DE10341144A1 - Multi-cylinder piston internal combustion engine with oil separation for extracted blow-by gas - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit auf einem Zylinderkopf (1) mit Abstand nebeneinander in Nockenwellenlagern gehaltenen Nockenwellen und mit zwischen den Nockenwellen an den Zylinder jeweils für eine Zünd- und/oder Einspritzeinrichtung angeordneten Ausnehmungen (12) sowie mit wenigstens einem sich über die Länge des Zylinderkopfes erstreckenden, zwischen den Nockenwellen mäanderförmig verlaufenden, abgeschlossenen Strömungskanal (6.1) für ölhaltige Blow-By-Gase, der Umlenkungsbereiche (19) für die Gasströmung aufweist und der mit wenigstens einer Gaseinlaßöffnung (7) versehen ist, die mit dem Kurbelraum in Verbindung steht, und der mit wenigstens einer Gasauslaßöffnung (11) versehen ist, die mit einer Gasabsaugung in Verbindung steht, sowie mit wenigstens einer Ölablauföffnung (22), die mit dem Kurbelraum in Verbindung steht.The invention relates to a multi-cylinder piston internal combustion engine with on a cylinder head (1) spaced apart in camshaft bearings held camshaft and arranged between the camshaft to the cylinder each for an ignition and / or injector recesses (12) and at least one on the Length of the cylinder head extending between the camshafts meandering, closed flow channel (6.1) for oily blow-by gases, the deflection areas (19) for the gas flow and which is provided with at least one gas inlet opening (7) with the crank chamber in Connection is provided, and which is provided with at least one gas outlet opening (11) which communicates with a gas suction, and with at least one oil drain opening (22) which communicates with the crank chamber.
Description
Bei Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschinen gelangen aufgrund der nicht zu vermeidenden Undichtigkeiten an den Kolbenringen Verbrennungsgase, d. h. sogenannte Blow-By-Gase, in den Kurbelraum. Um den Druck im Kurbelraum nicht stetig ansteigen zu lassen und um zusätzliche Umweltbelastungen zu vermeiden, werden bei modernen Motorkonstruktionen diese Blow-By-Gase aus dem Kurbelraum abgezogen und über das Luftzufuhrsystem wieder den Zylindern zugeführt, so daß eine geschlossene Ventilation gegeben ist. Die Blow-By-Gase vermischen sich jedoch im Kurbelraum mit Öltropfen der unterschiedlichsten Größe bis hin zu einem Ölnebel, so daß vor der Einleitung in das Luftzufuhrsystem dieses Öl weitgehend abzuscheiden ist, um so zu verhindern, daß durch den Verbrennungsprozeß die verbrannten Ölanteile als zusätzliche Schadstoffanteile in das Abgas gelangen.at Multi-cylinder piston internal combustion engines do not arrive due to the to avoid leaks at the piston rings combustion gases, d. H. so-called blow-by gases, in the crankcase. To the pressure in Crank room does not rise steadily and to additional To avoid environmental pollution, are used in modern engine designs these blow-by gases are drained from the crankcase and over that Air supply system fed back to the cylinders, so that a closed ventilation given is. The blow-by gases, however, mix in the crankcase with oil drops of the most different size up to to an oil mist, so that before the introduction into the air supply system of this oil is largely to be separated, so as to prevent that from the combustion process the burnt oil components as additional Pollutant shares get into the exhaust gas.
Zur Abscheidung des Ölgehaltes in den abzusaugenden Blow-By-Gasen ist es aus DE-43 24 609A bekannt, am Motorblock Verbindungskanäle zwischen dem Kurbelraum und dem Zylinderkopf vorzusehen, zwischen denen jeweils Entspannungsräume mit größerem Querschnitt vorgesehen sind, so daß durch die aufeinanderfolgende Beschleunigung und Verlangsamung der Strömungsgeschwindigkeit der abzusaugenden Blow-By-Gase Öltropfen abgeschieden werden und als Wandfilm wieder in die Kurbelwanne zurücklaufen. Der Nachteil bei diesem System besteht jedoch darin, daß aufgrund der nicht definierten Führung der Gasströmung in den Erweiterungsräumen nur größere Tropfen an der Wandung niedergeschlagen werden und darüber hinaus aus dem Wandfilm infolge von Vibrationen oder Stößen während des Fahrbetriebs sich ablösende Tropfen vom Gas wieder mitgerissen werden.to Separation of the oil content in the sucked off blow-by gases it is known from DE-43 24 609A, at the engine block connecting channels between to provide the crankcase and the cylinder head, between each of which relaxation rooms with a larger cross-section are provided so that by the sequential acceleration and deceleration of the flow velocity the sucked off blow-by gases oil drops deposited and run back into the crankcase as a wall film. The disadvantage with this system, however, is that due to the undefined leadership the gas flow in the extension rooms only larger drops be knocked down on the wall and beyond from the wall film as a result of vibrations or shocks during the Driving mode detaching Drops are carried along by the gas again.
Aus
DE-22 01 877 ist es bekannt, die aus dem Kurbelraum abgesaugten
Blow-By-Gase durch einen zusätzlich
an der Kolbenbrennkraftmaschine angeordneten Zyklonabscheider zu
führen,
bevor diese wieder in das Absaugsystem zurückgeführt werden. Da hierdurch erheblicher
Bauraum in Anspruch genommen wird, wurde gem.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, an einer Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine den Bauaufwand, insbesondere auch den Raumbedarf für eine Ölabscheidung aus den Blow-By-Gasen zu vermindern.Of the Invention is based on the object at a multi-cylinder piston internal combustion engine the construction cost, especially the space required for an oil separation from the blow-by gases to diminish.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst mit einer Mehrzylinder-Kolbenbrennkraftmaschine mit auf einem Zylinderkopf mit Abstand nebeneinander in Nockenwellenlagern gehaltenen Nockenwellen und mit zwischen den Nockenwellen am Zylinderkopf jeweils für eine Zünd- und/oder Einspritzeinrichtung angeordneten Ausnehmungen sowie mit wenigstens einem sich über die Länge des Zylinderkopfes erstreckenden, zwischen den Nockenwellen mäanderförmigen verlaufenden abgeschlossenen Strömungskanal für ölhaltige Blow-By-Gase, der Umlenkungsbereiche für die Gasströmung aufweist und der mit wenigstens einer Gaseinlaßöffnung versehen ist, die mit dem Kurbelraum in Verbindung steht, und der mit wenigstens einer Gasauslaßöffnung versehen ist, die mit einer Gasabsaugung in Verbindung steht, sowie mit wenigstens einer Ölablauföffnung, die mit dem Kurbelraum in Verbindung steht.These Task is according to the invention solved with a multi-cylinder piston internal combustion engine with on a cylinder head By far side by side held in camshaft bearings camshafts and with between the camshafts on the cylinder head each for an ignition and / or Injection arranged recesses and at least one over the length the cylinder head extending, meandering between the camshafts extending completed flow channel for oily Blow-by gases, which has deflection regions for the gas flow and which is provided with at least one gas inlet opening with the crank chamber is in communication, and with at least one Gas outlet provided which is associated with a gas extraction, as well as with at least an oil drain opening, the communicates with the crankcase.
Diese Anordnung bietet den Vorteil, den am Zylinderkopf zwischen den beiden Nockenwellen vorhandenen Freiraum für die Ölabscheidung aus den abzusaugenden Blow-By-Gasen zu nutzen. Durch die mehrfache Umlenkung der Gasströmung in dem mäanderförmigen Strömungskanal wird jeweils in den Umlenkungsbereichen eine Trennung von Gas und Öltropfen bewirkt, die infolge der Massenkräfte und Fliehkräfte sich an der Wandung des Strömungskanals niederschlagen bzw. an die Wandung des Strömungskanals ausgeschleudert werden. Dadurch, daß über die Länge der Kolbenbrennkraftmaschine gesehen, eine mehrfache Umlenkung der Gasströmung erfolgt, ist eine weitgehende Abscheidung der Ölanteile aus den Blow-By-Gasen gewährleistet. Die der Gasströmung aufgezwungene Umlenkung sollte möglichst "scharfkantig" erfolgen, um eine möglichst starke Massenkraft- und Fliehkraftwirkung zu erzeugen. Ein weiterer Vorteil einer derartigen scharfkantigen Umlenkung besteht darin, daß ein von der Gasströmung an der Wand des Strömungskanals mitgeschleppter Ölfilm im Bereich der nächstfolgenden scharfen Umlenkung in Form von größeren Tropfen abgeschieden wird. Die Umlenkung der Gasströmung sollte um mindestens 90° erfolgen. Zweckmäßig ist es jedoch, wenn unter Ausnutzung der konstruktiven Gegebenheiten eine Umlenkung von mehr als 90° erfolgt. Zweckmäßig ist es hierbei, wenn jeweils in einem Teil der Umlenkungsbereiche auch eine Ölablauföffnung vorgesehen ist, um das abgeschiedene Öl möglichst schon im Bereich der Trennung von der Gasströmung aus dem Strömungskanal zu entfernen.These Arrangement offers the advantage of being on the cylinder head between the two Camshafts existing clearance for the oil separation from the sucked Blow-by gases to use. Due to the multiple deflection of the gas flow in the meandering flow channel is in each case a separation of gas and oil droplets in the deflection areas caused by the inertia forces and centrifugal forces themselves on the wall of the flow channel knock down or ejected to the wall of the flow channel become. The fact that over the Length of Piston internal combustion engine seen, a multiple deflection of the gas flow takes place, is a substantial separation of the oil components from the blow-by gases guaranteed. The gas flow forced diversion should be as "sharp-edged" to a possible strong mass force and centrifugal effect to produce. Another The advantage of such a sharp-edged deflection is that that one of the gas flow on the wall of the flow channel entrained oil film in the area of the next sharp deflection in the form of larger drops deposited becomes. The deflection of the gas flow should be at least 90 °. Is appropriate it, however, if taking advantage of the structural conditions a deflection of more than 90 ° takes place. Is appropriate it here, if in each case in a part of the deflection areas also an oil drain opening provided is to the separated oil preferably already in the area of the separation of the gas flow from the flow channel to remove.
In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß im Bereich der Gaseinlaßöffnung dem Strömungskanal eine Gaseinlaßkammer vorgeordnet ist. In einer derartigen Gaseinlaßkammer verlangsamt sich zunächst die Strömungsgeschwindigkeit des Gases, so daß noch vor dem Eintritt in den Strömungskanal grobe Öltropfen sich niederschlagen können.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that upstream of the flow channel a gas inlet chamber is arranged in the region of the gas inlet opening. In such a gas inlet chamber initially slows the flow velocity of the gas, so that even before entering the flow channel coarse oil drops can be reflected.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß dem Strömungskanal im Bereich der Gasauslaßöffnung wenigstens eine Gasauslaßkammer nachgeordnet ist. Auch eine derartige Gasauslaßkammer führt zu einer Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases und bietet so die Möglichkeit, aus dem Strömungskanal als Wandfilm mitgerissene Tropfen durch Schwerkraft abzuscheiden.In further advantageous embodiment of the invention is provided that the Flow channel in Area of the gas outlet at least a gas outlet chamber is subordinate. Also, such a gas outlet chamber leads to a reduction of flow rate of gas, offering the opportunity from the flow channel as a wall film entrained drop by gravity to separate.
Die Anordnung einer Gasauslaßkammer bietet den weiteren Vorteil, daß ein hinreichender Raum vorhanden ist, um eine Einrichtung zur Feinsttropfenabscheidung, beispielsweise einen sogenannten "Demister" der Gasauslaßöffnung vorzuschalten. Damit gelingt es, den Ölgehalt der Blow-By-Gase praktisch bis auf einen nicht mehr mechanisch abscheidbaren, dampfförmigen Restanteil vor der Einleitung in die Luftzufuhreinrichtung zu den Zylindern abzuscheiden.The Arrangement of a gas outlet chamber offers the further advantage that a sufficient space is available to provide a device for ultrafine deposition, for example, a so-called "demister" upstream of the gas outlet opening. In order to manages the oil content the blow-by gases practically except for a no longer mechanically separable, vaporous Remaining part before the introduction into the air supply to the To separate cylinders.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist zwischen den Nockenwellen ein abgeschlossener Hohlraum vorgesehen, der den mäanderförmigen Strömungskanal begrenzende Querwände aufweist.In Particularly advantageous embodiment is between the camshafts provided a closed cavity, which the meandering flow channel limiting transverse walls having.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß der Strömungskanal zumindest über einen Teil seiner Höhe in den Zylinderkopf als nach oben offene Rinne eingeformt und durch eine obere Abdeckung dicht verschließbar ist. Damit ist es möglich, den mäanderförmigen Strömungskanal als integrales Bauteil des üblicherweise im Gießverfahren hergestellten Zylinderkopfs zu konzipieren. Die Abdeckung kann hierbei als flacher Deckel vorgesehen werden. Zweckmäßig kann es jedoch sein, wenn ein Teil der Höhe des Strömungskanals in den Zylinderkopf als nach oben offene Rinne eingeformt ist und der andere Teil der Höhe des Strömungskanals als nach unten offene Rinne in die dem Zylinderkopf zugekehrte Seite der Abdeckung eingeformt ist. Hierdurch kann für die Erstellung des Zylinderkopfes Gießvolumen eingespart werden und auch die Höhe des Zylinderkopfs an die sonstigen Erfordernisse angepaßt werden. Der andere Teil der Höhe des Strömungskanals ist dann in die ohnehin notwendige Abdeckung eingeformt.In particularly advantageous embodiment of the invention is further provided that the flow channel at least about a part of his height formed in the cylinder head as an upwardly open channel and through an upper cover is tightly closed. This makes it possible for the meandering flow channel as an integral part of the usually in casting process designed cylinder head to design. The cover can hereby be provided as a flat lid. However, it may be appropriate if a part of the height of the flow channel in the cylinder head is formed as an upwardly open channel and the other part of the height of the flow channel as a downwardly open channel in the cylinder head facing side the cover is molded. This allows for the creation of the cylinder head casting volume saved and also the height the cylinder head are adapted to the other requirements. The other part of the height of the flow channel is then molded into the necessary anyway cover.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß ein beide Nockenwellen überdeckender Lagerrahmen mit Lageraufnahmen für die Nockenwellenlager vorgesehen ist und daß zwischen den Nockenwellen die dem Zylinderkopf zugekehrte Seite einen durchgehenden Flächenbereich aufweist, der die den Strömungskanal dicht abschließbare Abdeckung bildet. Damit ergibt sich eine weitere Reduzierung der Bauteile. Die Abdeckung für den Strömungskanal bedarf hierbei keiner besonderen eigenen Befestigung sondern wird über die Schrauben zur Fixierung des Lagerrahmens mit bewirkt.In A preferred embodiment of the invention is provided that a both Camshaft overlapping Bearing frame with bearing mounts for the camshaft bearing is provided and that between the camshafts the side facing the cylinder head a continuous surface area which has the flow channel tightly lockable Cover forms. This results in a further reduction of Components. The cover for the flow channel this requires no special own attachment but is about the screws for fixing the bearing frame causes.
In besonders vorteilhafter Weise zur Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Strömungskanal in einer Teilungsebene in seiner Höhe geteilt ist und daß ein Teil der Höhe des Strömungskanals in den Zylinderkopf und der andere Teil der Höhe des Strömungskanals in den als Abdeckung dienenden Flächenbereich des Lagerrahmens eingeformt ist. Durch diese Maßnahme kann die Gesamtbauhöhe der Anordnung reduziert werden, da die ohnehin vorgegebene konstruktive Höhe für die in den Lagerrahmen integrierten Lageraufnahmen der Nockenwellenlager ausgenutzt werden kann für die Anordnung des Strömungskanals. Die Anordnung kann hierbei so getroffen werden, daß die Abmessungen des Lagerrahmens auf den als Lageraufnahmen der Nockenwellenlager dienenden Bereich abgestimmt werden und daß der den Strömungskanal begrenzende Bereich der Teilungsebene maßlich so abgestimmt ist, daß hier eine entsprechende warmfeste Dichtung angeordnet werden kann.In is particularly advantageous manner for the embodiment of the invention provided that the flow channel is divided in a dividing plane in height and that a part the height of the flow channel in the cylinder head and the other part of the height of the flow channel in the serving as a cover area of the bearing frame is formed. By this measure, the overall height of the arrangement be reduced, since the already specified constructive height for the in The bearing frame integrated bearing mounts of the camshaft bearing can be exploited for the arrangement of the flow channel. The arrangement can be made so that the dimensions of Bearing frame on serving as a bearing receptacles of the camshaft bearing Be matched area and that of the flow channel limiting division of the scale of division is dimensionally adjusted so that here appropriate heat-resistant seal can be arranged.
Die Erfindung wird anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The The invention will be explained in more detail with reference to schematic drawings. It demonstrate:
In
Die
Vorderseite der zugehörigen
Kolbenbrennkraftmaschine ist mit I gekennzeichnet, während die
Hinterseite, d. h. die dem Getriebe zugekehrte Seite mit II gekennzeichnet
ist. Die obere Fläche
Der
Zylinderkopf
Zwischen
den beiden Lagergassen
In
Die
Lagergassen
Während es
grundsätzlich
möglich
ist, den in
Am
hinteren Ende II des Lagerrahmens
Wie
Die
Kontur des im Hohlraum
Wie
die Aufsicht auf den Zylinderkopf
Die
aus dem Hohlraum
Durch
die freie Kante
Aus
dem Strömungskanal
Wie
insbesondere aus
Jeweils
an den Umlenkungsbereichen
Wie
in
Wie
In
Abwandlung der vorstehend beschriebenen Gestaltung kann an einer
oder mehreren Stellen eine sich düsenförmig verengende Gestaltung
des Strömungskanals
vorgesehen sein, wobei die Düsenmündung gegen
einen als Prallfläche
dienenden Wandbereich gerichtet ist. Eine derartige Anordnung kann
beispielsweise in der Gaseinlaßkammer
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