DE19508967C2 - Entlüftungsvorrichtung für das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Entlüftungsvorrichtung für das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Aus Patents Abstracts of Japan, M-1649 vom 3. August 1994, Vol. 18/No. 413 betreffend die JP-OS-6/123212 ist eine Ent­ lüftungsvorrichtung mit einer Entlüftungsleitung bekannt, durch die die Entlüftungsgase aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine dem Ansaugrohr zugeführt werden. Das Öldampf/Luftgemisch im Kurbelgehäuse wird über einen Ölab­ scheider geführt, der die im Entlüftungsgas mitgeführten Ölpartikel abscheidet. Die abgeschiedenen Ölpartikel werden über eine Ölrücklaufleitung, die durch eine Stirnwand des Kurbelgehäuses verläuft, in eine Ölwanne geleitet, die am Boden des Kurbelgehäuses angeordnet ist. Der obere Teil der Ölrücklaufleitung ist durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine geführt, wobei die Montage des Zylinderkopfes mit großer Sorgfalt erfolgen muß, damit die die Ölrücklaufleitung bildenden Bohrungen im Zylinderkopf und der Stirnwand des Kurbelgehäuses in einer Flucht liegen. Im Falle einer Reparatur oder eines Verstopfens der Ölrücklaufleitung muß der Zylinderkopf vom Kurbelgehäuse gelöst werden, um einen Zugang zur Ölrücklaufleitung zu schaffen. Weiterhin ist problematisch, daß ein Überdruck im Kurbelgehäuse dazu führen kann, daß das Öl nicht durch die Ölrücklaufleitung abfließen kann und sich in der Ölrück­ laufleitung staut. Dies führt dazu, daß das Öl des Öl­ dampf/Luftgemisches nicht mehr separiert werden kann und in die Umgebung bzw. in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geleitet wird.

Die DE-OS 21 03 061 beschreibt ein Kurbelgehäuse bzw. Mo­ torgehäuse, an dessen Stirnseite sich ein Verteilergehäuse anschließt. Die Ölrücklaufleitung ist durch die Stirnwand des Verteilergehäuses geführt; die Ölrücklaufleitung ist hierbei als vertikale Bohrung durch die Stirnwand des Ver­ teilergehäuses geführt und vollständig in die Stirnwand integriert. Das durch die Ölrücklaufleitung geleitete Öl ist durch einen Stutzen der Ölwanne zugeführt.

In der Druckschrift DE-OS 40 12 415 ist ein Zylinderkurbel­ gehäuse für eine Brennkraftmaschine beschrieben, bei wel­ cher der untere Teil der Ölrücklaufleitung als ein etwa ho­ rizontal verlaufender Kanal ausgebildet ist, der unmittel­ bar über der Ölwanne oberhalb des Ölpegels verläuft. Der senkrecht verlaufende Teil der Ölrücklaufleitung ist in das Zylinderkurbelgehäuse eingegossen und enthält einen Raum für abgeschiedenes Öl.

Aus der DE-OS 21 08 270 eine Brennkraftmaschine bekannt, aus deren Kurbelgehäuseraum unter erhöhtem Druck stehende Gase und Öldämpfe abgeleitet werden. Mit dieser Kurbelge­ häuseentlüftung wird verhindert, daß sich im Kurbelgehäuse ein zunehmender Gasdruck aufbaut und erhöhte Temperaturen entstehen, die zu einem explosionsfähigen Öldampf/Luft-Ge­ misch führen können. Zur Ableitung der Entlüftungsgase aus dem Kurbelgehäuse ist eine Entlüftungsleitung vorgesehen. Aus Umweltschutzgründen werden die Entlüftungsgase nicht ins Freie geleitet, sondern der angesaugten Luft im An­ saugrohr der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugemischt und mitverbrannt. In der Entlüftungsleitung ist vor dem Einleiten der Entlüftungsgase in das Ansaugrohr ein Ölab­ scheider vorgesehen, der die im Entlüftungsgas mitgeführten Ölpartikel abscheidet. Die Ölpartikel werden gesammelt und über eine Ölrücklaufleitung in eine Ölwanne am Boden des Kurbelgehäuses zurückgeführt.

Die Entlüftungsleitung, der Ölabscheider sowie die Ölrück­ führleitung liegen seitlich außerhalb des Motorblocks der Brennkraftmaschine und nehmen einen großen Bauraum ein. Insbesondere die Ölrückführleitung muß mit herstellungs- und montageaufwendigen Rohren und Leitungen einschließlich aller notwendigen Verbindungsabschnitte aufgebaut werden, wobei Montagefehler und Verschleiß während eines längeren Motorbetriebs zu Undichtigkeiten der Leitung führen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsge­ mäße Entlüftungsvorrichtung so auszubilden, daß die Ölrück­ laufleitung kostengünstig hergestellt werden kann, keinen weiteren Einbauraum benötigt und funktions- sowie montage­ sicher ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Das abgeschiedene Öl aus dem Ölab­ scheider kann nach unten entlang der Stirnwand des Kurbel­ gehäuses abfließen. Ein zusätzlicher Bauraum wird in der Regel nicht benötigt, da die Ölrücklaufleitung zumindest über den Großteil ihrer Länge unmittelbar entlang der Stirnwand des Kurbelgehäuses geführt ist.

Zweckmäßig ist die Ölrücklaufleitung als ein an die Stirn­ wand angegossener Kanal ausgebildet, der bereits beim Gießen des Kurbelgehäuses berücksichtigt wird. Ein ar­ beitsintensives nachträgliches Montieren der Ölrücklauf­ leitung erübrigt sich daher.

Gemäß einer weiteren Ausführung kann die Ölrücklaufleitung auch als ein Kanal ausgebildet sein, der in eine an die Stirnwand angegossene Pfeife gebohrt ist. Bei dieser Aus­ führung kann ein Ölrücklaufkanal mit geringem Durchmesser hergestellt werden.

Vorteilhaft verläuft die Ölrücklaufleitung auf der dem Kur­ belgehäuseinnenraum abgewandten Außenseite der Stirnwand. Die Leitung liegt dabei zweckmäßig benachbart zu einem vor­ deren Seitenwandabschnitt des Kurbelgehäuses, welcher zu­ mindest um den Betrag des Außendurchmessers der Ölrücklauf­ leitung über die Außenseite der Stirnwand überstehen kann. Die Ölrücklaufleitung ist in dieser Ausführung von den seitlich überstehenden Wandkanten überragt; die Baulänge des Kurbelgehäuses wird dadurch nicht beeinflußt.

Vorzugsweise taucht das freie untere Ende der Ölrücklauf­ leitung in eine nach oben offene Öltasche ein, die oberhalb der Ölwanne an der Außenseite der Stirnwand des Kurbelge­ häuses gebildet ist. Das freie Ende der Ölrücklaufleitung mündet unterhalb des Ölspiegels in die Öltasche, so daß der Überdruck im Kurbelgehäuse das Öl in der Ölrücklaufleitung bis zum hydrostatischen Druckausgleich hochsteigen läßt; der Überdruck im Kurbelgehäuse ist dadurch kompensiert, so daß das Öl trotz eines niedrigeren Druckniveaus im Ölab­ scheider nach unten durch die Ölrücklaufleitung abfließen kann. Während des Motorbetriebs wird die Öltasche vom zu­ laufenden Öl aus der Ölrücklaufleitung und von Spritzöl ge­ füllt, welches von Steuerrädern in einem sich an das Kur­ belgehäuse anschließenden Steuerraum abgespritzt wird. Das aus der Öltasche überfließende Öl gelangt durch den Steuer­ raum nach unten in die Ölwanne.

Die Öltasche ist vorteilhaft durch eine an der Stirnwand angeformte Rippe begrenzt, wobei eine Seitenwand der Ölta­ sche von der Außenseite der Stirnwand gebildet ist. Die an­ dere Seitenwand der Öltasche ist zweckmäßig von einer zwei­ ten Rippe gebildet, die an einer Haube des Steuergehäuses angeformt ist.

In besonders raumsparender Bauweise kann der Ölabscheider auf der Oberseite des Motorblocks angeordnet sein, vorzugs­ weise etwa oberhalb der Stirnwand des Kurbelgehäuses. Bei dieser Anordnung ist die Ölrücklaufleitung zweckmäßig durch eine Ausnehmung in der Oberseite des Motorblocks in den Steuerraum geführt; die Ölrücklaufleitung kann hierfür vollständig geradlinig ausgebildet nach unten geführt sein.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfin­ dung sind der nachfolgenden Beschreibung und den Zeich­ nungen zu entnehmen, in denen vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung dargestellt sind. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf die Stirnseite des Kurbelgehäuses mit der erfindungsgemäßen Entlüftungsvorrichtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein schematisch dargestelltes Kurbelgehäuse und angrenzendes Steuergehäuse mit zwischenliegender Ölrücklaufleitung,

Fig. 3 eine Ansicht gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 2.

Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist als aufgeladener Diesel-Motor ausgeführt, der vorteilhaft in Nutzfahrzeugen eingesetzt werden kann. Die Brennkraftma­ schine 1 weist V-förmig angeordnete Zylinder 22a, 22b mit Zylinderköpfen 17a, 17b auf, auf die Ventildeckel 23a, 23b aufgesetzt sind. Die Kolben der Zylinder 22a, 22b treiben eine Kurbelwelle 18 an, die in einem Kurbelgehäuse 3 ge­ führt ist. Die Kurbelwelle 18 ragt mit ihrem einen Ende über den die Zylinder enthaltenden Motorblock 15 hinaus und treibt in einem an das Kurbelgehäuse 3 angrenzenden Steuergehäuse 4 (Fig. 2) über Riemen bzw. Ketten oder Zahn­ räder weitere Aggregate wie Ölpumpe, Einspritzpumpe, Nockenwelle und ähnliches an.

Am Boden des Kurbelgehäuses 3 ist eine Ölwanne 8 vorgese­ hen, die das zur Schmierung aller beweglichen Bauteile des Kurbelgehäuses und des Steuergehäuses benötigte Öl auf­ fängt. Infolge von Leckgasen aus den Brennräumen der Zylin­ der sowie durch Motor- und Reibungswärme entsteht im Kur­ belgehäuse 3 ein unter Überdruck stehendes Öldampf/Luft-Ge­ misch, das nach außen abgeleitet werden muß. Hierfür ist eine schematisch angedeutete Entlüftungsleitung 5 vorgese­ hen, durch die die Entlüftungsgase (blow-by-Gase) aus dem Kurbelgehäuse 3 abgeleitet werden. Aus Umweltschutzgründen werden die Entlüftungsgase nicht ins Freie geleitet, son­ dern dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugemischt und mitverbrannt.

Insbesondere bei ladeluftgekühlten Dieselmotoren fallen große Mengen Entlüftungsgas an, die größere Mengen verne­ beltes oder dampfförmiges Motorenöl enthalten. Um den Öl­ verbrauch niedrig zu halten und ein Verschmutzen des Ver­ dichters, der Luftrohre und des Ladeluftkühlers mit konden­ siertem Öl zu verhindern, wird das Öl mittels eines Ölab­ scheiders 6, der in der Entlüftungsleitung 5 angeordnet ist, aus den Entlüftungsgasen herausgefiltert. Das abge­ schiedene Öl wird über eine Ölrücklaufleitung 7 in die Öl­ wanne 8 am Boden des Kurbelgehäuses 3 zurückgeführt. Die vom Öl gereinigten Entlüftungsgase werden im weiteren Ver­ lauf der Entlüftungsleitung 5 dem Ansaugrohr zugeführt.

Um die Entlüftungsvorrichtung 2, bestehend aus Entlüftungs­ leitung 5, Ölabscheider 6 und Ölrücklaufleitung 7, so aus­ zubilden, daß die Ölrücklaufleitung kostengünstig herge­ stellt werden kann, keinen weiteren Einbauraum benötigt und funktions- und montagesicher ist, ist vorgesehen, daß die Ölrücklaufleitung 7 im wesentlichen an einer Stirnwand 9 des Kurbelgehäuses 3 nach unten zur Ölwanne 8 geführt ist. Die Ölrücklaufleitung 7, die entlang der Stirnwand 9 zweckmäßig senkrecht nach unten geführt ist, ist kürzest­ möglich ausgeführt und besteht im wesentlichen aus einer an der Stirnwand geführten geradlinigen Leitung. Es werden keine herstellungs- und montageaufwendigen Rohre und Lei­ tungen einschließlich ihrer abzudichtenden Verbindungsteile benötigt; die Gefahr von Undichtigkeiten infolge Montagefehler oder Verschleiß ist dadurch reduziert. Für die Rückführleitung selbst wird kein zusätzlicher Einbau­ raum benötigt, da die Rückführleitung direkt an der Stirn­ wand des Kurbelgehäuses anliegt bzw. Teil der Stirnwand ist und axial nicht über sonstige über die Stirnwandaußenseite 24 überstehende Bauteile wie beispielsweise die Kurbelwelle 18 übersteht.

In der Ausbildung gemäß Fig. 1 ist vorgesehen, daß der Ölabscheider 6 auf der Oberseite 16 des Motorblocks 15 der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist. Der zweckmäßig im Be­ reich einer Stirnseite des Motorblocks angeordnete Ölab­ scheider 6 vergrößert dadurch weder die Länge noch die Breite des Motorblocks; die Bauhöhe des Motorblocks bleibt ebenfalls im wesentlichen unverändert, da die Höhe des Ölabscheiders etwa der Höhe der über die Oberseite 16 des Motorblocks 15 überstehenden Zylinder 22a, 22b einschließ­ lich der Zylinderköpfe 17a, 17b und der Ventildeckel 23a, 23b entspricht. Weiterhin ist vorteilhaft, daß der Ölab­ scheider 6 bezogen auf die Ölwanne 8 deutlich höher ange­ ordnet ist und diese Höhendifferenz als potentielle Energie für den Rücklauf des Öls aus dem Ölabscheider durch die Öl­ rücklaufleitung genutzt werden kann.

Im Ölabscheider 6 ist ein Filter 20 vorgesehen, der die Öl­ tröpfchen aus dem Strom der Entlüftungsgase herausfiltert. In Strömungsrichtung 21 gesehen herrscht im Ölabscheider 6 vor dem Filter 20, auf der dem Kurbelgehäuse zugewandten Seite, ein höherer Druck als hinter dem Filter 20. Strö­ mungsbedingt setzt sich das abgeschiedene Öl auf der Rück­ seite des Filters 20 ab, auf der der niedrigere Druck des nicht dargestellten Ansaugrohres herrscht. Das von der Rückseite des Filters 20 abtropfende Öl wird gesammelt und über ein kurzes Querstück 7a der Ölrücklaufleitung 7 aus dem Ölabscheider 6 abgeführt. Das Querstück 7a mündet in einen vertikal verlaufenden Teil 7b der Ölrücklaufleitung 7, der durch eine als Bohrung 19 ausgeführte Ausnehmung durch die Oberseite 16 des Motorblocks 15 nach unten ge­ führt ist.

Da das abgeschiedene Öl aus dem Ölabscheider zum Ölkreis­ lauf der Brennkraftmaschine gegen den höheren atmosphäri­ schen Druck des Kurbelgehäuses 3 abgeführt werden muß, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das freie untere Ende 13 der Ölrücklaufleitung 7 in eine nach oben offene Öltasche 14 eintaucht. Die Ölrücklaufleitung 7 endet unterhalb des Öl­ niveaus der Öltasche 14, so daß im Endbereich der Ölrück­ laufleitung 7 ein Siphon gebildet ist, in den das Öl zum Druckausgleich so weit aufsteigen kann, bis der Überdruck im Kurbelgehäuse 3 vom hydrostatischen Druck der Ölsäule im Endbereich der Ölrücklaufleitung 7 kompensiert ist. Vom Ölabscheider 6 weiter nachfließendes Öl ist daher nicht durch einen entgegenstehenden höheren Druck in seinem Fluß behindert.

Die Öltasche 14 ist geringfügig oberhalb der Ölwanne 8 an­ geordnet, wobei sichergestellt ist, daß das Spritzöl der Kurbelwelle, der Nockenwelle und weiterer Steuerräder in die Öltasche 14 gelangen kann. Die in die Öltasche 14 mün­ dende Ölrücklaufleitung 7 ist gemäß Fig. 2 zweckmäßig auf der dem Kurbelgehäuseinnenraum 11 abgewandten Außenseite 24 der Stirnwand 9 angeordnet; die Ölrücklaufleitung 7 kann dabei als ein an die Stirnwand 9 angegossener Kanal 10 aus­ gebildet sein. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführung ist vorgesehen, daß der Kanal 10 als eine an die Stirnwand 9 angegossene Pfeife ausgeführt ist, in die zur Bildung des Kanals eine Bohrung eingebracht ist.

Wie Fig. 2 zu entnehmen, liegt die Ölrücklaufleitung 7 zweckmäßig benachbart zu einer der beiden vorderen Seiten­ wandabschnitte 25 des Kurbelgehäuses 3, wobei die Seiten­ wandabschnitte zumindest um den Betrag des Außendurchmes­ sers d der Ölrücklaufleitung 7 über die Außenseite 24 der Stirnwand 9 überstehen. Im Ausführungsbeispiel stehen die Seitenwandabschnitte 25 um den Betrag b über die Außenseite 24 der Stirnwand 9 axial über, wobei der Betrag b größer ist als der Außendurchmesser d der Ölrücklaufleitung 7. Bei dieser Ausführung ist die axiale Baulänge des Kurbelge­ häuses 3 auch bei außenseitiger Anordnung der Ölrücklauf­ leitung 7 nicht erhöht.

Die Öltasche 14, die vom Spritzöl aus dem Steuerraum 4 so­ wie von nachfließendem Öl aus dem Ölabscheider gefüllt wird, ist ebenso wie die Ölrücklaufleitung 7 an der Außen­ seite 24 der Stirnwand 9 angeordnet. An der Außenseite 24 der Stirnwand 9 ist eine etwa L-förmige Rippe 26 angeformt, die eine Wandung der Öltasche 14 bildet, siehe Fig. 1. Der untere Schenkel der Rippe 26 stößt an den Seitenwandab­ schnitt 25, durch den eine weitere Wandung der Öltasche ge­ formt ist. Eine der Seitenwände der Öltasche 14 ist von der Außenseite 24 der Stirnwand 9 gebildet; die gegenüberlie­ gende Seitenwand ist von einer zweiten, an der Haube 12 des Steuergehäuses 4 angeformten Rippe 27 gebildet. Gemäß Fig. 3, die eine Ansicht gemäß der Schnittlinie III-III der Fig. 2 zeigt, ist die zweite Rippe 27 ebenso wie die erste Rippe 26 etwa L-förmig geformt und insbesondere einteilig mit der Haube 12 ausgebildet. Die Rippe 27 entspricht in ihrer Breite und Höhe etwa der Rippe 26; die Tiefe kann je nach Fassungsvermögen der Öltasche 14 variiert werden. Nachdem die Haube 12 des Steuergehäuses 4 am Kurbelgehäuse 3 be­ festigt worden ist, bilden die beiden Rippen 26 und 27 ge­ meinsam mit einem Seitenwandabschnitt 25 des Kurbelgehäuses und der Außenseite 24 der Stirnwand 9 die etwa quaderförmige, nach oben offene Öltasche 14.

Gemäß einer nicht gezeigten Ausführung kann die Ölrücklauf­ leitung auch auf der dem Kurbelgehäuseinnenraum 11 zuge­ wandten Innenseite der Stirnwand 9 angeordnet sein. Gemäß einer weiteren Ausführung ist es auch möglich, die Ölrück­ laufleitung vollständig als Bohrung innerhalb der Stirnwand 9 zu führen. Weiterhin kann die Ölrücklaufleitung auch als vorgefertigte Leitung eingesetzt und entlang der Stirnwand geführt werden.

Die Entlüftungsvorrichtung kann auch bei Otto-Motoren ein­ gesetzt werden, die als Saugmotor oder mit Turboaufladern ausgeführt sind.

Claims (9)

1. Entlüftungsvorrichtung für das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Diesel-Motors in einem Nutzfahrzeug, mit einer Entlüftungsleitung (5), durch die die Entlüftungsgase aus dem Kurbelgehäuse (3) dem Ansaugrohr der Brennkraftmaschine (1) zuführbar sind, mit einem in der Entlüftungsleitung (5) angeord­ neten Ölabscheider (6) und einer im Bereich einer Stirnwand (9) des Kurbelgehäuses (3) angeordneten Ölrücklaufleitung (7), durch die im Ölabscheider (6) abgeschiedenes Öl in eine Ölwanne (8) am Boden des Kurbelgehäuses (3) zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrücklaufleitung (7) im wesentlichen auf der Außenseite (24) der Stirnwand (9) des Kurbelgehäuses (3) angeordnet und nach unten zur Ölwanne (8) geführt ist, wobei das freie untere Ende (13) der Ölrücklaufleitung (7) in eine nach oben offene Öltasche (14) eintaucht, die oberhalb der Ölwanne (8) an der Außenseite (24) der Stirnwand (9) gebildet ist.

2. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrücklaufleitung (7) als ein an die Stirnwand (9) angegossener Kanal (10) ausgebildet ist.

3. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrücklaufleitung (7) als ein Kanal (10) ausgebildet ist, der als Bohrung in einer an die Stirnwand (9) angegossenen Pfeife ausge­ führt ist.

4. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrücklaufleitung (7) benachbart zu einem vorderen Seitenwandabschnitt (25) des Kurbelgehäuses (3) verläuft.

5. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Seitenwandabschnitt (25) zumindest um einen dem Außendurchmesser (d) der Ölrücklaufleitung (7) entsprechenden Betrag (b) über die Außenseite (24) der Stirnwand (9) übersteht.

6. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öltasche (14) durch eine an der Stirnwand (9) angeformte Rippe (26) be­ grenzt ist.

7. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die Stirnwand (9) des Kurbelgehäuses (3) die Haube (12) eines Steuerge­ häuses (4) anschließt und eine Seitenwand der Öltasche (14) von einer zweiten, an der Haube (12) des Steuerge­ häuses (4) angeformten Rippe (27) gebildet ist.

8. Entlüftungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölabscheider (6) auf der Oberseite (16) des Motorblocks (15) der Brennkraft­ maschine (1) angeordnet ist, vorzugsweise etwa oberhalb der Stirnwand (9) des Kurbelgehäuses (3).

9. Entlüftungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölrücklaufleitung (7) durch eine Ausnehmung (19) in der Oberseite (16) des Motorblocks (15) geradlinig nach unten geführt ist.