DE20302911U1

DE20302911U1 - Ventil für die Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungsmaschine

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Publication number: DE20302911U1
Application number: DE20302911U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Priority date: 2003-02-22
Filing date: 2003-02-22
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2013-02-23

Abstract

Ventil (1) für die Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungsmaschine,
mit einem Sammelraum (3) für abzuführendes Medium – wie Öl, und mit jeweils einer in den Sammelraum (3) mündenden Einlass- und Auslassöffnung (4,5), und mit einem sich in den Sammelraum (3) erstreckenden Träger (8),
wobei der Träger (8) eine Ventilbaugruppe trägt, mit beweglich gelagerten Ventilkörpern (10,11), von denen jeweils einer der Einlass-(4) und der Auslassöffnung (5) zugeordnet ist und diese Öffnung (4,5) wahlweise schließt oder öffnet, und mit Antriebsmitteln zur Bewegung der Ventilkörper (10,11), und mit einem die Antriebsmittel umgebenden, verformbaren Hüllkörper (6), an welchem die Ventilkörper (10,11) angeordnet sind.

Description

Die Neuerung betrifft ein Ventil für die Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungsmaschine.
Aus der Praxis ist es bekannt, mittels eines Ölabscheiders Öl aus der Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungsmaschine abzuscheiden. Dieses Öl wird abgeführt, beispielsweise in das Kurbelgehäuse zurückgeführt, wobei es gegen ein Druckgefälle abgeführt werden muß. Aufgrund der Differenz zwischen dem Druck, der innerhalb des Ölabscheiders herrscht und dem Druck, der innerhalb des Kurbelgehäuses herrscht, ist ein Ventil vorgesehen, um den Druck innerhalb des Ölabscheiders aufrechtzuerhalten und die Wirkung des Ölabscheiders, z. B. eines Gestrickabscheiders, nicht zu beeinträchtigen.
Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ventil für die Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungsmaschine zu schaffen, welches eine robuste Konstruktion ermöglicht und auch unter widrigen Witterungsbedingungen möglichst zuverlässig die gewünschte Öffnungs- bzw. Schließfunktion erfüllt.
Diese Aufgabe wird durch ein Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Neuerung schlägt mit anderen Worten vor, nicht nur einen einfachen Ventilkörper, wie beispielsweise ein Teller- oder Feder- oder Blattventil zu verwenden, sondern vielmehr einen verformbaren Hüllkörper, an welchem wenigstens zwei Ventilkörper angeordnet sind. Dieser Hüllkörper ist mit den Ventilkörpern innerhalb eines Sammelraums angeordnet, welcher sich zwischen zwei Räumen befindet, in denen unterschiedliche Drücke herr schen. Rein beispielhaft wird nachfolgend stets davon ausgegangen, daß sich der Sammelraum zwischen dem Ölabscheider und dem Kurbelgehäuse befindet, in welchen das vom Abscheider gesammelte Öl zurückgeführt wird.
Dieser Sammelraum dient als Zwischenspeicher für das vom Ölabscheider abgeschiedene Öl, sodass der Sammelraum zunächst zum Ölabscheider, also zur Kurbelgehäuseentlüftung, geöffnet ist. Das gesammelte Öl wird anschließend in das Kurbelgehäuse abgelassen. Zu diesem Zweck wird die Einlassöffnung, die den Sammelraum mit der Kurbelgehäuseentlüftung verbindet, geschlossen und die Auslassöffnung, welche den Sammelraum mit dem Kurbelgehäuse verbindet, wird geöffnet. Da hierzu Antriebsmittel vorgesehen sind, wird eine Zwangsbetätigung der Ventilkörper bewirkt, sodass diese zuverlässig in ihre gewünschte Öffnungs- oder Schließstellung geführt werden. Ein Festfrieren des Ventilkörpers, also das Anfrieren an dem Ventilsitz der zugeordneten Ein- oder Aulassöffnung, ist daher bei der vorgeschlagenen Ventilkonstruktion nicht zu befürchten, da einerseits eine kraftbetätigte Bewegung des Ventilkörpers erfolgt und andererseits ein Material für den Ventilkörper verwendet werden kann, welches ein Festfrieren erschwert.
Beispielsweise kann der gesamte Hüllkörper aus einem Elastomer gebildet sein. Die Materialeigenschaften des Elastomers ermöglichen erstens die gute Verformbarkeit des Hüllkörpers und bieten zweitens gute Dichtungseigenschaften, so daß Bereiche des Hüllkörpers als Ventilkörper dienen können. Diese Bereiche können beispielsweise als Vorsprünge ausgebildet sein, welche sich an die Ein- und Auslassöffnungen des Sammelraums anlegen, um diese zu verschließen.
Der Hüllkörper kann in einfacher Weise ozsilierend angetrieben sein, sodass er zwischen zwei Endstellungen hin und her beweglich ist. In der einen Endstellung liegt der eine Ventilkörper der einen Öffnung an, beispielsweise der Einlassöffnung, um diese zu verschließen, während die jeweils andere Öffnung in dieser Stellung des Hüllkörpers geöffnet ist. In der anderen Endstellung liegt der jeweils andere Ventilkörper der jeweils anderen Öffnung an, beispielsweise der Auslassöffnung, um diese zu verschließen. In einer Mittel- oder Zwischenstellung sind beide Öffnungen freigegeben.
Eine derartige schwenkbeweglich oder oszillierend ausgeführte Hin- und Herbewegung kann vorteilhaft elektromagnetisch bewirkt werden. Die dazu erforderlichen Bauteile können problemlos innerhalb des Hüllkörpers angeordnet werden und ermöglichen eine schnelle Bewegung der Ventilkörper.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Hüllkörper expandiert bzw. kontrahiert werden kann, sodass er in seiner Expansionsstellung beide Öffnungen gleichzeitig verschließt und in seiner Kontraktionsstellung beide Öffnungen gleichzeitig freigibt. Der gleichzeitige Verschluss beider Öffnungen stellt beispielsweise sicher, dass keine Leckage zwischen dem Ölabscheider und dem Kurbelgehäuse auftreten kann, während das Ventil umsteuert.
Die gleichzeitige Freigabe beider Öffnungen kann beispielsweise vorgesehen sein, wenn die Energieversorgung des Ventils ausfällt, beispielsweise wenn die Verbrennungskraftmaschine abgestellt wird. In diesem Fall ist ein zuverlässiger Ablauf des im Sammelraum befindlichen Öls sichergestellt. Zudem ist hierdurch sichergestellt, dass bei Ausfall der Energieversorgung für die Ansteuerung des Ventils ein Ablauf des in der Kurbelgehäuseentlüftung abgeschiedenen (Öls erfolgt und dass es nicht zu Funktionsstörungen aufgrund eines Ölstaus kommen kann. Bei einem entsprechenden Fehler, der die Energieversorgung des Ventils betrifft, ist daher in Art einer automatischen Sicherheitsschaltung das gleichzeitige Öffnen sowohl der Einlass- als auch der Auslassöffnung vorteilhaft, da hier zwar die Effektivität des Ölabscheiders beeinträchtigt werden kann, weitergehende und insbesondere aufwendigere Schäden jedoch zuverlässig vermieden werden können, beispielsweise Schäden an der Verbrennungskraftmaschine oder eine Zerstörung des Abscheiders.
Wenn der Hüllkörper – wie vorbeschrieben – zwischen einer Expansions- und einer Kontraktionsstellung bewegt werden kann, so können vorteilhaft zusätzlich zu diesen beiden Endstellungen auch Zwischenstellungen vorgesehen sein, in denen wahlweise nur das Einlassventil oder nur das Auslassventil geöffnet ist. Zu diesem Zweck können vorteilhaft zwei Antriebsmittel vorgesehen sein, beispielsweise zwei Elektromagnete, sodass jeder der beiden Ventilkörper eigens angesteuert werden kann. Die Rückführung beider Ventilkörper in eine Kontraktionsstellung kann demgegenüber federbelastet erfolgen, sodass die Einnahme dieser Kontraktionsstellung bei Abschaltung des Verbrennungsmotors bzw. bei Ausfall der Energieversorgung für das Ventil sichergestellt ist.
Um eine möglichst rasche Umsteuerung des Ventils zwischen seinen verschiedenen Stellungen zu ermöglichen, kann vorteilhaft innerhalb des Hüllkörpers ein Luftkanal vorgesehen sein, der einen Luftaustausch zwischen den beiden Bereichen des Hüllkörpers ermöglicht, in denen die beiden Ventilkörper angeordnet sind. Auf diese Weise wird eine Dämpfung der Bewegung des Hüllkörpers durch eine Unterdruck- bzw. Überdruckwirkung eines im Hüllkörpers befindlichen Luftvolumens weitgehend vermieden.
Eine Zuleitung zu den Antriebsmitteln kann vorteilhaft durch den Träger verlaufen, an welchem der Hüllkörper ohnehin befestigt ist, sodass keine zusätzlichen Gehäusedurchbrüche des Hüllkörpers erforderlich sind. Während beispielsweise pneumatische oder hydraulische Antriebe des Hüllkörpers denkbar sind, beispielsweise um diesen zwischen einer Kontraktions- oder Expansionsstellung zu bewegen, kann vorteilhaft ein leckagesicherer elektromotorischer bzw. elektromagnetischer Antrieb vorge sehen sein, sodass dementsprechend eine elektrische Zuleitung durch den Träger geführt ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Ventils kann dadurch begünstigt werden, dass der Sammelraum teilweise durch Bauteile gebildet wird, die ohnehin an der Verbrennungsmaschine vorgesehen sind, beispielsweise durch das Gehäuse der Verbrennungsmaschine selbst oder durch Gehäuseteile von Nebenaggregaten, wie beispielsweise des Ölabscheiders. Neben einer Kosten- und Gewichtseinsparung kann hierdurch auch ein verringerter Platzbedarf für die Ausgestaltung des vorgeschlagenen Ventils ermöglicht werden, sodass dies insbesondere bei beengten Einbauverhältnissen vorteilhaft sein kann.
Ausführungsbeispiele der Neuerung werden anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen die
1 bis 4 ein erstes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten und Schaltzuständen, die
5 und 6 zwei weitere Ausführungsbeispiele, und die
7 eine schematische Darstellung zum grundsätzlichen Aufbau eines vorgeschlagenen Ventils.
In 7 ist mit 1 insgesamt ein Ventil bezeichnet, wie es im Bereich einer Kurbelgehäuseentlüftung bei einer Verbrennungsmaschine vorgesehen sein kann. Das Ventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches einen Sammelraum 3 für abgeschiedenes Öl umgibt. Das Öl gelangt in den Sammelraum 3 durch eine Einlassöffnung 4 und verlässt das Ventil 1 durch eine Auslassöffnung 5.
Innerhalb des Sammelraums 3 ist ein verformbarer, aus zwei baugleichen Teilen bestehender Hüllkörper 6 vorgesehen, der aus einem Elastomermaterial besteht und zwischen vertikal verlaufenden Rippen 7 geführt ist. Der Hüllkörper 6 ist an einem Träger 8 befestigt, wobei eine Zuleitung 9 durch den Träger 8 in den Sammelraum 3 geführt ist, damit entsprechende, im Hüll körper 6 vorgesehene Antriebsmittel den Hüllkörper verformen können, um die gewünschte Steuerung des Ventils 1 zu ermöglichen.
Bei dem in 7 dargestellten Schaltzustand verschließt der Hüllkörper 6 die Einlassöffnung 4, während er die Auslassöftnung 5 freigibt. Der Hüllkörper weist zu diesem Zweck zwei Abschnitte auf, die als Ventilkörper 10 und 11 gekennzeichnet sind und jeweils von einem der beiden Teile des zweiteiligen Hüllkörpers 6 gebildet sind.
1 zeigt eine Ansicht ähnlich 7, wobei der innere Aufbau des Ventils 1 deutlicher wird: Dem Hüllkörper 6 liegen im Bereich der Ventilkörper 10 und 11 Verstärkungen 12 an. Im Inneren des Hüllkörpers 6 ist ein Elektromagnet 14 angeordnet, der aus einer Spule 15 und beweglichem Kern besteht. Die Spule 15 kann vom Träger 8 umspritzt sein. Der Anker des Elektromagneten 14 ist mit 16 gekennzeichnet und als Rohr ausgestaltet, welches sich bis in die beiden Verstärkungen 12 erstreckt.
Der Hüllkörper 6 kann mittels des Elektromagneten 14 derart verformt werden, dass der Anker 16 mitsamt beiden Ventilkörpern 10 und 11 oszillierend bewegt wird, das heißt, entweder wird die gesamte Baugruppe aus Anker 16 und Ventilkörpern 10, 11 gleichzeitig und gleichsinnig nach oben oder nach unten bewegt. In 1 ist die „Sammelstellung" dargestellt, in welcher die Einlassöffnung 4 geöffnet ist und Öl von einem Ölabscheider in den Sammelraum 3 gelangen kann. Das Öl strömt dabei, wie durch die gebogenen Pfeile angedeutet, an den Rippen 7 vorbei und sammelt sich um den unteren Ventilkörper 11 herum.
Bei entsprechender Betätigung des Elektromagneten 14 wird die bewegliche Einheit angehoben, also der Anker 16 mitsamt den beiden Ventilkörpern 10 und 11, sodass nun die Einlassöffnung 4 verschlossen wird und die Auslassöffnung 5 freigegeben wird und das im Sammelraum 3 angesammelte Öl in das Kurbelgehäuse zurückfließen kann.
Die Umsteuerung des Ventils 1 von der in 1 dargestellten Sammelstellung führt in die aus 3 ersichtliche Ablassstellung, in welcher die Einlassöffnung 4 durch den Ventilkörper 10 verschlossen ist, während die Auslassöffnung 5 durch den Ventilkörper 11 freigegeben ist.
Um bei hohen Differenzdrücken zwischen beispielsweise dem Abscheider und dem Kurbelgehäuse eine unzulässige Verformung der elastischen Bereiche des Hüllkörpers 6 zu vermeiden, sind Versteifungszonen 17 vorgesehen, die in 1 als vergrößerte Materialquerschnitte dargestellt sind, wobei abweichend von dem dargestellten Ausführungsbeispiel jedoch auch zusätzliche Einlagerungen, beispielsweise eingelagerte Faserverstärkungen oder dergleichen, vorgesehen sein können.
Beim Übergang zwischen den in 1 und 3 dargestellten Endstellungen nimmt der Hüllkörper 6 die aus 4 ersichtliche Mittelstellung ein, in welcher beide Öffnungen 4 und 5 gleichzeitig freigegeben sind. Da in dieser Mittelstellung ein Druckausgleich zwischen der Kurbelgehäuseentlüftung und dem anderen Raum, beispielsweise dem Kurbelraum, erfolgen kann, ist der Übergang zwischen den beiden vorgenannten Schaltstellungen vorteilhaft möglichst schnell durchzuführen. Hierzu ist bei dem Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 vorgesehen, dass eine Dämpfung innerhalb des Hüllkörpers 6 vermieden wird, die ansonsten durch die zu komprimierenden bzw. zu expandierenden Luftpolster erfolgen würde, welche jeweils im Bereich der Ventilkörper 10 und 6 zwischen der jeweiligen Verstärkung 12 und der Spule samt Eisenkern des Elektromagneten 14 vorgesehen sind. Um einen derartigen Dämpfungseftekt zu vermeiden, ist der Anker 16 einerseits hohl, das heißt als Rohr ausgestaltet, und zudem mit Entlüftungsbohrungen 18 versehen, sodass der Anker 16 ei nen Luftkanal schafft, der für einen Druckausgleich innerhalb der beiden luftgefüllten Bereiche im Hüllkörper 6 sorgt.
Eine weitere Maßnahme zugunsten einer schnellen Umsteuerung des Ventils 1 besteht in der Anordnung von zwei Federn 19, sodass die Bewegung, ausgehend von einer der beiden in den 1 und 3 dargestellten Endstellungen, zunächst in die aus 4 ersichtliche Mittelstellung begünstigt wird.
Die beiden Federn 19 stellen darüber hinaus sicher, dass bei Ausfall der Antriebsmittel für die Beweglichkeit des Hüllkörpers 6, also beim Ausfall der elektrischen Energie für den Elektromagneten 14, der Hüllkörper 6 automatisch seine aus 4 ersichtliche Mittelstellung einnimmt. Bei abgeschalteter Verbrennungsmaschine bedeutet dieses, dass problemlos das noch im Abscheider vorliegende Öl durch die Einlassöffnung 4 in den Sammelraum 3 und weiterhin das im Sammelraum 3 befindliche Öl durch die Auslassöffnung 5 in den anderen Raum, beispielsweise in den Kurbelraum, fließen kann. Auch bei fehlerbedingtem Ausfall des Elektromagneten 14 sorgt diese automatische Einnahme der aus 4 ersichtlichen Mittelstellung dafür, dass das im Ülabscheider anfallende Öl ablaufen kann.
Bei dem in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Teil des Gehäuses 2 durch ein Bauteil gebildet, welches nicht ausschließlich als Ventilbauteil ausgestaltet ist. Beispielsweise kann dieses mit 20 bezeichnete Bauteil ein Teil des Ölabscheiders sein, wobei rein beispielhaft zwei Abschnitte dieses Bauteils 20 dargestellt sind, von denen einer unmittelbar das Gehäuse 2 des Sammelraums 3 ausbildet, während ein anderer Abschnitt dieses Bauteils 20, nämlich der in den Zeichnungen links dargestellte Abschnitt, lediglich als Befestigungsfläche dient, unter welche das Gehäuse 2 mittels eines Flansches 21 geschraubt werden kann.
2 zeigt einen Querschnitt durch das Ausführungsbeispiel der 1, 3 und 4.
5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei welchem zwei Elektromagnete 14 vorgesehen sind, sodass der obere und der untere Abschnitt des Hüllkörpers 6 unabhängig voneinander angesteuert und bewegt werden können. Zu diesem Zweck sind zwei Spulen 22 vorgesehen und zwei Anker 16. Im Gegensatz zu der aus 4 ersichtlichen Mittelstellung kann daher bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 vorgesehen sein, dass beide Ventilkörper 10 und 11 ihre Schließstellung einnehmen, also sowohl die Einlassöffnung 4 als auch die Auslassöffnung 5 schließen. Auf diese Weise wird die vorbeschriebene, wenn auch kurzzeitige, Leckage vermieden, die ansonsten beim Umsteuern des Ventils 1 auftritt.
Es kann also vorgesehen sein, ausgehend von einer der beiden Endstellungen, die den Sammel- bzw. Ablassstellungen der 1 und 3 entsprechen, zunächst das bislang geöffnete Ventil zu schließen, also den entsprechenden Ventilkörper 10 oder 11 in seine Schließstellung zu bewegen, und anschließend den anderen Ventilkörper in seine Freigabestellung zu bewegen. Auf diese Weise ist während des gesamten Umsteuervorgangs sichergestellt, dass der Raum der Kurbelgehäuseentlüftung von dem anderen Raum, in welches das Öl abgelassen wird, getrennt ist, sodass die Wirkungsweise des Ölabscheiders nicht beeinträchtigt wird und der für den Ölabscheider vorgesehene Differenzdruck aufrechterhalten bleibt.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Kapazität des Sammelraums 3 durch ein entsprechend großes Gehäuse 2 vergrößert ist, wobei aus Gründen einer preisgünstigen Herstellungsweise die Hüllkörper 6 nicht größer ausgestaltet sind, sondern durch eine Ansammlung von mehreren Hüllkörpern 6 die gewünschte Größe der insgesamt geschaffenen Einlass- und Auslassöffnungen ermöglicht wird. In 6 sind zwei derartige Hüllkörper 6 ersichtlich, wobei auch mehr als zwei derartige Hüllkörper 6 innerhalb des Ventils 1 vorgesehen sein können.

Claims

Ventil (1) für die Kurbelgehäuseentlüftung einer Verbrennungsmaschine, mit einem Sammelraum (3) für abzuführendes Medium – wie Öl, und mit jeweils einer in den Sammelraum (3) mündenden Einlass- und Auslassöffnung (4,5), und mit einem sich in den Sammelraum (3) erstreckenden Träger (8), wobei der Träger (8) eine Ventilbaugruppe trägt, mit beweglich gelagerten Ventilkörpern (10,11), von denen jeweils einer der Einlass-(4) und der Auslassöffnung (5) zugeordnet ist und diese Öffnung (4,5) wahlweise schließt oder öffnet, und mit Antriebsmitteln zur Bewegung der Ventilkörper (10,11), und mit einem die Antriebsmittel umgebenden, verformbaren Hüllkörper (6), an welchem die Ventilkörper (10,11) angeordnet sind.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper (6) zwischen zwei Endstellungen hin und her beweglich ist, wobei in jeder Endstellung einer der beiden Ventilkörper (10,11) die ihm zugeordnete Einlass- bzw. die Auslassöffnung (4,5) verschließt, während der jeweils andere Ventilkörper (11,10) die ihm zugeordnete Auslass- bzw. Einlassöffnung (5,4) freigibt.
Ventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper (6) zwischen zwei Endstellungen hin und her beweglich ist, wobei die erste Endstellung als Expansionsstellung bezeichnet ist, in welcher beide Ventilkörper (10,11) die ihnen zugeordneten Einlass- und Auslassöffnungen (4,5) verschließen, und wobei die zweite Endstellung als Kontraktionsstellung bezeichnet ist, in welcher beide Ventilkörper (10,11) die ihnen zugeordneten Einlass- und Auslassöffnungen (4,5) freigeben.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper (6) federbelastet eine mittlere Stellung zwischen seinen beiden Endstellungen einnimmt und gegen die Federwirkung in die Endstellung bewegbar ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hüllkörper (6) aus einem Elastomer besteht.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Hüllkörpers (6) ein Luftkanal vorgese hen ist, welcher einen Luftaustausch zwischen den beiden . Bereichen des Hüllkörpers (6) ermöglicht, in denen die beiden Ventilkörper (10,11) angeordnet sind.
Ventil nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung zu den Antriebsmitteln durch den Träger (8) verläuft.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Elektromagnet (14) als Antriebsmittel für die Ventilkörper (10,11) vorgesehen ist.
Ventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Elektromagnete (14) als Antriebsmittel für die Ventilkörper (10,11)vorgesehen ist, wobei jedem Ventilkörper (10,11) wenigstens ein Elektromagnet (14) zugeordnet ist.
Ventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung des Sammelraums (3) teilweise von dem Gehäuse der Verbrennungsmaschine oder von dem Gehäuse eines Nebenaggregates der Verbrennungsmaschine – wie eines Kurbelgehäuse-Ölabscheiders – gebildet ist.