WO2001004464A1 - Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer nockenwelle - Google Patents

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer nockenwelle Download PDF

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Hans BRÜGGEMANN
Hansjörg FINKBEINER
Martin Schmid
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Daimlerchrysler Ag
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    • 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 piston internal combustion engine with a camshaft according to the preamble of claim 1.
  • the camshaft of the reciprocating piston internal combustion engine has an essentially central axial bore, from which at least one radial bore leads the space surrounding the camshaft and which is connected to an inlet duct.
  • the camshaft is usually arranged above the gas exchange valves in the cylinder head of the reciprocating piston internal combustion engine. The space surrounding it is connected to the Kurbeigehause m, so that the crankcase gases can be passed through the radial and axial bore m of the camshaft over a short distance m an inlet channel.
  • the axial bore can run centrally through the camshaft if the camshaft, in particular its bearings, is lubricated from the outside. If the camshaft is lubricated through internal lubricating oil bores, the axial bore for ventilation is a little radially offset to the lubricating oil supply, whereby the two systems are strictly separated from each other.
  • the radial bore of the camshaft through a radial bore in a disk which is provided on the camshaft.
  • the disc can be integrally formed on the camshaft or can be placed separately on the camshaft by pressing on the camshaft is pressed, clamped, screwed, glued, soldered or welded.
  • the disk expediently has at least one axially parallel bore which is connected to the radial bore.
  • the crankcase gases entering through the axially parallel bore are separated by centrifugal force, whereby the oil components are thrown outwards through the radial bore, while the gaseous components pass through the pressure drop through the axial central bore of the crankshaft and from there through the intake system.
  • a particularly simple configuration results in the case of hollow camshafts in which the cams are formed by an internal pressure.
  • the central cavity can be connected to the space surrounding the camshaft through ventilation holes in the area of the largest cam elevation.
  • an effective oil separation is achieved due to the considerable distance of the cam elevation from the axis of rotation.
  • FIG. 1 schematically shows a camshaft of a reciprocating piston internal combustion engine according to the invention
  • Fig. 2 shows a variant in an enlarged partial section
  • Fig. 3 shows a variant with a hollow camshaft.
  • a camshaft 1 with cams 2 is rotatably mounted in a housing 5 by means of bearings 3. At the end it is sealed off from the housing 5 by a seal 4.
  • the housing 5 can be a cylinder head of a reciprocating piston internal combustion engine and encloses a space 13 which surrounds the camshaft 1 and is connected to a crankcase (not shown in more detail).
  • the camshaft 1 has an axial bore 6, from which radial bores 7 extend, which m the space 13 m.
  • the axial bore 6 of the camshaft 1 has an outlet 16 at one end, which is connected to an inlet channel of the reciprocating piston internal combustion engine (not shown in more detail).
  • crankcase gases Due to the pressure drop from the Kurbeigehause to the inlet channel, crankcase gases flow through the radial bores 7 and the axial bore 6 and the outlet 16 m through the inlet channel.
  • the direction of flow of the crankcase gases is designated 8. Centrifugal forces are exerted on the crankcase gases entering the camshaft 1 by the rotation of the camshaft 1. Because of the greater mass of the oil components, these are larger for them, so that they are thrown outwards, while the lighter gas components are transported inwards against the centrifugal force due to the pressure drop.
  • a disc 10 is provided on the camshaft 1 in the area of the radial bore 7 in the embodiment according to FIG. 2, the radial bore 11 of which extends the radial bore 7 of the camshaft 1.
  • FIG. 3 shows a hollow camshaft 17, in which cams 18 are formed by internal pressure. Vent holes 19 in the area of the largest elevation of the cams 18 are provided on the end faces of the cams 18 and enable the crankcase gases to reach a central cavity 20 of the camshaft 17, which is connected to the intake system m.
  • the heavier oil components are subject to a stronger centrifugal force, which, contrary to the pressure drop, forces them back into space 13.

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle zum Steuern von Gaswechselventilen und einer Kurbelgehäuseentlüftung, die über einen Ölabscheider mit Einlaßkanälen verbunden ist. Es wird vorgeschlagen, daß die Nockenwelle eine im wesentlichen zentrisch verlaufende, axiale Bohrung aufweist, von der aus mindestens eine radiale Bohrung in den die Nockenwelle umgebenden Raum führt und die an einen Einlaßkanal angeschlossen ist.

Description

Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle
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-byw 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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln Öl aus den Kurbelgehäusegasen abzuscheiden, bevor sie in das Einlaßsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine geleitet werden. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Nach der Erfindung weist die Nockenwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine eine im wesentlichen zentrisch verlaufende, axiale Bohrung auf, von der aus mindestens eine radiale Bohrung m den die Nockenwelle umgebenden Raum fuhrt und die an einen Einlaßkanal angeschlossen ist. Bei modernen Brennkraftmaschinen ist die Nockenwelle üblicherweise oberhalb der Gaswechselventile im Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet. Der sie umgebende Raum steht mit dem Kurbeigehause m Verbindung, so daß die Kurbelgehausegase über die radiale und axiale Bohrung m der Nockenwelle auf kurzem Weg m einen Einlaßkanal geleitet werden können.
Durch die hohe Drehzahl der Nockenwelle, werden die schwereren Olbestandteile der Kurbelgehausegase nach außen befordert, wahrend die leichteren Bestandteile der Kurbelgehausegase durch das Druckgefalle zwischen dem Raum um die Nockenwelle und dem Einlaßkanal m das Einlaßsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelangen. Hierzu sind keine besonderen Einrichtungen erforderlich. 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 Schmierolbohrungen geschmiert, verlauft die axiale Bohrung zur Entlüftung ein wenig radial versetzt zur Schmierolver- sorgung, wobei beide Systeme strikt voneinander getrennt sind.
Um die Olabscheidung durch eine vergrößerte Schleuderwirkung zu verbessern, ist es zweckmäßig, die radiale Bohrung der Nockenwelle durch eine radiale Bohrung m einer Scheibe zu verlangern, die auf der Nockenwelle vorgesehen ist. Die Scheibe kann emstuckig an die Nockenwelle angeformt oder separat auf die Nockenwelle aufgesetzt sein, indem sie auf die Nockenwelle gepreßt, geklemmt, verschraubt, geklebt, gelotet oder geschweißt ist.
Die Scheibe besitzt zweckmaßigerweise zusätzlich zu der radialen Bohrung mindestens eine achsparallele Bohrung, die mit der radialen Bohrung verbunden ist. Die αurch die achsparallele Bohrung eintretenden Kurbelgehausegase werden durch die Fliehkraft separiert, wobei die Olbestandteile durch die radiale Bohrung nach außen geschleudert werden, wahrend die gasformigen Bestandteile durch das Druckgefalle m die axiale zentrische Bohrung der Kurbelwelle und von dort m das Einlaßsystem gelangen.
Eine besonders einfache Ausgestaltung ergibt sich bei hohlen Nockenwellen, bei denen die Nocken durch einen Innendruck ausgeformt sind. Durch Beluftungsbohrungen im Bereich der größten Nockenerhebung kann der zentrale Hohlraum mit dem Raum verbunden werden, der die Nockenwelle umgibt. Auch hierbei wird aufgrund des erheblichen Abstands der Nokkenerhebung von der Rotationsachse eine wirkungsvolle Olab- scheidung erzielt.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale m Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmaßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch eine Nockenwelle einer erfmdungsge- maßen Hubkolbenbrennkraftmaschine, Fig. 2 eine Variante m einem vergrößerten Teilschnitt und Fig. 3 eine Variante mit einer hohlen Nockenwelle.
Eine Nockenwelle 1 mit Nocken 2 ist m 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 naher dargestellten Kurbelgehäuse verbunden ist. Die Nockenwelle 1 besitzt eine axiale Bohrung 6, von der radiale Bohrungen 7 ausgehen, die m den Raum 13 munden. Die axiale Bohrung 6 der Nockenwelle 1 besitzt an einem stirnseitigen Ende einen Auslaß 16, der mit einem nicht naher dargestellten Einlaßkanal der Hubkolbenbrennkraftmaschine verbunden ist.
Aufgrund des Druckgefalles vom Kurbeigehause zum Einlaßkanal strömen Kurbelgehausegase durch die radialen Bohrungen 7 und die axiale Bohrung 6 sowie den Auslaß 16 m den Einlaßkanal. Die Stromungsrichtung der Kurbelgehausegase ist mit 8 bezeichnet. Durch die Rotation der Nockenwelle 1 werden auf die m die Nockenwelle 1 eintretenden Kurbelgehausegase Zentrifugalkräfte ausgeübt. Diese sind wegen der größeren Masse der Olbestandteile für diese großer, so daß sie nach außen geschleudert werden, wahrend die leichteren Gasbestandteile durch das Druckgefalle entgegen der Zentrifugalkraft nach innen transportiert werden.
Um die Zentrifugalkräfte zu vergrößern und damit die Olab- scheidung zu verbessern, ist bei der Ausfuhrung nach Fig. 2 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 er- reicht man am Umfang der Scheibe 10 höhere Umfangsgeschwindigkeiten und damit größere Zentrifugalkräfte.
Um die Abscheidung zu verbessern, ist es zweckmäßig, im Bereich des Umfangs der Scheibe 10 achsparallele Bohrungen 12 vorzusehen, die mit den radialen Bohrungen 11 der Scheibe 10 kreuzen und auf gegenüberliegenden Stirnseiten 14, 15 der Scheibe 10 munden. Somit können die Kurbelgehausegase, die durch die achsparallelen Bohrungen 12 eintreten, einfach separiert werden, wobei die schwereren Olbestandteile m Stromungsrichtung 9 nach außen befordert werden, wahrend die leichteren Gasbestandteile über die radiale Bohrung 7 der Nockenwelle 1 nach innen gelangen. Die Scheibe 10 ist m geeigneter Weise mit der Nockenwelle 1 verbunden.
Die Ausfuhrung nach Fig. 3 zeigt eine hohle Nockenwelle 17, bei der Nocken 18 durch Innendruck ausgeformt sind. Entluf- tungsbohrungen 19 im Bereich der größten Erhebung der Nokken 18 sind an den Stirnseiten der Nocken 18 vorgesehen und ermöglichen, daß die Kurbelgehausegase m einen zentralen Hohlraum 20 der Nockenwelle 17 gelangen, der mit dem Einlaßsystem m Verbindung steht. Auch hierbei unterliegen die schwereren Olbestandteile einer stärkeren Zentrifugalkraft, die sie entgegen dem Druckgefalle zurück m den Raum 13 befordert .

Claims

Patentanspruche
1. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle zum Steuern von Gaswechselventilen und einer Kurbelgehauseent- luftung, die über einen Olabscheider mit Emlaßkanalen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle (1) eine axiale Bohrung (6) aufweist, von der aus mindestens eine radiale Bohrung (7) m den die Nockenwelle (1) umgebenden Raum (13) fuhrt und die an einen Einlaßkanal angeschlossen ist.
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Bohrung im wesentlichen zentrisch zur Nockenwelle verlauft.
3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nockenwelle (1) im Bereich der radialen Bohrung (7) eine Scheibe (10) mit mindesten einer radialen Bohrung (11) vorgesehen ist, die die radiale Bohrung (7) der Nockenwelle (1) verlängert.
4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß von der radialen Bohrung (11) der Scheibe (10) mindestens eine im wesentlichen achsparallele Bohrung (12) zu einer Stirnseite (14, 15) der Scheibe (10) fuhrt.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) emstuckig an die Nockenwelle (1) angeformt ist.
6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (10) auf die Nockenwelle (1) gepreßt, geklemmt, geschraubt, geklebt, gelötet oder geschweißt ist.
7. Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer Nockenwelle zum Steuern von Gaswechselventilen und einer Kurbelgehäuseentlüftung, die über einen Olabscheider mit Einlaßkanälen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle
(17) einen zentralen Hohlraum (20) aufweist, an den sich hohle Nocken (18) anschließen, und an den Stirnseiten der Nocken (18) im Bereich der größten Erhebung der Nocken (18) Entlüftungsöffnungen (19) vorgesehen sind.
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