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Die
Erfindung befaßt
sich mit einem Kurbelgehäuseentlüftungsventil
für eine
Brennkraftmaschine, und insbesondere mit einem beheizten Kurbelgehäuseentlüftungsventil.
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Ein
Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV)-System
verhindert, dass unverbrannte Dämpfe
aus einer Brennkraftmaschine zur Umgebung entweichen können. Bekannte
PCV-Systeme umfassen ein Ventil (welches üblicher Weise als ein PCV-Ventil
bezeichnet wird), welches in typischer Weise eine Feder, einen Kolben
und ein hohles äußeres Gehäuse mit
einem Einlass und einem Auslass hat. Das gesamte PCV-Ventil schneidet
eine Leitung, welche ein Kurbelgehäuse mit einer Einlasshauptleitung
(Saugleitung) der Brennkraftmaschine verbindet. Das PCV-Ventil reagiert
auf Änderungen
des Unterdrucks in der Saugleitung, wenn es den zu der Saugleitung führenden
Durchgang öffnet
und schließt.
Wenn der Druck in der Saugleitung ansteigt, überwindet der große Saugdruck
die Spannkraft der Feder und bewirkt, dass der Kolben die Öffnung in
dem Ventil verschließt,
wodurch die Dampfströmung
reduziert wird. Unter normalen Betriebsbedingungen ist das PCV-Ventil
wirksam, um die Dampfmenge zu reduzieren, welche die Brennkraftmaschine
verlässt.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass die bekannten PCV-Ventile bei kalten
Umgebungsverhältnissen
weniger effektiv sind, beispielsweise bei Umgebungsverhältnissen,
bei denen Temperaturen von –55°C oder weniger
herrschen. Bei kalten Umgebungsverhältnissen kann das im System
vorhandene Wasser dazu führen,
dass das PCV-Ventil einfriert bzw. vereist. Somit kann das PCV-Ventil
nicht mehr verhindern, dass unverbrannte Dämpfe aus der Brennkraftmaschine
austreten.
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Um
die Möglichkeit
des Einfrierens des PCV-Ventils zu reduzieren, wurde vorgeschlagen, das
PCV-Ventil dadurch zu erwärmen,
dass man ein Heizelement in das Ventilgehäuse integriert. Ein Verfahren
hierzu sieht vor, dass ein Heizelement mit einer Wärmeableitungseinrichtung
mit einem Widerstandsheizelement innerhalb des PCV-Ventils angeordnet
wird. Die Wärmeableitungseinrichtung
wird von einem thermisch leitenden, metallischen, schalenförmigen Teil
gebildet, welches direkt dem Kurbelgehäusegasstrom ausgesetzt ist.
Alternativ kann das Heizelement von einer einzigen Wärmequelle,
beispielsweise einer PTC-Heizeinrichtung, gebildet werden, ohne
dass eine Wärmeabfuhreinrichtung
angebracht ist.
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Obgleich
sich der vorangehende Lösungsvorschlag
als effektiv erwiesen hat, werden durch das zusätzliche Vorsehen des Heizelements
die Kosten beträchtlich
erhöht,
und man benötigt
auch zusätzlichen
Bauraum. Beispielsweise muß das
PCV-Ventilgehäuse
derart ausgelegt werden, dass ein zusätzliches Heizelement aufgenommen
werden kann. Die Herstellungskosten werden dadurch größer, dass man
noch zusätzlich
das Heizelement herstellen muss. Ferner ist es möglich, dass das thermisch leitende,
metallische, schalenförmige
Teil sich zusetzen oder rosten kann, wodurch die Effektivität bzw. der Wirkungsgrad
des PCV-Systems weiter herabgesetzt wird. Ferner vergrößert das
zusätzliche
Vorsehen einer Komponente, wie des Heizelements, die Ausfallmöglichkeiten
eines solchen PCV-Systems. Es ist daher erwünscht, ein PCV-Ventil bereitzustellen,
welches weniger kompliziert ausgelegt ist und eine Kostenreduzierung
gegenüber
an sich bekannten PCV-Ventilsystemen gestattet, und welches zugleich auch
das Vermögen
hat, unter kalten Umgebungsbedingungen zuverlässig zu arbeiten.
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Unter
Berücksichtigung
der Schwierigkeiten im Zusammenhang mit dem Arbeiten von PCV-Systemen
unter kalten Umgebungsverhältnissen
wurde ein PCV-Ventil
entwickelt, welches ein Gehäuse
hat, welches aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt
ist. Das elektrisch leitende Material kann ein mit Mi neralstoff
oder Glas gefülltes
wärmehärtbares Material
sein. Die Harze als wärmehärtbare Materialien
können
auf Basis von Vinylester, Polyester oder Phenol beschaffen sein.
Gemäß einer
bevorzugten Auslegungsform nach der Erfindung hat das Gehäuse des
PCV-Ventils wenigstens eine Elektrode, welche integral in das Gehäuse eingegossen
ist. Auch ist eine Feder- und Ventilanordnung vorgesehen. Die Feder-
und Ventilanordnung kann aus einem metallischen Material oder einem
Kunststoffmaterial bestehen. Das Kunststoffmaterial kann Acetal
bzw. Acetel sein.
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Auch
wird ein Verfahren zum Herstellen des PCV-Ventils nach der Erfindung
angegeben, und dieses Verfahren umfaßt den Schritt, gemäß welchem ein
Kurbelgehäuseentlüftungsventilgehäuse aus
einem elektrisch leitenden Material ausgebildet wird. Ein zusätzlicher
Schritt umfaßt
das Ausbilden einer Ventil- und Federanordnung. Gemäß einem
weiteren Schritt wird die Ventil- und Federanordnung in das Kurbelgehäuseentlüftungsventilgehäuse installiert.
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Weitere
Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus
der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter
Bezugnahme auf die beigefügte
Zeichnung. Darin gilt:
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1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils, welches wenigstens
eine Elektrode und eine Ventil- und Federanordnung umfaßt, und
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung ausgelegt ist.
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines Bodenabschnitts eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils,
welches wenigstens eine Elektrode umfaßt, und gemäß einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung ausgelegt ist.
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3 ist
eine perspektivische Ansicht eines Elektrodenpaars bei einer bevorzugten
Ausführungsform
nach der Erfindung.
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4A ist
eine Schnittansicht einer Ventil- und Federanordnung für ein Kurbelgehäuseentlüftungsventil
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung.
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4B ist
eine perspektivische Ansicht der Ventil- und Federanordnung nach 4A.
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5 ist
ein Flussdiagramm zur Verdeutlichtung eines Verfahrens zum Herstellen
eines Kurbelgehäuseentlüftungsventils
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 ist ein
Kurbelgehäuseentlüftungs(PCV)-Ventil 10 gezeigt.
Das PCV-Ventil 10 verhindert auf an sich bekannte Weise,
dass unverbrannte Dämpfe
aus dem Kurbelgehäuse
(nicht gezeigt) eines Fahrzeugs austreten. Somit verhindert das
PCV-Ventil 10, dass "Durchblas"-Gase aus dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine
zur Umgebung hin abgegeben werden. In typischer Weise ist das PCV-Ventil 10 zwischen
dem Brennkraftmaschinenkurbelgehäuse
und einer Einlasshauptleitung (Saugleitung) (nicht gezeigt) in dem
Motorraum eines Fahrzeugs angebracht.
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Das
PCV-Ventil 10 umfaßt
ein Mantelgehäuse 12,
welches darin eine hohle Kammer 13 bildet. Das Gehäuse 12 umfaßt ferner
Seitenwände 22,
Verlängerungswände 27,
welche eine Kammer 29 bilden, einen Einlass 14,
einen Auslass 16, wenigstens eine Elektrode 18,
welche in integrierter Weise vorgesehen ist, und eine Ventil- und
Federanordnung 22. Das Gehäuse 12 kann gegebenenfalls
in eine Nockenabdeckung (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine integriert
sein.
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Der
Einlass 14 ist betriebsmäßig mit der hohlen Kammer 13 verbunden
und bildet eine Öffnung, durch
die "Durchblas"-Gase in die hohle
Kammer 13 des PCV-Ventils 10 von dem Kurbelgehäuse (nicht gezeigt)
eintreten können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Einlass 14 in einem nach unten sich öffnenden
schalenförmigen
Abschnitt 19 angeordnet, welcher von einer nach unten verlaufenden Wand 21 begrenzt
wird (siehe 2). Der Auslass 16 wird von
einem rohrförmigen
Gehäuse 15 gebildet, welches
sich von einer oberen Fläche 17 des
Gehäuses 12 in
Richtung nach oben erstreckt. Der Auslass 16 bildet eine Öffnung,
durch die "Durchblas"-Gase das PCV-Ventil 10 verlassen
und in die Einlasshauptleitung (nicht gezeigt) gelangen.
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Das
Gehäuse 12 kann
aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt sein. Bei einer
bevorzugten Ausführungsform
ist das elektrisch leitende Material ein wärmehärtbares Material, was mit Mineralstoff
und Glas gefüllt
ist. Insbesondere kann das wärmehärtbare Material
mit Mineralstoff- oder Glasfüllung
ein Harzmaterial auf Venylesterbasis, Polyesterbasis oder einer
Phenolbasis gebildet werden. Das Gehäuse 12 ist vorzugsweise
als ein einheitliches Bauteil oder ein einstückiges Bauteil ausgelegt.
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Unter
Bezugnahme auf 3 sind die Elektrode 18 und
ein Elektrodenkontakt 20 verdeutlicht. Die Elektrode 18 ist
in die Seitenwände 23 des
Gehäuses 12 in
einem Bereich integriert, welcher an die hohle Kammer 13 des
Gehäuses 12 angrenzt.
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung ist die Elektrode 18 in das Gehäuse 12 mit dem
Elektrodenkontakt 20 eingegossen, welcher ein distales
Ende 25 hat, welches mit der Elektrode 18 verbunden
ist. Das distale Ende 25 erstreckt sich von dem Innenraum
des Gehäuses 12 nach
außen.
Das distale Ende 25 des Elektrodenkontakts 20 kann durch
die nach außen
verlaufenden Wände 27 geschützt sein,
welche die Kammer 29 für
den Elektrodenkontakt 20 begrenzen (siehe 1).
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung ermöglicht
die Elektrode 18, dass das PCV-Ventil 10 durch
Anlegen einer elektrischen Stromversorgung über den Elektrodenkontakt 20 erwärmt wird.
Als elektrische Stromquelle kommt eine Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt)
oder irgendeine andere geeignete an sich bekannt Stromversorgungseinrichtung
in Betracht. Die Stromversorgung umfaßt typischerweise einen Aufnahmeverbinder,
welcher das distale Ende 25 des Elektrodenkontakts 20 aufnimmt.
Die Elektrode 18 und der Elektrodenkontakt 20 sind
aus einem elektrisch leitenden Material hergestellt, welches Wärme erzeugt,
wenn ein elektrischer Strom durchfließt. Die Erwärmung des PCV-Ventil 10 stellt
eine geeignete und effektive Funktion des PCV- Ventils 10 bei tiefen Temperaturen (beispielsweise –55°C) sicher,
wie dies nachstehend noch näher
beschrieben wird. Die Elektrode 18 ist bei der dargestellten
bevorzugten Ausführungsform
im wesentlichen rechteckförmig
ausgelegt. Die Elektrode 18 kann jedoch irgendeine Gestalt
und Auslegungsform haben, welche für die jeweilige spezifische
Fahrzeuganwendung geeignet ist.
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Unter
Bezugnahme auf die 4A und 4B sind
jeweils eine Querschnittsansicht und eine perspektivische Ansicht
einer Ventil- und Federanordnung 22 verdeutlicht. Vorzugsweise
ist die Ventil- und Federanordnung 22 in der hohlen Kammer 13 des
Gehäuses 12 angeordnet.
Die Ventil- und Federanordnung 22 weist einen Ventilkolben 24,
eine Feder 26, eine Unterlagscheibe 28 und einen
Federhalter 30 auf.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfaßt
die Feder 26 ein Paar von Federarmen 31a, 31b. Jeder
Federarm 31a, 31b umfaßt ein erstes Ende 33 und
ein zweites Ende 35. Das erste Ende 33 ist mit dem
Federhalter 30 verbunden. Das zweite Ende 35 ist
mit einem Bodenabschnitt 37 des Ventilkolbens 24 verbunden.
Die Federarme 31a, 31b verlaufen vorzugsweise
wendelförmig
bzw. spiralförmig
um den Ventilkolben 24.
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Die
Unterlagscheibe 28 umfaßt eine zentrale Öffnung 41,
welche einen Kolben 43 umgibt, welcher sich von dem Bodenabschnitt 37 des
Ventilkolbens 24 weg erstreckt. Um sicher zu stellen, dass
die Unterlagscheibe 28 an dem Kolbenarm 43 zentriert
ist, verlaufen eine Mehrzahl von Positionierfingern 45 von
dem Umfang der zentralen Öffnung 41 nach
innen.
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Wie
gezeigt, kann die Ventil- und Federanordnung 22 eine einstückige Baueinheit
sein. Beispielsweise ist der Ventilkolben 24 integral mit
der Feder 26 verbunden. Ferner kann auch die Feder 26 integral
mit dem Federhalter 30 verbunden sein. Die Unterlagscheibe 28 arbeitet
mit einem Dichtelement 39 zusammen, um den Auslass 16 abzudichten
und die Ventil- und Federanordnung 22 in dem Gehäuse 12 zu
positionieren (wie in den 1 und 2 gezeigt).
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Die
Ventil- und Federanordnung 22 reagiert auf Änderungen
des Ansaugdrucks. Wenn der Ansaugdruck größer wird und einen vorbestimmten Druckschwellenwert überschreitet,
zwingt der Druck die Feder 26, dass sie komprimiert wird,
wodurch bewirkt wird, dass der Ventilkolben 24 den Einlass 14 des
Gehäuses 12 "frei gibt". Dieser unverschlossene Einlass 14 ermöglicht,
dass Gase durch das PCV-Ventil 10 durchgehen können.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform nach
der Erfindung kann die Ventil- und
Federanordnung 22 ein metallisches Material, wie Eisen,
Stahl, Aluminium oder irgendein anderes geeignetes metallisches
Material aufweisen. Wie zuvor angegeben ist, hat bei tieferen Temperaturen
das übliche
PCV-Ventil die Neigung zum Einfrieren, so dass die Ventil- und Federanordnung 22 nicht
auf Änderungen
beim Saugdruck anspricht. Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung führt
das Anlegen eines elektrischen Stromes an die integrierte elektrische
Elektrode 18 dazu, dass das Gehäuse 12 erwärmt wird.
Durch Wärmeleitung
von dem Gehäuse 12 steigt
die Temperatur der Ventil- und
Federanordnung 22 an. Die erhöhte Temperatur der Ventil- und
Federanordnung 22 verhindert ein Einfrieren des Ventils
und der Federanordnung 22 bei tieferen Temperaturen. Bei
einer anderen bevorzugten Ausführungsform
kann die Ventil- und Federanordnung 22 aus einem Kunststoffmaterial
bestehen. Die Ventil- und Federanordnung 22 kann als solches
aus einem Kunststoffmaterial ausgeformt werden, bei dem es sich
um Acetal bzw. Acetel oder irgendein anderes geeignetes nichtmetallisches
Material handeln kann. Das Ausbilden der Ventil- und Federanordnung 22 aus
einem nichtmetallischen Material, wie Acetel, vermindert die Einfrierwahrscheinlichkeit.
Aufgrund der Eigenschaften von Acetel kann Dampf weniger leicht
einfrieren und die Ventil- und Federanordnung 22 bedecken.
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Unter
Bezugnahme auf 5 ist ein Flussdiagramm zur
Verdeutlichtung eines Verfahrens 32 zur Herstellung des
PCV-Ventil 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
nach der Erfindung verdeutlicht. Als erster Schritt 34 wird
das Verfahren 32 eingeleitet. Beim Schritt 36 wird
das PCV-Ventilgehäuse 12 mit
der hohlen Kammer 13 ausgebildet. Das PCV-Ventilgehäuse 12 kann
durch Spritzgießen
oder irgendeine andere an sich bekannt Technik ausgeformt wer den.
Dann werden die Elektrode 18 und der Elektrodenkontakt 20 in
das Gehäuse 12 (Schritt 36) integriert.
Das Gehäuse 12 kann
aus einem nichtmetallischen Material, wie Kunststoff, ausgebildet
werden. Das Kunststoffmaterial kann Acetal bzw. Acetel sein. Zusätzlich kann
das Gehäuse 12 aus
einem wärmehärtbaren
Harz mit Mineralstoff- und Glasfüllung
ausgebildet werden. Ferner kann das Gehäuse 12 mittels üblichen
Kunststoffbearbeitungstechniken von an sich bekannter Art und mit
entsprechenden Werkzeugen ausgeformt werden. In einem Schritt 38 wird
die Ventil- und Federanordnung 22 ausgebildet. Wie zuvor
angegeben ist, kann die Ventil- und Federanordnung 22 aus
einem metallischen oder einem nichtmetallischen Material hergestellt
sein. Im Schritt 40 wird die Ventil- und Federanordnung 22 in
der hohlen Kammer 13 des PCV-Ventilgehäuses 12 angeordnet.
Im Schritt 42 wird das PCV-Ventil 10 in eine Nockenabdeckung
(nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine eingebaut. Der Einbau des
PCV-Ventil 10 in die Nockenabdeckung erfolgt auf an sich
bekannte Weise. Im Schritt 44 wird der Elektrodenkontakt
des PCV-Ventil 10 mit einer Energiequelle bzw. einer Stromquelle
verbunden.
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Selbstverständlich ist
die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten
der bevorzugten Ausführungsform
beschränkt,
sondern es sind zahlreiche Abänderungen
und Modifikationen möglich,
die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken
zu verlassen.