DE102008060412B4

DE102008060412B4 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102008060412B4
Application number: DE102008060412.7A
Authority: DE
Inventors: Thorsten Wunsch; Alexander Kronich
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2023-03-30
Anticipated expiration: 2028-11-29
Also published as: US20100132655A1; CN101749079A; DE102008060412A1; CN101749079B; US8302577B2

Abstract

Verbrennungsmotor (1) mit einem Kurbelgehäuseoberteil und einem Kurbelgehäuseunterteil (2), wobei ein von unten am Kurbelgehäuseoberteil angeflanschter und in das Kurbelgehäuseunterteil (2) ragender Ölhobel (5) vorgesehen ist, der eine Wandung für eine durch die Drehung einer Kurbelwelle initiierte Ölnebelwalze bildet und welche zumindest einen hobelartigen Schlitz (7) zum Abscheiden von Öltröpfchen aufweist, wobei in Drehrichtung (6) der Kurbelwelle und damit in Drehrichtung der Ölnebelwalze zumindest zwei Schlitze (7) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass diesen jeweils nachfolgend eine Rückführöffnung (9) in der Wandung des Ölhobels (5) vorgesehen ist, durch welche ölnebelfreie oder zumindest ölnebelreduzierte Gase zurückströmen und dass eine Ölrückführungseinrichtung (14) mit einem Oberteil (15) und einem damit verbundenen Unterteil (16) vorgesehen ist, wobei in der Ölrückführungseinrichtung (14) der Ölhobel (5), ein Beruhigungselement (10), Verdrängervolumina (17) und ein Ölrücklauf (18, 21) mit zugehörigen Fallrohren (19, 20) integriert sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit einem Kurbelgehäuseoberteil und einem Kurbelgehäuseunterteil, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 100 26 113 A1 ist ein gattungsgemäßer Verbrennungsmotor bekannt.
Aus der DE 42 04 522 C1 ist ein weiterer Verbrennungsmotor bekannt, welcher eine Vorrichtung zur Geräuschdämpfung aufweist. Die Vorrichtung umfasst dabei eine im Kurbelgehäuse das Triebwerk zur Ölwanne hin abdeckende Schale mit zumindest einer innerhalb dieser Schale angeordneten Öffnung zum Ableiten von Schmieröl in die Ölwanne. Die Öffnung mündet in eine Dämpfungskammer, die mindestens eine versetzt zur Öffnung angeordnete Ablauföffnung besitzt. Bei Motoren mit einer Ausgleichswelle unter der Kurbelwelle kann dabei durch eine spezielle Ausformung der Schale und der Ausgleichswelle ebenfalls eine entsprechende Dämpfung erreicht werden. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung soll eine direkte Beaufschlagung der Ölwanne mit pulsierenden Geräuschen vermieden und damit eine geringe Schallabstrahlung der Ölwanne, insbesondere im niederfrequenten Bereich, erreicht werden.
Aus der EP 0 515 773 B1 ist eine Vorrichtung zum Versteifen des Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine bekannt, welche zwischen den Pleuel- bzw. Leitflächen in der Versteifungsvorrichtung angeordnete Öffnungen aufweist, und dadurch in der Art eines Ölhobels funktioniert. Dieser Ölhobel soll Öl aus ölnebelhaltigen Gasen abtrennen.
Aus der DE 40 01 470 A1 ist ein weiterer Verbrennungsmotor mit einem schalenförmigen Ölabweisteil bekannt, das in einer an eine Ölwanne grenzenden Trennfuge des Verbrennungsmotors angeordnet ist. An einer flanschförmigen Berandung des Ölabweisteils ist dabei eine integrierte Dichtung vorgesehen, welche die Montage des Verbrennungsmotors vereinfachen soll.
Weitere ähnliche Verbrennungsmotoren sind aus der DE 199 58 743 A1 sowie aus der DE 15 76 361 A bekannt.
Weitere Verbrennungsmotoren sind beispielsweise aus der DE 10 2006 035 888 A1 , der DE 10 2004 035 329 A1 , EP 0 942 155 B1 , der EP 1 482 133 A2 , der DE 10 2005 057 717 A1 , der EP 0 634 566 A1 , der DE 41 39 195 A1 , der DE 40 33 991 A1 , der US 5 452 692 A , der US 4 773 366 A , der US 2007 / 0 272 193 A1 sowie der DE 102 16 868 A1 bekannt.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für einen gattungsgemäßen Verbrennungsmotor eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, welche insbesondere geringere Reibungsverluste aufweist.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem sogenannten Ölhobel, welcher zur Abscheidung von Öl aus ölnebelhaltigen Gasen ausgebildet ist, in Drehrichtung einer Ölnebelwalze nach einer Abstreifkante des Ölhobels eine Rückführöffnung für ölnebelfreie oder zumindest ölnebelreduzierte Gase vorzusehen, durch welchen die Ventilationsverluste eines solchen Ölhobels und damit die Reibungsverluste des Verbrennungsmotors reduziert werden können. Der Verbrennungsmotor weist erfindungsgemäß ein Kurbelgehäuseoberteil sowie ein daran angeordnetes Kurbelgehäuseunterteil auf, wobei an letzterem von unten angeflanscht und in das Kurbelgehäuseunterteil ragend ein Ölhobel vorgesehen ist, der eine Wandung für eine durch die Drehung der Kurbelwelle initiierte Ölnebelwalze bildet und die zumindest zwei in Drehrichtung der Ölnebelwalze nacheinander angeordnete Schlitze (Abstreifkanten) aufweist. Diese zumindest zwei Schlitzen jeweils nachfolgend ist jeweils eine Rückführöffnung in der Wandung des Ölhobels vorgesehen, durch welche erfindungsgemäß die ölnebelfreien oder zumindest die ölnebelreduzierten Gase in einen Walzenraum oberhalb des Ölhobels zurückgeführt werden können, wodurch die durch den Ölhobel initiierten Reibungsverluste deutlich vermindert werden können. Erfindungswesentlich ist zudem, dass eine Ölrückführungseinrichtung mit einem Oberteil und einem damit verbundenen Unterteil vorgesehen ist, wobei in der Ölrückführungseinrichtung der Ölhobel, ein Beruhigungselement, Verdrängervolumina und ein Ölrücklauf mit zugehörigen Fallrohren integriert sind.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist der Ölhobel aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet. Derartige Kunststoffspritzgussteile ermöglichen eine äußerst formentreue Herstellung bei gleichzeitig geringen Stückkosten. Darüber hinaus kann durch eine entsprechend geeignete Kunststoffauswahl Einfluss auf die späteren Eigenschaften des Kunststoffes genommen werden, wodurch diese optimal an den jeweiligen Einsatzzweck angepasst werden können. Von großem Vorteil ist jedoch, dass durch insbesondere das Kunststoffspritzgussverfahren, eine nahezu frei wählbare Formgebung möglich ist, die bei einer Herstellung eines derartigen Ölhobels aus Metall, nur deutlich schwieriger und damit deutlich kostenaufwändiger realisiert werden könnte.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, ist von unten an den Ölhobel ein Beruhigungselement angeordnet, welches insbesondere für eine Entschäumung des in diesem Bereich gesammelten und durch entsprechende Öffnungen des Beruhigungselementes nach unten austretende Öl bewirkt. Darüber hinaus reduziert das erfindungsgemäße Beruhigungselement die auf den Ölspiegel wirkenden Gasdruckpulsationen. Selbstverständlich trägt das Beruhigungselement auch dazu bei, die mit relativ hoher Geschwindigkeit strömenden Blow-by-Gase stark abzubremsen, wodurch das separierte Öl nahezu ohne Widerstand das Beruhigungselement passieren kann.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Ölhobel als Bestandteil einer Ölrückführungseinrichtung ausgebildet, die am Kurbelgehäuseunterteil befestigt ist, und in das Kurbelgehäuseunterteil hineinragt. Außerdem erfüllt die Ölrückführungseinrichtung neben der Ölrückführung durch die integrale Einbindung vom Ölhobel und Verdrängungsvolumina weitere Funktionen.
Die Ölrückführungseinrichtung ist aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet und besteht im Wesentlichen aus einem Oberteil und einem Unterteil, welche üblicherweise getrennt voneinander gespritzt und anschließend miteinander verschweißt werden. Sowohl im Unterteil als auch im Oberteil der Ölrückführungseinrichtung sind die weiteren Funktionselemente, wie bspw. der Ölhobel oder Verdrängervolumina sowie das Beruhigungselement, integriert, so dass diese in einem gemeinsamen Arbeitsschritt zusammen mit der Ölrückführungseinrichtung hergestellt werden können und anschließend ebenfalls in einem gemeinsamen Montageschritt eingebaut werden können, wodurch eine separate und aufwendige Montage der einzelnen Funktionselemente entfallen kann.
Die Erfindung bietet somit zwei wesentliche Vorteile: Zum einen ermöglicht sie eine kostengünstige Herstellung einer Ölrückführungseinrichtung, in welche zugleich mehrere Funktionselemente integriert sind, so dass auf eine separate Herstellung dieser Funktionselemente gänzlich verzichtet werden kann. Durch die nunmehr in der einstückigen Ölrückführungseinrichtung integrierten Funktionselemente vereinfacht sich zum anderen auch die Montage des Verbrennungsmotors, wodurch kürzere Montagezeiten und damit reduzierte Montagekosten erzielt werden können. Daneben lässt sich auch die Teilevielfalt reduzieren, was zu einer Reduzierung der Lager- und Logistikkosten führt.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung, sind in das Oberteil der Ölrückführungseinrichtung folgende Funktionselemente integriert: der Ölhobel zum Abscheiden von Öltröpfchen sowie Verdrängervolumina, welche beim Neigen des Ölspiegels zumindest teilweise untergetaucht werden und dadurch den Ölspiegel anheben und auf einem stets ausreichenden Niveau zur Ölversorgung des Verbrennungsmotors halten. Im Sinne der vorliegenden Erfindung sind sowohl die Verdrängervolumina als auch der Ölhobel als eine Einheit zusammengefasst. Durch die Integration dieser Funktionselemente in das Oberteil der Ölrückführungseinrichtung, lässt sich dieser Gesamtkomplex kostengünstig herstellen und zugleich einfach einbauen.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind in das Unterteil der Ölrückführungseinrichtung folgende Funktionselemente integriert: Ein Ölrücklauf mit zwei Fallrohren, die durch das Ölführungsgehäuse nach unten führen, sowie das Beruhigungselement zur Entschäumung und Beruhigung des vom Ölhobel abgeschiedenen Öls. Somit sind zwei weitere Funktionselemente nunmehr integraler Bestandteil des Unterteils der Ölrückführungseinrichtung.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Schnittdarstellung durch einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor,
2 eine Detaildarstellung der gemäß der 1 dargestellten Schnittdarstellung im Bereich eines Ölhobels,
3 ein Kurbelgehäuseunterteil mit eingebautem Ölhobel und montiertem Ölführungsgehäuse.
4 eine am Kurbelgehäuseunterteil angeordnete Ölrückführungseinrichtung, und
5 eine perspektivische Ansicht der Ölrückführungseinrichtung.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor 1 ein nicht gezeigtes Kurbelgehäuseoberteil und ein damit verbundenes, insbesondere verschraubtes, Kurbelgehäuseunterteil 2 auf, welche zusammen einen Kurbelwellenraum begrenzen. Unterhalb des Kurbelgehäuseunterteils 2 ist des Weiteren ein Ölführungsgehäuse 3 mit einer bodenseitigen Ölwanne 4 vorgesehen.
Erfindungsgemäß ist nun von unten am Kurbelgehäuseoberteil ein Ölhobel 5 angeflanscht, welcher sich, zumindest teilweise, in das Kurbelgehäuseunterteil 2 hinein erstreckt. Dabei ist der Ölhobel 5 als Bestandteil einer Ölrückführungseinrichtung 14 ausgebildet, die am Kurbelgehäuseunterteil 2 befestigt ist, und in das Kurbelgehäuseunterteil 2 hineinragt. Der Ölhobel 5 bildet eine Wandung für eine durch die Drehung der Kurbelwelle initiierte Ölnebelwalze, wobei gemäß den 1 und 2 eine Drehrichtung der Kurbelwelle und damit der Ölnebelwalze mit dem Bezugszeichen 6 bezeichnet ist. Der Ölhobel 5 weist dabei gemäß den 1 und 2 drei Schlitze 7 auf, welche einerseits durch eine hobelartige Abstreifkante 8 begrenzt sind. Um einen Reibungsverlust bei der Drehbewegung der Kurbelwelle möglichst minimieren zu können, ist jedem Schlitz 7 in Drehrichtung 6 der Ölnebelwalze nachfolgend eine zugehörige Rückführöffnung 9 in der Wandung des Ölhobels 5 vorgesehen. Durch diese Rückführöffnungen 9 ist es möglich, dass das ölnebelfreie oder zumindest ölnebelreduzierte Gas in den Bereich des Kurbelwellenraumes zurückströmt.
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ölhobel 5 und insbesondere dessen erfindungsgemäßer Ölhobelgeometrie, wird von der sich drehenden Kurbelwelle bzw. einem sich bewegenden Pleuel mitgerissenes Öl abgestreift, wobei die Geometrie der Abstreifkanten 8 derart gestaltet ist, dass das Luft-Öl-Gemisch abwechselnd abgestreift und an der folgenden Rückführöffnung 9 das nunmehr ölnebelreduzierte Gas zurückgeführt werden kann. Hierdurch sollen insbesondere Ventilationsverluste und damit Reibungsverluste beim Betrieb des Verbrennungsmotors 1 minimiert werden.
Der Ölhobel 5 kann selbstverständlich auch aus Kunststoff, insbesondere als sogenanntes Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet sein, wodurch sich auch schwierige Geometrien einfach und kostengünstig, insbesondere mit geringen Stückkosten, realisieren lassen.
Wie der 1 weiter zu entnehmen ist, ist von unten an den Ölhobel 5 ein Beruhigungselement 10 angebunden, welches insbesondere als gelochtes Beruhigungsblech ausgebildet sein kann. Denkbar ist selbstverständlich auch, dass das Beruhigungselement 10 alternativ aus Kunststoff ausgebildet ist. Das Beruhigungselement 10 weist mehrere, insbesondere eine Vielzahl von Durchgangsöffnungen 11, durch welche vom Ölhobel 5 abgeschiedenes Öl in die Ölwanne 4 zurückgeführt werden kann. Das Beruhigungselement 10 sorgt für eine Entschäumung des in diesem Bereich gesammelten Öls und reduziert insbesondere die auf einen Ölspiegel wirkenden Gas-Druck-Pulsationen. Darüber hinaus wird durch das Beruhigungselement 10 das Blow-by-Gas stark abgebremst, so dass das abgeschiedene Öl nahezu ohne Widerstand durch die Durchgangsöffnungen 11 des Beruhigungselementes 10 hinab in die Ölwanne 4 abfließen kann.
Betrachtet man die 3, so kann erkennen, dass der Ölhobel 5 mehrere Segmente 12 aufweist, welche in Axialrichtung (der Kurbelwelle) zueinander beabstandet angeordnet sind und wobei ein Axialabstand gerade so gewählt ist, dass die einzelnen Segmente 12 zwischen Lagerstühlen 13 des Kurbelgehäuseunterteils 2 nach oben ragen.
Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Ölhobel 5 ist, wie dies insbesondere gemäß der 2 dargestellt ist, eine Rückführung vom ölnebelfreien bzw. zumindest ölnebelreduzierten Gasen in den Kurbelwellenraum möglich, wodurch die Reibung der sich drehenden Kurbelwelle deutlich vermindert und dadurch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors 1 erhöht werden kann.
Die Ölrückführungseinrichtung 14 weist gemäß 1 und 5 ein Oberteil 15 sowie ein damit verbundenes, insbesondere ein damit verschweißtes, Unterteil 16 auf. In der Ölrückführungseinrichtung 14 sind der Ölhobel 5, das Beruhigungselement 10, Verdrängervolumina 17 und ein Ölrücklauf 18, 21 mit zugehörigen Fallrohren 19, 20 integriert. Die Ölrückführungseinrichtung 14 ist aus Kunststoff, insbesondere als Kunststoffspritzgussteil, ausgebildet. Die beiden separat hergestellten Ober- bzw. Unterteile 15, 16 der Ölrückführungseinrichtung 14 werden in einem anschließenden Montageschritt miteinander verschweißt und dadurch vorzugsweise dicht miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist die Ölrückführungseinrichtung 14 von unten am Kurbelgehäuseunterteil 2 befestigt und ragt nach unten in das Ölführungsgehäuse 3 bzw. die Ölwanne 4. Erfindungsgemäß ragt das Oberteil 15, zumindest teilweise, in das Kurbelgehäuseunterteil 2 hinein.
Im Oberteil 15 der Ölrückführungseinrichtung 14 sind der Ölhobel 5 und die Verdrängervolumina 17 integriert ausgebildet. Die Verdrängervolumina 17 sollen bei einem Neigen des Verbrennungsmotors und damit bei einem sich Neigen des Ölspiegels zumindest teilweise untergetaucht werden und dadurch den Ölspiegel insgesamt anheben, so dass auch bei kritischen Fahrzuständen, bspw. bei extremen Fahrzeugquerbeschleunigungen, eine stets ausreichende Ölspiegelhöhe gewährleistet werden kann, die zur Ölversorgung des Verbrennungsmotors erforderlich ist. Die Verdrängervolumina 17 sind dabei ebenso wie der Ölhobel 5 integraler Bestandteil des Oberteils 15 der Ölrückführungseinrichtung 14 und dadurch zusammen mit dieser in einem gemeinsamen Arbeitsschritt herstellbar und vor allem auch in einem gemeinsamen Montageschritt im Kurbelgehäuse des Verbrennungsmotors einbaubar.
Demgegenüber sind in das Unterteil 16 der Ölrückführungseinrichtung 14, der Ölrücklauf 18 bzw. 21 mit den beiden Fallrohren 19 und 20, die durch das Ölführungsgehäuse 3 nach unten, vorzugsweise in die Ölwanne 4, führen sowie das Beruhigungselement 10 zur Entschäumung und Beruhigung des vom Ölhobel 5 aus der Ölnebelwalze abgeschiedenen Öls integriert. Wie insbesondere 5 weiter zu entnehmen ist, weist die Ölrückführungseinrichtung 14 seitliche Ölrücklauföffnungen 22 auf, durch welche aus einem Zylinderkopf rückfließendes Öl dem Ölrücklauf 18 bzw. 21 und damit über die Fallrohre 19 und 20 dem Ölführungsgehäuse 3 bzw. der Ölwanne 4 zugeführt werden kann.

Claims

Verbrennungsmotor (1) mit einem Kurbelgehäuseoberteil und einem Kurbelgehäuseunterteil (2), wobei ein von unten am Kurbelgehäuseoberteil angeflanschter und in das Kurbelgehäuseunterteil (2) ragender Ölhobel (5) vorgesehen ist, der eine Wandung für eine durch die Drehung einer Kurbelwelle initiierte Ölnebelwalze bildet und welche zumindest einen hobelartigen Schlitz (7) zum Abscheiden von Öltröpfchen aufweist, wobei in Drehrichtung (6) der Kurbelwelle und damit in Drehrichtung der Ölnebelwalze zumindest zwei Schlitze (7) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass diesen jeweils nachfolgend eine Rückführöffnung (9) in der Wandung des Ölhobels (5) vorgesehen ist, durch welche ölnebelfreie oder zumindest ölnebelreduzierte Gase zurückströmen und dass eine Ölrückführungseinrichtung (14) mit einem Oberteil (15) und einem damit verbundenen Unterteil (16) vorgesehen ist, wobei in der Ölrückführungseinrichtung (14) der Ölhobel (5), ein Beruhigungselement (10), Verdrängervolumina (17) und ein Ölrücklauf (18, 21) mit zugehörigen Fallrohren (19, 20) integriert sind.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölhobel (5) am Kurbelgehäuseunterteil (2) befestigt ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölhobel (5) aus Kunststoff ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölhobel (5) mehrere Segmente (12) aufweist, welche in Axialrichtung zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei ein Axialabstand so gewählt ist, dass die einzelnen Segmente (12) zwischen Lagerstühlen (13) des Kurbelgehäuseunterteils (2) nach oben ragen.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass von unten an das Kurbelgehäuseunterteil (2) ein Ölführungsgehäuse (3) mit einer bodenseitigen Ölwanne (4) angeflanscht ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Beruhigungselement (10) von unten an dem Ölhobel (5) angebunden ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beruhigungselement (10) als gelochtes Beruhigungsblech ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Beruhigungselement (10) aus Kunststoff ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölhobel (5) einen halbkreisartigen Querschnitt aufweist.
Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, - dass der Ölhobel (5) und die Verdrängervolumina (17) in dem Oberteil (15) und das Beruhigungselement (10) und der Ölrücklauf (18, 21) mit zugehörigen Fallrohren (19, 20) in dem Unterteil (16) integriert sind, und/oder - dass das Oberteil (15) und das Unterteil (16) als separat hergestellte Kunststoffspritzgussteile ausgebildet und dicht miteinander verbunden sind.