DE102007047488A1

DE102007047488A1 - Druckventil zur Regelung in einem Kurbelraum eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102007047488A1
Application number: DE102007047488A
Authority: DE
Inventors: Sven Richter
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2009-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil (1) zur Regelung des Drucks in einem Kurbelraum (6) eines Kurbelgehäuses (3) einer Brennkraftmaschine (5), mit einem mit dem Kurbelraum (6) verbindbaren Einlass (33), einem mit einem Ansaugtrakt (18) der Brennkraftmaschine (5) verbindbaren Auslass (34) sowie einem beweglichen Ventilglied (37), das die Verbindung zwischen dem Einlass (33) und dem Auslass (34) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Einlass (33) und dem Auslass (34) mehr oder weniger weit öffnet. Um den Bereich des Überdrucks im Kurbelraum (6) gering zu halten, ohne die Belüftungsmenge in anderen Betriebszuständen zu verringern, weist das Druckregelventil Anschlüsse (38, 39) für eine den Kurbelraum (6) und den Ansaugtrakt (18) verbindende Bypassleitung (27) sowie zwischen den Anschlüssen (38, 39) angeordnete Mittel (29, 40, 41) zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung (27) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Einlass (33) und dem Auslass (34) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Druckregelventil zur Regelung des Drucks in einem Kurbelraum eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einem mit dem Kurbelraum verbindbaren Einlass, einem mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbindbaren Auslass, sowie einem beweglichen Ventilglied, welches das Ventil in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass mehr oder weniger weit öffnet. Die Erfindung betrifft weiter eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Druckregelventil.
Bei heutigen Otto-Brennkraftmaschinen, speziell bei solchen mit hoher Leistung, gelangt vermehrt Kraftstoff und Wasser in das Motoröl im Kurbelraum, wodurch dessen Schmiereigenschaften beeinträchtigt werden. Um dies zu vermeiden, werden der Kraftstoff und das Wasser zusammen mit Blow-By-Gasen durch eine positive Kurbelgehäusebelüftung (Positive Crankcase Ventilation PCV) wieder aus dem Kurbelraum ausgetragen und nach einer Ölabscheidung in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geleitet, um ihren Eintrag in die Atmosphäre zu verhindern.
Speziell bei Brennkraftmaschinen mit einem Turbolader gibt es jedoch vor allem bei Volllast Betriebspunkte, bei denen der Unterdruck im Ansaugtrakt nicht ausreicht, um die Blow-By-Gase vollständig aus dem Kurbelraum zu entfernen, so dass im Kurbelraum ein Überdruck entsteht. In diesem Fall ist es von Nachteil, wenn durch die positive Kurbelgehäusebelüftung (PCV) zusätzliche Luft in den Kurbelraum zugeführt wird, da dies zu einer Vergrößerung des Überdruckbereichs im Kennfeld führt.
Aus der DE 10 2005 043 735 A1 der Anmelderin ist ein PCV-Ventil bekannt, das in einer Bypassleitung zwischen einem Druckregelventil und dem Ansaugtrakt einer Brennkraftmaschine angeordnet ist und bei Überschreiten eines vorgegebenen Überdrucks im Kurbelraum öffnet, um den Überdruck zu beseitigen.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Druckregelventil und eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass der Bereich des Überdrucks im Kurbelraum gering gehalten werden kann, ohne die Belüftungsmenge in anderen Betriebszuständen zu verringern.
Diese Aufgabe wird bei dem Druckregelventil erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass es Anschlüsse für eine den Kurbelraum und den Ansaugtrakt verbindende Bypassleitung sowie zwischen den Anschlüssen angeordnete Mittel zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass aufweist. Bei der Brennkraftmaschine ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine den Kurbelraum mit dem Ansaugtrakt verbindende Bypassleitung durch ein Sekundärventil des Druckregelventils in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Kurbelraum und dem Ansaugtrakt geöffnet und geschlossen wird.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Belüftung des Kurbelraums in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Druckregelventils zu steuern, d. h. in Abhängigkeit von Absaugunterdruck, indem nur dann Luft durch die Bypassleitung in den Kurbelraum zugeführt wird, wenn im Ansaugtrakt ein großer Absaugunterdruck herrscht und daher das Druckregelventil fast geschlossen ist. Demgegenüber wird durch die Bypassleitung keine Luft in den Kurbelraum zugeführt, wenn nur ein geringer Absaugunterdruck im Ansaugtrakt herrscht und daher das Druckregelventil geöffnet ist, weil es in diesem Betriebszustand im Kurbelraum infolge einer ungenügenden Abfuhr der Blow-By-Gase zum Auftreten eines Überdruck kommen kann.
Diese Steuerung der Belüftung in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslass des Druckregelventils bzw. zwischen dem mit dem Einlass verbundenen Kurbelraum und dem mit dem Auslass verbundenen Ansaugtrakt wird gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ermöglich, indem man die Abhängigkeit der Stellung des Ventilglieds des Druckregelventils von dieser Druckdifferenz ausnutzt, um die Bypassleitung je nach Stellung des Ventilglieds zu öffnen bzw. zu schließen.
Zur Steuerung der Menge der bei geöffneter Bypassleitung in den Kurbelraum zugeführten Luft enthält die Bypassleitung zwischen den beiden Anschlüssen des Druckregelventils zweckmäßig eine Düse, deren Düsennadel zusammen mit dem Ventilglied des Druckregelventils beweglich ist.
Wie bei Druckregelventilen zur Regelung des Drucks im Kurbelraum einer Brennkraftmaschine üblich, ist das Ventilglied vorzugsweise an einer Membran befestigt, die in Abhängigkeit von Absaugunterdruck entgegen der Kraft einer Feder beweglich ist. Die Feder drückt die Membran mit dem Ventilglied bei einem geringen Absaugunterdruck in eine erste Endstellung, in der das Druckregelventil, d. h. die Verbindung zwischen dessen Einlass und Auslass, ganz geöffnet und die Düse in der Bypassleitung ganz geschlossen ist, während bei einem großen Absaugunterdruck die Membran mit dem Ventilglied entgegen der Kraft der Feder in Richtung einer zweiten Endstellung bewegt wird, in der das Druckregelventil nahezu vollständig geschlossen und dafür die Düse in der Bypassleitung geöffnet ist.
Durch die Gestaltung der mit dem Ventilglied verbunden Düsennadel kann die Abhängigkeit zwischen dem Absaugunterdruck und der Belüftungsmenge eingestellt werden.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 eine teilweise geschnittene schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Druckregelventil;
2 eine Querschnittsansicht des Druckregelventils in ganz geöffnetem Zustand;
3 eine Querschnittsansicht des Druckregelventils in nahezu geschlossenem Zustand.
Das in der Zeichnung dargestellte Druckregelventil 1 dient zur Regelung des Drucks im Kurbelraum 2 eines Kurbelgehäuses 3 einer mit einem Abgasturbolader 4 ausgestatteten Brennkraftmaschine 5.
Wie in 1 dargestellt, ist das Kurbelgehäuse 3 am oberen Ende durch den Zylinderkopf 6 der Brennkraftmaschine 5 verschlossen, während der Boden des Kurbelgehäuses 3 eine Ölwanne 7 für einen Ölsumpf 8 bildet. Über dem Ölsumpf 8 in der Ölwanne 7 befindet sich ein Ölhobel 9 zum Abstreifen von Schmieröl von der Kurbelwelle 10, während Schmieröl aus dem Zylinderkopf 6 durch eine durch einen Kettenkasten verlaufende, unterhalb des Ölspiegels im Ölsumpf 8 mündende Rücklaufleitung 11 in die Ölwanne 7 zurückgeführt wird.
Oberhalb des Ölspiegels des Ölsumpfs 8 und direkt hinter einem Lagerstuhl der Kurbelwelle 10 befindet sich ein doppelter Grobölabscheider 12 angeordnet, der über einen unterhalb des Ölspiegels im Ölsumpf 8 mündenden Ölrücklauf 13 mit dem Kurbelraum 2 kommuniziert. In den Grobölabscheider 12 mündet eine zur Absaugung von Blowby-Gasen dienende, als interner Kanal im Kurbelgehäuse ausgebildete Absaugleitung 14, deren anderes Ende über einen Feinölabscheider 15 mit dem Druckregelventil 1 verbunden ist. Das im Feinölabscheider 15 abgeschiedene Öl wird durch eine mit einem Rückschlagventil versehene Ölrücklaufleitung 17 durch die Zylinderkopfhaube 18 der Brennkraftmaschine 5 hindurch in den Ölsumpf 8 geleitet, wo die Leitung 17 unter dem Ölspiegel mündet.
Die Brennkraftmaschine 5 weist einen Ansaugtrakt 18 auf, der einen vor einem Verdichter 19 des Abgasturboladers 4 angeordneten Luftfilter 20 und eine hinter dem Verdichter 19 im Saugrohr 21 angeordnete Drosselklappe 22 umfasst. Der Ansaugtrakt 18 ist mit dem Druckregelventil 1 über zwei mit Rückschlagventilen 23, 24 versehene Saugleitungen 25, 26 verbunden, durch welche die Blow-By-Gase nach ihrem Austritt aus dem Druckregelventil 1 an zwei verschiedenen Stellen in den Ansaugluftstrom der Brennkraftmaschine 5 eingeleitet werden können, um sie zusammen mit der Ansaugluft in die Brennräume der Zylinder zuzuführen. Eine der beiden Stellen befindet sich zwischen dem Luftfilter 20 und dem Verdichter 19, während die andere hinter der Drosselklappe 22 im Saugrohr 21 angeordnet ist.
Die vor dem Verdichter 19 in den Ansaugtrakt 18 mündende Saugleitung 25 ist mit dem Kurbelgehäuse 3 durch ein PCV(Positive Crankcase Ventilation)-Ventil 26 mit Überdruckfunktion verbunden. Dieses zur Teillastbelüftung des Kurbelraums 6 dienende PCV-Ventil 26 ist in der eingangs genannten DE 10 2005 043 735 A1 der Anmelderin ausführlich beschrieben. Das Druckregelventil 1, der Feinölabscheider 15, die beiden Rückschlagventile 23 und 24 und das PCV-Ventil 26 bilden zusammen eine integrierte Feinölabscheidungs- und Druckregeleinheit.
Weiter ist zwischen dem Saugrohr 21 und dem Kurbelgehäuse 3 eine Bypassleitung 27 mit einem Rückschlagventil 28 vorgesehen, durch die ebenfalls Luft aus dem Saugrohr 21 in den Kurbelraum 6 zugeführt werden kann. Die Bypassleitung 27 enthält ein als Sekundärventil in das Druckregelventil 1 integriertes Drosselventil 29, mit dem zum einen der Zeitpunkt der Luftzufuhr in den Kurbelraum 6 und zum anderen die Menge der zugeführten Luft gesteuert werden kann.
Wie am besten in den 2 und 3 dargestellt, umfasst das Druckregelventil 1 ein aus Kunststoff hergestelltes Gehäuse 30, das aus einem mit dem Kurbelgehäuse 3 verbindbaren Gehäuseunterteil 31 und einem mit dem Gehäuseunterteil 31 verrasteten Gehäuseoberteil 32 besteht. Das Gehäuseunterteil 31 weist an seiner Unterseite einen Einlass 33 und einen Auslass 34 auf, von denen der erstere 33 über die Absaugleitung 14 mit dem Ölabscheider 12 kommuniziert, um die Blow-By-Gase aus diesem anzusaugen, während der letztere 34 über die beiden Saugleitungen 25 und 26 mit dem Ansaugtrakt 18 kommuniziert, um die angesaugten Blow-By-Gase nach ihrem Austritt aus dem Druckregelventil 1 in den Ansaugluftstrom zuzuführen.
Im Inneren des Gehäuses 30 befindet sich eine elastische Membran 35, deren Rand zwischen dem Gehäuseoberteil 32 und dem Gehäuseunterteil 31 eingespannt ist. Die Membran 35 wird von einer Feder 36 in eine obere Endstellung gedrückt, in der das Ventil 1 ganz geöffnet ist (2), wenn kein oder ein geringer Absaugunterdruck am Auslass 34 anliegt. Wenn jedoch der am Auslass 34 anliegende Absaugunterdruck zunimmt, wird die Membran 35 entgegen der Kraft der Feder 36 nach unten gezogen, bis ein in der Mitte der Membran 35 angebrachtes Ventilglied 37 den Auslass 4 nahezu vollständig verschließt (3).
Das Gehäuseoberteil 32 weist zwei entgegengesetzte Anschlüsse 38, 39 für die Bypassleitung 27 auf, welche letztere den Anschluss 38 mit dem Saugrohr 21 und den Anschluss 39 mit dem Kurbelgehäuse 3 verbindet. Zwischen den Anschlüssen 38, 39 ist das Sekundär- oder Drosselventil 29 angeordnet, das eine starr mit dem Gehäuse 30 verbundene Düse 40 und eine starr mit dem Ventilglied 37 verbundene Düsennadel 41 umfasst. Dadurch bewegt sich die Düsennadel 41 zusammen mit dem Ventilglied 37, wobei sie die Düse 40 verschließt (2), wenn das Druckregelventil 1 aufgrund eines geringen Absaugunterdrucks ganz geöffnet ist, und die Düse 40 öffnet (3), wenn das Druckregelventil 1 aufgrund eines großen Absaugunterdrucks nahezu vollständig geschlossen ist. Durch die Gestaltung der Düse 40 und der Düsennadel 41 kann die Abhängigkeit zwischen dem Absaugunterdruck und der bei geöffnetem Sekundärventil 29 durch die Bypassleitung 27 in den Kurbelraum 6 strömenden Luftmenge eingestellt werden.
Zwischen die Düsennadel 41 und das Gehäuseoberteil 32 ist ein elastisches Dichtelement 42 eingesetzt, um die Bypassleitung 27 an dieser Stelle abzudichten.

1: Druckregelventil
2: Kurbelraum
3: Kurbelgehäuse
4: Abgasturbolader
5: Brennkraftmaschine
6: Zylinderkopf
7: Ölwanne
8: Ölsumpf
9: Ölhobel
10: Kurbelwelle
11: Rücklaufleitung
12: Grobölabscheider
13: Rücklauf
14: Absaugleitung
15: Feinölabscheider
16: Rückschlagventil
17: Ölrücklaufleitung
18: Zylinderkopfhaube
19: Verdichter ATL
20: Luftfilter
21: Saugrohr
22: Drosselklappe
23: Rückschlagventil
24: Rückschlagventil
25: Saugleitung
26: Saugleitung
27: Bypassleitung
28: Rückschlagventil
29: Sekundärventil
30: Gehäuse Druckregelventil
31: Gehäuseunterteil
32: Gehäuseoberteil
33: Einlass
34: Auslass
35: Membran
36: Feder
37: Ventilglied
38: Anschluss Bypassleitung
39: Anschluss Bypassleitung
40: Düse
41: Düsennadel
42: Dichtelement

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102005043735 A1 [0004, 0020]

Claims

Druckregelventil zur Regelung des Drucks in einem Kurbelraum eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, mit einem mit dem Kurbelraum verbindbaren Einlass, einem mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbindbaren Auslass, sowie einem beweglichen Ventilglied, welches das Ventil in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Einlass und dem Auslassmehr mehr oder weniger weit öffnet, gekennzeichnet durch Anschlüsse (38, 39) für eine den Kurbelraum (6) und den Ansaugtrakt (18) verbindende Bypassleitung (27), sowie zwischen den Anschlüssen (38, 39) angeordnete Mittel (29, 40, 41) zum Öffnen und Schließen der Bypassleitung (27) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Einlass (33) und dem Auslass (34).
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (27) in Abhängigkeit von der Stellung des Ventilglieds (37) geöffnet oder geschlossen ist.
Druckregelventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (27) geschlossen ist, wenn das Ventil (1) ganz geöffnet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassleitung (27) geöffnet ist, wenn das Ventil (1) nahezu geschlossen ist.
Druckregelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (29, 40, 41) eine zwischen den beiden Anschlüssen (38, 39) angeordnete Düse (40) umfassen.
Druckregelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (29, 40, 41) eine zusammen mit dem Ventilglied (41) bewegliche Düsennadel (41) umfassen.
Druckregelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (29, 40, 41) ein Sekundärventil (29) des Druckregelventils bilden.
Druckregelventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (37) mit einer Membran (35) verbunden und entgegen der Kraft einer Feder (36) beweglich ist.
Brennkraftmaschine mit einem Druckregelventil zur Regelung des Drucks in einem Kurbelraum eines Kurbelgehäuses der Brennkraftmaschine, wobei das Druckregelventil einen mit dem Kurbelraum verbundenen Einlass, einen mit einem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine verbunden Auslass, sowie ein bewegliches Ventilglied umfasst, welches das Ventil in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz zwischen dem Kurbelraum und dem Ansaugtrakt mehr oder weniger weit öffnet, gekennzeichnet durch eine den Kurbelraum (6) mit dem Ansaugtrakt (18) verbindende Bypassleitung (27), die durch ein Sekundärventil (29) des Druckregelventils (1) in Abhängigkeit von der Druckdifferenz zwischen dem Kurbelraum (6) und dem Ansaugtrakt (18) geöffnet oder geschlossen wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärventil (29) die Bypassleitung (27) schließt, wenn im Ansaugtrakt (18) ein großer Absaugunterdruck herrscht.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Sekundärventil (29) die Bypassleitung (27) öffnet, wenn im Ansaugtrakt (18) ein geringer Absaugunterdruck herrscht.