DE10220838C1

DE10220838C1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE10220838C1
Application number: DE2002120838
Authority: DE
Inventors: Eberhard Wizgall; Wolf Burger; Jan Schempp; Reinhard Kasperbauer
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2003-12-18
Anticipated expiration: 2022-05-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse (2, 4), einer Kurbelwelle (8) und einer Nockenwelle (26) zur Steuerung mindestens eines Ein- und Auslassventils sowie einer Ölpumpe (36) zur Förderung von Schmieröl zu den Verbrauchern, wobei ausgangsseitig der Ölpumpe (36) zur Begrenzung des Öldrucks ein Öldruckregelventil nachgeschaltet ist, dessen Ventilkörper durch ein Federelement in Schließrichtung beaufschlagbar ist, wobei der Ventilkörper in Abhängigkeit von der Ölfördermenge und/oder der Öltemperatur eine Öffnung freigibt, die mit der Saugseite der Ölpumpe verbindbar ist. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, dass die Nockenwelle (26) längsverschieblich im Kurbelgehäuse (2, 4) aufgenommen ist und den Ventilkörper des Öldruckregelventils bildet. Damit ist auf einfache Art und Weise ein Öldruckbegrenzungsventil für eine Brennkraftmaschine umgesetzt.The invention relates to an internal combustion engine with a crankcase (2, 4), a crankshaft (8) and a camshaft (26) for controlling at least one inlet and outlet valve and an oil pump (36) for delivering lubricating oil to the consumers, the output side being the To limit the oil pressure, an oil pressure control valve is connected downstream of the oil pump (36), the valve body of which can be acted upon by a spring element in the closing direction, the valve body, depending on the oil delivery quantity and / or the oil temperature, opening up an opening which can be connected to the suction side of the oil pump. DOLLAR A It is proposed that the camshaft (26) be accommodated in the crankcase (2, 4) in a longitudinally displaceable manner and form the valve body of the oil pressure control valve. An oil pressure limiting valve for an internal combustion engine is thus implemented in a simple manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

In Brennkraftmaschinen eingesetzte Ölpumpen mit einem Überdruckventil sind seit langem Stand der Technik (siehe beispielsweise DE 12 41 191 B). Dazu ist das in der Druckleitung angeordnete Überdruckventil mit einem federbelasteten Ventilkörper versehen, das bei einem bestimmten Öldruck eine Öffnung bzw. Verbindung zur Saugseite der Ölpumpe freigibt.Oil pumps used in internal combustion engines with a pressure relief valve have been around since long state of the art (see for example DE 12 41 191 B). This is in the Pressure line arranged pressure relief valve with a spring-loaded valve body provided that an opening or connection to the at a certain oil pressure Releases the suction side of the oil pump.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt (siehe beispielsweise DE 85 17 900 U1), Elemente einer Ölpumpe für eine Brennkraftmaschine auf der die Ein- und/oder Auslassventile steuernden Nockenwelle anzuordnen.It is also known from the prior art (see, for example, DE 85 17 900 U1), Elements of an oil pump for an internal combustion engine on which the input and / or Exhaust valve controlling camshaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, insbesondere bei einer als Kleinmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine auf einfache Art und Waise den durch eine Ölpumpe erzeugten Öldruck zu begrenzen, wobei zur Umsetzung des Öldruckventils möglichst wenig zusätzliche Bauteile erforderlich sind.The object of the invention is, in particular in the case of a small motor Internal combustion engine in a simple way and orphaned by an oil pump Limit oil pressure, using as little as possible to implement the oil pressure valve additional components are required.

Die Lösung der Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 erreicht. Die Brennkraftmaschine mit dem erfindungsgemäßen Öldruck-Begrenzungsventil zeichnet sich durch einen einfachen Aufbau aus, bei dem auf zuverlässige Art und Weise durch die im Kurbelgehäuse axial verschiebbare Nockenwelle ein Absteuerstrom der Ölpumpe zurück in das Kurbelgehäuse möglich ist.The object is achieved by the features of claim 1. The Internal combustion engine with the oil pressure limiting valve according to the invention is characterized by a simple structure, in which the in the crankcase axially displaceable camshaft an exhaust flow of the oil pump back into the crankcase is possible.

In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Verbesserungen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine enthalten.Further advantageous refinements and improvements are in the subclaims contain the internal combustion engine according to the invention.

Die Funktion der Öldruckbegrenzung wird auf einfache Art und Weise dadurch erreicht, dass eine Stirnseite der als Rotorpumpe ausgebildeten Ölpumpe durch eine federbelastete Dichtscheibe abgedichtet ist, die bei einem festlegbaren und durch die Ölpumpe erzeugten Öldruck einen definierten Leckagespalt freigibt, über den zur Begrenzung des maximalen Öldrucks ein Ölstrom zurück zur Saugseite der Ölpumpe gelangen kann.The function of the oil pressure limitation is achieved in a simple manner by that an end face of the oil pump designed as a rotor pump by a spring-loaded sealing washer, which is sealed by a and by the Oil pump generated oil pressure releases a defined leakage gap through which to Limiting the maximum oil pressure an oil flow back to the suction side of the oil pump can reach.

Zwischen einer Lageraufnahme für einen Lagerzapfen der Nockenwelle und einem auf der Nockenwelle vorgesehenen Anschlag ist ein Federelement vorgesehen, welches die Dichtscheibe gegen die Stirnseite der Rotorpumpe drückt. Als Anschlag für das Federelement kann auf vorteilhafte Art und Weise die Seitenfläche eines das Ein- oder Auslaßventil steuernden Nocken vorgesehen sein.Between a bearing for a camshaft journal and one on the The camshaft provided stop is a spring element which the Presses the sealing washer against the front of the rotor pump. As a stop for that Spring element can advantageously the side surface of the one or Exhaust valve controlling cams may be provided.

Die Dichtscheibe für die Ölpumpe ist auf vorteilhafte Art und Weise auf den Innenrotor aufgeschoben und liegt an einem auf der Nockenwelle angeordneten Antriebszahnrad an.The sealing washer for the oil pump is advantageously on the inner rotor pushed on and rests on a drive gear arranged on the camshaft.

Die Vorrichtung selbst besteht aus wenigen Bauteilen; so ist beispielsweise der Innenrotor der Ölpumpe einstückig mit dem Antriebszahnrad für die Nockenwelle verbunden.The device itself consists of a few components; for example, the inner rotor the oil pump integrally connected to the drive gear for the camshaft.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described below explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 das Kurbelgehäuse einer Einzylinder-Brennkraftmaschine, Fig. 1, the crankcase of a single-cylinder internal combustion engine,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows a section along the line II-II of FIG. 1,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Kurbelgehäuse, Fig. 3 is a plan view of the crankcase,

Fig. 4 einen Schnitt entlang der Linie IV-IV gemäß Fig. 3, Fig. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG. 3,

Fig. 5 eine Innenansicht einer Kurbelgehäusehälfte und Fig. 5 is an inside view of a crankcase half and

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine Kurbelgehäusehälfte im Bereich der Ölpumpe. Fig. 6 shows a longitudinal section through a crankcase in the region of the oil pump.

Das in Fig. 1 dargestellte Kurbelgehäuse einer als Viertakt-Einzylindermotor ausgebildeten Brennkraftmaschine besteht aus zwei Kurbelgehäusehälften, die im folgenden als Kurbelgehäuseunterteil 2 und als Kurbelgehäuseoberteil 4 bezeichnet sind. Am Kurbelgehäuseoberteil 4 ist weiterhin ein Zylinderflansch 5 erkennbar, an dem der Zylinder (nicht dargestellt) des Motors befestigt ist. In dem mit einer schrägen Teilungsebene 6 versehenen Kurbelgehäuse ist eine Kurbelwelle 8 angeordnet, die durch zwei Wellenzapfen 10 und 12 im Kurbelgehäuse gelagert ist (siehe Hauptlager 14 und 16). Die Einbaulage des Motors ist vom Verwendungszweck abhängig. Bei der in der Zeichnung dargestellten vertikalen Anordnung der Kurbelweile 8 ist der Motor beispielsweise in einem Rasenmäher einsetzbar. Dazu kann an dem unteren Wellenende 17 ein Schneidmesser (nicht dargestellt) und an dem oberen Wellenende 19 ein Lüfterrad zur Kühlung des Motors befestigt sein.The crankcase shown in FIG. 1 of an internal combustion engine designed as a four-stroke single-cylinder engine consists of two crankcase halves, which are referred to below as crankcase lower part 2 and as crankcase upper part 4 . On the upper crankcase part 4 , a cylinder flange 5 can also be seen , to which the cylinder (not shown) of the engine is attached. A crankshaft 8 is arranged in the crankcase, which is provided with an inclined parting plane 6 , and is supported in the crankcase by two shaft journals 10 and 12 (see main bearings 14 and 16 ). The installation position of the motor depends on the intended use. In the vertical arrangement of the crank shaft 8 shown in the drawing, the motor can be used, for example, in a lawn mower. For this purpose, a cutting blade (not shown) at the lower shaft end 17 and be attached to the upper shaft end 19 of a fan for cooling the motor.

Auf der Kurbelwelle 8 sind weiterhin zwei Gewichte 18 und 20 zum Ausgleich der Massenkräfte vorgesehen, zwischen denen der Kurbelzapfen 22 für das nicht dargestellte Pleuel angeordnet ist. Auf der Kurbelwelle 8 ist weiterhin ein Zahnrad 24 vorgesehen, das als Antrieb für eine parallel zur Kurbelwelle 8 angeordnete Nockenwelle 26 vorgesehen ist. Dazu ist auf der Nockenwelle ein Zahnrad 28, im folgenden als Abtriebszahnrad bezeichnet, vorgesehen, das über eine Schrägverzahnung mit dem Zahnrad 24 kämmend im Eingriff steht. Auf der Nockenwelle 26 sind zwei Nocken 26a und 26b angeordnet, wobei der Nocken 26a als Anschlag wirkt, die der Steuerung eines im Zylinderkopf angeordneten Ein- und Auslassventils dienen, wobei die Kraftübertragung über entsprechende Stößelstangen und Kipphebel erfolgt.On the crankshaft 8 , two weights 18 and 20 are also provided to compensate for the inertial forces, between which the crank pin 22 is arranged for the connecting rod, not shown. On the crankshaft 8 , a gear 24 is also provided, which is provided as a drive for a camshaft 26 arranged parallel to the crankshaft 8 . For this purpose, a gear 28 , hereinafter referred to as an output gear, is provided on the camshaft, which meshes with the gear 24 via a helical toothing. On the camshaft 26 , two cams 26 a and 26 b are arranged, the cam 26 a acting as a stop, which is used to control an inlet and exhaust valve arranged in the cylinder head, the force being transmitted via corresponding push rods and rocker arms.

Das aus Kunststoff ausgebildete Abtriebszahnrad 28 ist auf die als Stahlrohr ausgebildete Nockenwelle 26 aufgeschoben und ist über einen einstückig mit der Nockenwelle 26 verbundenen Anschlag 30 axial festgelegt. Auf der Nockenwelle 26 ist weiterhin ein einstückig mit dem Abtriebszahnrad 28 verbundener außenverzahnter Innenrotor 32 vorgesehen, der zusammen mit einem innenverzahnten Außenrotor 34 eine Ölpumpe 36 zur Schmierölversorgung des Motors bildet. Der Außenrotor 34 ist dabei drehbeweglich in einer Öffnung 38 im Kurbelgehäuseunterteil 2 aufgenommen; die Ölpumpe ist wie allgemein bekannt, als Verdrängerpumpe ausgebildet, bei der der Innenrotor 32 einen Zahn weniger aufweist als der Außenrotor 34. Wie in Fig. 5 erkennbar, mündet stirnseitig an der Öffnung 38 ein Ansaugkanal 40 ein, der an der Einmündung zur Öffnung 38 nierenförmig ausgebildet ist. Der Ansaugkanal 40 führt zu einer mit einem Ölsieb 42 versehenen Ölansaugstelle 44, über die das Öl, wie später noch näher beschrieben, zur Schmierung der Verbraucher aus einem sich im Kurbelgehäuseunterteil 2 ausbildenden Ölsumpf entnommen wird. In der Öffnung 38 ist weiterhin ein Druckölkanal 46 vorgesehen, der ebenfalls im Einmündungsbereich zur Öffnung 38 nierenförmig ausgebildet ist.The formed plastic driven gear 28 is pushed onto the steel pipe formed as a cam shaft 26 and is axially fixed via an integrally connected to the camshaft 26 stop 30th On the camshaft 26 there is also an externally toothed inner rotor 32 which is integrally connected to the driven gear 28 and which, together with an internally toothed outer rotor 34, forms an oil pump 36 for supplying lubricating oil to the engine. The outer rotor 34 is rotatably received in an opening 38 in the lower crankcase part 2 ; as is generally known, the oil pump is designed as a positive displacement pump in which the inner rotor 32 has one tooth less than the outer rotor 34 . As can be seen in FIG. 5, an intake duct 40 opens at the end of the opening 38 and is kidney-shaped at the opening to the opening 38 . The intake duct 40 leads to an oil intake point 44 provided with an oil strainer 42 , via which the oil, as will be described in more detail later, is removed from an oil sump forming in the lower crankcase part 2 for lubrication of the consumers. In the opening 38 , a pressure oil channel 46 is also provided, which is also kidney-shaped in the opening area to the opening 38 .

Der Druckölkanal 46 führt über einen Vorlaufabschnitt 46a zu einem Ölfilter 48 und von dort über einen Rücklaufabschnitt 46b einerseits über eine in der Nackenwelle 26 vorgesehene Bohrung 50 zur im Kurbelgehäuseoberteil vorgesehenen Hauptlagerstelle 14, während eine weitere im Kurbelgehäuseunterteil 4 vorgesehene Bohrung 52 zur Hauptlagerstelle 16 führt.The pressure oil passage 46 via a lead portion 46 a to an oil filter 48 and b from there via a return section 46 on the one hand via an opening provided in the neck shaft 26 bore 50 to provided in the crankcase upper part of the main bearing 14, while another provided in the crankcase lower part 4 bore 52 to the main bearing 16 leads.

Die Nockenwelle 26 ist mit ihren zwei Wellenzapfen 54 und 56 in zwei als Lagerstellen ausgebildeten Öffnungen 58 und 60 im Kurbelgehäuseunter- und oberteil 2, 4 um einen Betrag x axial verschiebbar gelagert. Auf der Nockenwelle 26 ist weiterhin ein Federpaket 62 vorgesehen, das zwischen einer Stirnseite des Nockens 26a und der die Öffnung 60 umgebenen Kurbelgehäusewand eingespannt ist. Das Federpaket 62 besteht dabei aus einzelnen Scheibenelementen, zwischen denen Federringe angeordnet sind.The camshaft 26 is mounted with its two shaft journals 54 and 56 in two openings 58 and 60 designed as bearing points in the crankcase lower and upper parts 2, 4 so that they can be axially displaced by an amount x. On the camshaft 26 , a spring assembly 62 is also provided, which is clamped between an end face of the cam 26 a and the crankcase wall surrounding the opening 60 . The spring assembly 62 consists of individual disc elements, between which spring washers are arranged.

Auf dem Innenrotor 32 der Ölpumpe 36 ist eine Dichtscheibe 64 angeordnet, die einerseits stirnseitig am Zahnrad 28 und andererseits die Ölpumpe 36 axial abdichtend an der die Öffnung 38 umgebenden Gehäusewand des Kurbelgehäuseunterteils 2 anliegt.Arranged on the inner rotor 32 of the oil pump 36 is a sealing disk 64 which, on the one hand, rests on the end face on the gearwheel 28 and, on the other hand, the oil pump 36 axially seals against the housing wall of the crankcase lower part 2 surrounding the opening 38 .

Im Betrieb des Motors saugt die über die Nockenwelle 26 angetriebene Ölpumpe 36 aus dem sich im Kurbelgehäuseunterteil 2 ausbildenden Ölsumpf Öl über den Ansaugkanal 40 an und fördert es über den Vorlaufabschnitt 46a des Druckölkanals 46 zum Ölfilter 48 und von dort über die Rücklaufleitung 46b einerseits über die hohl gebohrte Nockenwelle 26 zur Hauptlagerstelle 14 und andererseits über die Bohrung 52 zur Hauptlagerstelle 16 der Kurbelwelle 8. Damit ist u. a. die Schmierölversorgung der Hauptlagerstellen der Kurbelwelle 8 gewährleistet.In operation of the motor driven by the camshaft 26 oil pump 36 sucks from the forming in the crankcase lower part 2 sump oil via the intake 40 and pumps it through the forward section 46 a of the pressure oil passage 46 to the oil filter 48 and from there via the return line 46 b on the one hand via the hollow drilled camshaft 26 to the main bearing point 14 and on the other hand via the bore 52 to the main bearing point 16 of the crankshaft 8 . This ensures, among other things, the supply of lubricating oil to the main bearing points of crankshaft 8 .

Übersteigt in bestimmten Betriebszuständen (u. a. abhängig von Öltemperatur und Drehzahl des Motors) der sich in den einzelnen Kammern der Ölpumpe 36 ausbildende Öldruck, wird die Nockenwelle 26 entgegen der Federkraft des Federpakets 62 in die in Fig. 2 dargestellte Richtung (siehe punktierter Pfeil) axial verschoben. Damit bildet sich zwischen Dichtscheibe 64 und der Gehäusewand, an der normalerweise die Dichtscheibe 64 anliegt, ein Leckagespalt, über den ein Öl-Leckagestrom 66 zur Begrenzung des maximalen Öldrucks in den Ölsumpf des Kurbelgehäuseunterteils 2 zurückfließt.If in certain operating states (inter alia depending on the oil temperature and speed of the engine) the oil pressure developing in the individual chambers of the oil pump 36 exceeds, the camshaft 26 becomes axial against the spring force of the spring assembly 62 in the direction shown in FIG. 2 (see dotted arrow) postponed. A leakage gap thus forms between the sealing washer 64 and the housing wall, against which the sealing washer 64 normally rests, via which an oil leakage flow 66 flows back into the oil sump of the crankcase lower part 2 to limit the maximum oil pressure.

Claims

1.Internal combustion engine with a crankcase, a crankshaft and a camshaft for controlling at least one inlet and outlet valve and an oil pump for conveying lubricating oil to the consumers, with an oil pressure control valve downstream of the oil pump to limit the oil pressure, the valve body of which is connected by a spring element in Closing direction can be acted upon, the valve body depending on the oil flow and / or the oil temperature opening an opening that can be connected to the suction side of the oil pump, characterized in that the camshaft ( 26 ) is accommodated in the crankcase ( 2 , 4 ) and is longitudinally displaceable and forms the valve body of the oil pressure control valve.

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the oil pump ( 36 ) is designed as a rotor pump, an inner rotor ( 32 ) being arranged on the camshaft ( 26 ), and together with an outer rotor ( 34 ) in a recess ( 38 ) of the crankcase ( 2 , 4 ) and that the oil pump ( 36 ) is sealed on the end face by a spring-loaded sealing washer ( 64 ).

3. Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that between a bearing holder ( 60 ) for a shaft journal ( 54 ) of the camshaft ( 26 ) and a stop ( 26 a) provided on the camshaft ( 26 ) clamped a spring element ( 62 ) which is arranged coaxially to the camshaft ( 26 ).

4. Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the stop is formed by a cam ( 26 a) of the camshaft ( 26 ).

5. Internal combustion engine according to one of claims 2 to 4, characterized in that the sealing disc ( 64 ) on the inner rotor ( 32 ) of the oil pump ( 36 ) is pushed on and rests on a gear ( 25 ) arranged on the camshaft ( 26 ).

6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the inner rotor ( 32 ) of the oil pump ( 36 ) is integrally connected to the gear ( 28 ).