DE602004006659T2

DE602004006659T2 - Vorrichtung zur Regelung von Kurbelwellengas

Info

Publication number: DE602004006659T2
Application number: DE602004006659T
Authority: DE
Inventors: Hisao Ookawa; Michihiro Masubuchi; Masatoshi Hada
Original assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Aichi Machine Industry Co Ltd; Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-04-07
Filing date: 2004-04-06
Publication date: 2007-09-20
Anticipated expiration: 2024-04-07
Also published as: EP1467069A2; EP1467069A3; US7047955B2; US20040244783A1; CN1278027C; JP2004308539A; CN1536204A; DE602004006659D1; JP4323203B2; EP1467069B1

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor entsprechend dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruches 1.
Aus der Druckschrift US 4,667,647 A ist ein Verbrennungsmotor der hier in Rede stehenden Art bekannt.
Auf dem Gebiet der Verbrennungsmotoren, die in Radmotorfahrzeuge eingebaut sind, sind bislang verschiedene Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtungen vorgeschlagen und in der Praxis verwirklicht worden. Nahezu alle gehören zu einem Typ, bei dem durch Einleiten von Frischluft in das Kurbelgehäuse Kurbelgehäusegase in dem Kurbelgehäuse zwangsweise zu dem Einlasssystem und zusammen mit dem zu verbrennenden Luft-Kraftstoff-Gemisch zu den Zylinderbrennkammern geleitet werden. Üblicherweise ist die Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung an einem Kurbelgehäusegasströmungsdurchlass derselben mit einer Öltrenneinrichtung versehen, nämlich einer Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung, die das Austreten eines Schmieröls zusammen mit den Kurbelgehäusegasen aus dem Kurbelgehäuse unterbindet. Eine der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtungen mit einer derartigen Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung ist in der Druckschrift JP 2003-001030 beschrieben. Bei dieser offenbarten Vorrichtung ist die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung integral an einer Innenseite eines Zylinderkopfdeckels vorgesehen, der einen offenen oberen Teil des Zylinderkopfes bedeckt.
Bei einigen der bekannten Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtungen, darunter der vorstehend offenbarten Vorrichtung, ist die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung jedoch konzipiert worden, ohne dass die Größe derselben, insbesondere die Höhe derselben, gebührend Berücksichtigung fand. Nimmt die Höhe der Trenneinrichtung zu, so nimmt auch die Höhe des Zylinderkopfdeckels zu, wobei in diesem Fall die Höhe der Gesamtkonstruktion des Motors zunimmt, was die Freiheit beim Gestalten der Motorraumhaube wie auch die Freiheit beim Anordnen der verschiedenen Bauteile im Motorraum einschränkt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbrennungsmotor der hier in Rede stehenden Art bereitzustellen, durch den eine Verringerung der Dicke. und Höhe der Gesamtkonstruktion des Verbrennungsmotors ermöglicht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor (ICE) gelöst, der einen Zylinderkopf, der an einer Oberseite eines Zylinderblocks befestigt ist, der mit Zylindern und einem Teil eines Kurbelgehäuses ausgebildet ist, sowie eine Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung enthält, wobei in dem Zylinderkopf eine Ventilkipphebelabdeckkammer ausgebildet ist und Einlass- sowie Auslasskanäle ausgebildet sind, wobei die Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung umfasst: eine Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung, die durch den Zylinderkopf integral an einer Position unter den Einlasskanälen ausgebildet ist, wobei die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung einen Ölnebel von Kurbelgehäusegasen trennt, die durch sie hindurchströmen; einen ersten Durchlass, der sowohl in dem Zylinderblock als auch dem Zylinderkopf ausgebildet ist, um einen Innenraum des Kurbelgehäuses mit der Ventilkipphebelabdeckkammer zu verbinden; einen zweiten Durchlass, der sich von der Ventilkipphebelabdeckkammer zu der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung erstreckt; und einen dritten Durchlass, der sich von der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung zu einem Einlasssystem des Motors erstreckt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen niedergelegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung detailliert anhand einiger Ausführungsbeispiele derselben in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung beschrieben, die sich wie folgt zusammensetzt.
1 ist eine Schnittansicht eines Verbrennungsmotors, der mit einer Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung versehen ist, wobei die Schnittansicht entlang der Linie I-I von 2 genommen ist.
2 ist eine Seitenansicht des Verbrennungsmotors.
3 ist eine perspektivische Explosionsansicht des Verbrennungsmotors, die klar die Anordnung der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine Explosionsansicht des Verbrennungsmotors, die einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock zeigt, die von einer schräg versetzten unteren Position aus betrachtet werden.
Zum leichteren Verständnis werden in der nachfolgenden Beschreibung verschiedene Richtungsangaben, so beispielsweise rechts, links, ober(er/e/es), unter(er/e/es), nach rechts und dergleichen, verwendet. Diese Angaben beziehen sich jedoch nur auf die Zeichnung beziehungsweise diejenigen Figuren, in denen das jeweilige Bauteil oder der jeweilige Abschnitt gezeigt ist.
In der Zeichnung und dort insbesondere in 1 und 2 ist ein Verbrennungsmotor ICE gezeigt, der mit einer Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung versehen ist.
Der gezeigte Motor ICE ist ein Dreizylindermotor vom Reihentyp, der allgemein einen Zylinderblock 1, einen Zylinderkopf 2, der an dem Zylinderblock 1 angebracht ist, sowie eine Ölwanne 3, die unterhalb des Zylinderblocks 1 angebracht ist, umfasst.
Bei dem dargestellten Motor ICE umfasst die Ölwanne 3 einen oberen Wannenteil 3A, der aus einer Aluminiumlegierung gegossen ist, und einen unteren Wannenteil 3B, der durch Stanzen einer Stahlplatte hergestellt ist. Wie gezeigt, bildet der untere Wannenteil 3B die Ölwanne selbst.
Die Ölwanne 3 und der Zylinderblock 1 werden zusammengesetzt und bilden so ein Kurbelgehäuse 5, in das eine Kurbelwelle 4 drehbar eingesetzt ist.
Wie gezeigt, ist ein oberes offenes Ende des Zylinderkopfes 2 von einem Zylinderkopfdeckel 6 bedeckt, der aus Kunststoff besteht. Auf diese Weise wird von dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderkopfdeckel 6 eine hermetisch verschlossene Ventilkipphebelabdeckkammer 10 gebildet, in die Nockenwellen 7 und 8 für Einlassventile und Auslassventile 20 und 21 operativ eingesetzt sind.
Von der Ventilkipphebelabdeckkammer 10 zu der Ölwanne 3 erstreckt sich eine Mehrzahl von Ölrückführdurchlässen 11, die von dem Zylinderkopf 2 und dem Zylinderblock 1 gebildet sind. Die Ventilkipphebelabdeckkammer 10 ist darüber hinaus mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 5 über eine (nicht gezeigte) Kettenkammer verbunden, die an einem vorderen Ende des Motors ICE zur Aufnahme einer Steuerkette vorgesehen ist. Entsprechend wird es möglich, dass Kurbelgehäusegase, die an den Kolbenringen vorbei in das Kurbelgehäuse 5 strömen, durch die Ölrückführdurchlässe 11 und die Kettenkammer hin zu der Ventilkipphebelabdeckkammer 10 gelangen.
Der Zylinderkopf 2 ist aus einer Aluminiumlegierung gegossen und weist, wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, drei Paare von Einlass- und Auslasskanälen 16A, 16B und 16C sowie 17A, 17B und 17C auf, wobei sich jedes Paar in eine andere Richtung von einer entsprechenden Brennkammer 15 aus erstreckt, die zwischen dem Zylinderblock 1 und dem Zylinderkopf 2 ausgebildet ist. Der Zylinderkopf 2 ist mit einem Wassermantel 18 ausgebildet, der die Einlass- und Auslasskanäle 16A, 16B und 16C sowie 17A, 17B und 17C umgibt. Die Bildung eines derartigen Wassermantels 18 erfolgt bekanntermaßen unter Verwendung von Kernen (nämlich von Kernsand).
Der Wassermantel 18 des Zylinderkopfes 2 ist mit einem Wassermantel 19 des Zylinderkopfes 1 durch Öffnungen einer (nicht gezeigten) Zylinderkopfdichtung verbunden, die hermetisch zwischen dem Zylinderblock 1 und dem Zylinderkopf 2 eingesetzt ist. Selbstredend können der Wassermantel 18 des Zylinderkopfes 2 und der Wassermantel 19 des Zylinderblockes 1 auch voneinander getrennt sein, sodass jeweils unabhängige Wassermäntel bereitstehen.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, werden die Einlass- und Auslassventile 20 und 21 für jeden Zylinder direkt von Nockenwellen 7 und 8 angetrieben, die über den Ventilen 20 und 21 angeordnet sind.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist jeder Einlasskanal 16A, 16B oder 16C derart ausgestaltet, dass er eine Einlassmündung aufweist, die im Vergleich zu dem Auslasskanal 17A, 17B oder 17C ein wenig angehoben ist. Die angehobene Einlassmündung des Einlasskanals 16A, 16B oder 16C weist eine geneigte ebene Flanschfläche 22 auf, an der ein (nicht gezeigter) Einlassverteiler angebracht ist.
Wie am besten aus 3 ersichtlich ist, bildet unter den drei Einlasskanälen 16A, 16B und 16C der Zylinderkopf 2 eine Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31, die derart wirkt, dass sie einen Ölnebel von den Kurbelgehäusegasen trennt.
Wie am besten aus 4 ersichtlich ist, ist die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 eine rechteckige Aussparung 31a, die beim Gießen des Zylinderkopfes 2 entsteht. Wie gezeigt ist, liegt die rechteckige Aussparung 31a zu einer unteren Begrenzungsfläche 2b des Zylinderkopfes 2 hin frei. Dies bedeutet, dass wenn der Zylinderkopf 2 richtig an dem Zylinderblock 1 angebracht ist, eine obere Begrenzungsfläche 1a des Zylinderblockes 1 die rechteckige Aussparung 31a bedeckt, sodass die Aussparung 31a einen hermetisch abgeschlossenen Aufbau als Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 aufweist.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, ist die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 in einer Seitenwand des Zylinderkopfes 2 ausgebildet, die ein wenig seitlich nach außen hin vorsteht. Daher weist die obere Begrenzungsfläche 1a des Zylinderblockes 1 eine seitliche Erweiterung 1a-1 auf, die an einem Umfang der rechteckigen Aussparung 31a des Zylinderkopfes 2 mit einem Erweiterungsteil der (nicht gezeigten) enganliegend dazwischen eingesetzten Zylinderkopfdichtung anliegt. Zwischen dem Umfang der rechteckigen Aussparung 31a und der seitlichen Erweiterung 1a-1 ist der Erweiterungsteil der Zylinderkopfdichtung damit als Dichtungselement eng anliegend und hermetisch eingesetzt.
Wie aus 4 ersichtlich ist, sind innerhalb der rechteckigen Aussparung 31a zwei beabstandete Prallbleche 32 angeordnet, durch die die rechteckige Aussparung 31a in drei Kammern unterteilt wird. Jedes Prallblech 32 erstreckt sich von einer oberen Wand (nämlich dem Boden) der rechteckigen Aussparung 31a aus nach unten und ist derart angeordnet, dass es die Strömung der Kurbelgehäusegase in der Aussparung 31a schneidet. Jedes Prallblech 32 ist mit Blick auf seine Länge kürzer als die Tiefe der Aussparung 31a, sodass nach Anbringen des Zylinderkopfes 2 an dem Zylinderblock 1 ein Freiraum unterhalb des unteren Endes jedes Prallbleches 32 gebildet ist, durch den die Kurbelgehäusegase strömen können.
Man beachte, dass die Prallbleche 32 integral mit dem Zylinderkopf 2 ausgebildet sind. Aufgrund des einseitig offenen Aufbaus der rechteckigen Aussparung 31a mit den Prallblechen 32 wird die Aussparung 31a auf einfache Weise und ohne Verwendung von Kernen (nämlich von Kernsand) beim Gießen des Zylinderkopfes 2 gebildet.
Wie aus 1 ersichtlich ist, erstreckt sich die rechteckige Aussparung 31a entlang einer Längsachse des Verbrennungsmotors ICE, das heißt entlang des Wassermantels 18, wodurch eine dünnere Trennwand 33 dazwischen belassen bleibt.
Wie aus 2 bis 4 ersichtlich ist, erstreckt sich von einem Längsende der rechteckigen Aussparung 31a aus ein Kurbelgehäusegaseinlassdurchlass 34 nach oben, der in dem Zylinderkopf 2 ausgebildet ist, während sich von einem Abschnitt nahe dem anderen Längsende der rechteckigen Aussparung 31a aus ein Kurbelgehäusegasauslassdurchlass 36 nach oben erstreckt, in dem der Zylinderkopf 2 ausgebildet ist.
Wie aus 3 ersichtlich ist, weist der Kurbelgehäusegaseinlassdurchlass 34 ein oberes Ende auf, das zu einer Zylinderkopfdeckelanbringfläche 2a des Zylinderkopfes 2 hin freiliegt. Mit dem oberen Ende des Durchlasses 34 ist ein Kurbelgehäusegaseinlassdurchlass 35 verbunden, der in einem gewölbten Abschnitt 6a ausgebildet ist, der durch den Zylinderkopfdeckel 6 bereitgestellt wird.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Kurbelgehäusegaseinlassdurchlass 35 des Zylinderkopfdeckels 6 ein Einlassende 35a mit Freilage gegen eine Innenfläche eines Dachabschnittes des Zylinderkopfdeckels 6 und das andere Ende (ohne Bezugszeichen), das mit dem oberen Ende des Kurbelgehäusegaseinlassdurchlasses 34 des Zylinderkopfes 2 (siehe 3) verbunden ist.
Wie aus 3 ersichtlich ist, weist auf gleiche Weise wie bei dem vorbeschriebenen Kurbelgehäusegaseinlassdurchlass 34 der Kurbelgehäusegasauslassdurchlass 36 ein oberes Ende auf, das zu der Zylinderkopfdeckelanbringfläche 2a des Zylinderkopfes 2 hin freiliegt. Mit dem oberen Ende des Durchlasses 36 ist ein Kurbelgehäusegasauslassdurchlass 37 verbunden, der in einem gewölbten Abschnitt 6b ausgebildet ist, der durch den Zylinderkopfdeckel 6 bereitgestellt wird. Der Auslassdurchlass 37 ist an einem oberen Ende desselben mit einem Strömungssteuerventil 38, nämlich einem PCV-Ventil (positive crankcase ventilation PCV, geschlossene Kurbelgehäuseentlüftung) versehen. Von einer Auslassöffnung des Strömungssteuerventils 38 aus erstreckt sich ein (nicht gezeigtes) Rohr zu einem Einlasssystem des Motors ICE, das heißt zu einem stromabwärtigen Bereich eines (nicht gezeigten) Drosselventils, wo ein geeigneter Negativdruck im Betrieb des Motors ICE erzeugt wird.
Nicht in der Zeichnung dargestellt ist, dass zwischen der Anbringfläche 2a des Zylinderkopfes 2 und einer Anbringfläche des Zylinderkopfdeckels 6 enganliegend und hermetisch eine Dichtung eingesetzt ist. Ebenfalls nicht gezeigt ist, dass die Dichtung zwei Erweiterungsabschnitte aufweist, die mit kreisförmigen Öffnungen ausgebildet sind, durch die jeweils hermetisch eine Fluidverbindung zwischen den Kurbelgehäusegaseinlass durchlässen 34 und 35 und eine Fluidverbindung zwischen den Kurbelgehäusegasauslassdurchlässen 36 und 37 verwirklicht sind.
Wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, sind die Kurbelgehäusegaseinlass- und Auslassdurchlässe 34 und 36 des Zylinderkopfes 2 an Positionen angeordnet, die die drei Einlasskanäle 16A, 16B und 16C nicht stören. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Kurbelgehäusegaseinlassdurchlass 34 axial außerhalb des Einlasskanals 16A des ersten Zylinders angeordnet, während der Kurbelgehäusegasauslassdurchlass 36 zwischen dem Einlasskanal 16B des zweiten Zylinders und dem Einlasskanal 16C des dritten Zylinders, wie gezeigt, angeordnet ist. Gegebenenfalls kann jedoch der Kurbelgehäusegasauslassdurchlass 36 auch axial außerhalb des Einlasskanals 16C des dritten Zylinders angeordnet sein.
Wie am besten aus 1 und 3 ersichtlich ist, erstreckt sich zum Ableiten des Öls (das heißt der Flüssigkeit des gesammelten Ölnebels) aus der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 ein Ölableitdurchlass 41 aus der Trenneinrichtung 31 heraus, der durch den Zylinderblock 1 und den oberen Wannenteil 3A der Ölwanne 3 läuft. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Ölableitdurchlass 41 eine Einlassöffnung auf, die zu dem Innenraum der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 in einer Position genau unter dem Kurbelgehäusegasauslassdurchlass 36 hin freiliegt.
Dies bedeutet, dass, wie aus 3 und 4 ersichtlich ist, die Einlassöffnung des Ölableitdurchlasses 41 zu der oberen Begrenzungsfläche 1a des Zylinderblockes 1 hin freiliegt, sich der Durchlass 41 in einer Abschottung 43 des Zylinderblockes 1 nach unten erstreckt und zu einer Unterseite des Zylinderblockes 1 hin freiliegt, und dass, wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, sich der Durchlass 41 sodann in einem nach innen gewölbten Teil 42 des oberen Wannenteils 3A der Ölwanne 3 nach unten erstreckt und zu einer Unterseite des oberen Wannenteils 3A hin freiliegt. Durch eine (nicht gezeigte) Dichtung, die zwischen dem Zylinderblock 1 und dem oberen Wannenteil 3A eingesetzt ist, ist eine hermetische Verbindung zwischen dem Durchlass 41 des Zylinderblocks 1 und dem oberen Wannenteil 3A hergestellt.
Wie aus 1 ersichtlich ist, ist eine Auslassöffnung 41c des Ölableitdurchlasses 41, die zu der Unterseite des oberen Wannenteils 3A hin freiliegt, unter einem Normalpegel 44 des in der Ölwanne 3 aufbewahrten Schmieröls angeordnet. Gegebenenfalls kann sich ein Erweiterungsrohr von der Auslassöffnung 41c aus nach unten erstrecken, um sicherzustellen, dass die Auslassöffnung des Ölableitdurchlasses 41 beständig unter dem Pegel des Schmieröls in der Ölwanne 3 befindlich ist.
Wie aus 2 und 4 ersichtlich ist, weist ein Unterteil 41b des Ölableitdurchlasses 41 eine größere Querschnittsfläche als ein oberer Teil 41a desselben auf. Aufgrund des Vorhandenseins des Teils 41b mit größerem Querschnitt wird eine unerwünschte Rückströmung des Schmieröls in dem Ableitdurchlass 41 hin zu der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 unterbunden. Dies bedeutet, dass im Betrieb des Motors ICE der Innenraum der Trenneinrichtung 31 einem Negativdruck ausgesetzt ist. Damit würde für den Fall, dass der Ableitdurchlass 41 kein ausreichendes Fassungsvermögen aufweist, eine derartige Rückströmung eine unerwünschte Rückströmung des Schmieröls in die Trenneinrichtung 31 bewirken. Man beachte, dass die Übergangsposition zwischen dem oberen und dem unteren Teil 41a und 41b auf Grundlage des maximalen Druckunterschiedes, der zwischen der Trenneinrichtung 31 und dem Kurbelgehäuse 5 auftritt, der Höhe der Trenneinrichtung 31 von dem Pegel des Schmieröls in der Ölwanne 3 und dem Pufferabstand zwischen dem Kopf der möglichen Schmierölsäule in dem Ableitdurchlass 41 und der Bodenfläche der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 bestimmt wird. Gegebenenfalls umfasst der Ableitdurchlass 41 drei oder mehr Teile, die verschiedene Querschnittsflächen aufweisen, oder weist gegebenenfalls einen Längsquerschnitt auf, dessen Fläche allmählich zunimmt, wenn der Abstand von der Bodenfläche der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 zunimmt.
Nachfolgend wird der Betrieb der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
Zur Erleichterung des Verständnisses des Betriebes wird nachfolgend nochmals kurz die Anordnung der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung anhand 1 und 3 betrachtet.
Wie aus 3 ersichtlich ist, ist ein Auslasskanal des Strömungssteuerventils 38 über ein (nicht gezeigtes) Rohr mit einem stromabwärtigen Bereich des Drosselventils des Motors ICE verbunden, wo ein Negativdruck erzeugt wird, wenn der Motor ICE in Betrieb ist. Ein Einlasskanal des Strömungssteuerventils 38 ist mit der Ventilkipphebelabdeckkammer 10 über die Durchlässe 37 und 36, die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 und die Durchlässe 34 und 35 verbunden. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die Ventilkipphebelabdeckkammer 10 mit dem Innenraum des Kurbelgehäuses 5 über Ölrückführ durchlässe 11 und die Kettenkammer verbunden, die am vorderen Ende des Motors ICE vorgesehen ist.
Dies bedeutet, dass der Innenraum des Kurbelgehäuses 5 mit dem stromabwärtigen Bereich des Drosselventils des Motors ICE über die Ventilkipphebelabdeckkammer 10, die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31, das Strömungssteuerventil 38 und die zugehörigen Verbindungsdurchlässe 11, 35, 34, 36 und 37 verbunden ist.
Im Betrieb des Motors ICE erzeugt das Einlasssystem des Motors ICE einen Negativdruck in dem stromabwärtigen Bereich des Drosselventils des Motors ICE.
Aufgrund der vorbeschriebenen Anordnung der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung bewirkt die Erzeugung des Negativdruckes an dem Einlasssystem des Motors ICE, dass Frischluft in den Innenraum des Kurbelgehäuses 5 über (nicht gezeigte) Frischlufteinleitdurchlässe eintritt.
Die Frischluft nimmt sodann die Kurbelgehäusegase in dem Kurbelgehäuse 5 auf, tritt in die Ventilkipphebelabdeckkammer 10 durch die Ölrückführdurchlässe 11 und die Kettenkammer 12 und in die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 über die Durchlässe 35 und 34 ein. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist aufgrund der Tatsache, dass das Einlassende 35a des Durchlasses 35 an dem am weitesten oben befindlichen Teil der Ventilkipphebelabdeckkammer 10 angeordnet ist, eine geglättete Strömung der Kurbelgehäusegase in dem Durchlass 35 zu erwarten, wobei gleichzeitig bedingt durch dieselbe Ursache die Strömung des Ölnebels in den Durchlass 35 unterbunden oder zumindest minimiert wird.
Wenn, wie aus 2 ersichtlich ist, das Gemisch aus Frischluft und Kurbelgehäusegasen durch den Durchlass 34 in die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 eintritt, sinkt die Strömungsgeschwindigkeit des Gemisches unvermittelt aufgrund des größeren Volumens der Trenneinrichtung 31 ab. Bedingt durch diese Ursache sowie durch das Vorhandensein der Prallbleche 32 wird der Ölnebel wirkungsvoll von den Kurbelgehäusegasen getrennt. Dies bedeutet, dass während des Strömens des Gemisches in die Trenneinrichtung 31 der Ölnebel auf die Prallbleche 32 trifft, wodurch Ölnebeltropfen an denselben anwachsen, die dann an denselben entlang gleitend nach unten gelangen.
Wie aus 1 ersichtlich ist, wird während des Strömens in der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 das Gemisch aus Frischluft und Kurbelgehäusegasen durch Kühl wasser gekühlt, das in dem angrenzenden Wassermantel 18 strömt. Auf diese Weise erfolgt durch die Trenneinrichtung 31 eine effektive Ölnebeltrennung.
Wie in 2 gezeigt ist, wird das vom Ölnebel befreite Gemisch sodann durch die Durchlässe 36 und 37 und das Strömungssteuerventil 38 zu dem Einlasssystem des Motors ICE (nämlich dem stromabwärtigen Bereich des Drosselventils) geleitet. Nach einer Vermischung mit dem Luft-Kraftstoff-Gemisch werden die Frischluft und die vom Ölnebel befreiten Kurbelgehäusegase auf die Zylinderbrennkammern verteilt und dort erneut verbrannt.
Wie aus 2 ersichtlich ist, fallen während des Strömens des Gemisches in den sich vertikal erstreckenden Durchlässen 36 und 37 sämtliche Ölnebeltropfen, die an den Innenflächen der Durchlässe 36 und 37 verblieben sind, aufgrund ihres Eigengewichtes in die Trenneinrichtung 31. Entsprechend kann die Trenneinrichtung 31 ungeachtet ihres einfachen Aufbaus einen äußerst hohen Ölnebeltrenneffekt aufweisen. Eine bestimmte Menge des Öls (nämlich des Schmieröls) wird damit in der Trenneinrichtung 31 aufgenommen oder gesammelt.
Wie aus 1 ersichtlich ist, fällt das auf diese Weise in der Trenneinrichtung 31 aufgenommene Öl anschließend durch den Ölableitdurchlass 41 nach unten in die Ölwanne 3.
Man beachte, dass aufgrund der Tatsache, dass die Auslassöffnung 41c des Durchlasses 41 in das Schmieröl in der Ölwanne 3 eingetaucht ist, der Negativdruckzustand in der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 keine Kurbelgehäusegase aus dem Kurbelgehäuse 5 durch den Durchlass 41 in die Trenneinrichtung 31 eintreten lässt.
Aufgrund des Vorhandenseins des Negativdruckzustandes in der Trenneinrichtung 31 wird zwangsweise eine Schmierölsäule in dem Ölableitdurchlass 41 gebildet. Es wird jedoch aus vorstehend beschriebenen Gründen verhindert, dass die Ölsäule zurück in die Trenneinrichtung 31 strömt.
Nachstehend werden die Vorteile der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zum Ersten ist, wie vorstehend beschrieben, bei der Erfindung die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 kompakt und integral in dem Zylinderkopf 2 an einer Position unter den Einlasskanälen 16A, 16B und 16C vorgesehen. Mit anderen Worten, es ist bei der Erfindung die Trenneinrichtung 31 nicht durch den Zylinderkopfdeckel 6 bereitgestellt. Damit kann der Zylinderkopfdeckel 6 mit geringerer Höhe hergestellt werden. Hierdurch weist der Gesamtaufbau des Motors ICE eine geringere Höhe auf, was die Freiheit der Ausgestaltung der Motorraumhaube wie auch die Freiheit der Anordnung der verschiedenen Bauteile im Motorraum erweitert.
Zum Zweiten kann aus den vorbeschriebenen Gründen die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung 31 der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung ungeachtet ihres einfachen Aufbaus einen sehr großen Ölnebeltrenneffekt aufweisen.
Zum Dritten umfasst die Trenneinrichtung 31 eine rechteckige Aussparung 31a, die in dem Zylinderkopf 2 mit ihrer offenen Seite nach unten weisend ausgebildet ist, wobei die Trenneinrichtung 31 durch einfaches Anbringen des Zylinderkopfes 2 auf dem Motorblock 1 vervollständigt wird. Aufgrund der einseitig offenen Struktur der rechteckigen Aussparung 31a wird eine gegebenenfalls notwendige maschinelle Bearbeitung an der Aussparung 31a auf einfache Weise ermöglicht. Bedingt durch dieselbe Ursache kann darüber hinaus die Aussparung 31a ohne Hilfe von Kernen (nämlich von Kernsand) beim Gießen des Zylinderkopfes 2 hergestellt werden.
Zum Vierten werden nahezu sämtliche Elemente der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung integral durch die Hauptbestandteile des Motors ICE bereitgestellt, wobei beim Zusammensetzen der Hauptbestandteile die Elemente geeignet kombiniert werden, um die Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung zu bilden. Es werden so eine Verringerung der Anzahl der Bauteile und eine Verringerung der Zusammenbauschritte bei der Herstellung der Kurbelgehäuseemissionsbegrenzungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erreicht.
Ungeachtet der Tatsache, dass die Erfindung vorstehend unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel derselben beschrieben worden ist, ist die Erfindung nicht auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Es können an diesem Ausführungsbeispiel von einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet im Lichte der nachfolgenden Ansprüche verschiedene Abwandlungen und Abänderungen vorgenommen werden.

Claims

Verbrennungsmotor (ICE), der einen Zylinderkopf (2), der an einer Oberseite eines Zylinderblocks (1) befestigt ist, der mit Zylindern (2) und einem Teil eines Kurbelgehäuses (5) ausgebildet ist, sowie eine Kurbelgehäuse-Emissionsbegrenzungsvorrichtung enthält, wobei in dem Zylinderkopf (2) eine Ventilkipphebel-Abdeckkammer (10) ausgebildet sind und Einlass- sowie Auslasskanäle (16A, 16B, 16C, 17A, 17B, 17C) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelgehäuse-Emissionsbegrenzungsvorrichtung umfasst: eine Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31), die durch den Zylinderkopf (2) integral an einer Position unter den Einlassanschlüssen (16A, 16B, 16C) ausgebildet ist, wobei die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) einen Ölnebel von Kurbelgehäusegasen trennt, die durch sie hindurchströmen; einen ersten Durchlass (11), der sowohl in dem Zylinderblock (1) als auch dem Zylinderkopf (2) ausgebildet ist, um einen Innenraum des Kurbelgehäuses (5) mit der Ventilkipphebel-Abdeckkammer (10) zu verbinden; einen zweiten Durchlass (34, 35), der sich von der Ventilkipphebel-Abdeckkammer (10) zu der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) erstreckt; und einen dritten Durchlass (36, 37), der sich von der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) zu einem Einlasssystem des Motors erstreckt.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) eine Aussparung (31a) umfasst, die in dem Zylinderkopf (2) ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) mit wenigstens einem Prallblech (32) versehen ist, das so angeordnet ist, dass es den Strom der Kurbelgehäusegase schneidet.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Prallblech (32) integral mit dem Zylinderkopf (2) ausgebildet ist.
Verbrennungsmotor (ICE) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (31a) so geformt ist, dass sie sich entlang einer Längsachse des Motors (ICE) erstreckt.
Verbrennungsmotor (ICE) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Durchlass (34, 35) besteht aus: einem ersten Durchlassteil (34), der durch den Zylinderkopf (2) gebildet wird und dessen eines Ende zu der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) hin freiliegt; und einen zweiten Durchlassteil (35), der durch den Zylinderkopfdeckel (6) gebildet wird, wobei ein Ende des zweiten Durchlassteils (35) mit dem anderen Ende des ersten Durchlassteils (34) verbunden ist und das andere Ende zu der Ventilkipphebel-Abdeckkammer (10) hin freiliegt.
Verbrennungsmotor (ICE) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Durchlass (36, 37) besteht aus: einem dritten Durchlassteil (30), der durch den Zylinderkopf (2) gebildet wird und dessen eines Ende zu der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) hin freiliegt; und einen vierten Durchlassteil (37), der durch den Zylinderkopfdeckel (6) gebildet wird, wobei ein Ende des vierten Durchlassteils mit dem anderen Ende des dritten Durchlassteils (36) verbunden ist und das andere Ende mit dem Einlasssystem des Motors verbunden ist.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein PCV-Ventil (38) mit dem anderen Ende des vierten Durchlassteils (37) verbunden ist.
Verbrennungsmotor (ICE) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch einen Ölableitdurchlass (41), der sich durch das Kurbelgehäuse (5) hindurch von einem Boden der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) zu der Ölwanne (3) nach unten erstreckt.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölableitdurchlass (41) ein unteres Ende (41c) hat, das unter einem Pegel eines Schmieröls angeordnet ist, das in der Ölwanne (3) aufbewahrt wird.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölableitdurchlass (41) umfasst: einen oberen Durchlassteil (41), der ein oberes Ende hat, das zu der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) hin freiliegt; und einen unteren Durchlassteil (41b), der ein unteres Ende hat, das unter dem Pegel des Schmieröls in der Ölwanne (3) positioniert ist, wobei der untere Durchlassteil (41b) eine Querschnittsfläche hat, die größer ist als die des oberen Durchlassteils (41a).
Verbrennungsmotor (ICE) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) im Inneren eines Wassermantels (18) positioniert ist, der in dem Zylinderkopf (2) so ausgebildet ist, dass er den Einlass- und den Auslasskanal (16A, 16B, 16C, 17A, 17B, 17C) umgibt.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende des zweiten Durchlassteils (35) des zweiten Durchlasses (34, 35) zu der höchsten Position der Ventilkipphebel-Abdeckkammer (10) hin freiliegt.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ölwanne (3) unterhalb des Zylinderblocks (1) angebracht ist; die Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) eine Aussparung (31a) enthält, die ein offenes Ende hat, das nach unten gerichtet ist und durch die Oberseite (1a) des Zylinderblocks (1) verschlossen ist; der erste Kanal ein Ölrückführdurchlass (11) ist; der zweite Durchlass ein Kurbelgehäusegas-Einlassdurchlass (34, 35) ist, der sowohl in dem Zylinderkopfdeckel (6) als auch dem Zylinderkopf (2) ausgebildet ist, um die Ventilkipphebel-Abdeckkammer (10) mit dem Innenraum der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) zu verbinden; der dritte Kanal ein Kurbelgehäusegas-Auslassdurchlass (36, 37) ist, der sowohl in dem Zylinderkopf (2) als auch dem Zylinderkopfdeckel (6) ausgebildet ist, wobei ein Ende des Kurbelgehäusegas-Auslassdurchlasses zum Innenraum der Gas-Flüssigkeits-Trenneinrichtung (31) hin freiliegt; und ein PVC-Ventil (38) mit dem anderen Ende des Kurbelgehäusegas-Auslasskanals (37) verbunden ist, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kurbelgehäusegas-Auslasskanal (37) und dem Einlasssystem des Motors zu steuern.
Verbrennungsmotor (ICE) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Prallblech (32) in der Aussparung (31) angeordnet ist, das integral mit dem Zylinderkopf (2) ausgebildet ist und eine vertikale Länge hat, die kleiner ist als eine Tiefe der Aussparung (31a).