DE102009017658B4 - Valve unit, in particular for venting a crankcase of an internal combustion engine and crankcase ventilation system - Google Patents
Valve unit, in particular for venting a crankcase of an internal combustion engine and crankcase ventilation system Download PDFInfo
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Abstract
Ventileinheit (12; 112), aufweisend
a) wenigstens eine Fluidleitung (26; 126, 143, 226),
b) wenigstens eine Heizeinrichtung mit wenigstens einem Heizelement (46; 146) und wenigstens einem Wärmeleitmittel (34; 134, 234, 334a, 334b) zur Temperierung wenigstens der Innenwandung der Fluidleitung (26; 126, 143, 226),
c) wenigstens einen Ventilkörper (18; 118, 218) und wenigstens einen Ventilsitz (30, 36; 130, 136, 236) für den Ventilkörper (18; 118, 218) zum Verschließen der Fluidleitung (26; 126, 143, 226),
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (18; 118) im Ruhezustand derart an dem Ventilsitz (30, 36; 130, 136) anliegt, dass er mit dem Wärmeleitmittel (34; 134, 234, 334a, 334b) für die Fluidleitung (26; 126, 143, 226) mittelbar oder unmittelbar in Wärmekontakt steht, wobei die Fluidleitung (26; 126, 143, 226) aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff besteht und das Wärmeleitmittel (34; 134, 234, 334a, 334b), wenigstens zu einem Teil in die Fluidleitung (26; 126, 143, 226) integriert, vorzugsweise eingegossen oder eingespritzt oder umgossen, ist.Valve unit (12; 112) comprising
a) at least one fluid line (26, 126, 143, 226),
b) at least one heating device having at least one heating element (46; 146) and at least one heat conducting means (34; 134, 234, 334a, 334b) for tempering at least the inner wall of the fluid line (26; 126, 143, 226),
c) at least one valve body (18, 118, 218) and at least one valve seat (30, 36, 130, 136, 236) for the valve body (18, 118, 218) for closing the fluid line (26, 126, 143, 226) .
characterized in that the valve body (18; 118) in the resting state so on the valve seat (30, 36; 130, 136) rests that he with the heat conducting means (34; 134, 234, 334a, 334b) for the fluid line (26; 126, 143, 226) is in direct or indirect thermal contact with the fluid conduit (26; 126, 143, 226) being made of an electrically insulating material and the heat conducting means (34; 134, 234, 334a, 334b) at least in part integrated into the fluid line (26; 126, 143, 226), preferably cast or injected or cast.
Description
Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit, insbesondere zur Entlüftung eines Kurbelgehäuses einer Brennkraftmaschine, aufweisend
a) wenigstens eine Fluidleitung,
b) wenigstens eine Heizeinrichtung mit wenigstens einem Heizelement und wenigstens einem Wärmeleitmittel zur Temperierung wenigstens der Innenwandung der Fluidleitung,
c) wenigstens einen Ventilkörper und wenigstens einen Ventilsitz für den Ventilkörper zum Verschließen der Fluidleitung.
Ferner betrifft die Erfindung ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem für eine Brennkraftmaschine mit wenigstens einer derartigen Ventileinheit. Wärmeleitmittel in Sinne der Erfindung sind Mittel, die geeignet sind, Wärme zu leiten. Dies können insbesondere Körper aus Metall, vorzugsweise Kupfer, oder wärmeleitende Kunststoffe sein.
Derartige Ventileinheiten werden bei Leitungen für gasförmige Fluide verwendet, wenn eine Vereisung insbesondere aufgrund von geringen Umgebungs- und/oder Fluidtemperaturen zu befürchten ist. Beispielsweise werden derartige Ventileinheiten zur Entlüftung von Kurbelgehäusen von Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschinen eingesetzt, wo sich Wasser in den Fluidleitungen, den Ventilkörpern und den Ventilsitzen niederschlagen und gefrieren kann. Durch eine Vereisung kann die Einschränkung der Funktion der Kurbelgehäuseentlüftung sogar zu einem Motorschaden führen.The invention relates to a valve unit, in particular for venting a crankcase of an internal combustion engine, comprising
a) at least one fluid line,
b) at least one heating device with at least one heating element and at least one heat conducting means for tempering at least the inner wall of the fluid line,
c) at least one valve body and at least one valve seat for the valve body for closing the fluid line.
Furthermore, the invention relates to a crankcase ventilation system for an internal combustion engine with at least one such valve unit. Heat-conducting means in the sense of the invention are means which are suitable for conducting heat. These may be in particular bodies of metal, preferably copper, or thermally conductive plastics.
Such valve units are used in lines for gaseous fluids when icing is to be feared, in particular due to low ambient and / or fluid temperatures. For example, such valve units are used for venting crankcases of motor vehicle internal combustion engines, where water can precipitate and freeze in the fluid lines, the valve bodies and the valve seats. By freezing, limiting the function of the crankcase breather can even lead to engine damage.
Die
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventileinheit und ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem der eingangs genannten Art so auszugestalten, dass mit einfachen Mitteln unter Verwendung von möglichst wenigen Bauteilen der Ventilkörper, der Ventilsitz und die Fluidleitung wirksam gegen Vereisung geschützt werden.Object of the present invention is to provide a valve unit and a crankcase ventilation system of the type mentioned in such a way that are protected by simple means using as few components as possible, the valve body, the valve seat and the fluid line effectively against icing.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Ventilkörper im Ruhezustand derart an dem Ventilsitz anliegt, dass er mit dem Wärmeleitmittel für die Fluidleitung mittelbar oder unmittelbar in Wärmekontakt steht.This object is achieved in that the valve body so rests against the valve seat in the idle state that it is directly or indirectly in thermal contact with the heat conducting fluid line.
Erfindungsgemäß kann also im Ruhezustand Wärme vom Wärmeleitmittel auf den Ventilkörper übertragen werden. Im Ruhezustand strömt kein Fluid durch die Fluidleitung und in der Fluidleitung herrscht Druckgleichgewicht.According to the invention, heat can therefore be transferred from the heat conducting means to the valve body in the quiescent state. At rest, no fluid flows through the fluid line and in the fluid line there is pressure equilibrium.
Dies ist bei der Verwendung zur Kurbelgehäuseentlüftung beispielsweise beim Stillstand der Brennkraftmaschine der Fall. Das Wärmeleitmittel, der Ventilsitz und der Ventilkörper bilden bezüglich der Wärmeübertragung eine Einheit, so dass das Erwärmen aller genannten Bauteile gemeinsam erfolgen kann. Außerdem können die Fluidleitung, der Ventilkörper, der Ventilsitz, das Heizelement und das Wärmeleitmittel platz- und materialsparend in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht werden, was sehr preisgünstig ist. Bei der Verwendung eines elektrischen Heizelements, insbesondere eines Kaltleiters, beispielsweise eines PTC(positive temperature coefficient)-Widerstands, ist so auch nur eine einzige Absicherung erforderlich, was sich positiv auf den Materialaufwand und die Kosten auswirkt. Sobald mit dem Heizelement das Wärmeleitmittel und mit diesem die Innenwand der Fluidleitung beheizt und damit frei von Eis gehalten wird, wird die Wärme mit dem Wärmeleitmittel auf den Ventilsitz und den Ventilkörper übertragen und diese wirksam vor Vereisung geschützt. Das Wärmeleitmittel verhindert seinerseits ein Zufrieren des Querschnitts der Fluidleitung, was zu einem starken Ansteigen des Drucks und bei der Verwendung zur Kurbelgehäuseentlüftung zu einem Motorschaden führen kann. Bei der Verwendung als Kurbelgehäuseentlüftungsventileinheit kann das Wärmeleitmittel im Saugrohr angeordnet sein, um einen Blowby-Gaseintritt zu beheizen.This is the case when used for crankcase ventilation, for example when the internal combustion engine. The heat conduction, the valve seat and the valve body form with respect the heat transfer unit, so that the heating of all these components can be done together. In addition, the fluid line, the valve body, the valve seat, the heating element and the heat conduction can be accommodated in a common housing to save space and material, which is very inexpensive. When using an electrical heating element, in particular a PTC thermistor, for example, a PTC (positive temperature coefficient) resistance, so only a single protection is required, which has a positive effect on the cost of materials and costs. As soon as the heating element heats the heat conduction means and with it the inner wall of the fluid line and thus is kept free of ice, the heat is transferred to the heat transfer fluid to the valve seat and the valve body and effectively protected against icing. The heat-conducting means, in turn, prevents the cross-section of the fluid conduit from freezing, which can lead to a large increase in pressure and engine failure when used for crankcase ventilation. When used as a crankcase ventilation valve unit, the heat conducting means may be arranged in the intake manifold to heat a blowby gas inlet.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kann das Wärmeleitmittel den Ventilsitz wenigstens zu einem Teil mit bilden. Auf diese Weise ist ein optimaler Wärmekontakt zwischen dem Wärmeleitmittel und dem Ventilkörper über den Ventilsitz realisierbar, wodurch eine rasche Wärmeübertragung auf den Ventilsitz und den Ventilkörper möglich ist und die Ansprechzeiten verringert werden.In an advantageous embodiment, the heat conducting means may form the valve seat at least in part. In this way, an optimal thermal contact between the heat conducting means and the valve body via the valve seat can be realized, whereby a rapid heat transfer to the valve seat and the valve body is possible and the response times are reduced.
Bei einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann der Ventilkörper zum Öffnen und Schließen der Fluidleitung auf einer gehäusefesten Achse axial verschiebbar angeordnet sein. Dies ermöglicht eine sichere und genaue Führung des Ventilkörpers.In a particular embodiment of the invention, the valve body for opening and closing the fluid line can be arranged to be axially displaceable on a housing-fixed axis. This allows a safe and accurate guidance of the valve body.
Die Achse kann wärmeleitend sein und mit dem Wärmeleitmittel in Wärmekontakt stehen, um auch dort eine Vereisung zu verhindern, die die Verschiebung des Ventilkörpers einschränken oder gar verhindern könnte. Ferner kann der Ventilkörper wärmeleitend sein, wodurch der Ventilkörper selbst stärker vor Vereisung geschützt wird.The axis may be heat-conducting and be in thermal contact with the heat-conducting in order to prevent icing there, which could limit or even prevent the displacement of the valve body. Further, the valve body may be thermally conductive, whereby the valve body itself is more protected against icing.
Technisch einfach kann der Ventilkörper eine Ventilscheibe sein.Technically simple, the valve body may be a valve disc.
Erfindungsgemäß besteht die Fluidleitung aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff, und das Wärmeleitmittel, insbesondere eine Platte oder ein Rohr aus Metall oder einem wärmeleitenden Kunststoff, ist wenigstens zu einem Teil in die Fluidleitung integriert, vorzugsweise eingegossen oder eingespritzt oder umgossen. Dies ist besonders kostengünstig, einfach und robust. Metallbleche oder Metallrohre, vorzugsweise aus Kupfer, sind gute Wärmeleiter und können einfach bearbeitet werden. Bei einer Fluidleitung aus Kunststoff kann der Herstellungsprozess Eingießen oder Einspritzen besonders einfach realisiert werden.According to the invention, the fluid conduit consists of an electrically insulating material, in particular plastic, and the heat conducting means, in particular a plate or a tube made of metal or a thermally conductive plastic, is at least partially integrated into the fluid conduit, preferably cast or injected or encapsulated. This is particularly inexpensive, simple and robust. Metal sheets or metal pipes, preferably made of copper, are good heat conductors and can be easily processed. In a plastic fluid line, the manufacturing process pouring or injecting can be realized particularly easily.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die Ventileinheit ein Rückschlagsperrventil und/oder ein Druckregelventil aufweisen. Rückschlagsperrventile können bevorzugt dann zum Einsatz kommen, wenn Brennkraftmaschinen mit Turboaufladung einen getrennten Blowby-Gaseintritt vor- und nach dem Abgasturbolader aufweisen. Bei der Verwendung von mehreren Rückschlagsperrventilen können diese bevorzugt so geschaltet sein, dass jeweils immer an demjenigen Rückschlagsperrventil Unterdruck anliegt, welches Blowby-Gas zu der als Saugrohr ausgebildeten Fluidleitung freigibt. Somit wird verhindert, dass aufgrund des Ladedrucks ein Überdruck im Kurbelgehäuse entsteht. Es ist aber auch ein Rückschlagsperrventil beispielsweise für ein Ölrücklaufsperrventil denkbar, wie dies in Ölabscheidern verwendet wird. Druckregelventile können ebenfalls vorteilhaft bei Kurbelgehäuseentlüftungsventileinheiten eingesetzt werden, insbesondere um einen Unterdruck im Saugrohr zu vermeiden.In a further advantageous embodiment, the valve unit may have a non-return valve and / or a pressure control valve. Non-return check valves may preferably be used when internal combustion engines with turbocharging have a separate blowby gas inlet upstream and downstream of the exhaust gas turbocharger. When using multiple non-return valves, they can preferably be connected so that in each case there is always a negative pressure applied to that non-return valve, which releases blow-by gas to the fluid line designed as a suction tube. This prevents overpressure in the crankcase due to the boost pressure. But it is also a check valve, for example, conceivable for an oil return check valve, as used in oil separators. Pressure control valves can also be used advantageously in crankcase ventilation valve units, in particular in order to avoid a negative pressure in the intake manifold.
Es ist auch vorteilhaft, das Wärmeleitmittel aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff herzustellen. Solche elektrisch leitfähigen Kunststoffe sind bekannt und beinhalten beispielsweise Kohlenstofffasern, die elektrisch leitfähig sind. Der Vorteil solcher Kunststoffe liegt in dem geringen Gewicht und der einfachen Herstellbarkeit.It is also advantageous to produce the heat conducting means of an electrically conductive plastic. Such electrically conductive plastics are known and include, for example, carbon fibers, which are electrically conductive. The advantage of such plastics lies in the low weight and ease of manufacture.
Weiterbildungsgemäß ist vorgesehen, sowohl die Fluidleitung als auch das Wärmeleitmittel aus Kunststoff herzustellen und im Zweikomponentenspritzgießverfahren zu produzieren. Es ist ferner vorgesehen und eine Variante der Erfindung, die Fluidleitung aus einem elektrisch leitfähigen Kunststoff zu produzieren, so dass kein zusätzliches Wärmeleitmittel erforderlich ist. Diese Variante ist kostensparend und in einfacher Weise herzustellen.According to a further development, it is provided that both the fluid line and the heat-conducting medium are made of plastic and are produced using the two-component injection-molding method. It is further provided and a variant of the invention to produce the fluid conduit made of an electrically conductive plastic, so that no additional heat conduction is required. This variant is cost-saving and easy to manufacture.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description, are explained in more detail in the embodiments of the invention with reference to the drawing. Show it:
In
Das Rückschlagsperrventil
Die Achse
Das dem Gehäusegrund zugewandte Ende der Achse
Der die Achse
Die Saugleitung
Der radial innere Ventilsitz
Die Saugleitung
Im Ruhezustand, in dem kein Kurbelgehäusegas durch die Saugleitung
Im Normalbetrieb des Rückschlagsperrventils
Durch den Druck des Kurbelgehäusegases wird die Ventilscheibe
Bei einer Umkehr der Strömungsrichtung in der Saugleitung
Um die Funktion der Kurbelgehäuseentlüftungsventileinheit
Das Heizelement
Die Kammer
Die beiden Steckkontakte
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, dargestellt in der
Das Druckregelventil
Im Normalbetrieb des Druckregelventils
Die Saugleitung
Die Kammer
Das Wärmeleitblech
Ein weiteres Wärmeleitblech
Durch die Deckwand führen die Öffnungen
Einer der Anschlussstutzen
Insgesamt bilden also das Heizelement
Bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen einer Kurbelgehäuseentlüftungsventileinheit
Die Gehäuse
The
Statt aus einem wärmeleitenden Material, beispielsweise Metall, vorzugsweise Kupfer, oder einem wärmeleitenden Kunststoff, zu sein, können der Haltestern
Anstelle der Kupferrohre und der Kupferbleche können auch andersartige Wärmeleiter, beispielsweise in einer anderen Form und/oder aus einem anderen Material, insbesondere einem anderen Metall oder einem wärmeleitenden Kunststoff, verwendet werden.Instead of the copper pipes and the copper sheets and other types of heat conductors, for example in a different form and / or of a different material, in particular another metal or a thermally conductive plastic may be used.
Es versteht sich, dass bei allen Ausführungsbeispielen die Wärmeleiter
Bei dem Rückschlagsperrventil
Die Ventilscheibe
In diesem Fall kann auf die Verschiebbarkeit der Ventilscheibe auf der Achse verzichtet werden.In this case, can be dispensed with the displaceability of the valve disc on the axis.
Der Ventilkorb
Beim zweiten Ausführungsbeispiel kann statt der beiden aneinander anschließenden Wärmeleitbleche
Es können auch zwei Rückschlagsperrventile
Statt des Kaltleiters
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed |
Effective date: 20131128 |
|
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final | ||
R081 | Change of applicant/patentee |
Owner name: MANN+HUMMEL GMBH, DE Free format text: FORMER OWNER: MANN + HUMMEL GMBH, 71638 LUDWIGSBURG, DE |