EP1310637B1 - Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylinderbankreihen - Google Patents

Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylinderbankreihen Download PDF

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EP1310637B1
EP1310637B1 EP02020994A EP02020994A EP1310637B1 EP 1310637 B1 EP1310637 B1 EP 1310637B1 EP 02020994 A EP02020994 A EP 02020994A EP 02020994 A EP02020994 A EP 02020994A EP 1310637 B1 EP1310637 B1 EP 1310637B1
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oil separation
separation chamber
cylinder
oil
cylinder head
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Werner Gschwindt
Thomas Wasserbäch
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • 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
    • F01M13/02—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure
    • F01M13/021—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure
    • F01M13/022—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure using engine inlet suction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M13/0416—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil arranged in valve-covers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F7/00—Casings, e.g. crankcases or frames
    • F02F7/006—Camshaft or pushrod housings
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    • F02B2075/1832—Number of cylinders eight
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/18—DOHC [Double overhead camshaft]

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine having at least two rows of cylinder banks according to the preamble of claim 1.
  • crankcase ventilation for a multi-row internal combustion engine to the effect that in the crankcase ventilation the blow-by gases effectively entrained entrained oil and on the other hand, the cost of externally guided vent lines is reduced.
  • the crankcase ventilation should be ensured even when driving uphill or downhill of the vehicle.
  • the ⁇ labscheidehunt is integrated in the cylinder head cover, that the inlet opening for the blow-by gases substantially in the middle of the cylinder head cover, based on its longitudinal extent, is arranged. This is ensured even when driving up and down the motor vehicle, that despite the lubricating oil located in the camshaft chamber, the crankcase ventilation is not affected by the ⁇ labscheidehunt.
  • the ⁇ labscheidehunt is advantageously constructed in two parts and consists of a shell-like bottom part, which is completed by a lid member.
  • another oil separator is provided, which, viewed in the flow direction of the blow-by gases, adjoins the second oil separator chamber integrated in the cylinder head cover.
  • a pressure regulator is mounted, the output of which leads via a connecting line to the intake manifold of the internal combustion engine.
  • the internal combustion engine designed as a V8 engine has two rows of cylinder banks 2 and 3, which are both integrated in a crankcase upper part 4 and adjoined by a crankcase lower part 5 configured as a crankshaft bearing bridge. Between the crankcase upper part 4 and the crankcase lower part 5, a crankshaft 6 is mounted accordingly.
  • the two rows of cylinder banks 2 and 3 have two cylinder heads 7 and 8, in which, inter alia, the inlet camshafts 9 and 10 required for controlling the intake and exhaust valves and the exhaust camshafts 11 and 12 are accommodated.
  • the intake camshafts 9, 10 and the exhaust camshafts 11, 12 are driven via a drive double gear arranged on the crankshaft 6 and a timing chain 14, a so-called duplex chain, designed as an endless drive.
  • Both cylinder heads 7 and 8 are closed at the top by a respective cylinder head cover 16 and 18.
  • a venting or connecting line 34 is connected to the outlet nozzle 32, which leads to the cylinder head cover 18 and the other end to a on the cylinder head cover 18th provided inlet nozzle 36 is attached.
  • the inlet nozzle 36 is arranged on the cylinder head cover 18 that it opens directly adjacent to the inlet opening 30 of the ⁇ labscheidehunt 22 in the closed by the cylinder head cover 18 camshaft space 17.
  • the ⁇ labscheidehunt 22 is connected via an outlet opening 38 with a spiral oil separator 40 in connection.
  • a pressure regulator 42 is placed, which possibly reduces the negative pressure in the crankcase space with respect to the prevailing in the suction negative pressure.
  • the pressure regulator 42 has an outlet port 44, to which a line 46 is connected, which leads to the intake manifold of the intake system, not shown, of the internal combustion engine.
  • both oil separation chambers 20, 22 have openings 48 at their lid edges, via which lubricating oil located in the oil separation chamber 20, 22 can pass into the camshaft space 17.
  • oil separation chambers 20 and 22 functioning as a labyrinth partition walls 50 (shown in phantom) may be arranged.
  • a separation rib 52 or 54 is provided at a distance from the two inlet openings 28 and 30. The two ribs 52 and 54 prevent lubricating oil of the camshaft bearing provided at this level - supply of lubricating oil through the openings 28 and 30 into the oil separation chambers 20 and 22.
  • blow-by gases of the left bank of cylinders 1 to 4 are guided via the opening 28 in the ⁇ labscheidehunt 20 due to the pressure prevailing in the intake manifold vacuum conditions.
  • a part of the entrained by the blow-by gases lubricating oil can be deposited, which in turn, especially in non-stationary operation (acceleration, deceleration) via the openings 48 in the camshaft space 17 back.
  • the blow-by gases are then transferred via the connecting or venting line 34 to the right bank of cylinders 5 to 8 in the cylinder head cover 18. There they enter into the camshaft space 17 and are guided via the opening 30 together with the blow-by gases from the right cylinder bank row into the second oil separation chamber 22.
  • the two ⁇ labscheideschn 20 and 22 are integrated in the two cylinder head covers 16 and 18, that the two inlet openings 28 and 30 are arranged substantially in the middle of the cylinder head cover 16 and 18, based on their longitudinal extent. For a reliable crankcase ventilation is ensured even when driving uphill or downhill of the vehicle.

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylinderbankreihen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Aus der US-PS 3,908,617 ist eine Vorrichtung zur Kurbelgehäuseentlüftung einer zweireihigen Brennkraftmaschine bekannt, bei der über am Zylinderkopfgehäuse bzw. Zylinderkopfdeckel angebrachte Entlüftungsleitungen die im Kurbelgehäuseraum befindlichen sog. Blow-By-Gase abgeführt und der Sauganlage der Brennkraftmaschine in einem geschlossenen Kreislauf wieder zugeführt werden. Darüber hinaus sind auf der Innenseite der Zylinderkopfdeckel Blechleitelemente angebracht, an denen die Blow-By-Gase vorbeiströmen und ein Teil des durch die Blow-By-Gase mitgeführten Öls abgeschieden wird. Ein weiteres Beispiel ist aus der US 4,958, 613 bekannt.
  • Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, die Kurbelgehäuseentlüftung für eine mehrreihige Brennkraftmaschine dahingehend zu verbessern, dass bei der Kurbelgehäuseentlüftung den Blow-By-Gasen wirkungsvoll das mitgeführte Öl entzogen wird und andererseits der Aufwand für extern geführte Entlüftungsleitungen reduziert ist. Darüber hinaus soll die Kurbelgehäuseentlüftung auch bei Berg- bzw. Talfahrten des Kraftfahrzeuges sichergestellt sein.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Durch die im Zylinderkopfdeckel angeordneten Ölabscheidekammern, durch die die Blow-By-Gase hindurchgeführt werden, kann bereits ein Teil des mitgeführten Öls in diesen Kammern abgeschieden werden. Mit Hilfe der separat ausgebildeten Ölabscheidekammer können die eintretenden Blow-By-Gase "beruhigt" werden, so dass Ölanteile in den Blow-By-Gasen abgeschieden und ggf. über in einer Wand der Ölabscheidekammer vorgesehene Öffnungen in den Nockenwellenraum zurückgeführt werden.
  • Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
  • Die Ölabscheidekammer ist so im Zylinderkopfdeckel integriert, dass die Eintrittsöffnung für die Blow-By-Gase im wesentlichen in der Mitte des Zylinderkopfdeckels, bezogen auf seine Längserstreckung, angeordnet ist. Damit ist auch bei Berg- und Talfahrten des Kraftfahrzeuges sicher gestellt, dass trotz des im Nockenwellenraum befindlichen Schmieröls die Kurbelgehäuseentlüftung über die Ölabscheidekammer nicht beeinträchtigt ist.
  • Die Ölabscheidekammer ist in vorteilhafter Weise zweiteilig aufgebaut und besteht aus einem schalenartigen Bodenteil, das durch ein Deckelelement abgeschlossen ist.
  • An einem Zylinderkopfdeckel ist ein weiterer Ölabscheider vorgesehen, der sich in Strömungsrichtung der Blow-By-Gase gesehen, an die zweite im Zylinderkopfdeckel integrierte Ölabscheidekammer anschließt.
  • Auf den Ölabscheider ist ein Druckregler aufgesetzt, dessen Ausgang über eine Verbindungsleitung zum Saugrohr der Brennkraftmaschine führt. Damit kann der in Abhängigkeit vom Lastzustand der Brennkraftmaschine im Saugrohr herrschende Unterdruck auf einen für die Kurbelgehäuseentlüftung geeigneten konstanten Unterdruckwert eingeregelt werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
  • Es zeigen
    • Fig. 1
    eine Stirnansicht einer Brennkraftmaschine,
    Fig. 2
    eine Darstellung der beiden Zylinderkopfdeckel der Brennkraftmaschine,
    Fig. 3
    eine Innenansicht auf einen ersten Zylinderkopfdeckel,
    Fig. 4
    eine Innenansicht auf einen zweiten Zylinderkopfdeckel,
    Fig. 5
    einen Längsschnitt durch den ersten Zylinderkopfdeckel,
    Fig. 6
    einen Längsschnitt durch den zweiten Zylinderkopfdeckel und
    Fig. 7
    einen Querschnitt durch den zweiten Zylinderkopfdeckel.
    Beschreibung des Ausführungsbeispieles
  • Die als V8 - Motor ausgebildete Brennkraftmaschine weist zwei Zylinderbankreihen 2 und 3 auf, die beide in einem Kurbelgehäuseoberteil 4 integriert sind und an das sich ein als Kurbelwellenlagerbrücke ausgestaltetes Kurbelgehäuseunterteil 5 anschließt. Zwischen dem Kurbelgehäuseoberteil 4 und dem Kurbelgehäuseunterteil 5 ist dementsprechend eine Kurbelwelle 6 gelagert. Die beiden Zylinderbankreihen 2 und 3 weisen zwei Zylinderköpfe 7 und 8 auf, in denen unter anderem die zur Steuerung der Ein- bzw. Auslassventile erforderlichen Einlassnockenwellen 9 und 10 sowie die Auslassnockenwellen 11 und 12 aufgenommen sind. Die Einlassnockenwellen 9, 10 und die Auslassnockenwellen 11, 12 werden über ein auf der Kurbelwelle 6 angeordnetes Antriebs - Doppelzahnrad und einer als Endlostrieb ausgebildeten Steuerkette 14, einer sog. Duplexkette, angetrieben. Beide Zylinderköpfe 7 und 8 werden nach oben hin durch jeweils einen Zylinderkopfdeckel 16 und 18 abgeschlossen.
  • In bzw. an den Zylinderkopfdeckeln 16, 18 der beiden Zylinderbankreihen 1 bis 4 bzw. 5 bis 8 sind Vorrichtungen zur Kurbelgehäuseentlüftung vorgesehen, die im nachfolgenden näher beschrieben sind. Grundsätzlich werden die bei der Verbrennung bzw. beim Verdichtungstakt in den Kurbelgehäuseraum der Brennkraftmaschine übertretenden Blow-By-Gase über im Motorgehäuse integrierte Entlüftungswege (nicht dargestellt) in den Nockenwellenraum 17 geleitet, von wo sie aus dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine wieder zugeführt werden. Dazu ist in jedem Zylinderkopfdeckel 16, 18 eine Ölabscheidekammer 20 und 22 integriert, die gegenüber dem Nockenwellenraum 17 durch einen Deckel 24 bzw. 26 abgeschlossen ist. Beide Ölabscheidekammern 20, 22 weisen jeweils eine Eingangsöffnung 28 und 30 auf, über die die Blow-By-Gase in die Ölabscheidekammer 20 bzw. 22 eintreten können. Der am Zylinderkopfdeckel 16 vorgesehene Stutzen 32 bildet die Austrittsöffnung für die Ölabscheidekammer 20. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist an den Austrittsstutzen 32 eine Entlüftung- bzw. Verbindungsleitung 34 angeschlossen, die zum Zylinderkopfdeckel 18 führt und deren anderes Ende an einem am Zylinderkopfdeckel 18 vorgesehenen Eintrittsstutzen 36 befestigt ist. Der Eintrittsstutzen 36 ist so am Zylinderkopfdeckel 18 angeordnet, dass er unmittelbar neben der Eintrittsöffnung 30 der Ölabscheidekammer 22 in den durch den Zylinderkopfdeckel 18 abgeschlossenen Nockenwellenraum 17 einmündet. Die Ölabscheidekammer 22 steht über eine Austrittsöffnung 38 mit einem Spiral - Ölabscheider 40 in Verbindung. Auf dem Spiral - Ölabscheider 40 ist ein Druckregler 42 aufgesetzt, der ggf. den Unterdruck im Kurbelgehäuseraum gegenüber dem in der Sauganlage vorherrschenden Unterdruck reduziert. Der Druckregler 42 weist einen Ausgangsstutzen 44 auf, an den eine Leitung 46 angeschlossen ist, die zum Saugrohr der nicht dargestellten Sauganlage der Brennkraftmaschine führt.
  • Beide Ölabscheidekammern 20, 22 weisen darüber hinaus an ihren Deckelrändern Öffnungen 48 auf, über die in der Ölabscheidekammer 20, 22 befindliches Schmieröl in den Nockenwellenraum 17 übertreten kann. Des weiteren können in den Ölabscheidekammern 20 und 22 als Labyrinth fungierende Trennwände 50 (strichliniert dargestellt) angeordnet sein. Wie insbesondere aus Fig. 5 und 6 ersichtlich ist zu den beiden Eintrittsöffnungen 28 und 30 beabstandet, eine Trennrippe 52 bzw. 54 vorgesehen. Die beiden Rippen 52 und 54 verhindern, dass Schmieröl der auf dieser Höhe vorgesehenen Nockenwellenlager - Schmierölversorgung über die Öffnungen 28 und 30 in die Ölabscheidekammern 20 und 22 gelangt.
  • Im folgenden wird der Entlüftungsweg für die Blow-By-Gase beschrieben, nach dem sie vom Kurbelgehäuseraum in den Nockenwellenraum 17 überführt worden sind:
  • Die Blow-By-Gase der linken Zylinderbankreihe 1 bis 4 werden aufgrund der im Saugrohr herrschenden Unterdruckverhältnisse über die Öffnung 28 in die Ölabscheidekammer 20 geführt. In der Ölabscheidekammer 20 kann ein Teil des von den Blow-By-Gasen mitgeführten Schmieröls abgeschieden werden, das wiederum insbesondere im instationären Betrieb (Beschleunigen, Abbremsen) über die Öffnungen 48 in den Nockenwellenraum 17 zurückgelangt. Die Blow-By-Gase werden dann über die Verbindungs- bzw. Entlüftungsleitung 34 auf die rechte Zylinderbankreihe 5 bis 8 in den Zylinderkopfdeckel 18 überführt. Dort treten sie in den Nockenwellenraum 17 ein und werden über die Öffnung 30 zusammen mit den Blow-By-Gasen aus der rechten Zylinderbankreihe in die zweite Ölabscheidekammer 22 geführt. Auch dort wird ein Teil der mitgerissenen Ölbestandteile abgeschieden, die wiederum über die Öffnungen 48 in den Nockenwellenraum 17 der rechten Zylinderbankreihe abgeführt werden können. Schlussendlich gelangen die vorgereinigten Blow-By-Gase zum Spiral - Ölabscheider 40 und von dort aus gereinigt über den Druckregler 42 sowie über die Leitung 46 in das Saugrohr und damit in die Sauganlage der Brennkraftmaschine zurück. Die beiden Ölabscheidekammern 20 und 22 sind so in den beiden Zylinderkopfdeckeln 16 und 18 integriert, dass die beiden Eintrittsöffnungen 28 und 30 im wesentlichen in der Mitte der Zylinderkopfdeckel 16 und 18, bezogen auf ihre Längserstreckung, angeordnet sind. Damit ist eine zuverlässige Kurbelgehäuseentlüftung auch bei Berg- bzw. Talfahrten des Fahrzeuges sicher gestellt.

Claims (5)

  1. Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylinderbankreihen, deren Zylinderköpfe durch Zylinderkopfdeckel abgeschlossen sind, wobei zur Kurbelgehäuseentlüftung der sog. Blow-By-Gase an den Zylinderkopfdeckeln Entlüftungsleitungen angeschlossen sind, die mit einer Unterdruckquelle, z. B. einem Saugrohr, verbunden sind, und dass auf der Innenseite der Zylinderkopfdeckel Mittel zum Vorabscheiden von Öl aus den Blow-By-Gasen vorgesehen sind, wobei als Teil der Kurbelgehäuseentlüftung in den Zylinderkopfdeckeln (16, 18) jeweils eine mit einer Ein- und Austrittsöffnung (28, 30, 32, 38) versehene Ölabscheidekammer (20, 22) vorgesehen ist, wobei die Ölabscheidekammern (20, 22) über ihre Eintrittsöffnungen (28, 30) mit dem jeweiligen Nockenwellenraum (17) in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (32) wenigstens einer ersten Ölabscheidekammer (20) über eine Leitung (34) mit einem Eintrittstutzen (36) verbunden ist, der benachbart der Eintrittsöffnung (30) einer zweiten Ölabscheidekammer (22) in den dieser zweiten Ölabscheidekammer (22) zugeordneten Nockenwellenraum (17) einmündet.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidekammer (20, 22) so im Zylinderkopfdeckel (16, 18) integriert ist, dass die Eintrittsöffnung (28, 30) der Ölabscheidekammer (20, 22) im wesentlichen in der Mitte des Zylinderkopfdeckels (16, 18), bezogen auf seine Längserstreckung, angeordnet ist.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidekammer (20, 22) durch einen separaten Deckel (24, 26) verschlossen ist.
  4. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (38) der zweiten Ölabscheidekammer (22) zu einem im Zylinderkopfdeckel (18) integrierten Ölabscheider (40) führt.
  5. Kurbelgehäuseentlüftung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Ölabscheider (40) ein Druckregler (42) befestigt ist, dessen Ausgang zum Saugrohr der Brennkraftmaschine führt.
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