 5
außerhalb der Ausgleichswelle 2 austritt. Aufgrund des in der
Entlüftungsvorrichtung 1 herrschenden Unterdrucks nimmt das
blow-by-Gas den gegenüber dem Weg des Öles entgegengesetzten
Weg durch die Radialbohrungen 14 und gelangt über den Gasführungsraum
9 sowie die daran anschließende, zur Umgebung hin
luftdicht abgeschlossene und strömungsberuhigende Kammer 10 in
das Ansaugsystem 11 der Brennkraftmaschine. Der Weg des blow-by-Gemisches
ist in den Figuren 1 und 2 durch Pfeile gekennzeichnet,
wobei die durchgezogenen Pfeile den Weg der Luft und
die gestrichelten Pfeile den Weg des Öles kennzeichnen.The emerging from the crankcase of the internal combustion engine
blow-by oil mixture passes over the
Fig. 2 zeigt eine schematische Explosionszeichnung eines weiteren
Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung
16. Der Einfachheit halber werden in Fig. 2 für übereinstimmende
Bauelemente aus Fig. 1 die dort verwendeten Bezugszeichen
übernommen. Die Ausgleichswelle 2 der Brennkraftmaschine
weist eine an einem Ende 2a stirnseitig eingebrachte
Öffnung 17 zum Eintritt des blow-by-Gemisches aus dem Kurbelgehäuse
auf, die in einen Gasführungsraum 9 mündet, welcher innerhalb
der Massenausgleichsgewichte 3, 4 Abscheideräume 9a, 9b
aufweist. Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weisen
die Massenausgleichsgewichte 3, 4 nur ölabführende Radialbohrungen
14 auf, die einerseits mit dem Gasführungsraum 9 der
Ausgleichswelle 2 und andererseits mit dem Raum 5 außerhalb der
Ausgleichswelle 2 in Verbindung stehen. Der Gasführungsraum 9
der Ausgleichswelle 2 ist über die strömungsberuhigende Kammer
10 mit dem Ansaugsystem 11 der Brennkraftmaschine verbunden.Fig. 2 shows a schematic exploded view of another
Embodiment of a ventilation device according to the invention
16. For simplicity, in Fig. 2 for matching
Components of Fig. 1, the reference numerals used there
accepted. The
Das blow-by-Gemisch gelangt vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine
über die an dem Ende 2a der Ausgleichswelle 2 stirnseitig
angeordnete Öffnung 17 in den Gasführungsraum 9 und damit
in die Abscheideräume 9a, 9b der sich um die Rotationsachse 8
drehenden Ausgleichswelle 2. Die durch die Rotation der Ausgleichswelle
2 und der Massenausgleichsgewichte 3, 4 auf das
Gemisch wirkenden Zentrifugalkräfte bewirken ein Ausschleudern
des Öles über die Radialbohrungen 14 der Massenausgleichsgewichte
3, 4 in den Raum 5 außerhalb der Ausgleichswelle 2, von
wo das Öl in die Ölwanne der Brennkraftmaschine abtropft. Die
blow-by-Gase werden über die an einem gasabführenden Ende 9c
des Gasführungsraumes 9 anschließende Kammer 10 dem Ansaugsystem
11 der Brennkraftmaschine zugeführt.The blow-by mixture passes from the crankcase of the internal combustion engine
on the end 2a of the
Die Anzahl der für die Entlüftungsvorrichtung verwendeten Massenausgleichsgewichte kann variieren, wodurch auch der Einsatz nur eines Massenausgleichsgewichtes denkbar wäre. Die zwischen Ansaugsystem und Entlüftungsvorrichtung angeordnete Kammer ermöglicht eine optimale Abdichtung, indem die Kammer beispielsweise einen an die Kammerwand angeformten Stutzen zum Anschluß an das Ansaugsystem aufweist und die Ausgleichswelle an ihrem gasabführenden Ende mittels eines Wellendichtringes in der Kammer gelagert ist. Ferner kann eine Abstimmung der Ölabscheidung gemäß den beiden Ausführungsbeispielen durch die Variation der Lage, der Durchmesser und der Winkel der Radial- und Axialbohrungen vorgenommen werden. Zusätzlich kann die Benetzungsfläche in den Radialbohrungen durch Einbringen von Stahlwolle vergrößert werden.The number of mass balancing weights used for the venting device can vary, which also causes the use only a mass balance weight would be conceivable. The between Intake system and venting device arranged chamber allows an optimal seal by the chamber, for example an integrally formed on the chamber wall nozzle for connection to the intake system and the balance shaft at her Gasabführenden end by means of a shaft seal in the chamber is stored. Furthermore, a vote of the oil separation according to the two embodiments by the variation of Position, the diameter and the angle of the radial and axial bores be made. In addition, the wetting surface increased in the radial bores by introducing steel wool become.
Claims (6)
- An internal combustion engine with a crankcase ventilation device (1),with a balancer shaft (2) with mass balancing weights (3, 4) which is positioned in the cylinder head (6) above the charge changing valves of the internal combustion engine,with a space (5) located outside the balancer shaft (2) which is connected to the crankcase,with a gas flow control space which runs axially and concentrically in relation to the axis of rotation (8) of the balancer shaft (2) inside the shaft (2) which is connected to the air intake system (11) of the internal combustion engine,at least one opening (12) connecting the space (5) to a feeder hole (13) which runs parallel to the axis of rotation (8) being positioned in a mass balancing weight (3, 4),the feeder hole (13) being connected to a radial oil-discharging hole (14) positioned in the mass balancing weight (3, 4),and the radial hole (14) discharging into both the space (5) outside the balancer shaft (2) and the gas flow control space (9) of the balancer shaft (2).
- An internal combustion engine with a crankcase ventilation device (1),with a balancer shaft (2) with mass balancing weights (3, 4) which is positioned in the cylinder head (6) above the charge changing valves of the internal combustion engine,with a space (5) located outside the balancer shaft (2) which is connected to the crankcase,with a gas flow control space which runs axially and concentrically in relation to the axis of rotation (8) of the balancer shaft (2) inside the shaft (2) which is connected to the air intake system (11) of the internal combustion engine,at least one opening (12) which connects the crankcase to the gas flow control space (9) being positioned at one end (2a) of the balancer shaft (2) at the front,and a radial oil-discharging hole (14) which discharges into both the space (5) outside the balancer shaft (2) and the gas flow control space (9) of the balancer shaft (2) being located in a mass balancing weight (3, 4).
- An internal combustion engine in accordance with claim 1 or 2,
characterised in that
positioned between a gas-discharging end (9b, 9c) of the gas flow control space (9, 9) and the air intake system (11) of the internal combustion engine is a chamber (10) which is designed to form an air-tight seal in relation to the surrounding area. - An internal combustion engine in accordance with claim 1,
characterised in that
provided in the mass balancing weights (3, 4) at the front are two openings (12) which are positioned opposite each other and parallel to the axis of rotation (8). - An internal combustion engine in accordance with claim 1,
characterised in that
the radial oil-discharging holes (14) have a smaller diameter in the outlet areas (15) facing the space (5) outside the balancer shaft (2). - An internal combustion engine in accordance with claim 2,
characterised in that
the gas flow control space (9) has separator spaces (9a, 9b) inside the mass balancing weights (3, 4).
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