[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ölvorabscheider für Kurbelgehäusegas einer
Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
[0002] Aus der
DE 101 27 819 A1 ist ein Ölabscheider für Kurbelgehäusegase einer Brennkraftmaschine bekannt, der
an einer Innenseite einer Zylinderkopfhaube angeordnet ist. Der bekannte Ölabscheider
weist eine Gehäuseschale auf, die an der Innenseite der Zylinderkopfhaube befestigt
ist und die die einzelnen Komponenten des Ölabscheiders aufnimmt. Der bekannte Ölabscheider
umfasst einen Ölvorabscheider, einen Zyklonabscheider und einen Ölfeinabscheider sowie
eine Ventileinrichtung.
[0003] Aus der
US 2005/0092267 A1 ist ein weiterer Ölabscheider bekannt, der an der Innenseite einer Zylinderkopfhaube
angebracht ist. Dieser Ölabscheider besitzt ebenfalls eine Gehäuseschale zur Aufnahme
der einzelnen Komponenten des Ölabscheiders, die einen Einlassbereich mit einer Einlassöffnung
für Kurbelgehäusegas sowie zwei davon beabstandete Rückläufe für Öl aufweisen, das
in einem Einlass-Ölabscheider beziehungsweise in einem Auslass-Ölabscheider aus dem
Kurbelgehäusegas abgeschieden worden ist. Dabei sind die beiden Rückläufe in einem
mittleren Längsbereich eines mit der Zylinderkopfhaube abgedeckten Zylinderkopfraums
angeordnet, der sich zwischen zwei jeweils einer Nockenwelle zugeordneten äußeren
Längsbereichen befindet. Somit kann das abgeschiedene Öl zwischen den beiden Nockenwellen
in den Zylinderkopfraum zurücktropfen. Die Einlassöffnung ist dabei oberhalb einer
der Nockenwellen, also in einem der äußeren Längsbereiche angeordnet.
[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, für einen Ölvorabscheider der eingangs
genannten Art eine Verbesserung zu realisieren, wie zum Beispiel eine verbesserte
Abscheidewirkung.
[0005] Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 1. Die Unteransprüche
beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
[0006] Allgemein schlägt die vorliegende Erfindung vor, an der Innenseite einer Zylinderkopfhaube
mit Hilfe eines Schalenkörpers einen Vorabscheideraum auszubilden. Dabei weist dieser
Schalenkörper zumindest einen Einlassabschnitt mit einer Einlassöffnung auf, die im
montierten Zustand in einem mittleren Längsbereich des Zylinderkopfraums angeordnet
ist. Durch diese Bauweise befindet sich die jeweilige Einlassöffnung zwischen den
beiden den Nockenwellen zugeordneten äußeren Längsbereichen. Dies hat den Vorteil,
dass Kurbelgehäusegas aus einem strömungstechnisch beruhigten Bereich des Zylinderkopfraums
abgesaugt werden kann, was zu einer Verbesserung der Abscheidewirkung im Ölvorabscheider
führt. Bemerkenswert ist ferner, dass der jeweilige Einlassabschnitt gleichzeitig
einen Rücklauf für im Vorabscheideraum abgeschiedenes Öl bildet. Dies hat zur Folge,
dass das abgeschiedene Öl durch die Einlassöffnung in den Zylinderkopfraum abtropfen
kann. Hierdurch besitzt der Ölabscheider beziehungsweise dessen Schalenkörper eine
besonders einfache Form, was die Herstellung des Ölvorabscheiders vergleichsweise
preiswert macht.
[0007] Durch die Erfindung wird somit ein Ölvorabscheider bereitgestellt, der im montierten
Zustand quasi in die Zylinderkopfhaube integriert ist. Insoweit betrifft die vorliegende
Erfindung auch eine Kombination einer Zylinderkopfhaube mit einem Ölvorabscheider.
[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann der jeweilige Einlassabschnitt so ausgestaltet
sein, dass er im montierten Zustand mit seiner Einlassöffnung über einen Flansch der
Zylinderkopfhaube vorstehend in den Zylinderkopfraum hineinragt. Durch diese Bauweise
befindet sich die Einlassöffnung vergleichsweise tief oder zentral innerhalb des Zylinderkopfraums,
was die Ansaugung von Kurbelgehäusegas aus strömungsdynamisch günstigen oder beruhigten
Bereichen des Zylinderkopfraums begünstigt. Insbesondere kann sich die jeweilige Einlassöffnung
somit unterhalb der Nockenwellen befinden, z.B. etwa auf Höhe eines Zwischendecks,
das im Zylinderkopfraum einen die Nockenwellen enthaltenden Nockenwellenraum von einem
Federn von Ladungswechselventilen enthaltenden Ventilfederraum trennt, oder unterhalb
des Zwischendecks im Ventilfederraum. Vorzugsweise umfasst eine Ölabscheidevorrichtung
mehrere verschiedene Abscheideeinrichtungen, wie zum Beispiel einen Ölvorabscheider
und mehrere Ölhaupt- oder Ölfeinabscheider, die zum Beispiel als Zyklon, Spiralölabscheider
oder dergleichen ausgestaltet sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Ölvorabscheiders bildet dieser die einzige innen an der Zylinderkopfhaube angeordnete
Abscheideeinrichtung einer derartigen, mehrere Abscheideeinrichtungen aufweisenden
Ölabscheidevorrichtung. Insbesondere kann so der erfindungsgemäße Ölvorabscheider
einfach einer konventionellen Ölabscheidevorrichtung vorgeschaltet werden, um deren
Effektivität zu verbessern. Gleichzeitig kann ein derartige Ölvorabscheider als Ölrücklauf
für nachgeordnete Ölabscheider dienen.
[0009] Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Vorabscheideraum, der mit Hilfe
des Schalenkörpers innen an der Zylinderkopfhaube ausgebildet ist, zumindest eine
Auslassöffnung für Kurbelgehäusegas aufweisen, die in der Zylinderkopfhaube ausgebildet
ist. Besonders vorteilhaft ist dabei eine Weiterbildung, bei welcher der Schalenkörper
selbst keine Auslassöffnung für Kurbelgehäusegas aufweist. Somit kann beispielsweise
eine konventionelle Ölabscheidevorrichtung an die Zylinderkopfhaube angeschlossen
werden, wodurch der erfindungsgemäße Ölvorabscheider automatisch vorgeschaltet wird.
[0010] Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den Unteransprüchen, den Zeichnungen
und der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen erläutert.
[0011] Die folgende Figurenbeschreibung dient zur Erläuterung bevorzugter Ausführungsbeispiele
der Erfindung, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Bauteile bezeichnen.
- Fig. 1
- zeigt eine perspektivische Ansicht von Ihnen auf eine Zylinderkopfhaube mit einem
Ölvorabscheider,
- Fig. 2
- zeigt eine perspektivische Ansicht von außen auf die Zylinderkopfhaube aus Fig. 1,
- Fig. 3
- zeigt eine Darstellung des Ölvorabscheiders bei am Zylinderkopf montierter Zylinderkopfhaube,
wobei die Zylinderkopfhaube und der Zylinderkopf nur teilweise und stark vereinfacht
geschnitten dargestellt sind.
[0012] Entsprechend Fig. 1 umfasst ein Ölvorabscheider 1 einen Schalenkörper 2, der zur
Ausbildung des Ölvorabscheiders 1 an einer Innenseite 3 einer Zylinderkopfhaube 4
einer in Fig. 3 angedeuteten Brennkraftmaschine 5 angeordnet ist. Der Ölvorabscheider
1 dient im Betrieb der Brennkraftmaschine 5, die vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug
angeordnet ist, dazu, Öl aus Kurbelgehäusegas auszuscheiden. Dieses Kurbelgehäusegas
oder BlowBy-Gas wird dabei mit Hilfe einer hier nicht dargestellten Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
aus einem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine 5 beziehungsweise aus einem in Fig.
3 nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 6 der Brennkraftmaschine 5 abgesaugt. Eine
derartige Entlüftungseinrichtung ist üblicherweise mit einer hier ebenfalls nicht
näher dargestellten Ölabscheidevorrichtung ausgestattet, die es ermöglicht, im Kurbelgehäusegas
mitgeführtes Öl auszuscheiden und dem Kurbelgehäuse rückzuführen. Eine derartige Ölabscheidevorrichtung
kann mehrere Abscheideeinrichtungen aufweisen. Eine diese Abscheideeinrichtungen kann
durch den hier gezeigten Ölvorabscheider 1 gebildet sein. Bei der hier gezeigten,
bevorzugten Ausführungsform bildet der Ölvorabscheider 1 die einzige innen an der
Zylinderkopfhaube 4 angeordnete Abscheideeinrichtung einer solchen Ölabscheidevorrichtung.
[0013] Dementsprechend ist der Ölvorabscheider 1 den anderen Abscheideeinrichtungen vorgeschaltet.
[0014] Im montierten Zustand deckt der Schalenkörper 2 an der Innenseite 3 der Zylinderkopfhaube
4 einen Wandabschnitt 7 der Zylinderkopfhaube 4 ab und begrenzt mit diesem abgedeckten
Wandabschnitt 7 einen Vorabscheideraum 8 des Ölvorabscheiders 1.
[0015] Der Schalenkörper 2 weist zumindest einen Einlassabschnitt 9 auf, über den Kurbelgehäusegas
aus einem von der Zylinderkopfhaube 4 abgedeckten, in Fig. 3 erkennbaren Zylinderkopfraum
10 in den Vorabscheideraum 8 eintreten kann. Im gezeigten, bevorzugten Beispiel weist
der Schalenkörper 2 drei derartige Einlassabschnitte 9 auf. Jeder Einlassabschnitt
9 weist eine Einlassöffnung 11 auf, durch die das Kurbelgehäusegas aus dem Zylinderkopfraum
10 über den jeweiligen Einlassabschnitt 9 in den Vorabscheideraum 8 gelangt. Der jeweilige
Einlassabschnitt 9 besitzt einen Strömungsquerschnitt, der von der jeweiligen Einlassöffnung
11 bis zum Vorabscheideraum 8 hin zunimmt. Der gesamte Einlassabschnitt 9 weist eine
relativ große Querschnittsfläche auf, wodurch sich relativ geringe Strömungsgeschwindigkeiten
ergeben, durch die nur vergleichsweise wenig Öl bzw. Ölnebel mit der Kurbelgehäusegasströmung
mitgerissen werden kann. Gleichzeitig bewirkt der vergleichsweise große Querschnitt
des jeweiligen Einlassabschnittes 9, dass Öl aus einem sich an der Innenfläche des
jeweiligen Einlassabschnittes 9 ausbildenden Ölfilm, der durch rücklaufendes Öl entstehen
kann, nicht von der Kurbelgehäusegasströmung mit gerissen wird. In einer in Fig. 3
erkennbaren Querrichtung kann der jeweilige Einlassabschnitt 9 insbesondere eine trichterförmige
Gestalt aufweisen, deren Strömungsquerschnitt sich zur jeweiligen Einlassöffnung 11
hin verjüngt. Zum Anbringen des Schalenkörpers 2 an der Zylinderkopfhaube 4 ist der
Schalenkörper 2 mit Clipselementen 12 versehen, mit deren Hilfe der Schalenkörper
2 an der Zylinderkopfhaube 4 einclipsbar ist. Die Zylinderkopfhaube 4 weist hierzu
komplementäre Clipskonturen 13 auf, die zum Einclipsen des Schalenkörpers 2 mit den
Clipselementen 12 zusammenwirken. Durch die Verclipsung lässt sich der Schalenkörper
2 vergleichsweise rasch und sicher an der Zylinderkopfhaube 4 montieren. Für die Befestigung
des Schalenkörpers 2 an der Zylinderkopfhaube 4 und insbesondere für die Abdichtung
des Vorabscheideraums 8 kann zusätzlich eine Verklebung vorgesehen sein.
[0016] Die Einlassabschnitte 9 sind beim Schalenkörper 2 so ausgestaltet, dass sie gleichzeitig
jeweils einen Rücklauf für Öl bilden, das vom Ölvorabscheider 1 und gegebenenfalls
von anderen nachgeordneten Abscheidern abgeschieden worden ist. Das bedeutet, dass
das abgeschiedene Öl entlang des jeweiligen Einlassabschnitts 9 in Richtung Zylinderkopfraum
10 abfließen und letztlich durch die jeweilige Einlassöffnung 11 in den Zylinderkopfraum
10 abtropfen kann.
[0017] Der Ölvorabscheider 1 kann somit mit nur einem einzigen Bauteil, nämlich mit dem
Schalenkörper 2 dadurch gebildet werden, dass der Schalenkörper 2 in die Zylinderkopfhaube
4 eingebaut wird. Bevorzugt ist dabei der Schalenkörper 2 aus einem Stück hergestellt,
so dass insbesondere die Einlassabschnitte 9 und die Clipselemente 12 integral am
Schalenkörper 2 ausgebildet sind.
[0018] Des weiteren ist der jeweilige Einlassabschnitt 9 so ausgestaltet, dass sich die
zugehörige Einlassöffnung 11 im montierten Zustand gemäß Fig. 3 im Zylinderkopfraum
10 in einem mittleren Längsbereich 14 befindet, der sich zwischen zwei äußeren Längsbereichen
15 befindet. Jedem dieser Längsbereiche 15 ist eine hier jeweils nur symbolisch angedeutete
Nockenwelle 16 zugeordnet. Beispielsweise steuert die eine Nockenwelle 16 Einlassventile,
während die andere Nockenwelle 16 Auslassventile steuert. Die Rotationsachsen der
Nockenwellen 16 definieren dabei die Längsrichtung der Zylinderkopfhaube 4 beziehungsweise
des Schalenkörpers 2. Wie insbesondere Fig. 3 ferner entnehmbar ist, können die Einlassabschnitte
9 vorzugsweise so ausgestaltet sein, dass der jeweilige Einlassabschnitt 9 im montieren
Zustand mit der zugehörigen Einlassöffnung 11 über einen Flansch 17 der Zylinderkopfhaube
4 vorsteht und in den Zylinderkopfraum 10 hineinragt.
[0019] Die Nockenwellen 16 sind im Zylinderkopfraum 10 in einem Bereich angeordnet, der
auch als Nockenwellenraum 20 bezeichnet werden kann. Dieser Nockenwellenraum 20 kann
innerhalb des Zylinderkopfraums 10 durch ein Zwischendeck 21 von einem Ventilfederraum
22 getrennt sein, in dem üblicherweise nicht gezeigte Rückstellfedern der ebenfalls
nicht gezeigten Ladungswechselventile angeordnet sind. An besagtem Zwischendeck 21,
das teilweise auch als Ölgalerie bezeichnet wird, erfolgt in der Regel die Lagerung
nicht gezeigter Tassenstößel der Ladungswechselventile. Im Bereich dieses Zwischendecks
21 bzw. im Ventilfederraum 22 existiert vergleichsweise wenig Spritzöl. Der Ölvorabscheider
1 saugt dadurch Kurbelgehäusegas mit einem relativ geringen Ölgehalt an.
[0020] In dem in Fig. 3 gezeigten Beispiel ragt der Einlassabschnitt 9 so weit in den Zylinderkopfraum
10 hinein, dass sich seine Einlassöffnung 11 etwa auf der Höhe des Zwischendecks 21
befindet oder sich sogar durch eine Ebene hindurch erstreckt, in der sich das Zwischendeck
21 erstreckt, und sich dadurch bis in den Ventilfederraum 22 hineinerstreckt. In jedem
Fall ist bei dieser Bauweise die jeweilige Einlassöffnung 11 von der Zylinderkopfhaube
4 weiter entfernt als die Nockenwellen 16.
[0021] Wie insbesondere Fig. 1 entnehmbar ist, können die Einlassabschnitte 9 zweckmäßig
auch so ausgestaltet bzw. am Schalenkörper 2 angeordnet sein, dass sie sich innerhalb
des mittleren Längsbereichs 14 jeweils zwischen zwei Zündeinrichtungen erstrecken.
In Fig. 1 sind die genannten Zündeinrichtungen nicht dargestellt, jedoch sind an der
Zylinderkopfhaube 4 Schächte oder Dome 18 ausgebildet, durch die die genannten Zündeinrichtungen
an der Brennkraftmaschine 5 anbringbar sind.
[0022] Die vorgeschlagene Ausgestaltung des jeweiligen Einlassabschnitts 9, dergestalt,
dass die zugehörige Einlassöffnung 11 im mittleren Längsabschnitt 14 angeordnet ist,
insbesondere über den Zylinderkopfhaubenflansch 17 vorstehend in den Zylinderkopfraum
10 hineinragt, vorzugsweise unterhalb der Nockenwellen 16 positioniert ist, ermöglicht
die Ansaugung von Kurbelgehäusegas aus einem strömungstechnisch beruhigten Gebiet,
beispielsweise im Bereich des Federraums oder Zwischendecks. Die Ansaugung von Kurbelgehäusegas
aus einem derartigen beruhigten Strömungsbereich führt zu einer Verbesserung des Wirkungsgrads
des Ölvorabscheiders 1.
[0023] Der Vorabscheidraum 8 weist zumindest eine Auslassöffnung 19 für Kurbelgehäusegas
auf. Diese Auslassöffnung 19 ist gemäß Fig. 2 bevorzugt in der Zylinderkopfhaube 4
ausgebildet. Somit kann die weiter oben genannte Kurbelgehäuseentlüftungseinrichtung
bzw. deren Ölabscheidevorrichtung über die Auslassöffnung 19 an den Ölvorabscheider
1 angeschlossen werden. Vorzugsweise besitzt der Schalenkörper 2 selbst keine Auslassöffnung
für Kurbelgehäusegas. Das bedeutet, dass das Kurbelgehäusegas nur durch die Auslassöffnung
19 der Zylinderkopfhaube 4 aus dem Vorabscheideraum 8 austreten kann.
[0024] Der Schalenkörper 2 kann als Spritzgussteil oder als Druckgussteil ausgestaltet sein.
Der Schalenkörper 2 kann aus Kunststoff oder aus Metall beziehungsweise aus Leichtmetall
hergestellt sein.
[0025] Sofern die Brennkraftmaschine 5 zwei Zylinderbänke aufweist, die jeweils mit einer
eigenen Zylinderkopfhaube 4 versehen sind, kann jede dieser Zylinderkopfhauben 4 mit
einem derartigen Ölvorabscheider 1 ausgestattet sein. Besonders vorteilhaft ist dabei
eine Ausführungsform, bei welcher die Schalenkörper 2 der beiden Ölvorabscheider 1
als Gleichteile ausgestaltet sind, so dass nur eine Art von Schalenkörpern 2 hergestellt
werden muss, die bei beiden Zylinderbänken verwendbar ist.
1. Ölvorabscheider für Kurbelgehäusegas einer Brennkraftmaschine (5), insbesondere in
einem Kraftfahrzeug,
- mit einem Schalenkörper (2), der im montierten Zustand an einer Innenseite (3) einer
Zylinderkopfhaube (4) der Brennkraftmaschine (5) angeordnet ist, dabei einen Wandabschnitt
(7) der Zylinderkopfhaube (4) abdeckt und mit dem abgedeckten Wandabschnitt (7) einen
Vorabscheideraum (8) begrenzt,
- wobei der Schalenkörper (2) zumindest einen Einlassabschnitt (9) aufweist, der einen
von einer Einlassöffnung (11) für Kurbelgehäusegas zum Vorabscheideraum (8) hin zunehmenden
Strömungsquerschnitt aufweist,
- wobei der wenigstens eine Einlassabschnitt (9) gleichzeitig einen Rücklauf für abgeschiedenes
Öl bildet, derart, dass das abgeschiedene Öl durch die jeweilige Einlassöffnung (11)
in einen von der Zylinderkopfhaube (4) abgedeckten Zylinderkopfraum (10) abtropfen
kann,
- wobei der jeweilige Einlassabschnitt (9) so ausgestaltet ist, dass sich die jeweilige
Einlassöffnung (11) im montierten Zustand im Zylinderkopfraum (10) in einem mittleren
Längsbereich (14) befindet, der sich zwischen zwei jeweils einer Nockenwelle (16)
zugeordneten äußeren Längsbereichen (15) befindet.
2. Ölvorabscheider nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalenkörper (2) Befestigungselemente (12), insbesondere Clipselemente (12),
aufweist, mit denen er an der Zylinderkopfhaube (4), insbesondere durch Einclipsen,
befestigbar ist.
3. Ölvorabscheider nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Einlassabschnitt (11) so ausgestaltet ist, dass er im montierten Zustand
mit seiner Einlassöffnung (11) über einen Flansch (17) der Zylinderkopfhaube (4) vorstehend
in den Zylinderkopfraum (10) hineinragt.
4. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Einlassabschnitt (9) so ausgestaltet ist, dass sich die jeweilige Einlassöffnung
(11) im montierten Zustand in einem Bereich des Zylinderkopfraums (10) befindet, der
von der Zylinderkopfhaube (4) weiter entfernt ist als die Nockenwellen (16).
5. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der jeweilige Einlassabschnitt (9) so ausgestaltet ist, dass sich die jeweilige Einlassöffnung
(11) im montierten Zustand im Zylinderkopfraum (10) im Bereich eines einen Nockenwellenraum
(20) des Zylinderkopfraums (10) von einem Ventilfederraum (22) trennenden Zwischendecks
(21) befindet, oder
- dass der jeweilige Einlassabschnitt (9) so ausgestaltet ist, dass sich die jeweilige Einlassöffnung
(11) im montierten Zustand in einem Ventilfederraum (22) des Zylinderkopfraums (10)
befindet, der durch ein Zwischendeck (21) von einem Nockenwellenraum (20) des Zylinderkopfraums
(10) getrennt ist.
6. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Einlassabschnitt (9) so ausgestaltet ist, dass er sich im mittleren
Längsbereich (14) jeweils zwischen zwei Zündeinrichtungen erstreckt.
7. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- dass der Vorabscheideraum (8) zumindest eine Auslassöffnung (19) für Kurbelgehäusegas
aufweist, die in der Zylinderkopfhaube (4) ausgebildet ist, und/oder
- dass der Schalenkörper (2) keine Auslassöffnung für Kurbelgehäusegas aufweist.
8. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalenkörper (2) als Spritzgussteil und/oder Druckgussteil aus Kunststoff oder
aus Metall oder Leichtmetall hergestellt ist.
9. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schalenkörper (2) mit der Zylinderkopfhaube (4) verklebt ist.
10. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Brennkraftmaschine (5) mit zwei Zylinderbänken in jeder Zylinderkopfhaube
(4) der beiden Zylinderbänke jeweils ein Schalenkörper (2) angeordnet ist, wobei die
beiden Schalenkörper (2) als Gleichteile ausgestaltet sind.
11. Ölvorabscheider nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölvorabscheider (1) die einzige innen an der Zylinderkopfhaube (4) angeordnete
Abscheideeinrichtung einer mehrere Abscheideeinrichtungen aufweisenden Ölabscheidevorrichtung
bildet.