DE4433277B4

DE4433277B4 - Ölsystem einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4433277B4
Application number: DE19944433277
Authority: DE
Inventors: Hubert Dr.-Ing. Hitziger; Norbert Winter
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Caterpillar Energy Solutions GmbH
Priority date: 1994-09-19
Filing date: 1994-09-19
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2014-09-20
Also published as: DE4433277A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein Pleuel angelenkt ist, das einen Kolben trägt, der in einem von einem Zylinderkopf mit eingesetzten Gaswechselventilen abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei die Gaswechselventile über Stoßstangen und Kipphebel von Nocken einer Nockenwelle betätigbar sind, und wobei ein Ölsystem vorhanden ist, das über Leitungen und Kanäle Öl zu zu schmierenden und zu kühlenden Teilen der Brennkraftmaschine leitet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptölverteilkanal (9) entlang einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine durch die hohl gearbeitete Nockenwelle (2) verläuft, dass der Öleintritt in den Hauptölverteilkanal (9) stirnseitig der Nockenwelle (2) erfolgt, dass die Eintrittsseite die der Nockenwellenantriebsseite gegenüberliegende Seite ist, und dass eine Ölpumpe an der Öleintrittsseite in den Hauptölverteilkanal (9) stirnseitig an dem Kurbelgehäuse (1) und/oder einem die Ölpumpe tragenden Kombinationsgehäuse befestigt ist und dass eine Ölansaugleitung in eine Ölwanne (18) mündet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein Pleuel angelenkt ist, das einen Kolben trägt, der in einem von einem Zylinderkopf mit eingesetzten Gaswechselventilen abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei die Gaswechselventile über Stoßstangen und Kipphebel von Nocken einer Nockenwelle betätigbar sind, und wobei ein Ölsystem vorhanden ist, das über Leitungen und Kanäle Öl zu zu schmierenden und zu kühlenden Teilen der Brennkraftmaschine leitet.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE 26 49 562 A1 bekannt. Die in dieser Druckschrift beschriebene Brennkraftmaschine weist ein Schmiersystem auf, bei dem von einer Ölpumpe Öl aus der Ölwanne angesaugt und zu den einzelnen Lagerstellen der Brennkraftmaschine geleitet wird. Dazu sind im Inneren der Brennkraftmaschine eine Vielzahl von Kanälen und zusätzlichen Leitungen vorgesehen, durch die Öl zu den einzelnen Lagerstellen geführt wird.

Aus der DE 32 15 766 C2 ist ein Schmierölkreislauf für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Ölverteilkanal durch die hohlgebohrte Nockenwelle geführt ist. Dabei wird dieser Ölverteilkanal für die Schmierung der Ventilbetätigungseinrichtungen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine genutzt. Ein ähnlicher Ölverteilkanal ist aus der DE 43 10 735 C1 bekannt. Auch hier ist der Ölverteilkanal in der hohlgebohrten Nockenwelle angeordnet und dient zur Schmierung mehrerer Gleitflächen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einem Ölsystem bereitzustellen, das gegenüber dem Stand der Technik vereinfacht ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Hauptölverteilkanal entlang einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine durch die hohl gearbeitete Nockenwelle verläuft, dass der Öleintritt in den Hauptölverteilkanal stirnseitig der Nockenwelle erfolgt, dass die Eintrittsseite die der Nockenwellenantriebsseite gegenüberliegende Seite ist und dass eine Ölpumpe an der Öleintrittsseite in den Hauptölverteilkanal stirnseitig an dem Kurbelgehäuse und/oder einem die Ölpumpe tragenden Kombinationsgehäuse befestigt ist und dass eine Ölansaugleitung in die Ölwanne mündet. Durch diese Ausbildung sind zusätzliche Leitungen oder ein Kanal entlang der Brennkraftmaschinenlängsachse nicht nötig. Die Anordnung und Auslegung des Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine derart, dass in dieser zusätzliche Leitungen angebracht werden und/oder aber in vorhandene Wände ein Kanal eingelassen wird, bedarf zusätzlicher konstruktiver und fertigungstechnischer Bemühungen. Dadurch, dass ein Hauptölverteilkanal in der hohl gearbeiteten Nockenwelle verläuft, entfallen diese Probleme, da eine Nockenwelle zumindest bei einer 4-Takt-Brennkraftmaschine vorhanden ist und sich über die gesamte Länge der Brennkraftmaschine erstreckt. Dabei ist aus Festigkeitsgründen auch eine massive Ausgestaltung der Nockenwelle nicht erforderlich, so dass ohne wesentliche konstruktive Anstrengungen die Nockenwelle hohl gearbeitet werden kann, wobei der so durch die Nockenwelle geführte Hauptölverteilkanal einen Durchmesser aufweist, der für die durchzuleitende Ölmenge ausreichend dimensioniert ist. Dadurch, dass der Öleintritt in den Hauptölverteilkanal stirnseitig der Nockenwelle erfolgt und die Eintrittsseite die der Nockenwellenantriebsseite gegenüberliegende Seite ist, wird für die Ölzuführung in den Hauptölverteilkanal eine konstruktiv einfach zu gestaltende Lösung geschaffen, da dieses Ende der Nockenwelle frei ist und hier problemlos ein Anschluss-Stutzen angebracht werden kann. Dabei kann der Anschluss-Stutzen in Form eines außen an dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine befestigten und abgedichteten Kniestücks ausgebildet sein, das über entsprechende Verbindungsleitungen mit der Ölpumpe der Brennkraftmaschine verbunden ist. Da in dem Endbereich der Nockenwelle ohnehin eine Lagerstelle vorgesehen ist, kann die Zuführung des Öls von dem Kniestück in den Hauptölverteilkanal durch ein einfaches Anschließen des Kniestücks an das Kurbelgehäuse in dem Bereich der Lagerstelle erfolgen. Eine ausreichende Abdichtung des Eintritts erfolgt durch die Lagerstelle selbst. Schließlich ist durch die Befestigung der Ölpumpe an der Öleintrittsseite in den Hauptölverteilkanal stirnseitig an dem Kurbelgehäuse und der Mündung der Ölansaugleitung in die Ölwanne keine weitere Durchdringung des Kurbelgehäuse notwendig und die Ölpumpe kann auch für Wartungszwecke einfach erreichbar an der Kurbelgehäusestirnseite oder einem Kombinationsgehäuse befestigt werden. Zudem ist es leicht möglich, durch entsprechende Umschaltventile eine externe zweite Ölhilfspumpe anzuschließen, die beispielsweise bei einem Defekt der ersten Ölpumpe für eine Förderung des Schmieröls sorgt.

In Weiterbildung der Erfindung zweigen Ölverteilkanäle von dem Hauptölverteilkanal ab, wobei die Abzweigungen in den Nockenwellenlagerstellen angeordnet sind. Diese Ausgestaltung stellt eine besonders vorteilhafte Lösung dar, da die einzelnen Lagerstellen ohnehin geschmiert werden müssen und dementsprechend eine Ölzufuhr und Ölverteilung zu diesen Lagerstellen erforderlich ist. Dabei ist in Weiterbildung der Erfindung in die Nockenwellenlagerfläche eine Ringnut eingearbeitet, die über zumindest eine Bohrung mit dem Hauptölverteilkanal verbunden ist. Damit ist im wesentlichen die Bohrung der einzige zusätzliche Bearbeitungsaufwand um das Öl von dem Hauptölverteilkanal in die ohnehin vorhandene Ringnut zu leiten und von dieser ggfs. weiter zu anderen Bauteilen.

Hierzu ist in Weiterbildung der Erfindung ein Ölverteilkanal direkt zu einem Kurbelwellenlager geführt. Da zwischen der Nockenwellenlagerfläche und der nächstliegenden Kurbelwellenlagerfläche aus Steifigkeitsgründen normalerweise ohnehin eine Kurbelgehäusewand vorgesehen ist, kann hier ein Ölverteilkanal ohne Probleme angeordnet werden.

In Weiterbildung der Erfindung zweigt von der Nockenwellenlagerfläche weiterhin ein Ölverteilkanal ab, der zu dem zugeordneten Zylinderkopfbereich geführt ist. Damit sind alle Ölverteilkanale an den Hauptölverteilka nal in konstruktiv einfacher Art und Weise angeschlossen. Dabei können von den zuvor erläuterten beiden Ölverteilkanälen ggfs. noch weitere Leitungen abzweigen, die zu zusätzlichen zu schmierenden oder zu kühlenden Bauteilen führen. So ist es beispielsweise vorgesehen, an dem Ölverteilkanal zu der Kurbelwellenlagerstelle eine Abzweigung vorzusehen, die Öl zur Kolbenkühlung gegen das Unterteil des Kolbenbodens spritzt. Gleichzeitig können von dem Ölverteilkanal zu dem zugeordneten Zylinderkopfbereich Abzweigungen abgehen, die zu den Rollenstößeln von Stoßstangen und Einspritzpumpenelementen führen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Nockenwelle aus Segmenten zusammengesetzt. Dieses ermöglicht eine rationelle Fertigung der Nockenwelle mit dem eingelassenen Hauptölverteilkanal, da entsprechend der ausgeführten Zylinderzahl der Brennkraftmaschine eine entsprechende Anzahl von Segmenten zusammengesetzt werden. Dabei sind in weiterer Ausgestaltung diese Segmente miteinander verschraubt oder durch eine hydraulisch bewirkte Pressverbindung miteinander verbunden. Bei der Verbindung mittels einer Pressverbindung ist dazu ein zusätzlicher Ringraum vorgesehen, in den ein Hydraulikfluid hineingepresst wird und das eine Aufweitung des umgebenden Wandungsbereiches bewirkt. Durch diese Aufweitung wird die feste Verbindung von zwei Segmenten bewirkt.

In Weiterbildung der Erfindung weist die Ölwanne einen Fortsatz zum Anschluss der Ölansaugleitung auf. Somit kann diese einfach von außen an der Ölwanne befestigt werden und bei einer Wartung oder Reparatur einfach ohne sonstige Demontagearbeiten gewechselt werden. Dabei ist in weiterer Ausgestaltung der Fortsatz mit einem von einem Ölsieb abgedeckten Einlauf in die Ölwanne versehen.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Ölansaugleitung zumindest teilweise einstückig mit dem Kurbelgehäuse und/oder der Ölwanne und/oder einem die Ölpumpe tragenden Kombinationsgehäuse ausgebildet. Dadurch ergibt sich auch hier eine weitere Vereinfachung des Ölsystems, indem auf zusätzliche Leitungen in diesem Bereich verzichtet wird.

In Weiterbildung der Erfindung sind der Ölpumpe ein Druckbegrenzungsventil und ein Drucksteuerventil nachgeschaltet, wobei das Druckbegrenzungsventil und das Drucksteuerventil eine bauliche Einheit bilden. Durch diese Ausbildung ist die Störanfälligkeit dieser Bauteile weiter reduziert und bei einer Anordnung dieser baulichen Einheit an der Stirnseite der Brennkraftmaschine ist ein einfaches Austauschen ohne problematische Demontagearbeiten möglich.

In Weiterbildung der Erfindung weisen das Druckbegrenzungsventil und das Drucksteuerventil einen gemeinsamen Ventilkörper auf. Dadurch ist die Teilevielfalt reduziert.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben ist.

Es zeigen:

1: eine teilweise Ansicht der Nockenwelle mit dem Hauptölverteilkanal und

2: eine teiweise Ansicht der Ölwanne mit dem Fortsatz.

Die 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Kurbelgehäuse 1. Dabei ist die Brennkraftmaschine als 16-zylindrige selbstzündende V-Brennkraftmaschine ausgebildet, wobei zwei Nockenwellen 2 entlang jeder V-Reihe der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Die Nockenwelle 2 weist Nockenwellenlagerstellen 3 auf, die unter Einfügung von Lagerschalen 4 in entsprechenden Lagerstühlen 5 des Kurbelgehäuses 1 gelagert sind. Mit den Lagerstühlen 5 sind Lagerdeckel 6 verschraubt, wobei auf die Lagerdeckel 6 und das sich direkt ohne Absatz anschließende Kurbelgehäuse Deckel 7 aufgesetzt sind, die den Nockenwellenraum 8 nach außen verschließen.
In die Nockenwelle 2 ist ein Hauptölverteilkanal 9 eingelassen, durch den das Schmier- und Kühlöl entlang der Brennkraftmaschinenlängsachse geführt und verteilt wird. Dazu ist stirnseitig des Kurbelgehäuses 1 ein Kniestück 10 an der Stirnseite des Kurbelgehäuses 1 unter Einfügung einer Dichtung 11 befestigt, wobei das Kniestück 10 in axialer Ausrichtung und Verlängerung zu dem Hauptölverteilkanal 9 angeordnet ist. An das Kniestück 10 ist ein Rohrstück 12 befestigt, durch daß das von der Ölpumpe geförderte Öl in das Kniestück 10 und weiter in den Hauptölverteilkanal 9 innerhalb der Nockenwelle 2 gefördert wird. Dabei ist der Übertritt von dem Kniestück in den Hauptölverteilkanal 9 nicht weiter ab gedichtet. Eine weitgehende Abdichtung übernimmt an dieser Stelle die mit dem Lagerstuhl 5 unter Einbezug der Lagerschalen 4 und dem Lagerdeckel 6 zusammenwirkende Nockenwellenlagerstelle 3.
Das durch den Hauptölverteilkanal 9 geförderte Öl gelangt durch Bohrungen 13, die in die Nockenwelle 2 eingearbeitet sind, in Ringnuten 14, die entweder in die Nockenwellenlagerstelle 3 oder die Lagerschalen 4 eingearbeitet sind. Durch diese Bohrungen 13 gelangt folglich das Öl von dem Hauptölverteilkanal 9 einerseits zur Schmierung in die Nockenwellenlagerstellen 3, andererseits in nicht dargestellte Ölverteilkanäle, von denen es weiter zu den einzelnen Kurbelwellenlagern und zu den jeweils zugeordneten Zylinderkopfbereichen geführt wird.
Die Nockenwelle 2 des Ausführungsbeispiels ist im übrigen aus einzelnen Segmenten zusammengesetzt, wobei die Segmente durch Schrauben 15 miteinander verbunden sind. Dabei befinden sich zwischen zwei Nockenwellenlagerstellen 3 im übrigen zwei Nocken 16a, 16b zur Betätigung der Gaswechselventile und ein Nocken 17 zur Betätigung eines Einspritzpumpenelementes.
Die in 2 dargestellte Ölwanne 18 weist einen Fortsatz 19 auf, an dem zumindest eine Ansaugleitung zu einer Ölpumpe befestigt wird. Dabei weist der Fortsatz 19 einen im Innern der Ölwanne 18 mündenden Einlauf 21 auf, der von einem Ölsieb 20 verschlossen ist.

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein Pleuel angelenkt ist, das einen Kolben trägt, der in einem von einem Zylinderkopf mit eingesetzten Gaswechselventilen abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei die Gaswechselventile über Stoßstangen und Kipphebel von Nocken einer Nockenwelle betätigbar sind, und wobei ein Ölsystem vorhanden ist, das über Leitungen und Kanäle Öl zu zu schmierenden und zu kühlenden Teilen der Brennkraftmaschine leitet, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hauptölverteilkanal (9) entlang einer Zylinderreihe der Brennkraftmaschine durch die hohl gearbeitete Nockenwelle (2) verläuft, dass der Öleintritt in den Hauptölverteilkanal (9) stirnseitig der Nockenwelle (2) erfolgt, dass die Eintrittsseite die der Nockenwellenantriebsseite gegenüberliegende Seite ist, und dass eine Ölpumpe an der Öleintrittsseite in den Hauptölverteilkanal (9) stirnseitig an dem Kurbelgehäuse (1) und/oder einem die Ölpumpe tragenden Kombinationsgehäuse befestigt ist und dass eine Ölansaugleitung in eine Ölwanne (18) mündet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Ölverteilkanäle von dem Hauptölverteilkanal (9) abzweigen, wobei die Abzweigungen in Nockenwellenlagerstellen (3) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Nockenwellenlagerstelle (3) eine Ringnut (14) eingearbeitet ist, die über zumindest eine Bohrung (13) mit dem Hauptölverteilkanal (9) verbunden ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölverteilkanal direkt zu einem Kurbelwellenlager geführt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ölverteilkanal zu einem zugeordneten Zylinderkopfbereich geführt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (2) aus Segmenten zusammengesetzt ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente miteinander verschraubt sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente durch eine hydraulisch bewirkte Pressverbindung miteinander verbunden sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölwanne (18) einen Fortsatz (19) zum Anschluss der Ölansaugleitung aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Fortsatz (19) einen von einem Ölsieb (20) abgedeckten Einlauf (21) in die Ölwanne (18) aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölansaugleitung zumindest teilweise einstückig mit dem Kurbelgehäuse (1) und/oder der Ölwanne (18) und/oder dem die Ölpumpe tragenden Kombinationsgehäuse verbunden ist und als Stütze für die Ölpumpe dient.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ölpumpe ein Druckbegrenzungsventil und ein Drucksteuerventil nachgeschaltet sind, wobei das Druckbegrenzungsventil und das Drucksteuerventil eine bauliche Einheit bilden.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckbegrenzungsventil und das Drucksteuerventil einen gemeinsamen Ventilkörper aufweisen.