DE102007039109A1 - Temperature-dependent selectable pressure regulating valve, particularly for use in coolant channel of piston cooling system of internal combustion engine, has temperature-dependent selectable locking element cooperating with locking body - Google Patents

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Abstract

The temperature-dependent selectable pressure regulating valve (100) has a valve housing (102) with an inlet (104) and an outlet (106). A flow channel is also provided, which is extending between the inlet and outlet. A blocking body (108) is provided to open and close the flow channel. A spring element (114) is provided for impacting the blocking body in a closing direction. A temperature-dependent selectable locking element (116) is also provided, which is cooperating with the locking body.

Description

Die Erfindung betrifft ein temperaturabhängig schaltbares Druckregelventil, insbesondere zur Verwendung in einem Kühlmittelkanal einer Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Ventilgehäuse mit einem Einlass, einem Auslass und einem sich zwischen Einlass und Auslass erstreckenden Strömungskanal, einen Sperrkörper zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals sowie ein Federelement zur Beaufschlagung des Sperrkörpers in Schließrichtung.The The invention relates to a temperature-dependent switchable pressure control valve, in particular for use in a coolant channel of a Piston cooling of an internal combustion engine, comprising a valve housing with one inlet, one outlet and one between inlet and outlet extending flow channel, a blocking body for opening and closing the flow channel and a spring element for acting on the locking body in the closing direction.

Aus der DE 35 37 147 A1 ist ein temperaturabhängig schaltbares Druckregelventil zur Regelung einer Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei ein Sperrkörper mittels einer Druckfeder in Schließrichtung beaufschlagt ist und eine temperaturabhängig wirksame, der schließenden Druckfeder entgegenwirkende Feder bei Überschreiten einer vorbestimmten Temperatur sich schlagartig ausdehnt und nach Art eines Zweipunktschalters den Sperrkörper in seine Öffnungsstellung verschiebt. Damit wird zwar eine temperaturabhängige Regelung der Kolbenkühlung erreicht, es erfolgt jedoch keine Regelung abhängig von der Brennkraftmaschinendrehzahl, sodass insbesondere bei hohen Drehzahlen eine ausreichende Kühlung der Kolben nicht immer gewährleistet werden kann mit der Folge lokaler Überhitzung und einer entsprechenden verringerten Lebensdauer und/oder Schäden.From the DE 35 37 147 A1 is a temperature-dependent switchable pressure control valve for controlling a piston cooling of an internal combustion engine is known, wherein a locking body is acted upon by a compression spring in the closing direction and a temperature-dependent effective, the closing compression spring counteracting spring expands abruptly at a predetermined temperature and in the manner of a two-point switch the locking body in his Opening position shifts. Although a temperature-dependent control of the piston cooling is achieved, but there is no control depending on the engine speed, so that especially at high speeds sufficient cooling of the piston can not always be guaranteed with the result of local overheating and a corresponding reduced life and / or damage.

Eine Weiterentwicklung dieser Kolbenkühlung ist mit der DE 102 61 180 A1 bekannt geworden, der zufolge ebenfalls ein Sperrkörper mittels einer Druckfeder in Schließrichtung und mittels einer temperaturabhängig wirksamen Öffnungsfeder beaufschlagt ist.A further development of this piston cooling is with the DE 102 61 180 A1 become known, according to which also a blocking body is acted upon by a compression spring in the closing direction and by means of a temperature-dependent effective opening spring.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein eingangs genanntes Druckregelventil bereit zu stellen, das einerseits eine temperaturabhängig Schaltung und andererseits zugleich eine druckabhängige Regelung ermöglicht.task The invention is therefore an initially mentioned pressure control valve to provide, on the one hand, a temperature-dependent Circuit and on the other hand at the same time a pressure-dependent Regulation possible.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit einem Druckregelventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1, wobei erfindungsgemäß ein mit dem Sperrkörper zusammenwirkendes temperaturabhängig schaltbares Verriegelungselement vorgesehen ist. Dadurch wird eine temperaturabhängige Schaltung zwischen eines Öffnungs- und einer Schließstellung und außerdem in der Öffnungsstellung eine druckabgängige Regelung des Strömungsmittels erreicht. Bei Verwendung in einem Kühlmittelkanal einer Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine wird so insbesondere auch bei hohen Brennkraftmaschinendrehzahlen eine ausreichende Kühlung der Kolben gewährleistet.The Solution of the task is done with a pressure control valve the features of claim 1, wherein according to the invention a with the locking body cooperating temperature dependent switchable locking element is provided. This will be a temperature-dependent circuit between an opening and a closed position and also in the open position a pressure-dependent regulation of the fluid reached. When used in a coolant channel a Piston cooling of an internal combustion engine is so in particular at high engine speeds sufficient cooling the piston ensured.

Besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Especially preferred embodiments and developments are the subject of the dependent claims.

Vorzugsweise ist der Sperrkörper mittels des Verriegelungselements unterhalb einer vorgegebenen Temperatur des wenigstens einen Verriegelungselements in seiner Schließstellung verriegelbar, sodass unterhalb dieser Temperatur unabhängig vom anliegenden Strömungsmitteldruck der Strömungskanal des Druckregelventils geschlossen ist. Dadurch wird bei Verwendung in einem Kühlmittelkanal einer Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine bei kalter Brennkraftmaschine eine unnötige Kolbenkühlung unterbunden und es baut sich der für Lagerstellen der Brennkraftmaschine erforderliche Schmiermitteldruck schneller auf. Ein stark verringerter Verschleiß und damit eine erhöhte Lebensdauer der Brennkraftmaschine können auf diese Weise erreicht werden.Preferably the locking body is below by means of the locking element a predetermined temperature of the at least one locking element Lockable in its closed position, so below this temperature regardless of the applied fluid pressure the flow channel of the pressure regulating valve is closed. Thereby when used in a coolant channel of a piston cooling an internal combustion engine with a cold internal combustion engine an unnecessary Piston cooling prevented and it builds up for Bearing locations of the engine required lubricant pressure faster. A greatly reduced wear and therefore an increased life of the internal combustion engine can be achieved in this way.

Einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung zufolge ist bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des wenigstens einen Verriegelungselements der Sperrkörper zur Bewegung zwischen seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung freigebbar, sodass oberhalb dieser Temperatur der Sperrköper abhängig vom anliegenden Strömungsmitteldruck den Strömungskanal des Druckregelventils öffnet oder schließt, wobei der Strömungsmitteldruck gegen das Federelement wirkt, die Regelkurve also im Wesentlichen vom Strömungsmitteldruck und der Kennlinie des Federelements abhängt.one According to particularly advantageous embodiment of the invention is at a predetermined temperature of the at least one locking element of the locking body for movement between its closed position and its open position releasable, so above this temperature, the Sperrköper depending on the applied fluid pressure opens the flow channel of the pressure control valve or closes, wherein the fluid pressure acts against the spring element, so the control curve essentially from the fluid pressure and the characteristic of the spring element depends.

Sehr zweckmäßig ist es, wenn das wenigstens eine Verriegelungselement im Wesentlichen aus einer Formgedächtnislegierung (shape memory alloy, SMA) besteht. Das Verriegelungselement weist dadurch ein besonderes spezifisches Arbeitsvermögen (Verhältnis von geleisteter Arbeit zu Werkstoffvolumen) auf und ist in der Lage, eine sehr hohe Anzahl von Bewegungszyklen ohne nennenswerte Ermüdung durchzuführen. Alternativ kann das wenigstens eine Verriegelungselement im Wesentlichen aus einer Bimetallverbindung bestehen, dies ermöglicht eine besonders kostengünstige Ausführung.Very it is expedient if the at least one locking element essentially of a shape memory alloy (shape memory alloy, SMA). The locking element has characterized a special specific working capacity (ratio from work done to material volume) and is able to a very high number of motion cycles without appreciable fatigue perform. Alternatively, the at least one locking element essentially consist of a bimetallic connection, this allows a particularly cost-effective design.

Bevorzugterweise verriegelt das wenigstens eine Verriegelungselement in Verriegelungsstellung den Sperrkörper formschlüssig, dabei hat es sich als günstig erwiesen, das wenigstens eine Verriegelungselement rasthakenförmig auszugestalten. Auch eine reibschlüssige Verriegelung des Sperrkörpers durch das Verriegelungselement in Verriegelungsstellung wird als vorteilhaft angesehen.preferably, locks the at least one locking element in the locked position the Locking body form-fitting, it has to be cheap proved, the at least one locking element rashakenförmig embody. Also a frictional locking of the Locking body by the locking element in the locked position is considered advantageous.

Nachfolgend ist ein besonders zu bevorzugendes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf Figuren näher erläutert, dabei zeigen schematisch und beispielhaftfollowing is a particularly preferable embodiment the invention with reference to figures explained in more detail, thereby show schematically and by way of example

1a ein Druckregelventil für eine Ölspritzdüse einer Brennkraftmaschine in geöffneter und entriegelter Stellung sowie 1a a pressure control valve for an oil spray nozzle of an internal combustion engine in the open and unlocked position and

1b ein Druckregelventil für eine Ölspritzdüse einer Brennkraftmaschine in geschlossener und verriegelter Stellung. 1b a pressure control valve for an oil spray nozzle of an internal combustion engine in the closed and locked position.

1a zeigt ein Druckregelventil 100 für eine Ölspritzdüse einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine in geöffneter und entriegelter Stellung eine geschlossene und verriegelte Stellung ist in 1b gezeigt. 1a shows a pressure control valve 100 for an oil spray nozzle of an internal combustion engine, not shown here in the open and unlocked position, a closed and locked position is in 1b shown.

Das vorliegende Druckregelventil 100 dient zur Regelung eines Ölstroms zur Kühlung von Kolben der Brennkraftmaschine. Schmieröl der Brennkraftmaschine wird mittels einer Ölpumpe unter Druck zum Druckregelventil 100 gefördert, dem wenigstens eine Ölspritzdüse nachgeschaltet ist. Mittels der Ölspritzdüse wird der Kolben unterseitig mit Öl beaufschlagt, das bei heißer Brennkraftmaschine eine Kühlung bewirkt.The present pressure control valve 100 serves to control an oil flow for cooling piston of the internal combustion engine. Lubricating oil of the internal combustion engine is pressurized by means of an oil pump to the pressure control valve 100 promoted, the at least one oil spray nozzle is connected downstream. By means of the oil spray nozzle, the piston is subjected to oil on the underside, which causes cooling when the internal combustion engine is hot.

Das Druckregelventil 100 umfasst ein Ventilgehäuse 102 mit einem Einlass 104 und einem Auslass 106, wobei im Inneren des Ventilgehäuses 102 zwischen Einlass 104 und Auslass 106 ein Strömungskanal gebildet ist. Im Ventilgehäuse 102 ist ein relativ zu diesem zwischen einer Öffnungs- und einer Schließstellung verlagerbarer Sperrkörper 108 angeordnet, der in Schließstellung den Einlass 104 verschließt, indem eine Dichtfläche 112 des Sperrkörpers 108 mit einer korrespondierenden Dichtfläche 110 des Ventilgehäuses 102 zusammenwirkt. Mittels einer Feder, vorliegend einer spiralförmigen Druckfeder 114, ist der Sperrkörper 108 entgegen dem ventilgehäuseeinlassseitig anliegenden Öldruck in Schließrichtung vorgespannt beaufschlagt.The pressure control valve 100 includes a valve housing 102 with an inlet 104 and an outlet 106 , being inside the valve body 102 between inlet 104 and outlet 106 a flow channel is formed. In the valve housing 102 is a relative to this between an open and a closed position displaceable locking body 108 arranged in the closed position the inlet 104 closes by a sealing surface 112 of the locking body 108 with a corresponding sealing surface 110 of the valve housing 102 interacts. By means of a spring, in this case a helical compression spring 114 , is the blocking body 108 biased biased against the valve housing inlet side applied oil pressure in the closing direction.

Sobald der am Einlass 104 anliegende und auf den Sperrkörper 108 in Öffnungsrichtung wirkende Öldruck die Kraft der Feder 114 übersteigt, verlagert sich der Sperrkörper 108 in Öffnungsrichtung und gibt den Einlass 104 und damit den Strömungsweg durch das Ventilgehäuse 102 frei.Once at the inlet 104 fitting and on the locking body 108 in the opening direction acting oil pressure the force of the spring 114 exceeds, the blocking body shifts 108 in the opening direction and gives the inlet 104 and thus the flow path through the valve housing 102 free.

Der Sperrkörper 108 ist temperaturabhängig in seiner Schließstellung (1b) verriegelbar. Zu diesem Zweck sind im Ventilgehäuse 102 im Bereich des Einlasses 104 um diesen herum verteilt nach Innen gerichtet temperaturabhängig schaltbare Verriegelungselemente 116 vorgesehen, die vorliegend rasthakenförmig (118) ausgestaltet sind. In Schließstellung können die Rasthaken 118 der Verriegelungselemente 116 den Sperrkörper 108 in einem Hinterschneidungsbereich 120 hintergreifen und so formschlüssig in seiner Schließstellung verriegeln. Die Verriegelungselemente 116 sind auch bei geschlossenem Druckregelventil 100 von der einlassseitigen Öltemperatur beaufschlagt, vorliegend, indem sie durch das Ventilgehäuse 102 nach Außen geführt sind.The locking body 108 is temperature-dependent in its closed position ( 1b ) lockable. For this purpose are in the valve body 102 in the area of the inlet 104 Distributed inwardly directed around this temperature-dependent switchable locking elements 116 provided, the present rashakenförmig ( 118 ) are configured. In the closed position, the latch hooks 118 the locking elements 116 the locking body 108 in an undercut area 120 engage behind and lock so form-fitting in its closed position. The locking elements 116 are also with closed pressure control valve 100 acted upon by the inlet side oil temperature, present, passing through the valve housing 102 led to the outside.

Die Verriegelungselemente 116 nehmen bei einer einen vorbestimmten Wert unterschreitenden Temperatur eine Verriegelungsstellung (1b) und bei einer einen vorbestimmten Wert überschreitenden Temperatur eine Entriegelungsstellung (1a) ein. Hierfür bestehen die Verriegelungselemente 116 im Wesentlichen aus einem Material, das temperaturabhängig eine Formänderung erlaubt. Beispielsweise bestehen die Verriegelungselemente 116 aus einer Formgedächtnislegierung, die einen extrinsischen oder intrinsischen Zweiweg-Memory-Effekt nutzt. Insbesondere aus Kostengründen kann es sich jedoch auch anbieten, wenn die Verriegelungselemente 116 im Wesentlichen aus einer Bimetallverbindung (Thermobimetall) bestehen. Zweckmäßigerweise wird ein Metallstreifen aus zwei Schichten unterschiedlichen Materialien mit unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient, wie Zink und Stahl, verwendet, die miteinander stoffschlüssig oder formschlüssig verbunden sind, sodass sich die Verriegelungselemente 116 temperaturabhängig verbiegen. Ursache ist der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient der verwendeten Metalle.The locking elements 116 take a locking position at a temperature below a predetermined value ( 1b ) and at a temperature exceeding a predetermined value an unlocking position ( 1a ) one. For this purpose, there are the locking elements 116 essentially of a material that allows a change in shape depending on the temperature. For example, there are the locking elements 116 a shape memory alloy that uses an extrinsic or intrinsic two-way memory effect. However, for cost reasons, it may also be appropriate if the locking elements 116 consist essentially of a bimetallic compound (bimetallic strip). Conveniently, a metal strip of two layers of different materials with different coefficients of thermal expansion, such as zinc and steel, used, which are connected to each other cohesively or positively, so that the locking elements 116 bend depending on temperature. The cause is the different thermal expansion coefficient of the metals used.

Bei dem dargestellten Druckregelventil 100 sind drei Verriegelungselemente 116 vorgesehen, welche temperaturabhängig biegend ihre Form zwischen ihrer Verriegelungsstellung und ihrer Entriegelungsstellung ändern. Anderen Ausführungsbeispielen zufolge kann auch eine andere Anzahl von Verriegelungselementen 116 vorgesehen sein und/oder die Verriegelungselemente 116 können als Haken, die sich linear an Führungsstangen bewegen, ausgebildet sind.In the illustrated pressure control valve 100 are three locking elements 116 provided, which bend depending on temperature between their locking position and their unlocked position change. According to other embodiments, also a different number of locking elements 116 be provided and / or the locking elements 116 can be designed as hooks that move linearly on guide rods.

Bei kalter Brennkraftmaschine, insbesondere während einer Kaltstartphase, nehmen die Verriegelungselemente 116 aufgrund der noch niedrigen Öltemperatur ihre Verriegelungsstellung (1b) ein, sodass trotz des am Einlass 104 anstehenden, auf den Sperrkörper 108 wirkenden Öldrucks keine Öffnung des Druckregelventils 100 erfolgt. Erst sobald eine höhere Öltemperatur die Verriegelungselemente 116 auf eine einen vorbestimmten Wert übersteigende Temperatur erwärmt, verändern diese ihre Form und nehmen ihre Entriegelungsstellung (1a) ein. In dieser Stellung ist der Sperrkörper 108 entriegelt und kann abhängig von dem am Einlass 104 anstehenden, auf ihn wirkenden Öldruck seine Öffnungsstellung einnehmen, sodass der Strömungsweg durch das Druckregelventil 100 druckabhängig regelbar ist.In cold engine, especially during a cold start phase, take the locking elements 116 due to the still low oil temperature their locking position ( 1b ), so despite the at the inlet 104 pending, on the lock body 108 acting oil pressure no opening of the pressure control valve 100 he follows. Only when a higher oil temperature the locking elements 116 heated to a predetermined value exceeding temperature, change their shape and take their unlocking position ( 1a ) one. In this position is the locking body 108 unlocked and depending on which at the inlet 104 pending, acting on him oil pressure assume its open position, so that the flow path through the pressure control valve 100 pressure-dependent is adjustable.

Mit dem erfindungsgemäßen Druckregelventil 100 wird demnach eine druckabhängige Regelung überlagert von einer temperaturabhängigen Regelung ermöglicht. Damit wird eine unnötige Kolbenkühlung bei kalter Brennkraftmaschine vermieden, an den Lagerstellen der Brennkraftmaschine wird ein schnellerer Ölfilmaufbau erreicht, der Verschleiß der Brennkraftmaschine wird verringert und damit deren Lebensdauer erhöht, die Ölpumpe kann kleiner ausgeführt werden, ebenso eine Ölwanne.With the pressure control valve according to the invention 100 Accordingly, a pressure-dependent control is superimposed by a temperature-dependent Regge possible. For an unnecessary piston cooling is avoided in cold engine, at the bearing points of the engine, a faster oil film structure is achieved, the wear of the engine is reduced and thus increases their life, the oil pump can be made smaller, as well as an oil pan.

Auch wenn die Erfindung vorliegend anhand einer schaltbaren Ölspritzdüse beschrieben wird, ist das erfindungsgemäße Druckregelventil allgemein zur temperatur- und druckabhängigen Regelung von Fluiden, insbesondere in Ölleitungen und/oder in Kraftfahrzeugen, geeignet.Also If the invention in this case based on a switchable oil spray nozzle is described, the pressure control valve according to the invention generally for temperature and pressure-dependent control of fluids, in particular in oil lines and / or in motor vehicles, suitable.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 3537147 A1 [0002] - DE 3537147 A1 [0002]
  • - DE 10261180 A1 [0003] - DE 10261180 A1 [0003]

Claims (8)

Temperaturabhängig schaltbares Druckregelventil (100), insbesondere zur Verwendung in einem Kühlmittelkanal einer Kolbenkühlung einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Ventilgehäuse (102) mit einem Einlass (104), einem Auslass (106) und einem sich zwischen Einlass und Auslass erstreckenden Strömungskanal, einen Sperrkörper (108) zum Öffnen und Schließen des Strömungskanals sowie ein Federelement (114) zur Beaufschlagung des Sperrkörpers (108) in Schließrichtung, gekennzeichnet durch wenigstens ein mit dem Sperrkörper (108) zusammenwirkendes temperaturabhängig schaltbares Verriegelungselement (116).Temperature-dependent switchable pressure control valve ( 100 ), in particular for use in a coolant channel of a piston cooling system of an internal combustion engine, comprising a valve housing ( 102 ) with an inlet ( 104 ), an outlet ( 106 ) and a flow channel extending between inlet and outlet, a blocking body ( 108 ) for opening and closing the flow channel and a spring element ( 114 ) for acting on the blocking body ( 108 ) in the closing direction, characterized by at least one with the blocking body ( 108 ) cooperating temperature-dependent switchable locking element ( 116 ). Druckregelventil (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sperrkörper (108) mittels des Verriegelungselements (116) unterhalb einer vorgegebenen Temperatur des wenigstens einen Verriegelungselements (116) in seiner Schließstellung verriegelbar ist.Pressure control valve ( 100 ) according to claim 1, characterized in that the blocking body ( 108 ) by means of the locking element ( 116 ) below a predetermined temperature of the at least one locking element ( 116 ) Can be locked in its closed position. Druckregelventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Überschreiten einer vorgegebenen Temperatur des wenigstens einen Verriegelungselements (116) der Sperrkörper (108) zur Bewegung zwischen seiner Schließstellung und seiner Öffnungsstellung freigebbar ist.Pressure control valve ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that when a predetermined temperature of the at least one locking element ( 116 ) the blocking body ( 108 ) is releasable to move between its closed position and its open position. Druckregelventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement (116) im Wesentlichen aus einer Formgedächtnislegierung (shape memory alloy, SMA) besteht.Pressure control valve ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one locking element ( 116 ) consists essentially of a shape memory alloy (SMA). Druckregelventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement (116) im Wesentlichen aus einer Bimetallverbindung besteht.Pressure control valve ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one locking element ( 116 ) consists essentially of a bimetallic compound. Druckregelventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement (116) in Verriegelungsstellung den Sperrkörper (108) formschlüssig verriegelt.Pressure control valve ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one locking element ( 116 ) in locking position the locking body ( 108 ) positively locked. Druckregelventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement (116) rasthakenförmig (118) ausgestaltet ist.Pressure control valve ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one locking element ( 116 ) snap hook shaped ( 118 ) is configured. Druckregelventil (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Verriegelungselement (116) in Verriegelungsstellung den Sperrkörper (108) reibschlüssig verriegelt.Pressure control valve ( 100 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one locking element ( 116 ) in locking position the locking body ( 108 ) locked by friction.
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