[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse
einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0002] Eine gattungsgemäße Entlüftungsvorrichtung ist aus der DE 35 09 439 C2 bekannt. Die
Entlüftungsvorrichtung weist einen in eine Zylinderkopfhaube der Brennkraftmaschine
integrierten Ölabscheider auf, der aus einem Oberteil und einem Bodenteil gebildet
ist. Das Oberteil ist einstückig mit der Zylinderkopfhaube verbunden und weist Schikanen
zur Ölabscheidung auf. Diese Ausführung der Entlüftungsvorrichtung beansprucht allerdings
viel Bauraum im Zylinderkopf, insbesondere im Bereich der Nockenwelle, was sich bei
der Dimensionierung und somit auch beim Gewicht der Zylinderkopfhaube bemerkbar macht.
[0003] Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die DE 37 13 210 C2 verwiesen.
[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlüftungsvorrichtung zu schaffen,
die vorhandenen Bauraum nutzt, leicht und kostengünstig herstellbar ist, sowie eine
zeit- und kostensparende Montage ermöglicht.
[0005] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1
gegebenen Merkmale gelöst.
[0006] Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht im geringen Platzbedarf der Entlüftungsvorrichtung
und der dadurch erreichten Gewichtsersparnis. Das Gefälle des Ölabscheiders in Motorquerachsenrichtung
schafft Platz für den Ventiltrieb, insbesondere für die Ventilbetätigungshebel der
Brennkraftmaschine. Die Zylinderkopfhaube kann möglichst flach ausgestaltet werden.
Gleichzeitig bewirkt das Gefälle in Motorquerachsenrichtung eine Vergrößerung der
Dichtungsauflagefläche. Der Ölabscheider weist ebenfalls ein Gefälle in Motorlängsachsenrichtung
vom Eintritt zum Ölaustritt auf, wodurch der Ölaustritt geodätisch tiefer liegt als
der Eintritt für die Entlüftungsgase und somit das im Ölabscheider abgeschiedene Öl
zum Ölaustritt hin fließt. Infolge dieses Gefälles in Motorlängsachsenrichtung nimmt
der Querschnitt der Abscheidestrecke zu (Diffusorwirkung), wodurch die Strömungsgeschwindigkeit
der Entlüftungsgase in Motorlängsachsenrichtung abnimmt und eine Beruhigung des Entlüftungsgases
erfolgt, die eine Ölabscheidung bewirkt. Der Ölabscheider wirkt dadurch zusätzlich
zum Labyrinthabscheider als Volumenabscheider. Die Trennebene des Ölabscheiders verläuft
vorteilhafterweise zwischen einem plattenförmigen Bodenteil und einem wannenförmigen
Oberteil, wodurch die im wannenförmigen Oberteil angeordneten Stege nach der Montage
des Ölabscheiders dichtend an der am plattenförmigen Bodenteil angeordneten ebenfalls
plattenförmig ausgebildeten Dichtung anliegt. Bei einem Verlauf der Trennebene durch
die Stege d.h. bei einer Ausbildung der Stege sowohl im Oberteil als auch im Bodenteil
des Ölabscheiders, müßte nicht nur Dichtungsmaterial direkt auf die Stege aufgebracht
werden, sondern die Stege müßten nach der Montage des Ölabscheiders auch noch exakt
aufeinander treffen um eine gute Abdichtung zu bewirken. Der Ölaustritt des Ölabscheiders
ist als Siphon ausgebildet und verhindert ein ungewolltes Einströmen von Entlüftungsgasen
durch den Ölaustritt in den Ölabscheider im Gegenstrom zum Öl.
[0007] Bevorzugt sind zur Bildung eines Vorabscheiders innerhalb der Zylinderkopfhaube Abschottstege
vorgesehen, die zusammen mit einem Nockenwellenlager den Kettenschacht vom Nockenwellenraum
im wesentlichen abtrennen, so daß nur die Entlüftungsgase über einen Durchtritt in
den Nockenwellenraum gelangen und das Spritzöl bereits vor dem Eintritt in den Nockenwellenraum
an den Abschottstegen grob abgeschieden wird. Der Nockenwellenraum wird somit nicht
vom Spritzöl überflutet. Die unterschiedlichen Längen der Abschottstege sind von der
Drehrichtung der Kurbelwelle abhängig, wobei der kürzere Abschottsteg einen freien
Querschnitt, den oben erwähnten Durchtritt, für das Entlüftungsgas aus dem Kettenschacht
in den Nockenwellenraum freiläßt.
[0008] Vorzugsweise ist die Zylinderkopfhaube aus einem Druckgußteil gebildet, wodurch außer
dem anschließenden Entgraten keine weiteren Bearbeitungsschritte notwendig sind.
[0009] Zweckmäßigerweise weist der Eintritt in den Ölabscheider Schlitze mit Lamellen auf
und bewirkt durch seine Ausgestaltung eine weitere externe Ölabscheidung, d.h. eine
Ölabscheidung, die außerhalb des eigentlichen Ölabscheiders erfolgt. Die in den Nockenwellenraum
einströmenden Entlüftungsgase erfahren zuerst eine 180°-Umlenkung und prallen gegen
eine Wand der Zylinderkopfhaube sowie gegen die Lamellen des Eintritts, bevor sie
nach der zweiten externen Ölabscheidung durch die Schlitze in den Ölabscheider eintreten.
Die erste externe Ölabscheidung erfolgt wie bereits erwähnt mittels der Abschottstege
im Kettenschacht. Ferner verhindert die dem Kettenschacht abgewandte sowie der Zylinderkopfhauben-Seitenwand
zugewandte Anordnung und Ausgestaltung des Eintritts einen Übertritt von Spritzöl
aus dem Nockenwellenraum.
[0010] Das Oberteil des Ölabscheiders weist vorteilhafterweise eine Trennfläche auf, in
der eine Fangnut für die Dichtung vorgesehen ist. In montiertem Zustand des Ölabscheiders
quillt die Dichtung in die Fangnut, was einen sogenannten Verkrallungseffekt bewirkt
und ein Herausrutschen der Dichtung verhindert.
[0011] Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus der Beschreibung hervor.
[0012] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden in drei Zeichnungen näher
erläutert, und zwar zeigen:
- Fig. 1
- einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, der von einer Zylinderkopfhaube
abgedeckt ist, mit einer erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse
einer Brennkraftmaschine, wobei die Entlüftungsvorrichtung einen Ölabscheider aufweist,
welcher aus einem Oberteil und einem Bodenteil besteht,
- Fig. 2
- eine Ansicht von unten auf die perspektivisch dargestellte Zylinderkopfhaube mit dem
einstückig mit der Zylinderkopfhaube verbundenen Oberteil und dem das Oberteil abdeckenden
Bodenteil des Ölabscheiders gemäß Fig. 1,
- Fig. 3
- einen Ausschnitt einer Seitenansicht auf die Zylinderkopfhaube mit dem Oberteil des
Ölabscheiders gemäß Fig. 1 und 2, wobei im Oberteil Schikanen zur Ölabscheidung ausgebildet
sind, und
- Fig. 4
- eine Innenansicht auf das Bodenteil des Ölabscheiders.
[0013] Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Entlüftungsvorrichtung 1 für ein hier nicht dargestelltes
Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine in geneigter Einbaulage. Am Kurbelgehäuse ist
ein Zylinderkopf 2 befestigt, der von einer Zylinderkopfhaube 3 abgedeckt ist, wobei
sich die Zylinderkopfhaube 3 über einen unten näher beschriebenen Kettenschacht 4
(siehe Fig. 2) und einen Nockenwellenraum 5 des Zylinderkopfes 2 erstreckt. Die Zylinderkopfhaube
3 ist vorzugsweise durch ein Druckgußteil aus Aluminium gebildet.
[0014] Die Entlüftungsvorrichtung 1 weist einen im wesentlichen in die Zylinderkopfhaube
3 integrierten Ölabscheider 6 auf, der an einer einem hier nicht dargestellten Ansaugsystem
der Brennkraftmaschine abgewandten Seite 7 der Zylinderkopfhaube 3 in Richtung einer
Motorlängsachse 8 (siehe Fig. 2) verläuft. Der Ölabscheider 6 umfaßt ein einstückig
mit der Zylinderkopfhaube 3 ausgebildetes Oberteil 9 sowie ein das Oberteil 9 abdeckendes,
plattenförmig ausgebildetes Bodenteil 10, wobei am Oberteil 9 des Ölabscheiders 6
als Schikanen ausgebildete Stege 11 angeformt sind, die gemäß Fig. 3 ein Labyrinth
bilden und der Ölabscheidung dienen.
[0015] Fig. 2 zeigt die Zylinderkopfhaube 3 mit dem Ölabscheider 6, wobei das Oberteil 9
und das über Befestigungsschrauben 12 mit dem Oberteil 9 verbundene Bodenteil 10 des
Ölabscheiders 6 ein kastenförmiges Gehäuse bilden. Zwischen Oberteil 9 und Bodenteil
10 des Ölabscheiders 6 ist eine in Fig. 1 dargestellte Dichtung 13 angeordnet. Das
plattenförmig ausgebildete Bodenteil 10 des Ölabscheiders 6 weist einen Eintritt 14
für die Entlüftungsgase und einen Ölaustritt 15 für das abgeschiedene Öl auf. Der
Eintritt 14 besteht aus mehreren diagonal zur Motorlängsachse 8 verlaufenden Schlitzen
16 mit Lamellen 17 zum Schutz gegen Spritzöl aus dem Nockenwellenraum 5.
[0016] Der Ölaustritt 15 umfaßt ein an das Bodenteil 10 angegossenes Ölablaufröhrchen 18
auf, das gemäß Fig. 1 in eine Öltasche 19 eintaucht, welche durch im Zylinderkopf
2 angeformte Wehre 20 gebildet ist. Die Höhe der Wehre 20 ist derart ausgelegt, daß
das Ölablaufröhrchen 18 in allen Schwenkwinkeln der Brennkraftmaschine immer unterhalb
des Ölspiegels in der Öltasche 19 liegt, d.h. die Schwenkwinkel bedingen die Kontur
der Öltasche 19. Das Ölablaufröhrchen 18 weist an seinem freien Ende 21 zwei Abschrägungen
22 und 23 auf, die einerseits ein Verschließen des Ölablaufröhrchens 18 bei einem
eventuellen Anstoßen am Boden der Öltasche 19 verhindern und andererseits die Freigängigkeit
des Ölablaufröhrchens 18 innerhalb der durch die Öltasche 19 gegebenen Toleranzen
ermöglichen. Das Ölablaufröhrchen 18 kann somit möglichst dicht am Boden der Öltasche
19 angeordnet sein.
[0017] Der Kettenschacht 4 und der Nockenwellenraum 5 sind innerhalb der Zylinderkopfhaube
3 durch zwei voneinander beabstandete und in Richtung einer Hochachse 24 verlaufende
Abschottstege 25, 26 und einem zwischen den Abschottstegen 25, 26 angeordneten Nockenwellenlager
27 nebst hier nicht dargestellter Nockenwelle voneinander getrennt, wodurch ein Eindringen
von Spritzöl durch eine auf einem Antriebsrad 28 umlaufende Steuerkette 29 aus dem
Kettenschacht 4 verhindert wird. Die unterschiedliche Länge der Abschottstege 25,
26 ist abhängig von der Drehrichtung D der Steuerkette 29, wobei in Drehrichtung D
der Steuerkette 29 gesehen auf den kürzeren Abschottsteg 26 der längere Abschottsteg
25 folgt. Das durch die Steuerkette 29 in die Zylinderkopfhaube 3 mitgerissene Öl
fließt hauptsächlich über den längeren Abschottsteg 25 wieder in den Kettenschacht
4 ab. Der kürzere Abschottsteg 26 läßt einen Durchtritt 30 für den Weg des Entlüftungsgases
in den Nockenwellenraum 5 frei.
[0018] Der Ölabscheider 6 weist sowohl ein in Richtung der Motorlängsachse 8 vom Eintritt
14 zum Ölaustritt 15 verlaufendes Gefälle G
L (siehe Fig. 3) als auch ein in Richtung einer Motorquerachse 31 verlaufendes Gefälle
G
Q (siehe Fig. 1) auf, wobei der Ölaustritt 15 am geodätisch tiefsten Punkt angeordnet
ist. Die Schräge des Ölabscheiders 6 in Motorquerachsenrichtung 31 wird in der geneigten
Einbaulage der Brennkraftmaschine im wesentlichen aufgehoben, so daß eine Trennebene
32 zwischen Oberteil 9 und Bodenteil 10 des Ölabscheiders 6 bzw. eine Trennfläche
32a des Oberteiles 9 und eine Trennfläche 32b des Bodenteiles 10 in der Horizontalen
liegt (siehe Fig. 1).
[0019] Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der Zylinderkopfhaube 3 mit dem einstückig angeformten
Oberteil 9 des Ölabscheiders 6. Um eine ausreichende Dichtheit zwischen Oberteil 9
und Bodenteil 10 zu gewährleisten, sind die das Labyrinth ausbildenden Stege 11 des
Oberteils 9 im Vergleich zu der Trennfläche 32a des Oberteils 9 in Richtung der Motorhochachse
24 etwas zurückgesetzt, so daß die Dichtung 13 in montiertem Zustand des Ölabscheiders
6 fest auf der aufgrund des Gefälles G
Q in einem Winkel α zur Motorquerachse 31 verlaufenden Trennfläche 32a des Oberteiles
9 aufliegt (siehe Fig. 1) und somit zwischen Oberteil 9 und Bodenteil 10 dichtend
eingeklemmt ist. Die auf die Dichtung 13 einwirkenden Kräfte verlaufen in einem Winkel
α zur Motorquerachse 31 im Gegensatz zu den in Richtung der Motorhochachse 24 wirkenden
Kräften der Befestigungsschrauben 12.
[0020] Der Ölabscheider 6 steht über einen Ansaugstutzen 33 im Oberteil 9 mit dem Ansaugsystem
der Brennkraftmaschine in Verbindung. Der Ansaugstutzen 33 ist an die Zylinderkopfhaube
3 angeformt, wobei ein erster Abschnitt 33a des Ansaugstutzens 33 in Richtung der
Motorhochachse 24 und ein zweiter Abschnitt 33b in Richtung der Motorquerachse 31,
d.h. über der Zylinderkopfhaube 3, verläuft (siehe auch Fig. 2). Die beiden senkrecht
zueinander verlaufenden Abschnitte 33a, 33b ermöglichen einerseits eine Umlenkung
des Entlüftungsgases von der dem Ansaugsystem abgewandten zu der dem Ansaugsystem
zugewandten Seite der Brennkraftmaschine und andererseits eine druckgußgerechte Fertigung
der Zylinderkopfhaube 3. Ein freies Ende 34 des Ansaugstutzens 33 weist einen aus
Fertigungsgründen nur partiell angeformten Wulst 35 auf, der ein Abrutschen eines
auf den Stutzen 33 aufgezogenen Schlauches verhindert. Eine aufgrund der geneigten
Einbaulage des Motors abgeschrägte Rippe 36 ist im Oberteil 9 am Übergang in den Ansaugstutzens
33 ausgebildet, so daß kein Öl in den Ansaugstutzen 33 gezogen wird.
[0021] Fig. 4 zeigt die Trennfläche 32b des Bodenteiles 10, an der die Dichtung 13 anliegen
kann. Die Dichtung 13 kann sowohl als reine Elastomerdichtung als auch als Sandwichdichtung
ausgeführt sein, wobei die Sandwichdichtung eine zwischen zwei Gummischichten eingelegte
Metallschicht umfaßt. Die Pressung der Elastomerdichtung im sogenannten Nebenschlußverfahren
ist durch am Bodenteil 10 im Bereich der Befestigungsschrauben 12 angeordnete Abstandshalter
37 begrenzt, die in montiertem Zustand des Ölabscheiders 6 auf der Trennfläche 32a
des Oberteiles 9 aufliegen und somit einen für die Dichtung 13 definierten Raum zwischen
Bodenteil 10 und Oberteil 9 bilden. Bei der Sandwichdichtung kann aufgrund der Metallschicht
auf Abstandshalter 37 verzichtet werden. Die Pressung der Sandwichdichtung erfolgt
im sogenannten Hauptschlußverfahren. Die Abstandshalter 37 dienen gleichzeitig als
Haltelemente für die Dichtung 13. Ferner weist das Bodenteil 10 Anlageelemente 38
zur Positionierung des Bodenteils 10 auf dem Oberteil 9 auf, die mit dem Oberteil
9 zusammenwirken und ebenfalls gleichzeitig als Halteelemente für die Dichtung 13
dienen.
[0022] Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind im Bereich der Anlageelemente 38 im Anschluß an
die Trennfläche 32a des Oberteiles 9 Verdickungen 39, welche ebenfalls trapezförmig
ausgebildet sein können, zur Vergrößerung der Auflagefläche der Dichtung 13 angeordnet.
Die Trennfläche 32a des Oberteils 9 weist zudem eine Fangnut 40 auf, in welche sich
die Dichtung 13 im montierten Zustand des Ölabscheiders 6 einpreßt.
[0023] Bei der Entlüftung werden die beim Betrieb der Brennkraftmaschine entstehenden Entlüftungsgase
aus dem Kurbelgehäuse abgeleitet und erreichen über den Kettenschacht 4 den in der
Verlängerung des Abschottsteges 26 angeordneten Durchtritt 30 in den Nockenwellenraum
5, wobei eine erste Vorabscheidung der in den Entlüftungsgasen mitgeführten Ölpartikel
an den Abschottstegen 25, 26 erfolgt. Die Entlüftungsgase strömen über den Durchtritt
30 in den Nockenwellenraum 5 ein und erfahren eine 180°-Umlenkung, wodurch sie für
eine zweite Vorabscheidung gegen eine Wand der Zylinderkopfhaube 3 und anschließend
gegen die Lamellen 17 des Eintritts 14 in den Ölabscheider 6 prallen. Der Eintritt
14 ist derart gestaltet, daß sich die oben beschriebene Entlüftungsgasströmung bzw.
-umlenkung ausbildet und auch kein Spritzöl aus dem Nockenwellenraum 5 in den Ölabscheider
6 einspritzen kann. Über den Eintritt 14 gelangen die Entlüftungsgase in den Ölabscheider
6. Die restlichen in den Entlüftungsgasen mitgeführten Ölpartikel scheiden sich nun
im Ölabscheider 6 ab und werden über den Ölaustritt 15 einem hier nicht dargestellten,
im Zylinderkopf 2 sowie im Kurbelgehäuse angeordneten Ölrücklauf zugeführt, durch
den die abgeschiedenen Ölpartikel anschließend in eine ebenfalls nicht dargestellte
Ölwanne am unteren Ende des Kurbelgehäuses zurückführbar sind. Die entölten Entlüftungsgase
werden über den Ansaugstutzen 33 dem im Anschluß an den Ölabscheider 6 befindlichen
Ansaugsystem der Brennkraftmaschine zugeleitet und anschließend der motorischen Verbrennung
zugemischt.
[0024] Die als Schikanen ausgebildeten Stege 11 des Oberteiles 9 sind so angeordnet, daß
der in den Ölabscheider 6 eintretende Entlüftungsgasstrom mehrfach umgelenkt wird,
wobei die Stege 11 diagonal zur Motorlängsachse 8 verlaufen und das abgeschiedene
Öl zum Ölaustritt 15 führen. Die Ölpartikel der Entlüftungsgase treffen dabei auf
die Stege 11 auf, schlagen sich dort nieder und fließen über das Bodenteil 10 in den
Ölaustritt 15. Da der Ölaustritt 15 im Bodenteil 10 des Ölabscheiders 6 in Einbaulage
der Brennkraftmaschine aufgrund des Gefälles G
L des Ölabscheiders 6 in Motorlängsachsenrichtung 8 geodätisch tiefer liegt als der
Eintritt 14 in den Ölabscheider 6 ergibt sich im Zusammenwirken mit der im Oberteil
9 nahe des Ansaugstutzens 33 angeordneten Rippe 36 zum Rückhalten des Öles, daß das
im Ölabscheider 6 abgeschiedene Öl nur in den Ölaustritt 15 gelangt und nicht in den
Ansaugstutzen 33 gezogen wird. Der Ölabscheider 6 ist sowohl als Volumenabscheider
als auch als Labyrinthabscheider ausgebildet, wobei der Übergang von kleine auf große
Querschnitte und lange Wege zur Beruhigung des ölhaltigen Entlüftungsgases sowie Schikanen
zur Umlenkung des Entlüftungsgasstromes eine Ölabscheidung ermöglichen.
1. Entlüftungsvorrichtung für ein Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, an welchem
ein Zylinderkopf befestigt ist, der von einer Zylinderkopfhaube abgedeckt ist, wobei
die Entlüftungsvorrichtung einen im wesentlichen in die Zylinderkopfhaube integrierten
und mit Schikanen versehenen Ölabscheider aufweist, der durch ein einstückig mit der
Zylinderkopfhaube verbundenes Oberteil und ein Bodenteil gebildet ist, wobei der Ölabscheider
einen Eintritt, einen mit dem Ansaugsystem der Brennkraftmaschine verbundenen Ansaugstutzen,
sowie einen Ölaustritt aufweist, und wobei die Schikanen des Ölabscheiders durch Stege
des Oberteils gebildet werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ölabscheider (6) ein in Richtung einer Motorlängsachse (8) vom Eintritt (14)
zum Ölaustritt (15) verlaufendes Gefälle (GL) und ein in Richtung einer Motorquerachse (31) verlaufendes Gefälle (GQ)aufweist und der Ölaustritt (15) des Ölabscheiders (6) ein Ölablaufröhrchen (18)
umfaßt, das in eine Öltasche (19) eintaucht, welche durch im Zylinderkopf (2) angeformte
Wehre (20) gebildet ist.
2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderkopfhaube (3) einen Kettenschacht (4) und einen Nockenwellenraum (5)
abdeckt, wobei innerhalb der Zylinderkopfhaube (3) zwischen Kettenschacht (4) und
Nockenwellenraum (5) Abschottstege (25, 26) zur Bildung eines Vorabscheiders vorgesehen
sind.
3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinderkopfhaube (3) durch ein Druckgußteil gebildet ist.
4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Eintritt (14) in den Ölabscheider (6) Schlitze (16) mit Lamellen (17) aufweist.
5. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Oberteil (9) des Ölabscheiders (6) eine Trennfläche (32a) aufweist, in der eine
Fangnut (40) für eine Dichtung (13) vorgesehen ist.