Viertakt-Verbrennunqsmotor
Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf einen Viertakt-Verbrennungsmotor mit wenig¬ stens einem Zylinder, dessen Zylinderkopf zumindest einen Einlaß- und einen Auslaßkanal besitzt, mit einem eine Kurbelgehäusepumpe bildenden Kurbel¬ gehäuse, das über je ein Ventil einerseits an eine Zuleitung für Frischluft und anderseits an eine das Kurbelgehäuse mit dem Einlaßkanal verbindende An¬ saugleitung angeschlossen ist, und mit einem Schmierölkreislauf, der einen Behälter für Schmieröl, eine an den Behälter für Schmieröl angeschlossene Fördereinrichtung zum Einspritzen von Schmieröl in das Kurbelgehäuse und einen Ölabscheider in der Ansaugleitung umfaßt.
Stand der Technik
Um bei Viertakt-Verbrennungsmotoren mit einer Vorverdichtung der Verbren¬ nungsluft über eine Kurbelgehäusepumpe eine gute Ölschmierung innerhalb des Kurbelgehäuses mit einer vergleichsweise geringen Ölmenge zu ermögli¬ chen, ohne nachteilige Einflüsse auf das Beschleunigungsverhalten des Motors befürchten zu müssen, ist es bekannt (WO 02/44528 A1), Schmieröl aus einem Behälter über eine Fördereinrichtung in das Kurbelgehäuse einzuspritzen und das mit der Frischluft aus dem Kurbelgehäuse ausgetragene Schmieröl in ei¬ nem Ölabscheider abzuscheiden, der in einer das Kurbelgehäuse mit dem Ein¬ laßkanal des Zylinders verbindenden Ansaugleitung vorgesehen ist. Da Schmieröl in das Kurbelgehäuse eingespritzt wird, kann eine ausreichende Versorgung der bewegten Teile mit Schmieröl gewährleistet werden, ohne auf ein Ölbad oder eine Druckölschmierung angewiesen zu sein. Wegen der für die
Schmierung der Schmierstellen im Bereich des Kurbelgehäuses erforderlichen Verwirbelung des Schmieröls kann das Schmieröl eine lange Verweilzeit im Kurbelgehäuse aufweisen, was den notwendigen Öldurchsatz verringert. Die einfache Führung der Ansaugleitung vom Kurbelgehäuse zum Einlaßkanal des Zylinders über den Ölabscheider unter Umgehung des Behälters für Schmieröl vermeidet höhere Druckverluste und gewährleistet ein gutes Beschleunigungs¬ verhalten des Verbrennungsmotors zufolge des beschränkten Gesamtvolu¬ mens für die vorverdichtete Verbrennungsluft. Aufgrund der vergleichsweise geringen Schmierölmenge und der langen Verweilzeit des Schmieröls im Kur¬ belgehäuse machen sich allerdings mit der Frischluft in das Kurbelgehäuse an¬ gesaugte Verunreinigungen nachteilig bemerkbar. Diese Verunreinigungen werden überwiegend durch feine Schmutzpartikel gebildet, mit dem Schmieröl im Ölabscheider aus der vorverdichteten Verbrennungsluft abgeschieden und je nach der Kreislaufführung des Schmieröls entweder unmittelbar in das Kur¬ belgehäuse oder in den Behälter für Schmieröl zurückgefördert, was eine ent¬ sprechende Anreicherung des Schmieröls an solchen Verunreinigungen mit sich bringt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Viertakt-Verbrenn¬ ungsmotor der eingangs geschilderten Art so auszugestalten, daß eine Anreicherung des Schmieröls mit Verunreinigungen, insbesondere mit feinen Schmutzpartikeln, vermieden werden kann.
Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß der Schmierölkreislauf einen mit der Ölablaufleitung des Ölabscheiders verbundenen Schmutzab¬ scheider mit wenigsten einer beheizbaren Absetzkammer aufweist.
Da zufolge dieser Maßnahme das aus der vorverdichteten Verbrennungsluft im Ölabscheider der Ansaugleitung abgeschiedene Schmieröl über einen Schmutzabscheider geführt wird, können die mit dem Schmieröl aus dem Kur-
belgehäuse ausgetragenen Verunreinigungen aus dem Schmieröl abgetrennt werden. Die Erwärmung des im Ölabscheider zwangsläufig abgekühlten Schmieröls stellt eine ausreichende Viskosität des Schmieröls sicher, um die mitgeführten Schmutzpartikel in einer Absetzkammer des Schmutzabscheiders schwerkraftbedingt abzuscheiden, so daß mit dem Einsatz eine beheizbaren Absetzkammer einfache Konstruktionsverhältnisse für den Schmutzabscheider sichergestellt werden können. Die Erwärmung des Schmieröls in der Absetz¬ kammer kann außerdem dazu genützt werden, allenfalls aufgrund der Abküh¬ lung des Schmieröls im Ölabscheider kondensierten Wasserdampf wieder zu verdampfen und aus dem Schmierölkreislauf auszuscheiden.
Die Absetzkammer des Schmutzabscheiders kann durch eine gesonderte Heiz¬ einrichtung erwärmt werden. Eine solche gesonderte Heizeinrichtung ist jedoch in vielen Fällen nicht notwendig, wenn hiefür vorhandene Wärmequellen ausgenützt werden. Zu diesem Zweck kann die Absetzkammer im Bereich des Auslaßkanals im Zylinderkopf angeordnet werden, so daß das in der Absetz¬ kammer aus dem Ölabscheider der Ansaugleitung gesammelte Schmieröl über den Auslaßkanal des Zylinderkopfes erwärmt wird, bevor es in den Behälter für das Schmieröl bzw. in das Kurbelgehäuse rückgeführt wird. Damit eine für das Absetzen der Verunreinigungen ausreichende Verweilzeit des Schmieröls in der Absetzkammer erreicht wird, ist die Absetzkammer mit einem ausreichen¬ den Aufnahmevolumen zu versehen. Das von Schmutzpartikeln gereinigte Schmieröl kann dann über wenigstens einen Überlauf zu einem an den Behäl¬ ter für das Schmieröl angeschlossenen Ölablauf des Zylinderkopfes strömen.
Die Anordnung des Schmutzabscheiders im Zylinderkopf bietet nicht nur Vor¬ teile hinsichtlich einer platzsparenden Unterbringung und einer einfachen Er¬ wärmung über die fühlbare Abwärme der Abgase, sondern bietet auch die Möglichkeit, das zur Schmierung der Ventiltriebe und der Ventilstößel in den Zylinderkopf eingespritzte Schmieröl ebenfalls einer Schmutzabscheidung zu unterziehen. Zu diesem Zweck braucht die Absetzkammer lediglich einen Sammelraum für das in den Zylinderkopf eingespritzte Schmieröl zu bilden.
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Eine weitere Möglichkeit zur Erwärmung der Absetzkammer des Schmutzab¬ scheiders ergibt sich, wenn diese Absetzkammer im Bereich des Behälters für das Schmieröl angeordnet wird. Die Betriebstemperatur des Schmieröls reicht im allgemeinen aus, um eine ausreichende Dünnflüssigkeit des Schmieröls für die Schmutzabscheidung zu erreichen. Da die über das Kurbelgehäuse im Kreislauf geführten Schmierölmengen im Vergleich zum Speichervolumen des Behälters für das Schmieröl klein ausfallen, kann die Absetzkammer des Schmutzabscheiders über das betriebswarme Schmieröl in diesem Behälter ohne zusätzliche Energiezufuhr erwärmt werden.
Um die Gefahr eines Rückfließens von Schmieröl aus der Absetzkammer des Schmutzabscheiders in den Ölabscheider der Ansaugleitung zu unterbinden, kann schließlich zwischen dem Ölabscheider und dem Schmutzabscheider ein Rückschlagventil in die Ölablaufleitung eingebaut werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt und zwar wird ein erfindungsgemäßer Viertakt-Verbrennungsmotor in einem schematischen Schnitt gezeigt.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel bildet der Zylinderblock 1 des Viertakt-Verbrennungsmotors den einen Teil 2 eines Kurbelgehäuses 3, des¬ sen anderer Teil als Deckel 4 ausgebildet ist. Auf dem Kurbelzapfen 5 der im Kurbelgehäuse 3 gelagerten Kurbelwelle 6 ist das Pleuel 7 des Kolbens 8 we¬ nigstens eines Zylinders 9 gelagert, dessen Zylinderkopf 10 zumindest einen Einlaßkanal 11 mit einem Einlaßventil 12 und einen Auslaßkanal 13 mit einem Auslaßventil 14 sowie die zugehörigen Ventiltriebe 15 aufweist, die in her-
kömmlicher Weise die Ventile 12 und 14 entsprechend den jeweiligen Arbeits¬ takten ansteuern.
Das Kurbelgehäuse 3 bildet zusammen mit dem Kolben 8 eine Kurbel¬ gehäusepumpe, über die Frischluft angesaugt und verdichtet wird. Zu diesem Zweck ist das Kurbelgehäuse 3 über ein Rückschlagventil 16 an eine Zuleitung 17 für Frischluft angeschlossen. Die mittels der Kurbelgehäusepumpe vorver¬ dichtete Verbrennungsluft wird durch eine mit dem Einlaßkanal 11 verbundene Ansaugleitung 18 dem Zylinder 9 zugeführt. In dieser Ansaugleitung 18 ist ein Ölabscheider 19 vorgesehen, der als Zyklonabscheider mit einer Ölabscheide- kammer 20 ausgebildet ist. In diese Ölabscheidekammer 20 mündet der über ein Rückschlagventil 21 an das Kurbelgehäuse 3 angeschlossene Ast 22 der Ansaugleitung 18 tangential ein, während der weiterführende Verbindungsast 23 für einen zentralen Luftaustritt aus der Ölabscheidekammer 20 sorgt. Im Anschlußbereich des Verbindungsastes 23 der Ansaugleitung 18 an den Ein¬ laßkanal 11 ist eine Einspritzeinrichtung 24 für Brennstoff vorgesehen, so daß durch den Einlaßkanal 11 ein vorverdichtetes Brennstoff-Luftgemisch in den Zylinder 9 angesaugt wird.
Die Ölablaufleitung 25 des Ölabscheiders 19 ist mit einem Schmutzabscheider 26 verbunden, der eine Absetzkammer 27 im Zylinderkopf 10 bildet. Diese Ab¬ setzkammer 27 schließt unmittelbar an die Kanalwand des Auslaßkanals 13 an, so daß das mit der vorverdichteten Verbrennungsluft aus dem Kurbelge¬ häuse 3 ausgetragene Schmieröl nach seiner Abscheidung in der Absetzkam¬ mer 27 des Schmutzabscheiders 26 erwärmt wird. Aufgrund der durch die Er¬ wärmung bedingten Dünnflüssigkeit des Schmieröls setzen sich Schmutzparti¬ kel im Bodenbereich der Absetzkammer ab und können im vorgegebenen War- tungsabständen als Schlamm abgezogen werden. Allenfalls im Schmieröl kon¬ densierter Wasserdampf wird verdampft und kann in den Zylinderkopf 10 ent¬ weichen, von wo der Wasserdampf über eine Entlüftungsleitung 28 abgezogen wird. Das gereinigte Schmieröl strömt über einen Überlauf 29 zu einem gegen¬ über dem übrigen Zylinderkopf 10 abgedeckten Ölablauf 30, der durch eine
Rückleitung 31 mit einem an das Kurbelgehäuse 3 angeschlossenen Behälter 32 für Schmieröl in Verbindung steht.
Mit Hilfe einer an den Behälter 32 für das Schmieröl angeschlossenen Fördereinrichtung 33 wird Schmieröl aus dem Behälter 32 über wenigstens eine Druckleitung 34 in das Kurbelgehäuse 3 gespritzt. Zu diesem Zweck ist die Druckleitung 34 mit wenigstens einer in das Kurbelgehäuse 3 ragenden Düse 35 versehen. Die Verteilung des in das Kurbelgehäuse 3 eingespritzten Schmieröls wird durch die angesaugte Frischluft unterstützt, was eine ausrei¬ chende Ölschmierung innerhalb des Kurbelgehäuses 3 sicherstellt. Da mit der Frischluft Verunreinigungen in das Kurbelgehäuse 3 eingetragen werden, muß mit einer Belastung des Schmieröls durch diese Verunreinigungen gerechnet werden, die mit dem durch den Ast 22 der Ansaugleitung 18 aus dem Kurbel¬ gehäuse 3 ausgetragenen, durch die verdichtete Verbrennungsluft mitgerisse¬ nen Schmieröl im Ölabscheider 19 aus der Verbrennungsluft abgeschieden und dem Schmutzabscheider 26 zugeführt werden. Mit Hilfe des Schmutzab¬ scheiders 26 kann somit eine Anreicherung von Verunreinigungen im Schmier¬ öl einfach vermieden werden.
Damit ein Rückfließen von Schmieröl aus der Absetzkammer 27 in den Ölab¬ scheider 19 vermieden wird, kann in der Ölablaufleitung 25 ein Rückschlagven¬ til 36 vorgesehen werden.
Zur Schmierung der Ventiltriebe 15 sowie der Stößel der Ventile 12 und 14 ist der Zylinderkopf 10 an eine Einspritzeinrichtung 37 für Schmieröl angeschlos¬ sen, die eine an den Behälter 32 angeschlossene Förderleitung 38 mit einer Förderpumpe 39 umfaßt. Die Rückleitung dieses vom Kurbelgehäuse 3 ge¬ trennten Schmierölkreises geht über den Schmutzabscheider 26, dessen Ab¬ setzkammer 27 für das in den Zylinderkopf 10 eingespritzte Schmieröl einen Sammelraum bildet. Dies bedeutet nicht nur eine Konstruktionsvereinfachung, sondern bietet den zusätzlichen Vorteil einer Schmutzabscheidung auch für den Schmierölkreis über die Einspritzeinrichtung 37 für den Zylinderkopf 10.
Der Schmutzabscheider 26 kann auch dem Behälter 32 für das Schmieröl zu¬ geordnet werden, wie dies in der Zeichnung strichpunktiert angedeutet ist. In diesem Fall wird die Absetzkammer 27 über das auf Betriebstemperatur er¬ wärmte Schmieröl des Behälters 32 erwärmt. Die Wahl der Anordnung des Schmutzabscheiders entweder im Bereich des Auslaßkanals 13 oder des Be¬ hälters 32 hängt von den jeweiligen Umständen ab. Wird eine gesonderte Heizeinrichtung für die Absetzkammer des Schmutzabscheiders vorgesehen, so kann der Schmutzabweiser unabhängig von der Lage des Behälters 32 oder des Zylinderkopfes 10 positioniert werden: