DE20304016U1

DE20304016U1 - Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine

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Publication number: DE20304016U1
Application number: DE20304016U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG; Woco Franz Josef Wolf and Co GmbH
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-12
Filing date: 2003-03-12
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2013-03-13

Abstract

Zylinderkopfhaube (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei in die Zylinderkopfhaube (1) mindestens ein einerseits mit dem Zylinderkopfinneren und andererseits mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundener Entlüftungskanal (10) für den Abzug von Kurbelgehäuseentlüftungsgas integriert ist und wobei im Verlauf des Entlüftungskanals (10) mindestens ein in die Zylinderkopfhaube (1) integrierter Ölnebelabscheider (2) vorgesehen ist, mittels dem Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abscheidbar und in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet ,
– daß die Zylinderkopfhaube (1) zweischalig mit einem zwischen ihren zwei Schalen liegenden Zwischenraum ausgebildet ist,
– daß zumindest ein Teilbereich des Zwischenraums als im Verlauf des Entlüftungskanals (10) liegender Pulsationsdämpfungsraum (3, 3') ausgebildet ist und
– daß in Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen vor und/oder hinter dem Ölnebelabscheider (2) (j e) ein Pulsationsdämpfungsraum (3, 3') vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylinderkopfhaube für eine Brennkraftmaschine, wobei in die Zylinderkopfhaube mindestens ein einerseits mit dem Zylinderkopfinneren und andererseits mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundener Entlüftungskanal für den Abzug von Kurbelgehäuseentlüftungsgas integriert ist und wobei im Verlauf des Entlüftungskanals mindestens ein in die Zylinderkopfhaube integrierter Ölnebelabscheider vorgesehen ist, mittels dem Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abscheidbar und in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zurückführbar ist.
Eine erste Zylinderkopfhaube der eingangs genannten Art ist aus DE 197 00 733 A1 bekannt. Bei dieser Zylinderkopfhaube ist bevorzugt vorgesehen, daß der Ölabscheider einen Wendeleinsatz umfaßt. In einem solchen Wendeleinsatz wird das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in eine schraubenlinienförmig rotierende Strömung versetzt. Hierdurch wirken auf die im Gas enthaltenen Öltröpfchen Zentrifugalkräfte, die zu einem Niederschlagen des Öls an den radial äußeren Wandungen des Ölnebelabscheiders führen.
Eine zweite Zylinderkopfhaube der eingangs genannten Art ist aus DE 101 27 817 A1 bekannt. Der Ölnebelabscheider ist hier als Zyklon ausgeführt, dem ein Vor- oder Grobab scheider vorgeschaltet ist. Auch im Zyklon wird das Kurbelgehäuseentlüftungsgas in eine schraubenlinienförmig rotierende Strömung versetzt, um die im Gas enthaltenen Öltröpfchen mittels Zentrifugalkräften abzuscheiden.
Wesentlich für eine gute Funktion und einen hohen Wirkungsgrad eines Ölnebelabscheiders mit einem Wendeleinsatz oder in Form eines Zyklons ist eine gleichmäßige und insbesondere pulsationsfreie oder wenigstens pulsationsarme Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases durch den Ölnebelabscheider. Nachteilig können die bekannten Zylinderkopfhauben mit darin integriertem Ölnebelabscheider diese störungsfreie, stetige Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases durch den Ölnebelabscheider nicht gewährleisten. Pulsationen entstehen sowohl auf der Seite des Kurbelgehäuses als auch auf der Seite des Ansaugtraktes der Brennkraftmaschine. Auf der Seite des Kurbelgehäuses werden die Pulsationen durch die oszillierende Bewegung der Kolben in den Zylindern verursacht. Auf der Seite des Ansaugtrakts entstehen Pulsationen im Ansaugluftstrom dadurch, daß die Ansaugluft entsprechend dem Öffnen und Schließen der Einlaßventile der Brennkraftmaschine taktweise in die Brennräume eingelassen wird. In beiden Fällen hängen die Amplituden und die Frequenzen der Pulsationen von der jeweiligen momentanen Motorleistung und von der Motordrehzahl ab. Diese Pulsationen wirken sich auf die Funktion des Ölnebelabscheiders negativ aus, da sie zu einer unstetigen Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases durch den Ölnebelabscheider führen. Hierdurch kann, zumindest bei bestimmten Lastzuständen oder Drehzahlen der Brennkraftmaschine, die Funktion des Ölnebelabscheiders so weit beeinträchtigt werden, daß keine ausreichende Ölnebelabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas mehr gewährleistet ist. Es gelangt dann ölhaltiges Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den An saugtrakt der Brennkraftmaschine, was im Ansaugtrakt zu unerwünschten Ablagerungen führt und was die Eigenschaften des Abgases der Brennkraftmaschine negativ 'beeinflußt. Außerdem steigt so der Ölverbrauch der Brennkraftmaschine in unerwünschter Weise an.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Zylinderkopfhaube der eingangs genannten Art zu schaffen, die die dargelegten Nachteile vermeidet und mit der insbesondere erreicht wird, daß ein hoher Abscheidegrad im Hinblick auf das im Kurbelgehäuseentlüftungsgas enthaltene Öl im Ölnebelabscheider erreicht wird, wobei ein guter Wirkungsgrad des Ölnebelabscheiders weitestgehend unabhängig von unterschiedlichen Lastzuständen und Drehzahlen der Brennkraftmaschine gewährleistet sein soll.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einer Zylinderkopfhaube der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,

– daß die Zylinderkopfhaube zweischalig mit einem zwischen ihren zwei Schalen liegenden Zwischenraum ausgebildet ist,
– daß zumindest ein Teilbereich des Zwischenraums als im Verlauf des Entlüftungskanals liegender Pulsationsdämpfungsraum ausgebildet ist und
– daß in Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen vor und/oder hinter dem Ölnebelabscheider (j e) ein Pulsationsdämpfungsraum vorgesehen ist.

Gemäß Erfindung ist vorteilhaft vorgesehen, daß zusätzlich zu dem Ölnebelabscheider mindestens ein Pulsationsdämpfungsraum in die Zylinderkopfhaube integriert ist. Dafür wird unter günstiger Raumausnutzung ein zwischen den zwei Schalen der zweischaligen Zylinderkopfhaube lie gender Zwischenraum genutzt. Dabei kann, je nach den Erfordernissen des konkreten Anwendungsfalls, in Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen entweder ein Pulsationsdämpfungsraum vor dem Ölnebelabscheider oder ein Pulsationsdämpfungsraum hinter dem Ölabscheider vorgesehen sein. Ein Pulsationsdämpfungsraum vor dem Ölabscheider sorgt insbesondere für eine Dämpfung von Pulsationen, die aus dem Kurbelgehäuse herrühren. Ein Pulsationsdämpfungsraum hinter dem Ölnebelabscheider hält insbesondere Pulsationen aus dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine vom Ölnebelabscheider fern. Bei Bedarf kann auch sowohl vor als auch hinter dem Ölnebelabscheider je ein Pulsationsdämpfungsraum vorgesehen sein. Auf diese Weise werden sowohl aus dem Kurbelgehäuse als auch aus dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine herrührende Pulsationen wirksam vom Ölnebelabscheider ferngehalten. Im Ergebnis wird bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube eine wesentlich gleichmäßigere Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases durch den Ölnebelabscheider erreicht, was zu einem hohen Wirkungsgrad des Ölnebelabscheiders unabhängig vom jeweiligen Lastzustand und unabhängig von der jeweiligen Drehzahl der Brennkraftmaschine führt. Damit wird in allen in der Praxis auftretenden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine eine gute Abscheidung von Ölnebel aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas gewährleistet, was störende Ablagerungen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und eine ungünstige Beeinflussung der Zusammensetzung der Abgase der Brennkraftmaschine vermeidet. Zugleich bleibt die Zylinderkopfhaube aufgrund der integralen Bauweise kompakt, so daß für die zusätzlich vorgesehene Unterbringung eines oder zweier Pulsationsdämpfungsräume praktisch kein zusätzlicher Platzbedarf entsteht.
In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube ist bevorzugt vorgesehen, daß der/jeder Pulsa tionsdämpfungsraum an seiner in Einsatzstellung tiefsten Stelle eine Flüssigkeitssenke aufweist, von der aus ein Rückführkanal in das Zylinderkopfinnere und/oder in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine führt. In dieser Ausgestaltung der Zylinderkopfhaube kann der/jeder Pulsationsdämpfungsraum zusätzlich zur Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas genutzt werden. Zwangsläufig sinkt im Pulsationsdämpfungsraum die Strömungsgeschwindigkeit des Kurbelgehäuseentlüftungsgases im Vergleich zu der Strömungsgeschwindigkeit im Entlüftungskanal erheblich ab, wodurch im Kurbelgehäuseentlüftungsgas mitgeführte Öltröpfchen im Pulsationsdämpfungsraum sedimentieren können. Über die vorgesehene Flüssigkeitssenke erfolgt eine gezielte Sammlung und von dort aus eine geordnete Rückführung des im Pulsationsdämpfungsraum abgeschiedenen Öls. Hierdurch werden insbesondere größere Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschieden, wodurch, sofern der Pulsationsdämpfungsraum vor dem Ölnebelabscheider liegt, letzterer von Groböl entlastet wird. Bei einem hinter dem Ölnebelabscheider liegenden Pulsationsdämpfungsraum kann eine Nachabscheidung von Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas erreicht werden, was insbesondere dann vorteilhaft ist, wenn aus dem Ölnebelabscheider dort agglomerierte Öltröpfchen von dem aus dem Ölnebelabscheider austretenden Gasstrom mitgerissen werden.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß der Ölnebelabscheider einen Ölauslaß aufweist und daß dieser Ölauslaß mit dem Pulsationsdämpfungsraum oder mit einem der Pulsationsdämpfungsräume verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung der Zylinderkopfhaube wird insbesondere eine sehr einfache Abführung des Öls aus dem Ölnebelabscheider erreicht, da der Ölauslaß einfach nur in den Pulsationsdämpfungsraum oder in einen der Pulsationsdämpfungsräume führen muß. Von dort kann dann das aus dem Ölnebelabscheider kommende Öl zusammen mit dem im Pulsationsdämpfungsraum sedimentierten Öl über die Flüssigkeitssenke und den Rückführkanal zur Brennkraftmaschine zurückfließen. Besondere Leitungen oder eigene Kanäle vom Ölnebelabscheider zum Zylinderkopfinneren oder zum Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine werden so nicht benötigt, was insbesondere die Herstellung der Zylinderkopfhaube vereinfacht .
Weiter schlägt die Erfindung vor, daß der Ölnebelabscheider als Feinabscheider ausgeführt ist und daß diesem ein Grobabscheider vorgeschaltet und/oder ein Umlenkabscheider nachgeschaltet ist, die/der (jeweils) einen mit dem Pulsationsdämpfungsraum oder mit einem der Pulsationsdämpfungsräume verbunden Ölauslaß aufweisen/aufweist. Durch den vorgeschalteten Grobabscheider wird der Feinabscheider von Groböl entlastet, was die Funktion des Feinabscheiders verbessert. Ein gegebenenfalls vorgesehener nachgeschalteter Umlenkabscheider sorgt für eine bedarfsweise Abscheidung von Öltröpfchen, die aus dem Feinabscheider vom durchströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgas mitgerissen werden. Insgesamt wird so ein besonders hoher Wirkungsgrad bei der Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas erreicht. Gleichzeitig ist auch hier durch die Ableitung des abgeschiedenen Öls aus dem Grobabscheider und/oder aus dem Umlenkabscheider in den Pulsationsdämpfungsraum oder in einen der Pulsationsdämpfungsräume eine einfache Ölführung erreicht, wodurch auch hier ein Beitrag zu einer relativ einfachen Form und damit zu einer einfachen Herstellung der Teile der Zylinderkopfhaube geleistet wird.
Um sicherzustellen, daß der Druck im Kurbelgehäuse nicht unter einen vorgegebenen Druckgrenzwert absinken kann, ist bevorzugt im Verlauf der Entlüftungsleitung ein in die Zylinderkopfhaube integriertes oder an diese angebautes Druckregelventil vorgesehen. Bei einer Integration des Druckregelventils in die Zylinderkopfhaube wird ein eigener Einbauraum außerhalb der Zylinderkopfhaube für das Druckregelventil nicht benötigt. Alternativ kann das Druckregelventil an die Zylinderkopfhaube angebaut sein, wodurch immer noch eine kompakte Bauweise erzielt wird, gleichzeitig aber ein einfacherer Austausch des Druckregelventils im Bedarfsfall ermöglicht wird.
Zur Verhinderung eines zu hohen Drucks der Kurbelgehäuseentlüftungsgase im Kurbelgehäuse ist gemäß Erfindung bevorzugt vorgesehen, daß in die Zylinderkopfhaube ein den Ölnebelabscheider umgehender Bypaßkanal mit einem darin liegenden Druckbegrenzungsventil integriert ist. Das Druckbegrenzungsventil öffnet bei Erreichen eines oberen Druckgrenzwertes im Kurbelgehäuse oder im Entlüftungskanal vor dem Ölnebelabscheider und gibt so den Bypaßkanal frei. Hierdurch wird im Bedarfsfall eine rasche Druckentlastung des Kurbelgehäuses erreicht, wodurch das Entstehen eines unzulässig hohen Drucks im Kurbelgehäuse ausgeschlossen wird.
In weiterer Ausgestaltung wird vorgeschlagen, daß das Druckregelventil und/oder das Druckbegrenzungsventil jeweils als Membranventil ausgebildet sind/ist. Membranventile stellen zuverlässige und genau arbeitende Ventile dar, die für den genannten Zweck damit gut geeignet sind und so zu einem zuverlässigen Betrieb der Brennkraftmaschine beitragen.
Weiterhin ist vorgesehen, daß das Druckregelventil und/oder das Druckbegrenzungsventil jeweils einen mit dem Pulsationsdämpfungsraum oder mit einem der Pulsations dämpfungsräume verbunden Ölauslaß aufweisen/aufweisen. In den genannten Ventilen treten zwangsläufig Strömungsumlenkungen des die Ventile durchströmenden Kurbelgehäuseentlüftungsgases auf, wodurch Öltröpfchen aufgrund ihrer Trägheit an der inneren Oberfläche der Ventile niedergeschlagen werden. Somit haben auch die Ventile eine ölabscheidende Funktion. Damit es nicht zu einer störenden Ansammlung von Öl innerhalb der Ventile kommt, sind diese jeweils mit einem Ölauslaß ausgestattet, der vorteilhaft in einen Pulsationsdämpfungsraum führt. von dort kann dann das Öl in der oben schon beschriebenen Art und Weise wieder dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine zugeführt werden.
Für den Fall, daß die vom Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine herrührenden Pulsationen so stark sind, daß sie allein von einem Pulsationsdämpfungsraum nicht in ausreichendem Maße vom Ölnebelabscheider ferngehalten können, schlägt die Erfindung vor, daß der Entlüftungskanal vor seiner Einmündung in den Ansaugtrakt mit einer Drosselstelle ausgeführt ist. Eine solche Drosselstelle sorgt dafür, daß Pulsationen von der Seite des Ansaugtrakts sich nur in einem abgeschwächten Maße in den in Strömungsrichtung vor der Drosselstelle liegenden Teil des Entlüftungskanals, in dem der Ölnebelabscheider liegt, fortsetzen können.
Zur Erzielung einer einfachen Bauweise ist bevorzugt die Drosselstelle durch eine Lochblende gebildet. Bei Bedarf kann die Lochblende einstellbar oder austauschbar sein, um einen optimalen Kompromiß zwischen dem Durchlaßquerschnitt einerseits und der Dämpfungswirkung andererseits einstellen zu können.
Wie oben erwähnt, ist jeder Pulsationsdämpfungsraum über einen Rückführkanal mit dem Zylinderkopfinneren oder dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine verbunden, um abgeschiedenes Öl wieder in den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine zurückzuführen. Dabei muß sichergestellt werden, daß Gas aus dem Zylinderkopfinneren oder aus dem Kurbelgehäuse nicht entgegen der Strömungsrichtung des zurückgeführten Öls in den Pulsationsdämpfungsraum oder die Pulsationsdämpfungsräume strömen kann. Dazu schlägt die Erfindung vor, daß der/jeder Rückführkanal mit einem eine Gasströmung aus dem Zylinderkopfinneren und/oder aus dem Kurbelgehäuse in den Pulsationsdämpfungsraum unterbindenden Mittel ausgestattet ist.
Bevorzugt ist das zuvor erwähnte Mittel ein Blattventil oder ein Kugelventil oder ein Siphon oder ein elektrisch betätigbares Ventil. In jeder genannten Ausführung des Mittels wird zuverlässig erreicht, daß nur eine Ölströmung vom Pulsationsdämpfungsraum in Richtung zum Zylinderkopfinneren oder Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine möglich ist, jedoch keine in entgegengesetzter Richtung verlaufende Gasströmung.
Zwecks einfacher und kostengünstiger Herstellung der Zylinderkopfhaube in großer Stückzahl ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß die Schalen der Zylinderkopfhaube Spritzgußteile aus Kunststoff sind. Die Schalen der Zylinderkopfhaube können untereinander entweder fest verbunden sein, z.B. durch Verschweißen oder Verkleben, oder lösbar miteinander verbunden sein, beispielsweise durch Schrauben. Dabei können diese Schrauben auch gleichzeitig zur Verbindung der Zylinderkopfhaube mit dem zugehörigen Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verwendet werden.
Weiter ist gemäß Erfindung bevorzugt vorgesehen, daß der als Feinabscheider ausgeführte Ölnebelabscheider ein Zyklonabscheider oder ein Elektroabscheider oder ein Gestrickabscheider ist. Insbesondere bei Ausführung des Ölnebelabscheiders als Zyklonabscheider trägt die bei der erfindungsgemäßen Zylinderkopfhaube erreichte gleichmäßige Strömung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases zu einem höheren Wirkungsgrad bei; dies gilt auch für die weiteren Ausführungen des Ölnebelabscheiders, wie der genannte Elektroabscheider oder Gestrickabscheider, da auch diese Abscheider in ihrem Wirkungsgrad pulsationsabhängig sind.
Schließlich ist für die Zylinderkopfhaube gemäß Erfindung noch bevorzugt vorgesehen, daß der Grobabscheider ein Lamellenabscheider ist. In dieser Ausführung läßt sich der Grobabscheider einfach herstellen und somit auch einfach in die Zylinderkopfhaube integrieren, wobei die Lamellen mit geringem Aufwand als integrale Teile der Zylinderkopfhaube bzw. ihrer beiden Schalen ausgeformt werden können.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 eine Zylinderkopfhaube in einer ersten Ausführung in einer schematischen Darstellung,
2 die Zylinderkopfhaube in einer zweiten Ausführung, ebenfalls in schematischer Darstellung,
3 die Zylinderkopfhaube in einer dritten Ausführung, wieder in schematischer Darstellung, und
4 die Zylinderkopfhaube in einer vierten Ausführung, auch hier in schematischer Darstellung.
Die 1 bis 4 der, Zeichnung zeigen in unterschiedlichen Ausführungen jeweils eine Zylinderkopfhaube 1, die auf einen Zylinderkopf einer hier im übrigen nicht dargestellten Brennkraftmaschine auf setzbar ist. Die Zylinderkopfhaube 1 ist in allen Ausführungen zweischalig, insbesondere mit einer Unterschale und einer Oberschale ausgeführt, die zwischen sich einen Zwischenraum einschließen. In die Zylinderkopfhaube 1 integriert sind verschiedene Komponenten einer Einrichtung zur Abscheidung von Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas der Brennkraftmaschine.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Zylinderkopfhaube 1 gemäß 1 kommt von links her Kurbelgehäuseentlüftungsgas aus dem Kurbelgehäuse oder aus dem damit verbundenen Zylinderkopfinneren durch einen Entlüftungskanal 10 in den Bereich der Zylinderkopfhaube 1. Der Entlüftungskanal 10 mündet mittels eines Gaseinlasses 41 in einen Grobabscheider 4, der beispielsweise als Lamellenabscheider ausgeführt ist. In diesem Grobabscheider 4 erfolgt eine Abscheidung von größeren Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas.
Das von den größeren Öltröpfchen befreite Kurbelgehäuseentlüftungsgas verläßt durch einen ersten Gasauslaß 42 den Grobabscheider 4 und strömt durch einen weiteren Abschnitt des Entlüftungskanals 10 in ein Druckregelventil 5. Hierzu hat das Druckregelventil 5 einen Gaseinlaß 51. Das Druckregelventil 5 ist ein Membranventil, wobei die eine Seite der Membran von einer Feder belastet ist und die andere Seite der Membran über eine Verbindung 54 zur freien Atmosphäre mit atmosphärischen Luftdruck beaufschlagt ist. Über einen Gasauslaß 52 verläßt das Kurbel gehäuseentlüftungsgas das Druckregelventil 5. Das Druckregelventil 5 sorgt dafür, daß ein vorgegebener unterer Druckgrenzwert des Kurbelgehäuseentlüftungsgases im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine nicht unterschritten wird.
Dem Druckregelventil 5 nachgeschaltet ist ein Ölnebelabscheider 2, hier in Form eines Zyklons. Der Ölnebelabscheider 2 besitzt einen Gaseinlaß 21, durch den das vom Druckregelventil 5 kommende Kurbelgehäuseentlüftungsgas in den Abscheider 2 eintritt. Im Ölnebelabscheider 2 wird im Kurbelgehäuseentlüftungsgas noch enthaltenes Öl abgeschieden. Das entölte Kurbelgehäuseentlüftungsgas verläßt den Ölnebelabscheider 2 durch dessen Gasauslaß 22 und gelangt in einen weiteren Abschnitt des Entlüftungskanals 10.
Dieser weitere Abschnitt des Entlüftungskanals 10 mündet in einen Pulsationsdämpfungsraum 3 ein. Dieser Pulsationsdämpfungsraum 3 enthält ein Volumen v an Kurbelgehäuseentlüftungsgas, in der Praxis vorzugsweise zwischen etwa 0,5 und 2,5 1. Über einen Gasauslaß 32 strömt das Kurbelgehäuseentlüftungsgas aus dem Pulsationsdämpfungsraum 3 über einen letzten Abschnitt des Entlüftungskanals 10 in Richtung zu einem hier nicht dargestellten Ansaugtrakt der zugehörigen Brennkraftmaschine ab. In diesem letzten Abschnitt des Entlüftungskanals 10 ist hier eine Drosselstelle 7 vorgesehen, die beispielsweise durch eine Lochblende gebildet ist und die eine Querschnittsverengung des Entlüftungskanals 10 bildet.
Mittels des Pulsationsdämpfungsraums 3 und zusätzlich mittels der Drosselstelle 7 werden im Ansaugtrakt zwangsläufig auftretende Pulsationen von dem Ölnebelabscheider 2 ferngehalten oder zumindest so weit gedämpft, daß die Pulsationen keinen nachteiligen Einfluß mehr auf die Funktion und den Wirkungsgrad des Ölnebelabscheiders 2 haben.
Das im Grobabscheider 4 aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abgeschiedene Öl verläßt den Grobabscheider 4 durch einen Ölauslaß 43 und gelangt in einen Ölsammelkanal 30. In diesen Ölsammelkanal 30 gelangt. auch das im Ölnebelabscheider 2 abgeschiedene Öl durch einen Ölauslaß 23 des Ölnebelabscheiders 2. Außerdem ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das Druckregelventil 5 mit einem Ölauslaß 53 versehen, der ebenfalls in den Ölsammelkanal 30 führt, um im Druckregelventil 5 aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas niedergeschlagenes Öl abzuführen.
Der Ölsammelkanal 30 führt in den Pulsationsdämpfungsraum 3. Dabei muß der Ölsammelkanal 30 nicht als verzweigte Leitung ausgeführt sein; bevorzugt ist vielmehr der Ölsammelkanal 30 durch eine geeignete Ausgestaltung des Zwischenraums der Zylinderkopfhaube 1 zwischen deren Schalen gebildet.
Der Pulsationsdämpfungsraum 3 ist mit einer Flüssigkeitssenke ausgebildet, die in Einsatzstellung der Zylinderkopfhaube 1 an der tiefsten Stelle des Pulsationsdämpfungsraums 3 liegt. Von dort führt ein Rückführkanal 33, in dessen Verlauf hier ein Siphon 8 vorgesehen ist, das Öl zurück in den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine, beispielsweise in das Zylinderkopfinnere oder in das Kurbelgehäuse.
Weiterhin weist die Zylinderkopfhaube 1 gemäß 1 einen integrierten Bypaßkanal 60 auf, der von einem zweiten Gasauslaß 42' des Grobabscheiders 4 ausgehend zum Pulsationsdämpfungsraum 3 führt. Im Verlauf dieses Bypaßkanals 60 ist ein Druckbegrenzungsventil 6 angeordnet, das ebenfalls in die Zylinderkopfhaube 1 integriert ist. Das Druckbegrenzungsventil 6 dient hier dazu, den Bypaßkanal 60 immer dann freizugeben, wenn im Entlüftungskanal 10 und im Grobabscheider 4 und damit auch im Kurbelgehäuse und im Zylinderkopfinneren der Brennkraftmaschine ein Druck oberhalb eines vorgebbaren Grenzwertes entsteht. Durch den Bypaßkanal 60 kann dann Kurbelgehäuseentlüftungsgas unter Umgehung des Ölnebelabscheiders 2 mit geringem Strömungswiderstand zum Pulsationsdämpfungsraum 3 und von dort in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine abgeleitet werden. Das Druckbegrenzungsventil 6 ist hier ebenfalls als Membranventil ausgeführt. Die eine Seite der Membran ist über eine Verbindung 64 mit der freien Atmosphäre verbunden; die andere Seite der Membran ist entweder unbelastet oder mit einer Feder vorbelastet.
Um innerhalb des Druckbegrenzungsventils 6 niedergeschlagenes Ö1 abführen zu können, besitzt das Druckbegrenzungsventil 6 einen Ölauslaß 63, der mit dem Ölsammelkanal 30 verbunden ist. Für den Einlaß des Kurbelgehäuseentlüftungsgases aus dem Bypaßkanal 60 in das Druckbegrenzungsventil 6 dient ein Gaseinlaß 61; durch einen Gasauslaß 62 verläßt das Gas das Druckbegrenzungsventil 6 und strömt durch den weiteren Abschnitt des Bypaßkanals 60 in den Pulsationsdämpfungsraum 3.
Alle zuvor beschriebenen Teile und Komponenten, die zur Ölabscheidung aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas dienen, sind in die Zylinderkopfhaube 1 integriert, wodurch ein vorgegebener Bauraum für die Unterbringung der Zylinderkopfhaube 1 sehr platzsparend ausgenutzt wird.
2 der Zeichnung zeigt eine Zylinderkopfhaube 1, bei der ein Pulsationsdämpfungsraum 3' im ersten Abschnitt des Entlüftungskanals 10 noch vor dem Ölnebelabscheider 2 vorgesehen ist. Mit diesem eingangsseitigen Pulsationsdämpfungsraum 3' werden Pulsationen, die aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine herrühren, vom Ölnebelabscheider 2 ferngehalten.
In Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases folgt hinter dem Pulsationsdämpfungsraum 3' der Ölnebelabscheider 2, dem ein zweiter Abscheider, hier ein Umlenkabscheider 9, nachgeschaltet ist. Hinter dem Umlenkabscheider 9 liegt das Druckregelventil 5, von wo aus der letzte Abschnitt des Entlüftungskanals 10 zum Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine führt.
Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein den Ölnebelabscheider 2 umgehender Bypaßkanal 60 vorgesehen. Der Bypaßkanal 60 geht hier von dem zweiten Abschnitt des Entlüftungskanals 10 zwischen Pulsationsdämpfungsraum 3' und Ölnebelabscheider 2 ab und führt über das Druckbegrenzungsventil 6 zum dritten Abschnitt des Entlüftungskanals 10 zwischen Ölnebelabscheider 2 und Umlenkabscheider 9.
Das vom Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine kommende Kurbelgehäuseentlüftungsgas gelangt hier zunächst in den eingangsseitigen Pulsationsdämpfungsraum 3', wo die Strömungsgeschwindigkeit des Gases drastisch verlangsamt wird. Hierdurch kommt es zu einer Sedimentation zumindest von größeren und damit schwereren Öltröpfchen aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas. Eine weitere Ölabscheidung erfolgt im Ölnebelabscheider 2, der auch hier als Zyklon ausgebildet ist. Eine dritte Stufe der Ölabscheidung schließlich findet sich im Umlenkabscheider 9, wo verbleibende Öltröpfchen durch ihre Trägheit bei scharfer Umlenkung des Gasstroms aus diesem abgetrennt werden.
Der Umlenkabscheider 9 besitzt einen eigenen Ölauslaß 93, der ebenso wie der Ölauslaß 23 des Ölnebelabscheiders 2 mit dem Ölsammelkanal 30 verbunden ist. Mit dem Ölsammelkanal 30 sind weiterhin das Druckregelventil 5 und das Druckbegrenzungsventil 6 verbunden, um auch dort niedergeschlagenes Öl in den Sammelkanal 30 und durch diesen zum Pulsationsdämpfungsraum 3' zu führen. Alle abgeschiedenen Ölanteile aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas strömen abschließend durch einen Rückführkanal 33' vom Pulsationsdämpfungsraum 3' zurück in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine. Auch hier ist im Verlauf des Rückführkanals 33' ein Siphon 8 vorgesehen, um eine Gasströmung entgegen der Ölströmungsrichtung zu unterbinden.
Für das Druckbegrenzungsventil 6 ist hier im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach 1 vorgesehen, daß die Membran nach Maßgabe des Drucks im mit dem Entlüftungskanal 10 verbundenen Teil des Bypaßkanals 60 verstellt wird. Hierzu ist ein Verbindungskanal 64' zwischen der einen Seite der Membran des Druckbegrenzungsventils 6 und dem ersten Teil des Bypaßkanals 60 vorgesehen. Die andere Seite der Membran ist mit einer Feder beaufschlagt.
3 der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei Pulsationsdämpfungsräume 3, 3' vorgesehen sind. Dabei liegt der Pulsationsdämpfungsraum 3' an der Eingangsseite des Entlüftungskanals 10, während der andere Pulsationsdämpfungsraum 3 ausgangsseitig im Entlüftungskanal 10 vorgesehen ist. Zwischen den Pulsationsdämpfungsräumen 3, 3' liegt der Ölnebelabscheider 2, auch hier in Form eines Zyklons. Mit den beiden Pulsationsdämpfungsräumen 3, 3' wird erreicht, daß sowohl kurbelgehäuseseitige als auch ansaugtraktseitige Pulsationen vom Ölnebelabscheider 2 weitestgehend ferngehalten werden. Damit wird eine besonders gleichmäßige Strömung durch den Ölnebelabscheider 2 erreicht, was für dessen Wirkungsgrad vorteilhaft ist.
Das Druckregelventil 5 ist hier in Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen im letzten Teil des Entlüftungskanals 10 angeordnet.
Auch bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist ein Bypaßkanal 60 zur Umgehung des Ölnebelabscheiders 2 in die Zylinderkopfhaube 1 integriert. Das Druckbegrenzungsventil 6 ist hier genauso ausgeführt wie bei dem Beispiel gemäß 2.
Das im eingangsseitigen Pulsationsdämpfungsraum 3' sedimentierte Öl wird, ebenso wie das im Ölnebelabscheider 2 abgeschiedene Ö1 und das im Druckbegrenzungsventil 6 niedergeschlagene Öl dem Ölsammelkanal 30 zugeführt, der im in 3 gezeigten Beispiel in den ausgangsseitigen Pulsationsdämpfungsraum 3 führt. Auch das im Druckregelventil 5 abgeschiedene Öl wird durch einen hier eigenen Kanal zum ausgangsseitigen Pulsationsdämpfungsraum 3 geführt. In einer im Pulsationsdämpfungsraum 3 vorgesehenen Flüssigkeitssenke wird das Öl gesammelt und in einen Rückführkanal 33 überführt, der das Öl über einen Siphon 8 wieder in den Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine leitet.
Das Druckregelventil 5 ist hier an die Zylinderkopfhaube 1 als eigene vorgefertigte Einheit angebaut, wodurch auch das Druckregelventil 5 weitestgehend in die Zylinderkopfhaube 1 integriert wird, aber gleichzeitig ein bedarfsweise leichter und schneller Austausch des Druckregelventils 5 möglich bleibt.
4 der Zeichnung schließlich zeigt ein Ausführungsbeispiel der Zylinderkopfhaube 1, das weitestgehend mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 übereinstimmt. Unterschiedlich ist hier bei dem Beispiel gemäß 4, daß das Druckregelventil 5 nicht, wie in 2 vorgesehen, vollständig in die Zylinderkopfhaube 1 integriert ist, sondern, wie in 4 durch eine strichpunktierte Linie angedeutet, als eigene vorgefertigte Baueinheit an die übrige Zylinderkopfhaube 1 angebaut ist. Damit ist auch hier die Möglichkeit geschaffen, das Druckregelventil 5 bei Bedarf schnell und einfach zu ersetzen. In ihren übrigen Teilen stimmt die Zylinderkopfhaube 1 nach 4 mit der in 2 beschriebenen Ausführung überein.

Claims

Zylinderkopfhaube (1) für eine Brennkraftmaschine, wobei in die Zylinderkopfhaube (1) mindestens ein einerseits mit dem Zylinderkopfinneren und andererseits mit dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbundener Entlüftungskanal (10) für den Abzug von Kurbelgehäuseentlüftungsgas integriert ist und wobei im Verlauf des Entlüftungskanals (10) mindestens ein in die Zylinderkopfhaube (1) integrierter Ölnebelabscheider (2) vorgesehen ist, mittels dem Öl aus dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas abscheidbar und in den Ölkreislauf der Brennkraftmaschine zurückführbar ist, dadurch gekennzeichnet , – daß die Zylinderkopfhaube (1) zweischalig mit einem zwischen ihren zwei Schalen liegenden Zwischenraum ausgebildet ist, – daß zumindest ein Teilbereich des Zwischenraums als im Verlauf des Entlüftungskanals (10) liegender Pulsationsdämpfungsraum (3, 3') ausgebildet ist und – daß in Strömungsrichtung des Kurbelgehäuseentlüftungsgases gesehen vor und/oder hinter dem Ölnebelabscheider (2) (j e) ein Pulsationsdämpfungsraum (3, 3') vorgesehen ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Pulsationsdämpfungsraum (3, 3') an seiner in Einsatzstellung tiefsten Stelle eine Flüssigkeitssenke aufweist, von der aus ein Rückführ kanal (33, 33') in das Zylinderkopfinnere und/oder in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine führt.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölnebelabscheider (2) einen Ölauslaß (23) aufweist und daß dieser Ölauslaß (23) mit dem Pulsationsdämpfungsraum (3) oder mit einem der Pulsationsdämpfungsräume (3, 3') verbunden ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ölnebelabscheider (2) als Feinabscheider ausgeführt ist und daß diesem ein Grobabscheider (4) vorgeschaltet und/oder ein Umlenkabscheider (9) nachgeschaltet ist, die/der (jeweils) einen mit dem Pulsationsdämpfungsraum (3) oder mit einem der Pulsationsdämpfungsräume (3, 3') verbunden Ölauslaß (43, 93) aufweisen/aufweist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Verlauf der Entlüftungsleitung (10) ein in die Zylinderkopfhaube (1) integriertes oder an diese angebautes Druckregelventil (5) vorgesehen ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zylinderkopfhaube (1) ein den Ölnebelabscheider (2) umgehender Bypaßkanal (60) mit einem darin liegenden Druckbegrenzungsventil (6) integriert ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (5) und/oder das Druckbegrenzungsventil (6) jeweils als Membranventil ausgebildet sind/ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckregelventil (5) und/oder das Druckbegrenzungsventil (6) jeweils einen mit dem Pulsationsdämpfungsraum (3) oder mit einem der Pulsationsdämpfungsräume (3, 3') verbunden Ölauslaß (53, 63) aufweisen/aufweisen.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Entlüftungskanal (10) vor seiner Einmündung in den Ansaugtrakt mit einer Drosselstelle (7) ausgeführt ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselstelle (7) durch eine Lochblende gebildet ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der/jeder Rückführkanal (33) mit einem eine Gasströmung aus dem Zylinderkopfinneren und/oder aus dem Kurbelgehäuse in den Pulsationsdämpfungsraum (3, 3') unterbindenden Mittel (8) ausgestattet ist.
Zylinderkopfhaube nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (8) ein Blattventil oder ein Kugelventil oder ein Siphon oder ein elektrisch betätigbares Ventil ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalen der Zylinderkopfhaube (1) Spritzgußteile aus Kunststoff sind.
Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 4 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der als Feinabscheider ausgeführte Ölnebelabscheider (2) ein Zyklonabscheider oder ein Elektroabscheider oder ein Gestrickabscheider ist.
Zylinderkopfhaube nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Grobabscheider (4) ein Lamellenabscheider ist.