EP0251159A2 - Rückführleitung für Leckgase aus dem Kurbelgehäuse - Google Patents

Rückführleitung für Leckgase aus dem Kurbelgehäuse Download PDF

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EP0251159A2
EP0251159A2 EP87109025A EP87109025A EP0251159A2 EP 0251159 A2 EP0251159 A2 EP 0251159A2 EP 87109025 A EP87109025 A EP 87109025A EP 87109025 A EP87109025 A EP 87109025A EP 0251159 A2 EP0251159 A2 EP 0251159A2
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EP
European Patent Office
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return line
cylinder head
intake
opening
gases
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EP87109025A
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English (en)
French (fr)
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EP0251159B1 (de
EP0251159A3 (en
Inventor
Herbert Schleiermacher
Reinhard Rechberg
Lothar Bauer
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Kloeckner Humboldt Deutz AG
Original Assignee
Kloeckner Humboldt Deutz AG
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Priority claimed from DE19873704567 external-priority patent/DE3704567A1/de
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Publication of EP0251159A3 publication Critical patent/EP0251159A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the invention relates to a return line for leak gases from the crankcase of a four-stroke internal combustion engine into the intake pipes of the cylinders.
  • the recirculation of the leakage gases has a positive side effect, especially with diesel engines.
  • the leakage gases returned in front of the intake pipes tear oil droplets out of the Crankcase with. These finely divided, entrained oil droplets are sufficient to lubricate the valve seats of the intake valves and to protect them from wear. This is much more advantageous than if lubrication along the valve stems were caused by seeping oil. Because of the heat acting on the valve stem there is a risk that the oozing oil cokes on the valve stems and thus narrows the cross section of the intake pipe.
  • the invention has set itself the task of distributing the leakage gases evenly over each cylinder that sufficient lubrication of the valve seats of all intake valves is ensured.
  • the return line is advantageously connected to each intake pipe of a cylinder via an opening. This ensures that each of the cylinders can suck in leakage gases and thus its inlet valves are adequately lubricated in the valve seats.
  • the different diameters of the orifices in the return line as seen in the direction of flow of the leak gases, change so that the last orifice has a much larger diameter and a different exit direction into the intake pipe than the first orifice, ensure that the same of each cylinder Amount of leakage gases can be sucked in.
  • the area of an opening and the direction of its exit can be used to directly influence the amount of gas flowing through this opening per unit of time.
  • the cylinder lying first in the flow direction of the return line sucks in the leakage gases from the smallest opening.
  • the leakage gases still contain the highest proportion of oil mist in this part of the return line.
  • the amount of leakage gases and their oil mist content decreases in the return line from intake pipe to intake pipe.
  • the last opening in the return line viewed in the direction of flow of the leakage gases, is considerably larger than the first.
  • the openings are arranged in a spiral or almost spiral line around the return line, the first opening, viewed in the direction of flow of the return line, being drawn on the side facing away from the suction opening of the suction pipe and the last on the side facing the suction opening of the suction pipe opposite side of the return line.
  • This arrangement of the holes advantageously prevents oil from dripping through a vertically downward opening at the point where the leakage gases have the highest content of oil mist and oil droplets can precipitate on the wall, get into the intake port of the cylinder and for an oversupply of oil. Even if oil droplets are deposited at the location of the first hole, only oil mist with the leakage gases gets into the intake pipe of the cylinder. Since the number of cylinders causes the leakage gases to become less oil-rich, the openings can also be turned towards the intake manifold. At the last intake pipe, the leak gases have already become so low in oil mist that there is no danger that larger oil drops will separate.
  • the openings in the return line have a nozzle-like extension toward the outside. This configuration of the openings advantageously ensures that the leakage gases flow out uniformly and thus the oil mist is evenly distributed in the intake air of the intake pipes.
  • the return line is used as a separate tube in the intake box.
  • This design is advantageously used when the intake box is flanged to the cylinder head of the internal combustion engine as a separate component, for example made of plastic.
  • the return line extends as a rectilinear channel along the intake channels in the cylinder head and the openings open directly into the intake ducts leading to the inlet valves.
  • the space requirement for the return line is limited to a minimum and the number of attachments is reduced.
  • the cylinder head cover is formed in one piece and the return line is integrated into the cylinder head cover.
  • the cylinder head is composed of single cylinder heads and the return line is integrated into the single cylinder heads or also into the single cylinder head covers.
  • a continuous return line is formed by connecting pieces arranged between the individual cylinder heads.
  • the return line is expediently designed as a bore or is left out when the cylinder head is cast.
  • the return line can also, for. B. are cast as a tube in the cylinder head or the cylinder head.
  • the return line advantageously runs through the entire length of the cylinder head and is arranged in the immediate vicinity of the intake pipes in order to achieve a short connecting line from the return line to the intake pipes.
  • These connecting channels are expediently designed as bores or as throttle screw plugs.
  • the return line expediently leads the connecting channels into the return line at the geodetically lowest point.
  • the flow cross-section of the connecting channels in the flow direction of the returned leakage gases is expediently formed.
  • the intake pipes advantageously protrude from the cylinder head base plate at an angle of approximately 30 °.
  • a supply line for the return line is advantageously incorporated into the cylinder head.
  • Fig. L the intake box of a four-cylinder four-stroke diesel engine is shown in the open state.
  • the view is from the air filter side.
  • the housing of the intake box 1 is fastened to the respective cylinder heads with fastening tabs 2, which are not shown here.
  • the four intake pipes 3 can be seen in the top view in the intake box 1. They are inclined with their intake openings 3 ⁇ to the left and below the intake box, the flanges 4 can be seen for connection to the intake port of the respective cylinder.
  • the return line 6 for the leak gases is led to the crankcase from a connecting piece 5.
  • the return line 6 is located as a tube inside the intake box 1 above the intake tubes 3. With a Screw connection 7, the return line 6 is fastened to the housing of the intake box 1.
  • each suction pipe 3 there is an opening 8 in the return line 6. These openings 8 are located on an almost spiral line around the center line 9 of the return line 6.
  • the opening Above the first intake pipe on the left almost on the opposite side of the intake opening 3 ⁇ of the intake pipe 3.
  • the opening is very small compared to the subsequent openings, which are each rotated by several degrees in the direction of the intake openings of the intake pipes 3, so that the last opening above the last suction pipe points vertically downwards, directly in the direction of the suction opening 3 ⁇ of the suction pipe 3. This opening is the largest of all four openings shown.
  • the arrangement of the holes 8 on the return line 6 thus ensures that only oil mist when entering the intake box l is sucked in by the first suction pipe 3 and that the last suction pipe can also suck in the same amount of leakage gases with the same oil content.
  • Tubes can also be inserted into the openings of the return line. If the tubes all have the same cross-section, an opening of any shape and size can be formed by pressing the end together. By bending the pipes, the openings can be rotated as desired in the area of the suction openings of the suction pipes.
  • Fig. 2 shows a section through the intake box l with a view of the intake opening 3 ⁇ of an intake pipe 3.
  • the intake pipe 3 opens upwards towards the viewer, while it opens at the bottom left of the flange 4 into the intake port of the cylinder.
  • the return line 6 runs above the intake pipe 3.
  • An opening 8 can be clearly seen, which is directed downward at an angle of approximately 45 ° to the vertical through the center line 9 onto the intake opening 3 ⁇ of the intake pipe 3.
  • the opening 8 has a nozzle-shaped extension l0 towards the outside.
  • This shape of the opening ensures a uniform outflow of the leakage gases and an optimal fanning out of the emerging jet of leakage gases and oil mist, so that good mixing with the air sucked in by the suction pipe 3 takes place.
  • the processing of the openings 8 must be done very carefully so that no burrs and unevenness arise. This could namely have a very strong influence on the flow, so that the leakage gases would be distributed unevenly.
  • the position of the opening 8 in the return line 6 is accordingly shown intake manifold the penultimate of the exhaust pipes shown in Fig. L, counted from the left.
  • the return line 6 can also be shielded from the upstream air filter by a short, downward-reaching sheet metal, not shown, which covers the pipe. This can prevent, depending on the position of the openings 8, the upstream filter from being wetted by oil mist.
  • the diameter of the respective openings 8 in the return line 6 increases continuously in the same steps, as seen in the flow direction of the leak gases. If it is advantageous for the flow conditions due to the design, two successive holes can also have the same diameter.
  • the selected angular misalignment of the holes on the circumference of the return line 6 does not take place in angular steps of the same size.
  • two successive holes can be located at the same point on the circumference, at the same angular degree.
  • the return line 6 is incorporated directly into the cylinder head 10.
  • the return line 6 is designed as a straight-line channel, which is cut out directly during the casting process of the cylinder head 2 by a corresponding casting core or is subsequently worked into the cylinder head 10, for example by drilling.
  • the return line 6 is arranged above the intake ducts 11 and the openings 8 open directly into the housing walls of the intake ducts ll.
  • the openings 8 are aligned in the intake ducts 11 in a manner analogous to the embodiments described in FIGS. 1 and 2.
  • the supply line, from which the return line 6 is supplied with leakage gases and oil mist, is advantageously incorporated into the cylinder head l0 in this embodiment and connected to the crankcase of the internal combustion engine via corresponding lines and possibly valves.
  • FIGS. 4 and 5 show the different openings of the openings 8 into the intake ducts 11 of the cylinder head 10, reference being made to the description of the drawing relating to FIGS. 1 and 2 with regard to the orientation of the openings 8.
  • the return line 6 according to the invention can be used in all types of four-stroke internal combustion engines.
  • three-, five-, six- and multi-cylinder engines are suitable for the application of the invention.
  • Fig. 6 shows a section of a cylinder head 3 ⁇ of a four-stroke internal combustion engine with integrated return line for leak gases.
  • An intake pipe 2 ⁇ or an inlet channel for the combustion gases is arranged at an angle of approximately 30 ° from the cylinder head base plate 9 ⁇ projecting.
  • Via an inlet valve l0 ⁇ the intake pipe 2 ⁇ is in communication with a combustion chamber, not shown.
  • the inlet valve l0 ⁇ can be acted upon by a rocker arm ll ⁇ against the force of a spring l2 ⁇ , the other, not shown end of the rocker arm ll ⁇ with the cam shaft or the tappet tube of the motor is in operative connection.
  • the rocker arm ll ⁇ together with the spring l2 ⁇ is covered by a cylinder head cover 5 ⁇ , which is connected to the cylinder head 3 ⁇ via a seal l3 ⁇ .
  • the cylinder head 3 ⁇ is designed as a block cylinder head or as a single cylinder head and in the cylinder head 3 ⁇ there is a return line 4 ⁇ running through the entire length of the head, ie the return line 4 ⁇ is integrated in the cylinder head 3 ⁇ .
  • the continuous return line 4 ⁇ is formed by connecting pieces arranged between the cylinder heads 3 ⁇ . As connectors are z. B. Double plug-in pieces are ideally suited.
  • the return line 4 ⁇ is arranged in the immediate vicinity of the intake pipes 2 ⁇ and is either designed as a hole or cast or recessed in the mold.
  • connection channel 8 ' is assigned to each intake pipe or inlet channel.
  • the connecting channels 8 ⁇ open at the geodetically lowest point in the return line 4 ⁇ .
  • the connecting channels 8 ⁇ can advantageously be designed as bores or as throttle screw plugs 5 ⁇ be.
  • the size of the connecting channel 8 ⁇ or its position to the intake pipe 2 ⁇ varies depending on the number of engine cylinders.
  • the flow cross section of the connecting channels 8 ⁇ in the flow direction of the returned gases is expediently formed.
  • the connecting channels 8 ' are introduced into the return line 4' from the inside of the intake pipes 2 '. This eliminates additional locking parts that would be necessary if the connecting channels 8 ⁇ were introduced from the outside.
  • a recess l4 ⁇ is arranged, which serves for better attachment of the connecting channel 8 ⁇ .
  • Fig. 7 shows an alternative embodiment in which the cylinder head cover 5 ⁇ is formed in one piece and the return line 4 ⁇ is integrated into the cylinder head cover.
  • the cylinder head cover 5 ⁇ is flanged to the cylinder head 3 ⁇ with the interposition of seals l3 ⁇ .
  • From the return line 4 ⁇ towards the connection seam cylinder head cover-cylinder head leads a connection channel 8 ⁇ , which is designed as described in Fig. 6.
  • the connecting channel 8 ⁇ can be easily inserted into the cylinder head cover 5 ⁇ before it is installed.
  • the connecting channel 8 ⁇ is connected to the intake pipe 2 ⁇ via a further, larger diameter connecting channel 8 ⁇ . In the seam of the cylinder head cover-cylinder head, the two connecting channels 8 ⁇ merge.
  • Fig. 8 shows a view Fig. 8a and a section of a vent valve housing 7 ⁇ arranged on the engine.
  • This vent valve housing 7 ⁇ is part of the return line. It can be seen that the return line 4 ⁇ directly over sealing elements 6 ⁇ z. B. a round seal is flanged to the vent valve housing 7 ⁇ .
  • the vent valve housing 7 ⁇ is in turn connected directly to the crankcase l ⁇ .

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Abstract

Aufgrund der Umweltbestimmungen ist es erforderlich, die Leckgase aus dem Kurbelgehäuse eines Verbrennungsmotors der angesaugten Luft beizumischen. Bei Viertakt-Dieselmotoren werden die Leckgase vor die Ansaugrohre der Zylinder rückgeführt. Eine ungezielte Rückleitung vor die Ansaugrohre der Zylinder ist gefährlich, wenn nur die Ölnebel aus den Leckgasen zur Schmierung der Ventilsitzflächen der Einlaßventile herangezogen werden. Bei einer solchen Zuleitung der Leckgase besteht die Gefahr, daß der zunächstliegenden Zylinder ein Überangebot an Öl erhält, die darauf folgenden Zylinder mit einem Mangel an Schmierung zu rechnen haben. Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung werden die oben aufgeführten Nachteile dadurch behoben, daß die Rückführleitung (6) mit jedem Ansaugrohr (3) eines Zylinders über eine Öffnung (8) in Verbindung steht und daß, in Strömungsrichtung der Rückführleitung gesehen, der Durchmesser der Öffnungen (8) von Ansaugrohr zu Ansaugrohr zunimmt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rückführleitung für Leckgase aus dem Kurbelgehäuse eines Viertakt-Verbrennungsmotors in die Ansaugrohre der Zylinder.
  • Beim Viertakt-Verfahren eines Verbrennungsmotors gelangen bei den Takten des Verdichtens und Verbrennens Gase an den Kolben vorbei in das Kurbelgehäuse. Der Grund liegt darin, daß die Kolbenringe nie eine hundertprozentige Abdichtung zwischen Zylinder und Kurbelgehäuse herstellen können. Deshalb gelangen sog. Leckgase ins Kurbelgehäuse, die teils aus unverbranntem Luft-Kraftstoff-Gemisch, teils aus den Verbrennungsgasen bestehen. Während früher das Kurbel­gehäuse in die Umgebung entlüftet wurde, ist heutzutage aus Gründen des Umweltschutzes eine Rückführung der Leck­gase erforderlich. Die Rückführung erfolgt bei Viertakt-Benzinmotoren in der Regel hinter dem Luftfilter in das Ansaugrohr des Vergasers, bei Viertakt-Diesemotoren hinter dem Luftfilter vor die Ansaugrohre der Zylinder.
  • Die Rückführung der Leckgase hat vor allem bei Dieselmoto­ren einen positiven Nebeneffekt. Die vor die Ansaugrohre rückgeführten Leckgase reißen nämlich Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuse mit. Diese feinverteilten, mitgerissenen Öltröpfchen genügen, um die Ventilsitze der Einlaßventile zu schmieren und vor Verschleiß zu schützen. Dieses ist wesentlich vorteilhafter, als wenn eine Schmierung entlang der Ventilschäfte durch herabsickerndes Öl erfolgen würde. Aufgrund der Wärmeeinwirkung auf den Ventilschaft besteht nämlich die Gefahr, daß das herabsickernde Öl an den Ven­tilschäften verkokt und damit den Querschnitt des Ansaug­rohrs verengt.
  • Werden die Leckgase aber unkontrolliert vor die Ansaug­rohre der Zylinder über eine einzige Öffnung rückgeführt, besteht die Gefahr, daß der Zylinder, dem die Öffnung der Rückführleitung am nächsten liegt, die meisten Leckgase ansaugt, und daß der am entferntesten liegende Zylinder keine Leckgase mehr ansaugen kann. Das führt naturgemäß zu einer ungleichmäßigen Verteilung des Ölnebels auf die einzelnen Zylinder, so daß sich die Einlaßventile der Zylinder, die den meisten Ölnebel ansaugen, mit Ölkohle zusetzen, während bei Ventilen der Zylinder, die keine Leckgase mehr ansaugen, wegen mangelnder Schmierung Ven­tilschäden durch Ventilsitzverschleiß auftreten.
  • Um die Nachteile dieser unkontrollierten Leckgasrück­führung zu vermeiden, hat die Erfindung sich die Aufgabe gestellt, die Leckgase so gleichmäßig auf jeden Zylinder zu verteilen, daß eine ausreichende Schmierung der Ventil­sitze aller Einlaßventile gewährleistet ist.
  • Die Aufgabe wird mit Hilfe der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs l gelöst.
  • In vorteilhafter Weise steht die Rückführleitung mit jedem Ansaugrohr eines Zylinders über eine Öffnung in Verbin­dung. Dadurch ist gewährleistet, daß jeder der Zylinder Leckgase ansaugen kann und damit seine Einlaßventile eine genügende Schmierung in den Ventilsitzen erfahren. Die unterschiedlichen Durchmesser der Öffnungen, die sich in Strömungsrichtung der Leckgase gesehen in der Rückführlei­tung, so ändern, daß die letzte Öffnung einen wesentlich größeren Durchmesser und eine andere Austrittsrichtung in das Ansaugrohr aufweist als die erste Öffnung, stellen sicher, daß von jedem Zylinder die gleiche Menge Leckgase angesaugt werden kann. Nach den Strömungsgesetzen kann über die Fläche einer Öffnung sowie über die Richtung ihres Austritts direkt auf die pro Zeiteinheit durch diese Öffnung strömende Gasmenge Einfluß genommen werden. Der in Strömungsrichtung der Rückführleitung gesehen erstliegende Zylinder saugt die Leckgase aus der kleinsten Öffnung an. In diesem Teil der Rückführleitung enthalten die Leckgase noch den höchsten Ölnebelanteil. Die Menge der Leckgase und ihr Ölnebelanteil nimmt aber in der Rückführleitung von Ansaugrohr zu Ansaugrohr ab. Um alle Zylinder gleich­mäßig mit Leckgasen zu versorgen und dadurch eine Schmie­rung der Ventilsitze der Einlaßventile sicherzustellen, ist die in Strömungsrichtung der Leckgase gesehen letzte Öffnung in der Rückführleitung wesentlich größer als die erste.
  • In Ausgestaltung der Erfindung sind die Öffnungen in einer spiralförmigen oder nahezu spiralförmigen Linie um die Rückführleitung angeordnet, wobei die in Strömungsrichtung der Rückführleitung gesehen erste Öffnung auf der der Ansaugöffnung des Ansaugrohrs abgewandten Seite und die letzte auf der der Ansaugöffnung des Ansaugrohrs zuge­ wandten Seite der Rückführleitung liegen. Diese Anordnung der Löcher verhindert vorteilhaft, daß an der Stelle, wo die Leckgase den höchsten Gehalt an Ölnebel aufweisen und sich Öltröpfchen an der Wandung niederschlagen können, durch eine senkrecht nach unten weisende Öffnung Öl her­austropft, in den Ansaugstutzen des Zylinders gelangt und fur ein Überangebot an Öl sorgt. Selbst wenn sich an der Stelle des ersten Lochs Öltröpfchen abscheiden sollten, gelangt doch nur Ölnebel mit den Leckgasen in das Ansaug­rohr des Zylinders. Da mit zunehmender Anzahl der Zylinder die Leckgase ölärmer werden, können auch die Öffnungen entsprechend zu den Ansaugstutzen hin gedreht werden. Am letzten Ansaugrohr sind die Leckgase bereits so ölnebelarm geworden, daß keine Gefahr besteht, daß sich größere Öl­tropfen abscheiden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen die Öffnun­gen in der Rückführleitung nach außen hin eine düsenförmi­ge Erweiterung auf. Durch diese Ausgestaltung der Öffnun­gen wird vorteilhaft sichergestellt, daß die Leckgase gleichmäßig ausströmen und sich damit der Ölnebel gleich­mäßig in der angesaugten Luft der Ansaugrohre verteilt.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist die Rückführleitung als separates Rohr in den Ansaugkasten eingesetzt. Diese Aus­bildung wird vorteilhaft dann angewendet, wenn der Ansaug­kasten als separates beispielsweise aus Kunststoff gefer­tigtes Bauteil an den Zylinderkopf des Verbrennungsmotors angeflanscht ist. Es ist auch erfindungsgemäß vorgesehen, die Rückführleitung direkt in den Zylinderkopf einzuarbei­ten bzw. zu integrieren. In dieser erfindungsgemäßen Aus­gestaltung erstreckt sich die Rückführleitung als geradli­niger Kanal entlang der Ansaugkanäle in dem Zylinderkopf und die Öffnungen münden direkt in die zu den Einlaßventi­len führenden Ansaugkanäle.
  • Durch die erfindungsgemäße Integrierung der Rückführlei­tung in den Blockzylinderkopf oder den Einzelzylinderkopf ist der Platzbedarf für die Rückführleitung auf ein Mini­mum beschränkt und die Zahl der Anbauteile verrringert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Zylinder­kopfhaube einteilig ausgebildet und die Rückführleitung in die Zylinderkopfhaube integriert.
  • In einer alternativen Ausführungsform ist der Zylinderkopf aus Einzelzylinderköpfen zusammengesetzt und die Rückführ­leitung in die Einzelzylinderköpfe oder auch in die Ein­zelzylinderkopfhauben integriert. Dabei ist durch zwischen den Einzelzylinderköpfen angeordnete Verbindungsstücke eine durchgehende Rückführleitung gebildet.
  • Die Rückfuhrleitung ist in allen Ausführungsformen zweck­mäßigerweise als Bohrung ausgebildet oder aber beim Gießen des Zylinderkopfes ausgespart. Ferner kann die Rückführ­leitung auch z. B. als Rohr in den Zylinderkopf bzw. die Zylinderkopfhabe eingegossen werden.
  • Damit die Leckgase auf alle Zylinder verteilt werden kön­nen, durchzieht vorteilhafterweise die Rückführleitung die ganze Länge des Zylinderkopfes und ist jeweils in unmit­telbarer Nachbarschaft der Ansaugrohre angeordnet, um eine kurze Verbindungsleitung von der Rückführleitung zu den Ansaugrohren zu erreichen. Diese Verbindungskanäle sind zweckmäßigerweise als Bohrungen oder als Drosselschraub­stopfen ausgebildet. Zur Vermeidung eines Ölsumpfes in der Rückführleitung münden zweckmäßigerweise die Verbindungs­kanäle an geodätisch tiefster Stelle in die Rückführlei­tung. Damit, in Strömungsrichtung gesehen, alle Zylinder die gleiche Menge an Leckgasen zugeführt bekommen, ist sinnvollerweise der Strömungsquerschnitt der Verbindungs­kanäle, in Strömungsrichtung der rückgeführten Leckgase, zunehmend ausgebildet.
  • Um ein Abfließen des in den Leckgasen enthaltenen Öls in die Zylinder auch bei Schräglage des Motors sicherzustel­len, stehen die Ansaugrohre vorteilhafterweise in einem Winkel von ca. 30° von der Zylinderkopfbodenplatte ab.
  • Weiterhin ist es zweckmäßig, die Rückführleitung unmittel­bar über Dichtungselemente an ein Entlüftungsventilgehäuse anzuflanschen, um eine möglichst kompakte Bauform des Motors zu erreichen.
  • Vorteilhafterweise ist eine Versorgungsleitung für die Rückführleitung in den Zylinderkopf eingearbeitet.
  • Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Be­schreibung und den Figuren, die verschiedene Ausführungs­formen der Erfindung zeigen und nachfolgend näher be­schrieben sind.
  • Es zeigt:
    • Fig. l: den geöffneten Ansaugkasten eines Viertakt-Dieselmotors von der Luftfil­terseite aus gesehen,
    • Fig. 2: einen Querschnitt durch diesen Ansaugkasten mit Blick auf ein Ansaugrohr,
    • Fig. 3: eine in den Zylinderkopf eingearbeitete Rückführleitung,
    • Fig. 4 u. 5: Querschnitte durch die Rückführleitung im Bereich der Öffnungen in die Ansaugkanäle,
    • Fig. 6: einen Ausschnitt aus einem Zylinderkopf mit integrierter Rückführleitng für Leckgase,
    • Fig. 7: einen Ausschnitt aus einem Zylinderkopf mit in die Zylinderkopfhaube integrierter Rück­führleitung und
    • Fig. 8: eine Ansicht und einen Schnitt von einem am Motor angeordneten Entlüftungsventilgehäuse.
  • In Fig. l ist der Ansaugkasten eines vierzylindrigen Vier­takt-Dieselmotors in geöffnetem Zustand dargestellt. Die Ansicht erfolgt von der Luftfilterseite aus. Das Gehäuse des Ansaugkastens l wird mit Befestigungslaschen 2 an den jeweiligen Zylinderköpfen, die hier nicht näher darge­stellt sind, befestigt. In dem Ansaugkasten l sind die vier Ansaugrohre 3 in der Aufsicht zu erkennen. Sie sind mit ihren Ansaugöffnungen 3ʺ nach links geneigt und un­terhalb des Ansaugkastens sind die Flansche 4 zum Anschluß an den Ansaugkanal des jeweiligen Zylinders zu sehen. Af der linken Seite wird von einem Anschlußstutzen 5 die Rückführleitung 6 für die Leckgase zum Kurbelgehäuse hin­geführt. Die Rückführleitung 6 liegt als Rohr im Inneren des Ansaugkastens l oberhalb der Ansaugrohre 3. Mit einer Schraubverbindung 7 ist die Rückführleitung 6 an dem Ge­häuse des Ansaugkastens l befestigt.
  • In Höhe der Ansaugöffnung 3ʺ eines jeden Ansaugrohrs 3 ist in der Rückführleitung 6 jeweils eine Öffnung 8. Diese Öffnungen 8 befinden sich auf einer nahezu spiralförmigen Linie um die Mittellinie 9 der Rückführleitung 6. Am An­fang der Rückführleitung 6 in dem Ansaugkasten l befindet sich die Öffnung oberhalb des ersten Ansaugrohrs links nahezu auf der entgegengesetzten Seite von der Ansaugöff­nung 3ʺ des Ansaugrohrs 3. Außerdem ist die Öffnung sehr klein im Vergleich zu den darauf folgenden Öffnungen, die jeweils um mehrere Winkelgrade in Richtung auf die Ansaug­öffnungen der Ansaugrohre 3 hingedreht sind, so daß die letzte Öffnung über dem letzten Ansaugrohr senkrecht nach unten weist, direkt in Richtung auf die Ansaugöffnung 3ʺ des Ansaugrohrs 3 hin. Diese Öffnung ist die größte von allen vier dargestellten Öffnungen.
  • Werden sehr stark mit Ölnebel beladene Leckgase aus dem Kurbelgehäuse angesaugt, besteht die Gefahr, daß sich Öltröpfchen in der Ölleitung niederschlagen. Das ist be­sonders beim Eintritt der Rückführleitung in den Ansaugka­sten l der Fall, wo die kalte, angesaugte Luft das Rohr umströmt. Wäre dort die Öffnung 8 direkt im Bereich der Ansaugöffnung 3ʺ des Ansaugrohrs 3 nach unten gerichtet, würde die Gefahr bestehen, daß die abgeschiedenen Öltröpf­chen in das erste Ansaugrohr hineingesaugt würden und somit ein Überangebot an Öl in dem darunterliegenden An­saugrohr und damit an dem Einlaßventil anfiele, während beim letzten Ansaugrohr kein Öl mehr ankäme. Die Anordnung der Löcher 8 auf der Rückführleitung 6 stellt somit si­cher, daß beim Eintritt in den Ansaugkasten l nur Ölnebel von dem ersten Ansaugrohr 3 angesaugt wird und daß auch das letzte Ansaugrohr die gleiche Menge Leckgase mit dem gleichen Ölanteil ansaugen kann. In die Öffnungen der Rückführleitung können auch Röhrchen gesteckt werden. Weisen die Röhrchen alle den gleichen Querschnitt auf, kann durch Zusammendrücken des Endes eine Öffnung beliebi­ger Form und Größe geformt werden. Durch Biegen der Rohre können die Öffnungen beliebig in den Bereich der Ansaug­öffnungen der Ansaugrohre gedreht werden.
  • Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch den Ansaugkasten l mit Blick auf die Ansaugöffnung 3ʺ eines Ansaugrohrs 3. Auf der rechten Seite des Ansaugkastens l muß man sich den Luftfilter ergänzt denken, während die Befestigungslasche 2 mit dem zugehörigen Zylinderkopf verschraubt ist. Das Ansaugrohr 3 öffnet sich nach oben zum Betrachter hin, während es unten links am Flansch 4 in den Ansaugstutzen des Zylinders mündet. Oberhalb des Ansaugrohrs 3 verläuft die Rückführleitung 6. Deutlich zu erkennen ist eine Öff­nung 8, die unter einem Winkel von etwa 45 ° zur Senkrech­ten durch die Mittellinie 9 nach unten auf die Ansaugöff­nung 3ʺ des Ansaugrohrs 3 hin gerichtet ist. Die Öffnung 8 weist nach außen hin eine düsenförmige Erweiterung l0 auf. Diese Form der Öffnung sichert ein gleichmäßiges Ausströmen der Leckgase und eine optimale Auffächerung des austretenden Strahles an Leckgasen und Ölnebel, so daß eine gute Vermischung mit der vom Ansaugrohr 3 angesaugten Luft erfolgt. Die Bearbeitung der Öffnungen 8 muß sehr sorgfältig erfolgen, damit keinerlei Grate und Unebenhei­ten entstehen. Diese könnten nämlich die Strömung sehr stark beeinflussen, so daß es zu einem ungleichmäßigen Verteilen der Leckgase käme. Der Lage der Öffnung 8 in der Rückführleitung 6 entsprechend ist das dargestellte An­ saugrohr das vorletzte der in Fig. l dargestellten Ausaug­rohre, von links an gerechnet.
  • Um die Strömungsverhältnisse in dem Ansaugkasten l zu verbessern, kann die Rückführleitung 6 auch durch ein hier nicht dargestelltes kurzes, nach unten reichendes, das Rohr überdeckendes Blech gegenüber dem vorgesetzten Luft­filter abgeschirmt sein. Dadurch kann verhindert werden, daß, je nach Lage der Öffnungen 8, der vorgeschaltete Filter durch Ölnebel benetzt wird.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel, wie in Fig. l darge­stellt, nimmt, in Strömungsrichtung der Leckgase gesehen, der Durchmesser der jeweiligen Öffnungen 8 in der Rück­führleitung 6 kontinuierlich in gleichen Schritten zu. Ist es aufgrund der konstruktiven Ausführung für die Strö­mungsverhältnisse vorteilhaft, können auch zwei aufeinan­derfolgende Löchen den gleichen Durchmesser aufweisen.
  • Außerdem ist es denkbar, daß der gewählte Winkelversatz der Löcher auf dem Umfang der Rückführleitung 6 nicht in gleich großen Winkelschritten erfolgt. So können bei­spielsweise zwei aufeinanderfolgende Löcher an der glei­chen Stelle des Umfangs, auf demselben Winkelgrad, liegen.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Rückführ­leitung 6 direkt in den Zylinderkopf l0 eingearbeitet. Dabei ist die Rückführleitung 6 als geradliniger Kanal ausgebildet, der direkt beim Gießvorgang des Zylinderkopfs 2 durch einen entsprechenden Gießkern ausgespart wird oder nachträglich durch beispielsweise Bohren in den Zylinder­kopf l0 eingearbeitet wird. Die Rückführleitung 6 ist oberhalb der Ansaugkanäle ll angeordnet und die Öffnungen 8 münden direkt in die Gehäusewandungen der Ansaugkanäle ll. Die Ausrichtung der Öffnungen 8 in die Ansaugkanäle ll erfolgt analog zu den Ausführungen, wie sie in den Fig. l und 2 beschrieben sind. Die Versorgungsleitung, von der die Rückführleitung 6 mit Leckgasen und Ölnebel versorgt wird, ist bei dieser Ausführung vorteilhaft in den Zylin­derkopf l0 eingearbeitet und über entsprechende Leitungen und ggf. Ventile mit dem Kurbelgehäuse des Verbrennungsmo­tors verbunden.
  • Die Schnitte nach Fig. 4 und 5 zeigen die unterschiedli­chen Mündungen der Öffnungen 8 in die Ansaugkanäle ll des Zylinderkopfs l0, wobei bezüglich der Ausrichtung der Öffnungen 8 auf die Zeichnungsbeschreibung zu den Fig. l und 2 verwiesen wird.
  • Die erfindungsgemäße Rückführleitung 6 kann bei allen Arten von Viertakt-Verbrennungsmotoren verwendet werden. Neben den in den Figuren dargestellten Zwei- und Vierzy­linder-Motoren kommen für die Anwendung der Erfindung beispielsweise Drei-, Fünf-, Sechs- und Mehrzylindermoto­ren in Frage.
  • Fig. 6 zeigt einen Ausschnitt aus einem Zylinderkopf 3ʹ eines Viertakt-Verbrennungsmotors mit integrierter Rück­führleitung für Leckgase. Ein Ansaugrohr 2ʹ bzw. ein Ein­laßkanal für die Verbrennungsgase ist in einem Winkel von ca. 30° von der Zylinderkopfbodenplatte 9ʹ abstehend ange­ordnet. Über ein Einlaßventil l0ʹ steht das Ansaugrohr 2ʹ mit einem nicht gezeigten Brennraum in Verbindung. Das Einlaßventil l0ʹ ist von einem Kipphebel llʹ entgegen der Kraft einer Feder l2ʹ kraftbeaufschlagbar, wobei das ande­re, nicht gezeigte Ende des Kipphebels llʹ mit der Nocken­ welle bzw. dem Stößelrohr des Motors in Wirkverbindung steht. Der Kipphebel llʹ mitsamt der Feder l2ʹ ist von einer Zylinderkopfhaube 5ʹ abgedeckt, die über eine Dich­tung l3ʹ mit dem Zylinderkopf 3ʹ verbunden ist. Erfin­dungsgemäß ist der Zylinderkopf 3ʹ als Blockzylinderkopf oder als Einzelzylinderkopf ausgebildet und im Zylinder­kopf 3ʹ eine die ganze Länge des Kopfes durchziehende Rückführleitung 4ʹ angeordnet, d. h. die Rückführleitung 4ʹ ist in den Zylinderkopf 3ʹ integriert.
  • Ist der Zylinderkopf 3ʹ aus Einzelzylinderköpfen zusammen­gesetzt, so ist die durchgehende Rückführleitung 4ʹ durch zwischen den Zylinderköpfen 3ʹ angeordnete Verbindungs­stücke gebildet. Als Verbindungsstücke sind z. B. Doppel­steckstücke bestens geeignet.
  • Die Rückführleitung 4ʹ ist dabei in unmittelbarer Nachbar­schaft der Ansaugrohre 2ʹ angeordnet und ist entweder als Bohrung ausgebildet oder eingegossen bzw. in der Gußform ausgespart.
  • Damit die rückgeführten Leckgase in die jeweiligen Ansaug­rohre 2ʹ der Zylinder gelangen können, ist die Rückführ­leitung 4ʹ mit den Ansaugrohren 2ʹ über Verbindungskanäle 8ʹ verbunden. Dabei ist jedem Ansaugrohr bzw. Einlaßkanal ein Verbindungskanal 8ʹ zugeordnet.
  • Zur Vermeidung eine Ölsumpfes in der Rückführleitung 4ʹ münden vorteilhafterweise die Verbindungskanäle 8ʹ an geodätisch tiefster Stelle in die Rückführleitung 4ʹ.
  • Die Verbindungskanäle 8ʹ können vorteilhafterweise als Bohrungen oder als Drosselschraubstopfen 5ʹ ausgebildet sein. Zweckmäßigerweise ist die Größe des Verbindungska­nals 8ʹ bzw. dessen Lage zuum Ansaugrohr 2ʹ je nach Motor­zylinderzahl unterschiedlich. Um eine gleichmäßige Versor­gung aller Ansaugrohre 2ʹ mit der gleichen Menge an Leck­gasen sicherzustellen, ist sinnvollerweise der Strömungs­querschnitt der Verbindungskanäle 8ʹ in Strömungsrichtung der rückgeführten Gase zunehmend ausgebildet. Wie in der Fig. 6 zu sehen, sind die Verbindungskanäle 8ʹ von der Innenseite der Ansaugrohre 2ʹ ausgehend in die Rückführ­leitung 4ʹ eingebracht. Es entfallen dadurch zusätzliche Verschlußteile, die nötig wären, wenn die Verbindungska­näle 8ʹ von außen eingeführt würden. Zwischen dem Verbin­dungskanal 8ʹ und dem Ansaugrohr 2ʹ ist eine Ausnehmung l4ʹ angeordnet, die zur besseren Anbringung des Verbin­dungskanals 8ʹ dient.
  • Fig. 7 zeigt eine alternative Ausführungsform, bei der die Zylinderkopfhaube 5ʹ einteilig ausgebildet ist und die Rückführleitung 4ʹ in die Zylinderkopfhaube integriert ist. Die Zylinderkopfhaube 5ʹ ist unter Zwischenschaltung von Dichtungen l3ʹ am Zylinderkopf 3ʹ angeflanscht. Von der Rückführleitung 4ʹ in Richtung Verbindungsnaht Zylin­derkopfhaube-Zylinderkopf führt ein Verbindungskanal 8ʹ, der wie in Fig. 6 beschrieben ausgeführt ist. Der Verbin­dungskanal 8ʹ kann leicht vor der Montage der Zylinder­kopfhaube 5ʹ in diesen eingebracht werden. Der Verbin­dungskanal 8ʹ ist mit dem Ansaugrohr 2ʹ über einen weite­ren, im Durchmesser größeren Verbindungskanal 8ʹ verbun­den. In der Verbindungsnaht Zylinderkopfhaube-Zylinderkopf gehen die beiden Verbindungskanäle 8ʹ ineinander über. Durch die Anordnung der Rückführleitung 4ʹ im Bereich der steil ansteigenden Ansaugrohre 2ʹ bzw. Einlaßkanäle, ist eine Ölsumpfbildung bzw. eine Ölablagerung im Luftansaug­ gehäuse bzw. im Ansaugrohr 2ʹ verhindert. Selbst bei ex­tremen Motorschräglagen ist der Ölablauf durch den 30°-An­stellwinkel des Ansaugrohrs 2ʹ zum Zylinderkopfboden 9ʹ (siehe Fig. 6), in Richtung Ventilsitz l5ʹ gewährleistet.
  • Fig. 8 zeigt eine Ansicht Fig. 8a und einen Schnitt von einem am Motor angeordneten Entlüftungsventilgehäuse 7ʹ. Dieses Entlüftungsventilgehäuse 7ʹ ist Bestandteil der Rückführleitung. Es ist zu erkennen, daß die Rückführlei­tung 4ʹ unmittelbar über Dichtungselemente 6ʹ z. B. einer Runddichtung an das Entlüftungsventilgehäuse 7ʹ ange­flanscht ist. Das Entlüftungsventilgehäuse 7ʹ ist wiederum direkt mit dem Kurbelgehäuse lʹ verbunden.
  • Im Betrieb des Motors gelangen die Leckgase vom Kurbelge­häuse lʹ über das Entlüftungsventil im Entlüftungsventil­gehäuse 7ʹ in die Rückführleitung 4ʹ und vo dort aus über die Verbindungskanäle 8ʹ in die jeweiligen Ansaugrohre 2ʹ der Zylinder. Diese erfindungsgemäße Ausführung ist ko­stengünstig, da kein separates Ölverteilrohr und keine Verbindungsleitung zwischen Entlüftungsventil und Zylin­derkopf nötig ist. Ferner ist der Platzbedarf auf ein Minimum reduziert, da die Rückführleitung 4ʹ im vorhande­nen Zylinderkopfbauraum bzw. in der Zylinderkopfhaube 5ʹ untergebracht ist.

Claims (20)

1. Rückführleitung für Leckgase aus dem Kurbelgehäuse eines Viertakt-Verbrennungsmotors in die Ansaugrohre der Zylinder,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (6) mit jedem Ansaugrohr (3) eines Zylinders über eine Öffnung (8) in Verbindung steht, wobei sich die Durchmesser der Öff­nungen (8) in Strömungsrichtung der Leckgase in der Rück­führleitung (6) gesehen ändern und die letzte Öffnung einen wesentlich größeren Durchmesser und eine andere Austrittsrichtung in das Ansaugrohr aufweist als die erste Öffnung.
2. Rückführleitung für Leckgase nach Anspruch l,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (8) in einer spiralförmigen oder nahezu spiralförmigen Linie um die Rückführleitung (6) angeordnet sind, wobei die in Strö­mungsrichtung der Rückführleitung (6) gesehen erste Öff­nung (8) auf der der Ansaugöffnung (3ʺ) des Ansaugrohrs (3) abgewandten Seite und die letzte auf der der Ansaug­öffnung (3ʺ) des Ansaugrohrs (3) zugewandten Seite der Rückführleitung (6) liegen.
3. Rückführleitung für Leckgase nach Anspruch l oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß, in Strömungsrichtung der Leckgase gesehen, der Durchmesser der jeweiligen Öffnungen (8) in der Rückführleitung (6) von der ersten bis zur letzten Öffnung zunimmt.
4. Rückführleitung für Leckgase nach einem der An­sprüche l bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (8) der Rück­führleitung (6) nach außen hin eine düsenförmige Erweite­rung (l0) aufweisen.
5. Rückführleitung für Leckgase nach einem der An­sprüche l bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (6) als separates Rohr im Ansaugkasten (l) angeordnet ist.
6. Rückführleitung nach einem der Ansprüche l bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (3ʹ) als Blockzylinderkopf ausgebildet ist und die Rückführleitung (4ʹ) in den Zylinderkopf (3ʹ) integriert ist.
7. Rückführleitung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkopfhaube (5ʹ) einteilig ausgebildet ist und die Rückführleitung (4ʹ) in die Zylinderkopfhaube (5ʹ) integriert ist.
8. Rückführleitung nach einem der Ansprüche l bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderkopf (3ʹ) aus Einzelzylinderköpfen zusammengesetzt ist, die Rückführlei­tung (4ʹ) in die Einzelzylinderköpfe integriert ist und durch zwischen den Einzelzylinderköpfen angeordnete Ver­bindungsstücke eine durchgehende Rückführleitung (4ʹ) gebildet ist.
9. Rückführleitung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (4ʹ) in die Einzelzylinderkopfhauben integriert ist.
l0. Rückführleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (4ʹ) als Bohrung ausgebildet ist.
11. Rückführleitung nach einem der Ansprüche 6 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (4ʹ) ein­gegosssen ist.
12. Rückführleitung nach einem der Ansprüche 6 bis ll,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (4ʹ) die ganze Länge des Zylinderkopfes (3ʹ) durchzieht und in unmittelbarer Nachbarschaft der Ansaugrohre (2ʹ) angeord­net ist.
13. Rückführleitung nach einem der Ansprüche 6 bis l2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (4ʹ) un­mittelbar über Dichtungselemente (6ʹ) an ein Entlüftungs­ventilgehäuse (7ʹ) angeflanscht ist.
14. Rückführleitung nach einem der Ansprüche 6 bis l3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführleitung (4ʹ) mit den Ansaugrohren (2ʹ) über Verbindungskanäle (8ʹ) verbun­den ist.
15. Rückführleitung nach Anspruch l4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (8ʹ) an geodätisch tiefster Stelle in die Rückführleitung (4ʹ) einmünden.
16. Rückführleitung nach Anspruch l4 oder l5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (8ʹ) als Bohrungen ausgebildet sind.
17. Rückführleitung nach einem der Ansprüche l4 bis l6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (8ʹ) als Drosselschraubstopfen ausgebildet sind.
18. Rückführleitung nach einem der Ansprüche l4 bis l7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsquerschnitt der Verbindungskanäle (8ʹ) in Strömungsrichtung der rückge­führten Gase zunimmt.
19. Rückführleitung nach einem der Ansprüche 6 bis l8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansaugrohre (2ʹ) in einem Winkel von ca. 30° von der Zylinderkopfbodenplatte (9ʹ) abstehen.
20. Rückführleitung nach einem der Ansprüche l bis l9,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Versorgungsleitung für die Rückführleitung (6) in den Zylinderkopf (l0) eingear­beitet ist.
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