DE102006035888A1

DE102006035888A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006035888A1
Application number: DE102006035888A
Authority: DE
Inventors: Albrecht Reustle
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2006-07-31
Filing date: 2006-07-31
Publication date: 2008-02-07
Also published as: CN101117904A; US7472675B2; EP1892390A2; CN101117904B; US20080022964A1; EP1892390B1; EP1892390A3; JP2008032009A

Abstract

Eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, mit Einrichtungen zum Abstreifen von Öl von der rotierenden Kurbelwelle und mit einer unterhalb des Kurbelgehäuses angeordneten Ölwanne zur Aufnahme des von den Abstreifeinrichtungen abgestreiften Öls.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.
Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist aus der DE 44 24 248 C1 bekannt. Dabei wird das Öl über innerhalb von Wandungen des Zylinderkopfes verlaufende Druckkanäle und sich daran anschließende Längskanäle zu innerhalb des Kurbelgehäuses angeordneten Luft-Öl-Abscheideelementen gepumpt, um die Luft aus dem in die Ölwanne zurückströmenden Öl abzuscheiden. Durch dieses Abscheiden von Luft aus dem Öl wird die Qualität des Öls aufrecht erhalten und eine sichere Funktion der Brennkraftmaschine gewährleistet. Nachteilig dabei ist jedoch der hohe gießtechnische Aufwand zur Erstellung der relativ langen Kanäle, der große Platzbedarf sowie die hohe Antriebsleistung, die zum Umpumpen des Öls und zur Abscheidung der Luft aus dem Öl benötigt wird.
Die DE 40 01 468 A1 beschreibt ein Ölführungsgehäuse für eine Brennkraftmaschine, bei der als Rippen ausgebildete Ölhobel vorgesehen sind, mit denen das Öl von der Pleuelgeige abgehobelt und über Rücklaufkanäle in die Ölwanne zurückgeführt wird. Durch die genannte Konstruktion ist allerdings keine Abscheidung von Luft aus dem der Ölwanne zurückgeführten Öl möglich.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welcher das der Ölwanne zurückzuführende Öl möglichst schnell und mit einem möglichst geringen Luftgehalt zurückgeführt wird, wobei die hierzu erforderlichen Abstreif- und Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen einen möglichst geringen Platzbedarf erfordern und eine kompakte Konstruktion aufweisen sollten.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Anspruch 1 genannten Merkmale gelöst.
Durch die erfindungsgemäße einteilige Ausführung der wenigstens einen Luft-Öl-Abscheideeinrichtung mit den Ölabstreifeinrichtungen ergibt sich eine sehr kompakte Bau form dieser beiden Teile, so dass diese ohne größere Probleme in die Brennkraftmaschine integriert werden können. Durch den geringen Abstand der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung von den Ölabstreifeinrichtungen kann darüber hinaus auf eine Pumpe verzichtet werden, da durch die in der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung herrschenden hohen kinetischen Energien das Öl abgestreift wird und aufgrund des Dichteunterschiedes zwischen Luft und Öl eine selbständige Ölabscheidung stattfindet bzw. erzielt wird. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass in das Kurbelgehäuse keinerlei zusätzliche Kanäle oder dergleichen integriert werden müssen, so dass sich kein zusätzlicher gießtechnischer Aufwand ergibt.
Erfindungsgemäß befindet sich wenigstens eine Ölauslassöffnung der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung in jedem Fahrzustand des mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ausgestattetem Kraftfahrzeugs oberhalb des Ölspiegels der Ölwanne, so dass stets gewährleistet ist, dass das Öl frei und ohne Widerstand in die Ölwanne zurückgeführt wird. Vorzugsweise sind alle Ölauslassöffnungen oberhalb des sich in der Ölwanne einstellenden Ölspiegels angeordnet.
Wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Längsachse der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung, um welche das eingeleitete Öl rotiert, im wesentlichen parallel zu der Kurbelwelle verläuft, so werden zusätzliche Platzprobleme verhindert, da die Luft-Öl-Abscheideeinrichtung in Richtung ihrer Längsachse üblicherweise sehr viel größer ist als in einer Ebene senkrecht dazu. Das heißt, die Luft-Öl-Abscheideeinrichtung wird liegend eingebaut, was die Funktion derselben jedoch nicht beeinträchtigt, da das Öl nicht aufgrund der Schwerkraft, sondern aufgrund der hohen Zentrifugalkraft in dieselbe gelangt.
Eine besonders große Menge an Öl kann von der in dem Kurbelgehäuse rotierenden Kurbelwelle abgestreift werden, wenn in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist, dass jede Ölabstreifeinrichtung einem Pleuel zugeordnet ist, und dass jede Ölabstreifeinrichtung zwei in Rotationsrichtung der Kurbelwelle hintereinander angeordnete Ölabstreiföffnungen aufweist.
Des weiteren kann vorgesehen sein, dass von jeder Ölabstreiföffnung ein sich verengen der Kanal zu der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung führt. Durch einen solchen sich verengenden Kanal wird die Strömungsgeschwindigkeit des Öls erhöht und es kann auf diese Weise noch schneller der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung zugeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den restlichen Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine sehr schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine;
2 eine räumliche Ansicht durch das Kurbelgehäuse der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine aus 1;
3 eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabstreifeinrichtungen mit den Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen;
4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV aus 3;
5 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ölabstreifeinrichtungen mit den Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen;
6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI aus 5 und
7 eine schematische Darstellung durch das Kurbelgehäuse der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine aus 1.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit einem Kurbelgehäuse 2, an dem Kurbelgehäuse 2 angebrachten Zylinderköpfen 3 und die Zylinderköpfe 3 in an sich bekannter Weise abschließende Zylinderkopfdeckel 4. Die Brennkraftmaschine 1 ist im vorliegenden Fall in Boxer-Bauweise ausgeführt, sie könnte jedoch auch in jeder beliebigen anderen Bauform ausgeführt sein. Das Kurbelgehäuse 2 weist im vorliegenden Fall zwei Kurbelgehäusehälften 2a und 2b auf, zwischen denen eine Kurbelwelle 5 mit mehreren daran angebrachten Pleueln 6 gelagert ist und in an sich bekannter Weise eine Rotationsbewegung ausführt. Der Einfachheit halber ist lediglich eines der Pleuel 6 dargestellt, die Anzahl derselben stimmt jedoch mit der Anzahl der nicht dargestellten Zylinder der Brennkraftmaschine 1 überein und kann somit annähernd beliebig variieren. Unterhalb des Kurbelgehäuses 2 befindet sich eine Ölwanne 7, in der das zur Schmierung der Brennkraftmaschine 1 dienende Öl aufgenommen ist. Die Brennkraftmaschine 1 weist also eine Nasssumpfschmierung auf.
Wie in der räumlichen Ansicht gemäß 2 zu erkennen ist, weist die Brennkraftmaschine 1 des weiteren mehrere Ölabstreifeinrichtungen 8 auf, die zum Abstreifen von Öl von der rotierenden Kurbelwelle 5 bzw. von den an derselben angebrachten und mit derselben rotierenden Pleueln 6 dienen und somit frei umherspritzendes bzw. mit der Kurbelwelle 5 und den Pleueln 6 in der Form einer Ölwalze mit rotierendes Öl verhindern. Hierbei ist jede Ölabstreifeinrichtung 8 einem Pleuel 6 zugeordnet, da von den Pleueln 6 eine beträchtliche Ölmenge mitgeführt wird. Bei einer Brennkraftmaschine 1 mit lediglich einem Zylinder und demzufolge einem Pleuel 6 wäre also nur eine Ölabstreifeinrichtung 8 vorgesehen. Gegebenenfalls könnte bei einzelnen Pleueln 6 auch auf die Anbringung einer Ölabstreifeinrichtung 8 verzichtet werden.
Die Ölabstreifeinrichtungen 8 sind einteilig mit mehreren auch als Swirlpot bezeichneten Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 ausgebildet, in welche das von der Kurbelwelle 5 und den Pleueln 6 abgestreifte bzw. abgehobelte Öl eingeleitet und entschäumt wird. Die Ölabstreifeinrichtungen 8 und die Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 sind in 3 detaillierter dargestellt. Hieraus geht hervor, dass den Ölabstreifeinrichtungen 8 zusätzliche Abdeckelemente 10 zugeordnet sind, die vorzugsweise aus Blech ausgebildet sind und ein Zurückströmens von Öl aus der Ölwanne 7 in das Kurbelgehäuse 2 verhindern. Die Abdeckelemente 10 dienen außerdem zur Anbringung der Ölabstreifeinrichtungen 8 an dem Kurbelgehäuse 2. Dabei können zwischen den den Pleueln 6 zugeordneten Ölabstreifeinrichtungen 8 weitere, den Kurbelwangen der Kurbelwelle 5 zugeordnete Ölabstreifeinrichtungen vorgesehen sein, um ein noch besseres Abstreifen von Öl zu erreichen.
Im vorliegenden Fall weist, wie in 4 erkennbar ist, jede Ölabstreifeinrichtung 8 zwei Ölabstreiföffnungen 11 auf, die in Rotationsrichtung der Kurbelwelle 5 hintereinander angeordnet und an die mit einer Linie 6a bezeichnete Hüllkurve des Pleuels 6 bei dessen Bewegung angepasst sind. Von den beiden Ölabstreiföffnungen 11 führt jeweils ein sich verengender Kanal 12 zu der im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeder Ölabstreifeinrichtung 8 zugeordneten Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 und tritt an einer jeweiligen Öleinlassöffnung 13 in die jeweilige Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 ein. Die Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 weisen im vorliegenden Fall ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 14 auf und ihre Längsachse 15 verläuft im wesentlichen parallel zu der Kurbelwelle 5.
In 4 ist des weiteren zu erkennen, dass die Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 eine im wesentlichen mittige, also auf der Längsachse 15 derselben angeordnete Luftabführleitung 16 aufweist, durch welche die aus dem Öl abgeschiedene Luft das Gehäuse 14 verlassen kann. Abhängig vom Durchmesser und der Länge des Gehäuses 14 sowie von dem zu erwartenden Volumenstrom des Öls kann sich die Luftabführleitung 16 mehr oder weniger tief in das Gehäuse 14 der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 erstrecken. Das in das Gehäuse 14 der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 eintretende Öl bewegt sich aufgrund der Zentrifugalkraft an der inneren Wandung des Gehäuses 14 entlang auf einer schraubenförmigen Bahn in Richtung einer der Luftabführleitung 16 gegenüberliegenden Ölauslassöffnung 17, die in 7 schematisch dargestellt ist. Die Bewegung des Öls in Richtung der Ölauslassöffnung 17 kann durch eine in Richtung zu derselben geneigte Ausgestaltung der Kanäle 12 unterstützt werden. Aufgrund der geringeren Dichte der Luft verlässt diese den zirkulierenden Ölstrom nach innen und kann aus diesem Grund durch die Luftabführleitung 16 austreten. Das Öl dagegen kann jede Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 an der Ölauslassöffnung 17 verlassen. Dabei ist die Ölauslassöffnung 17, wie in 7 zu erkennen, so angeordnet, dass sie sich in jedem Fahrzustand eines mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs oberhalb eines in 7 angedeuteten Ölspiegels 18 in der Ölwanne 7 befindet. Gegebenenfalls könnte von den Auslassöffnungen 17 der einzelnen Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 auch noch eine weitere Leitung zu einer gemeinsamen Ölauslassöffnung geführt sein, die sich dann ebenfalls in jedem Fahrzustand des mit der Brennkraftmaschine 1 ausgestatteten Kraftfahrzeugs oberhalb des Ölspiegels 18 in der Ölwanne 7 befinden sollte. Je nach Fahrzeuglage, d.h., horizontal, bergauf, bergab oder seitlich schräg, ergeben sich in der Ölwanne 17 die in 7 dargestellten Ölspiegel 18.
7 zeigt des weiteren eine Saugöffnung 19, die durch mindestens einen Abstandhalter 20 vom Boden der Ölwanne 7 beabstandet ist. Über die Saugöffnung 19 saugt eine nicht dargestellte Ölpumpe das Schmieröl aus der Ölwanne 7 an und leitet es an die Schmierstellen innerhalb der Brennkraftmaschine 1 weiter. Die Saugöffnung 19 sollte sich in jedem Fahrzustand des Kraftfahrzeugs bzw. bei jeder Fahrzeuglage unterhalb des sich dabei einstellenden Ölspiegels 18 befinden.
Die 5 und 6 zeigen eine alternative Ausführungsform der Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9. Hierbei ist mehreren Ölabstreifvorrichtungen 8 eine gemeinsame Luft-Öl-Abscheideeinrichtung 9 zugeordnet, die ebenfalls ein zylindrisches Gehäuse 14 aufweist, dessen Längsachse im wesentlichen parallel zu der Kurbelwelle 5 verläuft. Im vorliegenden Fall sind zwei Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 vorgesehen, die jeweils drei Pleueln 6 zugeordnet sind. Aufgrund des höheren zu erwartenden Ölvolumens ist das Volumen der Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 größer als dasjenige der in 3 und 4 dargestellten Ausführungsform, gegenüber der die Ausführungsform von 5 und 6 eine einfachere Herstellung ermöglicht. Demgegenüber ist die Ausführungsform von 3 und 4 aufgrund der geringeren Volumina der Luft-Öl-Abscheideeinrichtungen 9 wirkungsvoller.

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle mit wenigstens einem daran angebrachten Pleuel drehbar gelagert ist, mit Einrichtungen zum Abstreifen von Öl von der rotierenden Kurbelwelle, mit einer unterhalb des Kurbelgehäuses angeordneten Ölwanne zur Aufnahme des von den Ölabstreifeinrichtungen abgestreiften Öls, und mit wenigstens einer Luft-Öl-Abscheideeinrichtung zum Abscheiden von Luft aus dem rückgeführten Öl, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabstreifeinrichtungen (8) einteilig mit der wenigstens einen Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) ausgebildet und zu einer Öleinlassöffnung (13) der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) geführt sind, wobei wenigstens eine Ölauslassöffnung (17) der wenigstens einen Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) so angeordnet ist, dass sie sich in jedem Fahrzustand eines mit der Brennkraftmaschine (1) ausgestatteten Kraftfahrzeugs oberhalb eines Ölspiegels (18) in der Ölwanne (7) befindet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (15) der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9), um welche das eingeleitete Öl rotiert, im wesentlichen parallel zu der Kurbelwelle (5) verläuft.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jede Ölabstreifeinrichtung (8) einem Pleuel (6) zugeordnet ist, und dass jede Ölabstreifeinrichtung (8) zwei in Rotationsrichtung der Kurbelwelle (5) hintereinander angeordnete Ölabstreiföffnungen (11) aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass von jeder Ölabstreiföffnung (11) ein sich verengender Kanal (12) zu der Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) führt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (12) tangential in die Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) münden.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Ölabstreifeinrichtung (8) eine Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) zugeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehreren Ölabstreifeinrichtungen (8) eine gemeinsame Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) zugeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Luft-Öl-Abscheideeinrichtung (9) ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse (14) aufweist, an dessen der Öleinlassöffnung (13) zugewandtem Ende eine mittige Luftabführleitung (16) und an dessen anderem Ende die Ölauslassöffnung (17) seitlich angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass den Kurbelwangen der Kurbelwelle (5) jeweilige zusätzliche Ölabstreifeinrichtungen zugeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Kurbelwelle (5) und der Ölwanne (7) Abdeckelemente (10) zum Verhindern des Zurückströmens von Öl aus der Ölwanne (7) in das Kurbelgehäuse (2) angeordnet sind.