EP1194680B1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer nockenwelle - Google Patents

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer nockenwelle Download PDF

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EP1194680B1 EP00938662A EP00938662A EP1194680B1 EP 1194680 B1 EP1194680 B1 EP 1194680B1 EP 00938662 A EP00938662 A EP 00938662A EP 00938662 A EP00938662 A EP 00938662A EP 1194680 B1 EP1194680 B1 EP 1194680B1
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camshaft
combustion engine
disc
reciprocating internal
bore
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Hans BRÜGGEMANN
Hansjörg FINKBEINER
Martin Schmid
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Daimler AG
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DaimlerChrysler AG
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0422—Separating oil and gas with a centrifuge device

Definitions

  • the invention relates to a reciprocating internal combustion engine with a Camshaft according to the preamble of claim 1.
  • crankcase In reciprocating internal combustion engines arrive due to the high Pressures and the reciprocating motion of the pistons of fuel gases over the piston rings in the crankcase. These fuel gases, also called “blow-by", increase the pressure in the crankcase, damage the lubricating oil and complicate the sealing of the crankcase.
  • the crankcase must therefore be vented. This This is usually done by having a connection between the crankcase and the intake system of the reciprocating internal combustion engine creates. As a result, no pollutants get into the environment.
  • oil separators To the lubricating oil, which in finely divided form in the crankcase gases is contained, from the intake system of the reciprocating internal combustion engine to keep away, oil separators are used, over which the crankcase gases are routed before they get into the intake system of the reciprocating internal combustion engine.
  • a generic Hubkolbenbrennkraftmaschine is from the U.S. Patent 4,651,704.
  • U.S. Patent 4,651,704 discloses a Internal combustion engine with a crankcase ventilation and a Oil separation, in which a hollow camshaft, more precisely a camshaft having a substantially centric, axial bore, as a separation chamber for the in the crankcase gases used heavier oil components used becomes. From this axial bore lead from radial holes in the space surrounding the camshaft, wherein the axial bore is connected to an inlet channel.
  • the surrounding space communicates with the crankcase so that the crankcase gases via the radial bores and the axial bore in the camshaft in a short path in an inlet channel can be passed. Due to the high speed the camshaft, the heavier oil components become the Crankcase gases are transported through the radial holes to the outside, while the lighter components of the crankcase gases through the pressure gradient between the space around the camshaft and the intake passage via the hollow camshaft to the intake system get the reciprocating internal combustion engine.
  • the invention is based on the object, the oil separation to improve by increasing the spin effect.
  • a significant advantage of the invention is the improvement the oil separation by an increased centrifugal effect, wherein the radial bore of the camshaft by a radial Bore in a disc is extended on the camshaft is provided.
  • the disc can be integral with the camshaft molded or separately mounted on the camshaft be pressed onto the camshaft, clamped, bolted, glued, soldered or welded.
  • the axial bore can run centrally through the camshaft, provided the lubrication of the camshaft, especially their Warehouse, done from outside. If the camshaft is inside Lubricated oil holes, runs the axial bore for venting a little radially offset to the lubricating oil supply, where both systems are strictly separated.
  • the disc has at least in addition to the radial bore an axially parallel bore, with the radial bore connected is.
  • the entering through the axis-parallel hole Crankcase gases are separated by the centrifugal force, wherein the oil components thrown by the radial bore to the outside while the gaseous components are passing through the pressure gradient in the axial centric bore of the crankshaft and get into the intake system from there.
  • a camshaft 1 of a generic reciprocating internal combustion engine with cam 2 is in a housing 5 by means of bearings 3rd rotatably mounted. It is at the end of the housing 5 out through a Seal 4 sealed.
  • the housing 5 may be a cylinder head of a Hubkolbenbrennkraftmaschine be and surround a room 13, which surrounds the camshaft 1 and with a not shown Crankcase is connected.
  • the camshaft 1 has an axial bore 6 from which radial bores 7 originate, which lead into the room 13.
  • the axial bore 6 of the camshaft 1 has an outlet at a front end 16, with an inlet channel not shown in detail Hubkolbenbrennkraftmaschine is connected.
  • crankcase gases Due to the pressure gradient from the crankcase to the inlet channel flow crankcase gases through the radial holes 7 and the axial bore 6 and the outlet 16 in the inlet channel.
  • the flow direction of the crankcase gases is denoted by 8.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen gelangen aufgrund der hohen Drücke und der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben Brenngase über die Kolbenringe in das Kurbelgehäuse. Diese Brenngase, auch "Blow-by" genannt, erhöhen den Druck im Kurbelgehäuse, schädigen das Schmieröl und erschweren die Abdichtung des Kurbelgehäuses. Das Kurbelgehäuse muß daher entlüftet werden. Dies geschieht in der Regel dadurch, daß man eine Verbindung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Einlaßsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine schafft. Dadurch gelangen keine Schadstoffe in die Umwelt. Um das Schmieröl, das in fein verteilter Form in den Kurbelgehäusegasen enthalten ist, vom Einlaßsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine fernzuhalten, werden Ölabscheider eingesetzt, über die die Kurbelgehäusegase geleitet werden, bevor sie in das Einlaßsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelangen.
Eine gattungsgemäße Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der US-PS 4,651,704 bekannt. Die US-PS 4,651,704 offenbart eine Brennkraftmaschine mit einer Kurbelgehäuseentlüftung und einer Ölabscheidung, bei dem eine hohle Nockenwelle, genauer gesagt eine Nockenwelle mit einer im wesentlichen zentrisch verlaufenden, axialen Bohrung, als Abscheideraum für die in den Kurbelgehäusegasen befindlichen schwereren Ölbestandteile verwendet wird. Von dieser axialen Bohrung aus führen radiale Bohrungen in den die Nockenwelle umgebenden Raum, wobei die axiale Bohrung an einen Einlaßkanal angeschlossen ist. Bei dieser Brennkraftmaschine sind die Nockenwellen oberhalb der Gaswechselventile im Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Der sie umgebende Raum steht mit dem Kurbelgehäuse in Verbindung, so daß die Kurbelgehäusegase über die radialen Bohrungen und die axiale Bohrung in der Nockenwelle auf kurzem Weg in einen Einlaßkanal geleitet werden können. Durch die hohe Drehzahl der Nockenwelle, werden die schwereren Ölbestandteile der Kurbelgehäusegase durch die radialen Bohrungen nach außen befördert, während die leichteren Bestandteile der Kurbelgehäusegase durch das Druckgefälle zwischen dem Raum um die Nockenwelle und dem Einlaßkanal über die hohle Nockenwelle in das Einlaßsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelangen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ölabscheidung durch eine Vergrößerung der Schleuderwirkung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Verbesserung der Ölabscheidung durch eine vergrößerte Schleuderwirkung, wobei die radiale Bohrung der Nockenwelle durch eine radiale Bohrung in einer Scheibe verlängert wird, die auf der Nockenwelle vorgesehen ist. Die Scheibe kann einstückig an die Nockenwelle angeformt oder separat auf die Nockenwelle aufgesetzt sein, indem sie auf die Nockenwelle gepreßt, geklemmt, verschraubt, geklebt, gelötet oder geschweißt ist.
Die axiale Bohrung kann zentrisch durch die Nockenwelle verlaufen, sofern die Schmierung der Nockenwelle, insbesondere ihre Lager, von außen erfolgt. Wird die Nockenwelle durch innen liegende Schmierölbohrungen geschmiert, verläuft die axiale Bohrung zur Entlüftung ein wenig radial versetzt zur Schmierölversorgung, wobei beide Systeme strikt voneinander getrennt sind.
Die Scheibe besitzt zusätzlich zu der radialen Bohrung mindestens eine achsparallele Bohrung, die mit der radialen Bohrung verbunden ist. Die durch die achsparallele Bohrung eintretenden Kurbelgehäusegase werden durch die Fliehkraft separiert, wobei die Ölbestandteile durch die radiale Bohrung nach außen geschleudert werden, während die gasförmigen Bestandteile durch das Druckgefälle in die axiale zentrische Bohrung der Kurbelwelle und von dort in das Einlaßsystem gelangen.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist der Stand der Technik und ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1
schematisch eine Nockenwelle einer gattungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine, und
Fig. 2
eine Nockenwelle einer erfindungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine in einem vergrößerten Teilschnitt.
Eine Nockenwelle 1 einer gattungsgemäßen Hubkolbenbrennkraftmaschine mit Nocken 2 ist in einem Gehäuse 5 mittels Lager 3 drehbar gelagert. Sie ist am Ende zum Gehäuse 5 hin durch eine Dichtung 4 abgedichtet. Das Gehäuse 5 kann ein Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine sein und umschließt einen Raum 13, der die Nockenwelle 1 umgibt und mit einem nicht näher dargestellten Kurbelgehäuse verbunden ist. Die Nockenwelle 1 besitzt eine axiale Bohrung 6, von der radiale Bohrungen 7 ausgehen, die in den Raum 13 münden. Die axiale Bohrung 6 der Nockenwelle 1 besitzt an einem stirnseitigen Ende einen Auslaß 16, der mit einem nicht näher dargestellten Einlaßkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist.
Aufgrund des Druckgefälles vom Kurbelgehäuse zum Einlaßkanal strömen Kurbelgehäusegase durch die radialen Bohrungen 7 und die axiale Bohrung 6 sowie den Auslaß 16 in den Einlaßkanal. Die Strömungsrichtung der Kurbelgehäusegase ist mit 8 bezeichnet. Durch die Rotation der Nockenwelle 1 werden auf die in die Nockenwelle 1 eintretenden Kurbelgehäusegase Zentrifugalkräfte ausgeübt. Diese sind wegen der größeren Masse der Ölbestandteile für diese größer, so daß sie nach außen geschleudert werden, während die leichteren Gasbestandteile durch das Druckgefälle entgegen der Zentrifugalkraft nach innen transportiert werden.
Um die Zentrifugalkräfte zu vergrößern und damit die Ölabscheidung zu verbessern, ist nach Fig. 2 erfindungsgemäß auf die Nockenwelle 1 im Bereich der radialen Bohrung 7 eine Scheibe 10 vorgesehen, deren radiale Bohrung 11 die radiale Bohrung 7 der Nockenwelle 1 verlängert. Dadurch erreicht man am Umfang der Scheibe 10 höhere Umfangsgeschwindigkeiten und damit größere Zentrifugalkräfte.
Um die Abscheidung weiter zu verbessern, sind im Bereich des Umfangs der Scheibe 10 achsparallele Bohrungen 12 vorgesehen, die mit den radialen Bohrungen 11 der Scheibe 10 kreuzen und auf gegenüberliegenden Stirnseiten 14, 15 der Scheibe 10 münden. Somit können die Kurbelgehäusegase, die durch die achsparallelen Bohrungen 12 eintreten, einfach separiert werden, wobei die schwereren Ölbestandteile in Strömungsrichtung 9 nach außen befördert werden, während die leichteren Gasbestandteile über die radiale Bohrung 7 der Nockenwelle 1 nach innen gelangen. Die Scheibe 10 ist in geeigneter Weise mit der Nockenwelle 1 verbunden.

Claims (3)

  1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (1) zum Steuern von Gaswechselventilen und einer Kurbelgehäuseentlüftung, die über einen Ölabscheider mit Einlaßkanälen verbunden ist, wobei die Nockenwelle (1) eine im wesentlichen zentrisch verlaufende, axiale Bohrung (6) aufweist, von der aus mindestens eine radiale Bohrung (7) in den die Nockenwelle (1) umgebenden Raum (13) führt und die an einen Einlaßkanal angeschlossen ist,
    dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nockenwelle (1) im Bereich der radialen Bohrung (7) eine Scheibe (10) mit mindestens einer radialen Bohrung (11) vorgesehen ist, die die radiale Bohrung (7) der Nockenwelle (1) verlängert und daß von der radialen Bohrung (11) der Scheibe (10) mindestens eine im wesentlichen achsparallele Bohrung (12) zu einer Stirnseite (14, 15) der Scheibe (10) führt.
  2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) einstückig an die Nockenwelle (1) angeformt ist.
  3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) auf die Nockenwelle (1) gepreßt, geklemmt, geschraubt, geklebt, gelötet oder geschweißt ist.
EP00938662A 1999-07-08 2000-05-20 Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer nockenwelle Expired - Lifetime EP1194680B1 (de)

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