DE102014109587A1

DE102014109587A1 - Zweiflutiges Rückschlagventil für Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystem

Info

Publication number: DE102014109587A1
Application number: DE201410109587
Authority: DE
Inventors: Alan E. Rice; Steven G. Bryde
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2013-07-16
Filing date: 2014-07-09
Publication date: 2015-01-22
Anticipated expiration: 2034-07-10
Also published as: US9217343B2; CN104295340A; US20150020784A1; DE102014109587B4; CN104295340B

Abstract

Ein zweiflutiges Rückschlagventil enthält einen Ventilkörper, der einen Ventilinnenhohlraum, eine erste Ventilöffnung und eine zweite Ventilöffnung aufweist. Ferner enthält das zweiflutige Rückschlagventil eine Dichtung, die innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Die Dichtung ist innerhalb des Ventilkörpers in der Weise funktional gekoppelt, dass die Dichtung dafür konfiguriert ist, sich relativ zu dem Ventilkörper zwischen einer offenen Position, in der die Dichtung ermöglicht, dass das Gas zwischen der ersten und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt, und einer geschlossenen Position, in der die Dichtung hemmt, dass das Gas und die Flüssigkeit durch den Ventilinnenhohlraum von der ersten Ventilöffnung zu der zweiten Ventilöffnung strömen, zu bewegen.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf zweiflutige Rückschlagventile für Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssysteme.
HINTERGRUND
Brennkraftmaschinen können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen, um ein Drehmoment zu erzeugen. Während des Kraftmaschinenbetriebs kann Verbrennungsgas zwischen dem Zylinder und den entsprechenden Kolbenringen und in das Kraftmaschinenkurbelgehäuse ausströmen. Das ausgeströmte Verbrennungsgas wird als Durchblasegas bezeichnet und enthält üblicherweise Einlassluft, nicht verbrannten Kraftstoff, Abgas, Ölnebel und Wasserdampf. Im Bemühen, das Kurbelgehäuse zu entlüften und das Durchblasegas zu der Einlassseite der Kraftmaschine zurückzuführen, kann ein Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystem (PCV-System) verwendet werden.
ZUSAMMENFASSUNG
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf zweiflutige Rückschlagventile. In einer Ausführungsform enthält das zweiflutige Rückschlagventil einen Ventilkörper, der einen Ventilinnenhohlraum aufweist, eine erste Ventilöffnung, die zu dem Ventilinnenhohlraum führt, und eine zweite Ventilöffnung, die zu dem Ventilinnenhohlraum führt. Der Ventilinnenhohlraum koppelt fluidtechnisch die erste Ventilöffnung mit der zweiten Ventilöffnung. Ferner enthält das zweiflutige Rückschlagventil eine Dichtung, die innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Die Dichtung ist so konfiguriert, dass sie in einer Flüssigkeit schwimmt und in Bezug auf den Ventilkörper feststehend bleibt, wenn ein Gas zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt. Die Dichtung ist innerhalb des Ventilkörpers in der Weise funktional gekoppelt, dass die Dichtung dafür konfiguriert ist, sich zwischen einer offenen Position, in der die Dichtung ermöglicht, dass das Gas zwischen der ersten und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt, und einer geschlossenen Position, in der die Dichtung hemmt, dass das Gas und die Flüssigkeit durch den Ventilinnenhohlraum von der ersten Ventilöffnung zu der zweiten Ventilöffnung strömen, zu bewegen.
In einer Ausführungsform kann die Dichtung dafür konfiguriert sein, in Öl zu schwimmen. Die Dichtung kann im Wesentlichen hohl sein. Zum Beispiel kann die Dichtung eine im Wesentlichen hohle Aluminiumkugel sein.
In einer Ausführungsform kann das zweiflutige Rückschlagventil ferner einen Fuß enthalten, der innerhalb des Ventilkörpers befestigt ist. Der Fuß ist so konfiguriert, dass er die Dichtung stützt, wenn die Dichtung in der offenen Position ist. Der Fuß kann einen Fußkörper enthalten, der eine Vertiefung definiert. Die Vertiefung kann so konfiguriert und bemessen sein, dass sie die Dichtung teilweise aufnimmt. Der Fußkörper definiert eine Körperaußenperipherie. Ferner definiert der Fuß einen Rand, der entlang der Körperaußenperipherie mit dem Fußkörper gekoppelt ist. Der Rand ist mit dem Ventilkörper gekoppelt. Der Fuß weist mehrere Löcher auf, die jeweils durch den Rand verlaufen. Jedes Loch ist dafür konfiguriert zu ermöglichen, dass das Gas zwischen der ersten und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt. Der Rand kann im Wesentlichen scheibenförmig sein. Die mehreren Löcher können in Umfangsrichtung entlang des Rands angeordnet sein.
In einer Ausführungsform kann das zweiflutige Rückschlagventil ferner wenigstens eine Wand umfassen, die durch einen Abschnitt des Fußes wie etwa durch den Rand gestützt ist. Die Wand ist innerhalb des Ventilkörpers angeordnet, um die Bewegung der Dichtung, wenn sich die Dichtung zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position bewegt, zu führen. Der Ventilkörper definiert eine Ventilinnenoberfläche, die wenigstens den Ventilinnenhohlraum definiert. Die Wand kann zwischen der Ventilinnenoberfläche und der Dichtung angeordnet sein.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Kraftmaschinenanordnungen. In einer Ausführungsform enthält die Kraftmaschinenanordnung eine Kraftmaschine, die eine Verbrennungskammer und eine Kurbelgehäusekammer aufweist. Die Einlassanordnung enthält einen Einlasskrümmer, der fluidtechnisch mit der Verbrennungskammer gekoppelt ist. Ferner enthält die Kraftmaschinenanordnung ein zweiflutiges Rückschlagventil, das fluidtechnisch zwischen die Kurbelgehäusekammer und den Einlasskrümmer gekoppelt ist. Das zweiflutige Rückschlagventil enthält einen Ventilkörper, der einen Ventilinnenhohlraum aufweist. Der Ventilinnenhohlraum ist in Fluidverbindung mit der Kurbelgehäusekammer und mit dem Einlasskrümmer angeordnet. Ferner enthält das zweiflutige Rückschlagventil eine Dichtung, die innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Die Dichtung ist so konfiguriert, dass sie in Öl schwimmt und in Bezug auf den Ventilkörper feststehend bleibt, wenn ein Gas entlang der Dichtung durch den Ventilinnenhohlraum strömt. Die Dichtung ist in der Weise innerhalb des Ventilkörpers funktional gekoppelt, dass die Dichtung dafür konfiguriert ist, sich relativ zu dem Ventilkörper zwischen einer offenen Position, in der die Dichtung ermöglicht, dass das Gas zwischen der Kurbelgehäusekammer und dem Einlasskrümmer durch den Ventilinnenhohlraum strömt, und einer geschlossenen Position, in der die Dichtung hemmt, dass das Gas und das Öl aus der Kurbelgehäusekammer durch den Ventilinnenhohlraum in den Einlasskrümmer strömen, zu bewegen.
In einer Ausführungsform kann die Dichtung eine im Wesentlichen hohle Metallkugel sein.
In einer Ausführungsform enthält die Kraftmaschinenanordnung ferner einen Fuß, der innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist. Der Fuß ist dafür konfiguriert, die Dichtung zu stützen, und weist mehrere Löcher auf. Jedes Loch ist dafür konfiguriert zu ermöglichen, dass das Gas entlang der Dichtung durch den Ventilinnenhohlraum strömt. Ferner kann die Kraftmaschinenanordnung mehrere Wände enthalten, die in dem Ventilkörper angeordnet sind. Die Wände sind um die Dichtung angeordnet, um die Dichtung von den Löchern beabstandet zu halten.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Verfahren zur Herstellung einer Kraftmaschinenanordnung. In einer beispielhaften Ausführungsform enthält das Verfahren das fluidtechnische Koppeln einer Verbrennungskammer einer Kraftmaschine mit einem Einlasskrümmer einer Einlassanordnung. Die Kraftmaschine weist eine Kurbelgehäusekammer auf. Die Kurbelgehäusekammer enthält Öl. Ferner enthält das Verfahren das fluidtechnische Koppeln eines zweiflutigen Rückschlagventils zwischen die Kurbelgehäusekammer und den Einlasskrümmer. Das zweiflutige [engl.: ”dual”] Rückschlagventil ist dafür konfiguriert, eine doppeltgerichtete Strömung von Gas zwischen der Kurbelgehäusekammer und dem Einlasskrümmer zu ermöglichen, und außerdem zu verhindern, dass Öl von der Kurbelgehäusekammer in den Einlasskrümmer strömt.
Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen leicht aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einiger der besten Ausführungsarten und anderer Ausführungsformen zur Ausführung der wie in den beigefügten Ansprüchen definierten Erfindung zusammen mit den beigefügten Zeichnungen hervor.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Teilquerschnittsdarstellung eines Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystems, das mit einer Kraftmaschinenanordnung arbeitet;
2 ist eine perspektivische Ansicht eines zweiflutigen Rückschlagventils des in 1 gezeigten Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystems;
3 ist eine seitliche Querschnittsansicht des in 2 gezeigten zweiflutigen Rückschlagventils längs der Linie 3-3 aus 2, die einen Fuß und eine in einer offenen Position angeordnete Dichtung zeigt;
4 ist eine seitliche Querschnittsansicht des in 2 gezeigten zweiflutigen Rückschlagventils längs der Schnittlinie 3-3 aus 2, die die in einer geschlossenen Position angeordnete Dichtung zeigt; und
5 ist eine perspektivische Unteransicht des in 3 gezeigten Fußes.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Anhand der Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen in den verschiedenen Ansichten zur Identifizierung ähnlicher oder gleicher Komponenten verwendet sind, veranschaulicht 1 schematisch ein Fahrzeug 8, das eine Kraftmaschinenanordnung 10 enthält, die zum Antreiben eines Getriebes (nicht gezeigt) konfiguriert ist. Die Kraftmaschinenanordnung 10 enthält eine Kraftmaschine 12 und eine Einlassanordnung 14, die in Fluidverbindung mit der Kraftmaschine 12 angeordnet ist. Die Einlassanordnung 14 kann z. B. eine Luftreinigeranordnung 16, eine Drossel 18 und einen Einlasskrümmer 20 enthalten, die in einer Reihenanordnung angeordnet sind. Die Drossel 18 kann zwischen der Luftreinigeranordnung 16 und dem Einlasskrümmer 20 angeordnet sein und dafür konfiguriert sein, die Strömung von Luft 22 in den Einlasskrümmer 20 wahlweise zu drosseln. Die Luftreinigeranordnung 16 kann Gehäuse, Anschlüsse und/oder Leitungen enthalten, die sich oberstromig der Drossel 18 befinden können. In einer Konfiguration kann die Luftreinigeranordnung 16 z. B. einen Luftfilter 24 mit ausreichend Porosität oder eine andere Konstruktion zum Filtern schwebender Fremdkörper aus der Einlassluft 22 vor dem Durchgang in den Einlasskrümmer 20 enthalten.
Die Kraftmaschine 12 kann einen Kraftmaschinenblock 30, einen Zylinderkopf 32, eine Ölwanne 34 und einen Kraftmaschinen-Zylinderkopfdeckel 36 enthalten. Der Kraftmaschinenblock 30 kann mehrere Zylinderbohrungen 38 aufweisen (von denen eine gezeigt ist), wobei jede Zylinderbohrung 38 einen darin angeordneten hin- und hergehenden Kolben 40 enthält. Die mehreren Zylinderbohrungen 38 können auf irgendeine geeignete Weise wie etwa ohne Beschränkung in einer V-Kraftmaschinenanordnung, in einer Reihenkraftmaschinenanordnung und in einer horizontal gegenüberliegenden Kraftmaschinenanordnung angeordnet sein sowie Konfigurationen mit obenliegenden Nocken als auch mit Nocken im Block verwenden.
Der Zylinderkopf 32, der Kraftmaschinenblock 30 und der hin- und hergehende Kolben 40 können zusammenwirken, um für jede jeweilige Zylinderbohrung 38 eine Verbrennungskammer 42 zu definieren. Außerdem kann der Zylinderkopf 32 einen oder mehrere Einlasskanäle 44 und Auslasskanäle 46 in wahlweiser Fluidverbindung mit der Verbrennungskammer 42 bereitstellen. Der Einlasskanal 44 kann verwendet werden, um ein Luft/Kraftstoff-Gemisch von dem Einlasskrümmer 20 an die Verbrennungskammer 42 zu liefern. Nach der Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs (wie etwa, wenn es durch einen Zündfunken von einer Zündkerze 48 gezündet worden ist) kann der Auslasskanal 46 Abgase aus der Verbrennungskammer 42 befördern.
Während des Kraftmaschinenbetriebs kann ein Ansaugtakt des Kolbens 40 Einlassluft 22 durch die Luftreinigeranordnung 16, über die Drossel 18, durch den Einlasskrümmer 20 und den Einlasskanal 44 und in die Verbrennungskammer 42 ansaugen, wo der Kraftstoff über Kraftstoffeinspritzeinrichtungen (nicht gezeigt) eingeleitet werden kann. Während des Arbeitstakts des Kolbens 40, der auf die Zündung des Luft/Kraftstoff-Gemischs in der Verbrennungskammer 42 folgt, kann ein Teil des Verbrennungsgases zwischen dem Kolben 40 und dem Kraftmaschinenblock 30 (d. h. Durchblasegase 50) und in die Kurbelgehäusekammer 52 gehen (wobei die Kurbelgehäusekammer 52 allgemein durch die Kraftmaschine 12 über der Ölwanne 34 und dem Kraftmaschinenblock 30 definiert ist). Da das Durchblasegas 50 eine Menge an unverbranntem Kraftstoff und Verbrennungsprodukten (wie etwa Wasserdampf) enthält, kann es erwünscht sein zu vermeiden, dass sich diese Gase innerhalb der Kurbelgehäusekammer 52 ansammeln. Dementsprechend kann ein Kurbelgehäuse-Zwangsentlüftungssystem (PCV-System) 6 verwendet werden, um das Durchblasegas 50 aus der Kurbelgehäusekammer 52 zu entleeren.
Das PCV-System 6 kann Kanäle, Durchlässe und/oder Kammern nutzen, die das Durchblasegas 50 aktiv aus der Kurbelgehäusekammer 52 in das Einlasssystem 14 entlüften können, wo es schließlich über den Auslasskanal 46 ausgestoßen werden kann. Genauer kann des PCV-System 6 eine erste Fluidleitung 60 enthalten, die die Kurbelgehäusekammer 52 mit einer durch den Zylinderkopfdeckel 36 definierten Nockenwellenkammer 62 fluidtechnisch koppeln kann. Die Nockenwellenkammer 62 kann eine oder mehrere sich drehende Nockenwellen 64 enthalten, die dafür konfiguriert sind, eines oder mehrere Ventile zu verlagern.
Benachbart zu der Nockenwellenkammer 62 kann das PCV-System 6 einen Luft-Öl-Abscheider 66 enthalten, der allgemein eine Abscheiderkammer 68 definiert. In einer Konfiguration kann die Abscheiderkammer 68 über mehrere Öffnungen 70 fluidtechnisch mit dem Nockenwellenvolumen 62 gekoppelt sein. Die Abscheiderkammer 68 kann über eine zweite Fluidleitung 72 fluidtechnisch mit dem Einlasskrümmer 20 gekoppelt sein. Außerdem kann die Kurbelgehäusekammer 52 über eine dritte Fluidleitung 74 mit der Luftreinigeranordnung 16 gekoppelt sein. Ein Rückschlagventil 82 kann in Reihe mit der dritten Fluidleitung 74 positioniert sein, um eine Rückströmung aus der Kurbelgehäusekammer 52 in die Einlassanordnung 14 zu verhindern. In Abhängigkeit von der Konfiguration der Kraftmaschine 12 kann die erste Fluidleitung 60 z B. eine Bohrung oder ein Kanal innerhalb der Kraftmaschine 12 oder ein Rohr, das zwischen der Kurbelgehäusekammer 52 und dem Abscheider 66 verläuft, sein.
Wenn die Kraftmaschine 12 bei mittleren Kraftmaschinendrehzahlen und Kraftmaschinenlasten betrieben wird, kann der Ansaugtakt der Kraftmaschine 12 im Ergebnis dessen, dass die Drossel 18 die Einlassluftströmung 22 teilweise sperrt, in dem Einlasskrümmer 20 einen Unterdruck erzeugen. Der Unterdruck kann das Durchblasegas 50 über die erste und über die zweite Fluidleitung 60, 72 aus der Kurbelgehäusekammer 52 sowohl durch die Nockenwellenkammer 62 als auch durch die Abscheiderkammer 68 und in den Einlasskrümmer 20 ansaugen. Somit kann die Druckdifferenz über die Drossel 18 eine Bewegungskraft erzeugen, die die Kurbelgehäusekammer 52 aktiv entlüften kann. Während Bedingungen, wenn die Kraftmaschine 12 mit niedriger Last betrieben wird, oder während Leerlaufbedingungen veranlasst die Druckdifferenz zwischen der Kurbelgehäusekammer 52 und der Verbrennungskammer 42, dass das PCV-System 6 gefilterte Luft 22 aus der Luftreinigeranordnung 16 und durch die zweite Fluidleitung 72 in die Abscheiderkammer 68 und in die Nockenwellenkammer 62 ansaugt und dadurch gefilterte Umgebungsluft 22 mit Durchblasegasen 50 mischt. Während Bedingungen, unter denen die Kraftmaschine 12 mit hohen Kraftmaschinendrehzahlen und hoher Last betrieben wird, wird der Unterdruck in dem Einlasskrümmer 20 im Ergebnis dessen, dass die offene Drossel 18 eine hohe Einlassluftströmung 22 ansaugt, verringert. Das Durchblasegas 50 aus der Kurbelgehäusekammer 52 strömt über die erste bzw. die zweite Fluidleitung 60, 72 sowohl durch die Nockenwellenkammer 62 als auch durch die Abscheiderkammer 68 und in den Einlasskrümmer 20 und in die Luftreinigeranordnung 16. Somit kann der höhere Druck in der Kurbelgehäusekammer 52 eine Bewegungskraft erzeugen, die die Kurbelgehäusekammer 52 aktiv entlüften kann.
In einer Bedingung, in der kein Kraftstoff mehr für die Kraftmaschine 12 bereitgestellt wird (z. B. während drastischer Verzögerung wie etwa einer Bremsung zum Verringern des Kraftstoffverbrauchs, während des Betriebs von elektrischer Leistung in einem Hybridfahrzeug oder während Zylinderabschaltung), kann der Kolben 40 weiterhin innerhalb der Zylinderbohrung 38 pumpen. Dieses Pumpen ohne zugeordnete Verbrennung kann zwischen der Kurbelgehäusekammer 52 und der Verbrennungskammer 42 eine Druckdifferenz erzeugen, die veranlassen kann, dass Öl 91 aus der Kurbelgehäusekammer 52 in den Einlasskrümmer 20 strömt. Außerdem können Schwingung und plötzliche Bewegungen der Kraftmaschine 12 (z. B. unter Rennbedingungen) veranlassen, dass Öl 91 aus der Kurbelgehäusekammer 52 in den Einlasskrümmer 20 strömt. Es ist erwünscht zu verhindern oder wenigstens zu hemmen, dass Öl 91 den Einlasskrümmer 20 erreicht. Außerdem ist es erwünscht zu ermöglichen, dass Gas (wie etwa Luft 22 und Durchblasegas 50) in irgendeiner Richtung zwischen dem Einlasskrümmer 20 und der Kurbelgehäusekammer 52 strömt, um den Druck in der Kurbelgehäusekammer 52 zu minimieren. Um zu verhindern oder wenigstens zu unterdrücken, dass Öl oder irgendeine andere geeignete Flüssigkeit 91 aus der Kurbelgehäusekammer 52 in den Einlasskrümmer 20 strömt, können eines oder mehrere zweiflutige Rückschlagventile 80 in Reihe mit der zweiten Fluidleitung 72 oder mit irgendeiner anderen Leitung, die fluidtechnisch zwischen den Einlasskrümmer 20 (oder irgendein anderes Teil der Einlassanordnung 14) und die Kurbelgehäusekammer 52 gekoppelt ist, positioniert sein.
Anhand von 2–4 enthält das zweiflutige Rückschlagventil 80 einen Ventilkörper 84, der einen Ventilinnenhohlraum 86 definiert. Der Ventilkörper 84 weist eine Ventilaußenoberfläche 88 und eine Ventilinnenoberfläche 90, die der Ventilaußenoberfläche 88 gegenüberliegt, auf. Die Ventilinnenoberfläche 90 definiert den Ventilinnenhohlraum 86. Der Ventilinnenhohlraum 86 kann einen ersten Hohlraumabschnitt 92, der entlang einer ersten Ventilachse V langgestreckt ist, und einen zweiten Hohlraumabschnitt 94, der entlang einer zweiten Ventilachse O langgestreckt ist, enthalten. Die erste Ventilachse V kann im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Ventilachse O sein. Ferner kann der Ventilinnenhohlraum 86 einen dritten Hohlraumabschnitt oder Zwischenhohlraumabschnitt 118 enthalten, der zwischen dem ersten Hohlraumabschnitt 92 und dem zweiten Hohlraumabschnitt 94 angeordnet ist. Dementsprechend koppelt der dritte Hohlraumabschnitt 118 fluidtechnisch den ersten Hohlraumabschnitt 92 und den zweiten Hohlraumabschnitt 94.
Der Ventilkörper 84 kann eine erste Ventilöffnung 96 und eine zweite Ventilöffnung 98 aufweisen, die beide in den Ventilinnenhohlraum 86 führen. Genauer führt die erste Ventilöffnung 96 direkt in den ersten Hohlraumabschnitt 92, während die zweite Ventilöffnung 98 direkt in den zweiten Hohlraumabschnitt 94 führt. Dementsprechend koppelt der Ventilinnenhohlraum 86 die erste Ventilöffnung 96 fluidtechnisch mit der zweiten Ventilöffnung 98. Die erste Ventilöffnung 96 ist zum Aufnehmen eines Abschnitts der zweiten Fluidleitung 72, um die zweite Fluidleitung 72 (oder irgendeine andere Fluidleitung) fluidtechnisch mit dem ersten Hohlraumabschnitt 92 zu koppeln, konfiguriert. Die zweite Ventilöffnung 98 ist zum Aufnehmen eines Abschnitts der zweiten Fluidleitung 72, um die zweite Fluidleitung 72 (oder irgendeine Fluidleitung) mit dem zweiten Hohlraumabschnitt 94 zu koppeln, konfiguriert. Genauer ist die erste Ventilöffnung 96 dafür konfiguriert, denjenigen Abschnitt der zweiten Fluidleitung 72 aufzunehmen, der näher an der Kurbelgehäusekammer 52 (1) ist, während die zweite Ventilöffnung 98 dafür konfiguriert ist, denjenigen Abschnitt der zweiten Fluidleitung 72 aufzunehmen, der näher an dem Einlasskrümmer 20 (1) ist. In dem Ventilinnenhohlraum 86 kann ein Dichtungselement 100 wie etwa ein O-Ring angeordnet sein, um einen Fluidleckverlust, wenn ein Abschnitt der zweiten Fluidleitung 72 mit dem ersten Hohlraumabschnitt 92 fluidtechnisch gekoppelt ist, zu verhindern oder wenigstens zu unterdrücken. Das Dichtungselement 100 kann in dem ersten Hohlraumabschnitt 92 angeordnet sein.
Der Ventilkörper 84 enthält ferner eine Schulter, einen Sitz oder Hals 120, die bzw. der den dritten Hohlraumabschnitt 118 wenigstens teilweise umgibt. Der Hals 120 definiert in dem dritten Hohlraumabschnitt 118 des Ventilinnenhohlraums 86 eine Halsöffnung 122. Die Querschnittsdimension oder der Durchmesser der Halsöffnung 122 kann sich entlang der ersten Ventilachse V ändern. Zum Beispiel kann die Querschnittsdimension oder der Durchmesser der Halsöffnung 122 in einer durch den Pfeil A angegebenen ersten Richtung abnehmen. In der gezeigten Ausführungsform kann die Halsöffnung 122 eine minimale Halsquerschnittsdimension oder einen minimalen Halsquerschnittsdurchmesser D3 aufweisen.
Das zweiflutige Rückschlagventil 80 enthält einen Fuß 104, der innerhalb des Ventilinnenhohlraums 86 angeordnet ist. Der Fuß 104 ist innerhalb des Ventilkörpers 84 befestigt und enthält einen Fußkörper 106, der eine Vertiefung 108 (4) definiert. Die Vertiefung 108 ist so konfiguriert, geformt und bemessen, dass sie wenigstens einen Abschnitt der Dichtung 102 aufnimmt. Obwohl die Zeichnungen den Fußkörper 106, der im Wesentlichen eine Kegelform aufweist, zeigen, kann der Fußkörper 106 andere geeignete Formen aufweisen. Unabhängig von seiner Form definiert der Fußkörper 106 eine Körperaußenperipherie 110. Unter der Voraussetzung, dass der gezeigte Fußkörper 106 im Wesentlichen kegelförmig ist, ist die Körperaußenperipherie 110 ein Umfang.
Außerdem enthält der Fuß 104 eine Lippe, einen Vorsprung oder Rand 112, die bzw. der entlang der Körperaußenperipherie 110 des Fußkörpers 106 angeordnet ist. Der Rand 112 verläuft von dem Fußkörper 106 in einer Richtung von der Vertiefung 108 weg. Ein Abschnitt des Fußes 104 wie etwa der Rand 112 kann im Wesentlichen scheibenförmig sein. Wegen der Verbindung zwischen dem Ventilkörper 84 und dem Rand 112 bleibt der Fuß 104 in Bezug auf den Ventilkörper 84 im Wesentlichen feststehend.
Anhand von 5 weist der Fuß 104 eines oder mehrere Löcher 116 auf, die dadurch verlaufen. Genauer können die Löcher 116 durch den Rand 112 verlaufen. Die Löcher 116 können in Umfangsrichtung entlang des Fußes 104 angeordnet sein. Insbesondere können die Löcher 116 in Umfangsrichtung entlang des Rands 112 angeordnet sein. Ungeachtet dessen, dass die Zeichnungen vier Löcher 116 zeigen, kann der Fuß 104 mehr oder weniger Löcher 116 aufweisen. Die Löcher 116 können äquidistant voneinander positioniert sein. Jedes Loch 116 ist dafür konfiguriert, eine Fluidströmung durch den Fuß 104 zuzulassen. Zum Beispiel ist jedes Loch 116 dafür konfiguriert, zwischen dem ersten Hohlraumabschnitt 92 und dem zweiten Hohlraumabschnitt 94 (3) Gas (wie etwa Durchblasegas 50) strömen zu lassen.
Wieder anhand von 2–4 enthält das zweiflutige Rückschlagventil 80 ferner eine Dichtung 102, die zum Sperren der Halsöffnung 122, um zu verhindern oder wenigstens zu unterdrücken, dass Fluid zwischen dem ersten Hohlraumabschnitt 92 und dem zweiten Hohlraumabschnitt 94 strömt, konfiguriert und bemessen ist. Die Dichtung 102 ist innerhalb des Ventilkörpers 84 zwischen dem ersten Hohlraumabschnitt 92 und dem zweiten Hohlraumabschnitt 94 angeordnet und dafür konfiguriert, sich durch den Ventilinnenhohlraum 86 und entlang der ersten Ventilachse V zwischen einer ersten oder offenen Position (3) und einer zweiten oder geschlossenen Position (4) zu bewegen. In der offenen Position ermöglicht die Dichtung 102, dass Gas (wie etwa Luft 22 und Durchblasegas 50) von der ersten Ventilöffnung 96 zu der zweiten Ventilöffnung 98 und umgekehrt strömt. Mit anderen Worten, wenn die Dichtung 102 in der offenen Position ist, kann Gas (wie etwa Luft 22 und Durchblasegas 50) in der ersten Richtung, die durch den Pfeil A angegeben ist, und in einer zweiten Richtung, die durch den Pfeil B angegeben ist, durch den Ventilinnenhohlraum 86 strömen. In der geschlossenen Position schließt die Dichtung 102 die Fluidströmung von der ersten Ventilöffnung 96 zu der zweiten Ventilöffnung 98 aus oder unterdrückt sie wenigstens.
In Betrieb ermöglichen die Löcher 116, dass Gas (wie etwa Luft 22 und Durchblasegas 50) in der ersten Richtung, die durch den Pfeil A angegeben ist, und in der zweiten Richtung, die durch den Pfeil B angegeben ist, zwischen der ersten Ventilöffnung 96 und der zweiten Ventilöffnung 98 strömt. In der offenen Position liegt die Dichtung 102 auf dem Fuß 104 auf, ohne die Löcher 116 zu versperren. Genauer ist wenigstens ein Abschnitt der Dichtung 102 in der Vertiefung 108 angeordnet, während sich die verbleibenden Abschnitte der Dichtung 102 nicht quer erstrecken, um die Löcher 116 zu bedecken und dadurch die Fluidströmung durch die Löcher 116 zu verhindern. Tatsächlich kann die Dichtung 102 eine maximale Dichtungsquerschnittsdimension oder einen maximalen Dichtungsquerschnittsdurchmesser D1 definieren, die bzw. der gleich oder kleiner einer maximalen Körperquerschnittsdimension oder einem maximalen Körperquerschnittsdurchmesser D2 ist, die bzw. der durch die Körperaußenperipherie 110 des Fußkörpers definiert ist, so dass sich die Dichtung 102 nicht über die Löcher 116 erstreckt.
Die Dichtung 102 kann als eine im Wesentlichen hohle Metallkugel oder Metallsphäre konfiguriert sein. Somit kann die Dichtung 102 im Wesentlichen eine sphärische Form aufweisen. Zum Beispiel kann die Dichtung 102 als eine im Wesentlichen hohle Aluminiumkugel konfiguriert sein. Allerdings ist denkbar, dass die Dichtung 102 andere geeignete Formen aufweisen kann und aus anderen geeigneten Materialien hergestellt sein kann. Unabhängig von ihrer Form und Konstruktion weist die Dichtung 102 eine Dichtungsdichte auf, die höher als die Gasdichte des durch den Ventilinnenhohlraum 86 strömenden Gases ist, und ermöglicht sie dadurch, dass die Dichtung 102 relativ zu dem Ventilkörper 84 im Wesentlichen feststehend bleibt, während das Gas in irgendeiner Richtung (z. B. in der ersten Richtung, die durch den Pfeil A angegeben ist, oder in der zweiten Richtung, die durch den Pfeil B angegeben ist) durch die Löcher 116 und entlang der Dichtung 102 strömt. Somit ist die Dichtungsdichte höher als die Gasdichtung der Luft 22, des Durchblasegases 50 oder eines Gemischs davon. Mit anderen Worten, die Dichtungsdichte ist höher als die Gasdichte.
Wenn eine Flüssigkeit wie etwa Öl 91 in der ersten Richtung, die durch den Pfeil A angegeben ist, durch die Löcher 116 strömt, bewegt sind die Dichtung 102 entlang der Ventilachse V aus der ersten oder offenen Position (3) in Richtung der zweiten oder geschlossenen Position (4). Um die Bewegung der Dichtung 102 zu erleichtern, ist die Dichtung 102 dafür konfiguriert, in der Flüssigkeit (wie etwa dem Öl 91), die in dem Ventilinnenhohlraum 86 strömt, zu schwimmen. Somit ist die Dichtungsdichte kleiner als die Flüssigkeitsdichte der durch den Ventilkörper 84 strömenden Flüssigkeit. Mit anderen Worten, die Flüssigkeitsdichte ist höher als die Dichtungsdichte. Zum Beispiel ist die Dichtungsdichte kleiner als die Öldichte. Mit anderen Worten, die Dichtung 102 ist weniger dicht als das Öl 91 oder als irgendeine andere Flüssigkeit, die durch den Ventilinnenhohlraum 86 strömt. Wenn eine Flüssigkeit wie etwa Öl 91 durch die Löcher 116 strömt, schwimmt die Dichtung 102 dementsprechend auf dieser Flüssigkeit, wobei die Flüssigkeit die Dichtung 102 drängt, sich in der durch den Pfeil A angegebenen ersten Richtung zu bewegen. Das weitere Strömen der Flüssigkeit wie etwa des Öls 91 durch die Löcher 116 veranlasst, dass sich die Dichtung 102 in Richtung der Halsöffnung 122 bewegt, bis die Dichtung 102 die geschlossene Position (4) erreicht. In der geschlossenen Position schließt die Dichtung 102 die Halsöffnung 122 im Wesentlichen und verhindert oder unterdrückt sie wenigstens, dass Gas und Flüssigkeit durch die Halsöffnung 122 strömen. Somit schließt die Dichtung 102 in der geschlossenen Position eine Fluidströmung zwischen der ersten Ventilöffnung 96 und der zweiten Ventilöffnung 98 aus oder hemmt sie wenigstens. Da die maximale Dichtungsquerschnittsdimension oder der maximale Dichtungsquerschnittsdurchmesser D1 größer als die minimale Halsquerschnittsdimension oder der minimale Halsquerschnittsdurchmesser D3 ist, kann die Dichtung 102 die Halsöffnung 122 schließen. Dadurch, dass es das Strömen des Öls 91 von der ersten Ventilöffnung 96 zu der zweiten Ventilöffnung 98 anhält, verhindert das zweiflutige Rückschlagventil 80, dass das Öl 91 den Einlasskrümmer 20 oder irgendein anderes Teil der Einlassanordnung 14 erreicht.
Während die Flüssigkeit wie etwa das Öl 91 in Richtung der ersten Ventilöffnung 96 zurückweicht, kann sich die Dichtung 102 aus der geschlossenen Position (4) in die offene Position (4) bewegen, da die Flüssigkeit die Dichtung 102 nicht mehr in Richtung der Halsöffnung 122 schiebt. In dem dritten Innenhohlraum 118 kann ein Vorbelastungselement wie etwa eine Feder 124 angeordnet sein, um die Dichtung 102 in Richtung der offenen Position vorzubelasten. Die Feder 124 kann zwischen der Ventilinnenoberfläche 90 und der Dichtung 102 verbunden sein. In der gezeigten Ausführungsform enthält die Feder 124 ein erstes Federende 126, das mit einem Abschnitt 128 der oberen Oberfläche der Ventilinnenoberfläche 90 gekoppelt ist, und ein zweites Federende 130, das mit der Dichtung 102 gekoppelt ist. Dementsprechend ist die Feder 124 dafür konfiguriert, die Dichtung 102 in der zweiten Richtung, die durch den Pfeil B angegeben ist, in Richtung der offenen Position vorzubelasten. Wenn die Dichtung 102 in der offenen Position ist, kann Gas durch die Löcher 116 und in der ersten und in der zweiten Richtung, die durch die Pfeile A bzw. B angegeben sind, zwischen der ersten Ventilöffnung 96 und der zweiten Ventilöffnung 98 strömen.
Um die Bewegung der Dichtung 102 zwischen der offenen und der geschlossenen Position zu führen, kann das zweiflutige Rückschlagventil 80 eine oder mehrere Wände enthalten, die zwischen der Ventilinnenoberfläche 90 und der Dichtung 102 angeordnet sind. Die Wände 132 können durch einen Abschnitt des Fußes 104 wie etwa durch den Rand 112 innerhalb des Ventilkörpers 84 gestützt sein und können um die Dichtung 130 angeordnet sein. Obwohl der Rand 112 die Wände 132 stützt, versperrt kein Abschnitt der Wände 132 die durch den Rand 112 verlaufenden Löcher 116. Die Wände 132 können in Umfangsrichtung entlang des Rands 112 angeordnet sein, ohne die Löcher 116 zu versperren. Zum Beispiel kann zwischen jedem Paar von Löchern 116 eine Wand 132 angeordnet sein. Darüber hinaus halten die Wände 132 die Dichtung 102 von den Löchern 116 beabstandet, so dass die Dichtung 102 die Fluidströmung durch die Löcher 116 nicht blockiert.
Wieder anhand von 1 ist es wie oben diskutiert erwünscht zu verhindern oder wenigstens zu unterdrücken, dass Öl 91 den Einlasskrümmer 20 erreicht, während ermöglicht wird, dass Gas (wie etwa Luft 22 und Durchblasegas 50) in irgendeiner Richtung zwischen dem Einlasskrümmer 20 und der Kurbelgehäusekammer 52 strömt. Das zweiflutige Rückschlagventil 80 ermöglicht eine doppeltgerichtete Gastströmung in der zweiten Fluidleitung 72 und minimiert dadurch den Druck in der Kurbelgehäusekammer 52. Mit anderen Worten, das zweiflutige Rückschlagventil 80 ist dafür konfiguriert, eine doppeltgerichtete Gasströmung zwischen dem Einlasskrümmer 20 der Einlassanordnung 14 und der Kurbelgehäusekammer 52 zu ermöglichen, während ausgeschlossen oder wenigstens gehemmt wird, dass Öl 91 (oder irgendeine andere geeignete Flüssigkeit) die Einlassanordnung 14 erreicht. Somit ist das zweiflutige Rückschlagventil 80 dafür konfiguriert zu verhindern oder wenigstens zu unterdrücken, dass Öl 91 (oder irgendeine andere geeignete Flüssigkeit) aus der Kurbelgehäusekammer 52 in den Einlasskrümmer 20 strömt.
Außerdem bezieht sich die vorliegende Offenbarung auf Verfahren zur Herstellung einer Kraftmaschinenanordnung 10. Dieses Herstellungsverfahren kann das fluidtechnische Koppeln der Verbrennungskammer 42 der Kraftmaschine 12 mit dem Einlasskrümmer 20 der Einlassanordnung 14 enthalten. Wie oben diskutiert wurde, enthält die Kraftmaschine 12 die Kurbelgehäusekammer 52, die Öl 91 enthalten kann. Ferner enthält das Herstellungsverfahren das fluidtechnische Koppeln des zweiflutigen Rückschlagventils 80 zwischen die Kurbelgehäusekammer 52 und den Einlasskrümmer 20. Wie oben ausführlich beschrieben wurde, ist das zweiflutige Rückschlagventil 80 dafür konfiguriert, eine doppeltgerichtete Strömung von Gas zwischen der Kurbelgehäusekammer 52 und dem Einlasskrümmer 20 zu ermöglichen, während es verhindert, dass Öl 91 aus der Kurbelgehäusekammer 52 zu dem Einlasskrümmer 20 strömt.
Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren dienen zur Unterstützung und Beschreibung der Erfindung, wobei der Schutzumfang der Erfindung aber allein durch die Ansprüche definiert ist. Obwohl einige der besten Ausführungsarten und andere Ausführungsformen zur Ausführung der beanspruchten Erfindung ausführlich beschrieben worden sind, gibt es verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die in den beigefügten Ansprüchen definierte Erfindung zu verwirklichen.

Claims

Zweiflutiges Rückschlagventil, das umfasst: einen Ventilkörper, der einen Ventilinnenhohlraum, eine erste Ventilöffnung, die in den Ventilinnenhohlraum führt, und eine zweite Ventilöffnung, die in den Ventilinnenhohlraum führt, aufweist, wobei der Ventilinnenhohlraum die erste Ventilöffnung fluidtechnisch mit der zweiten Ventilöffnung koppelt; und eine Dichtung, die innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist, wobei die Dichtung dafür konfiguriert ist, in einer Flüssigkeit zu schwimmen, wobei die Dichtung dafür konfiguriert ist, in Bezug auf den Ventilkörper feststehend zu bleiben, wenn ein Gas zwischen der ersten Ventilöffnung und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt; wobei die Dichtung in der Weise innerhalb des Ventilkörpers funktional gekoppelt ist, dass die Dichtung dafür konfiguriert ist, sich relativ zu dem Ventilkörper zwischen einer offenen Position, in der die Dichtung ermöglicht, dass das Gas zwischen der ersten und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt, und einer geschlossenen Position, in der die Dichtung hemmt, dass das Gas und die Flüssigkeit durch den Ventilinnenhohlraum aus der ersten Ventilöffnung in die zweite Ventilöffnung strömen, zu bewegen.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit Öl ist und wobei die Dichtung dafür konfiguriert ist, in Öl zu schwimmen.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 1, wobei die Dichtung im Wesentlichen hohl ist.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 3, wobei die Dichtung eine im Wesentliche hohle Aluminiumkugel ist.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 1, das ferner einen Fuß umfasst, der innerhalb des Ventilkörpers befestigt ist, wobei der Fuß dafür konfiguriert ist, die Dichtung zu stützen, wenn die Dichtung in der offenen Position ist.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 1, wobei der Fuß mehrere Löcher aufweist, die durch ihn verlaufen, wobei jedes Loch dafür konfiguriert ist zu ermöglichen, dass das Gas zwischen der ersten und der zweiten Ventilöffnung durch den Ventilinnenhohlraum strömt.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 6, wobei ein Abschnitt des Fußes im Wesentlichen scheibenförmig ist.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 7, wobei die mehreren Löcher in Umfangsrichtung entlang des Fußes angeordnet sind.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 1, das ferner wenigstens eine Wand umfasst, die durch einen Abschnitt des Fußes gestützt ist, wobei die wenigstens eine Wand in der Weise innerhalb des Ventilkörpers angeordnet ist, dass sie die Bewegung der Dichtung, wenn sich die Dichtung zwischen der offenen Position und der geschlossenen Position bewegt, führt.
Zweiflutiges Rückschlagventil nach Anspruch 9, wobei der Ventilkörper eine Ventilinnenoberfläche definiert, die wenigstens einen Ventilinnenhohlraum definiert, und die wenigstens eine Wand zwischen der Ventilinnenoberfläche und der Dichtung angeordnet ist.