DE19540529A1 - Absteuerventil des Schmierölkreislaufs einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Absteuerventil des Schmierölkreislaufs einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbel
gehäuse, in dem eine Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der
zumindest ein einen Kolben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei
der Kolben in einem von einem Zylinderkopf gedeckten Zylinder
bewegbar ist, wobei weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden
ist, der eine Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist,
wobei das Absteuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen ent
gegen einer Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren
Kolben aufweist.
Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der DE-PS 34 43 518
bekannt. Ein generelles Problem dieses und anderer im Betrieb
befindlicher Absteuerventile sind die im Betrieb auftretenden Ge
räuschemissionen, die sich insbesondere als Schnarrgeräusch
darstellen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftma
schine mit einem Absteuerventil für den Ölkreislauf bereitzu
stellen, bei der die von dem Absteuerventil ausgehenden Ge
räuschemissionen verringert sind.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in den Kolben des Ab
steuerventils zumindest eine mit einer in den Ventilzylinder einge
lassenen Absteuerleitung zusammenwirkende Absteueröffnung
eingearbeitet ist, deren Öffnungsquerschnitt im Schließbereich
nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen Öffnungs
querschnitt abweichenden Schließquerschnitt aufweist. Alternativ
wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß der Kolben mit einer in den
Ventilzylinder eingelassenen Absteuerleitung zusammenwirkt und
daß zusätzlich zu der Absteuerleitung im Schließbereich nach
einem Absteuervorgang eine vom Querschnitt der Absteuerleitung
abweichende Schließleitung vorhanden ist.
Diesen Lösungen lag zunächst die Erkenntnis zugrunde, daß ent
gegen der Anzeige eines normalen Manometers ein direkter Zu
sammenhang zwischen dem Kolbenhub des Absteuerventils und
dem dynamischen Druck des Schmieröls besteht. Dabei wurde
festgestellt, daß der dynamische Druckanteil über dem statischen
Druck liegt und mit zunehmender Geräuschemission des Ab
steuerventils größer wird. Der Druckanstieg stellt sich im übrigen
exakt dann ein, wenn der Kolben die Steuerkante zu der
Absteuerleitung in dem Ventilzylinder passiert. Erfindungsgemäß
wird nun eine deutliche Absenkung des dynamischen Druckanteils
und damit der von dem Absteuerventil ausgehenden Geräusch
emission dadurch erreicht, daß der Übergang von der offenen zu
der geschlossenen Stellung des Ventils nicht abrupt sondern
langsam beziehungsweise kontinuierlich erfolgt. Dieser konti
nuierliche Übergang kann durch mehrere konstruktive Ausgestal
tungen erreicht werden. So ist es denkbar und im Rahmen der Er
findung möglich, an dem Außenumfang des Kolbens eine
beispielsweise schräge Steuerkante anzubringen, die beim
Schließvorgang des Absteuerventils für ein nur allmähliches
Schließen der Absteueröffnung zu der Absteuerleitung in dem
Ventilzylinder durch den Kolben sorgt. In bevorzugter Ausgestal
tung ist aber der Kolben so ausgebildet, daß er einen tiefliegen
den Kolbenboden aufweist und in dem darüberliegenden
schmieröldruckbeaufschalgten Teil des Kolbens eine Absteuer
öffnung eingearbeitet ist, deren Öffnungsquerschnitt im Schließ
bereich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen
Öffnungsquerschnitt abweichenden, kontinuierlich kleiner werden
den Schließquerschnitt aufweist.
Bei der Lösung nach dem unabhängigen Patentanspruch 2 ist an
stelle des Schließquerschnitts in dem Kolben eine Schließleitung
in den Ventilzylinder eingelassen. Diese Ausbildung beinhaltet
folglich die gleichen Vorteile wie die Ausbildung nach Patentan
spruch 1 bei einer anderen konstruktiven Lösung.
Dabei ist es in Weiterbildung auch bei dieser Lösung nach Pa
tentanspruch 2 vorgesehen, zumindest eine Absteueröffnung in
den Kolben einzulassen, während die Schließleitung in den Ven
tilzylinder eingearbeitet ist. Grundsätzlich wird man hier die ferti
gungstechnisch oder kostenmäßig günstigste Lösung wählen.
In Weiterbildung der Erfindung wird der Schließquerschnitt durch
eine zusätzliche Schließöffnung gebildet. Mit einer derartigen zu
sätzlichen Schließöffnung kann in einfacher Art und Weise der
Bereich des Öffnungsquerschnittes beeinflußt werden, ohne daß
die vorhandene Absteueröffnung in irgendeiner Art und Weise
verändert werden muß. Dabei sind dann die Möglichkeiten für die
Ausbildung der zusätzlichen Schließöffnung weitestgehend offen
und beeinflußbar.
So ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die
Schließöffnung zumindest angenähert den Durchmesser der Ab
steueröffnung aufweist, deren Mittelpunkt zu dem Mittelpunkt der
Absteueröffnung aber verschieden angeordnet ist. Dabei wird der
Mittelpunkt der Absteueröffnung selbstverständlich in der Art und
Weise verschoben sein, daß beim Schließvorgang des Kolbens
der Schließvorgang noch um eine geringe zusätzliche Zeitspanne
verlängert wird. Die Beibehaltung des Durchmessers auch bei der
Abschließöffnung in der Form, daß dieser gleich groß wie der der
Absteueröffnung ist, hat den Vorteil, daß das gleiche Werkzeug
(Bohrer) verwendet werden kann und zudem möglicherweise
sonst entstehende Probleme ausgeschlossen sind. So kann es
beispielsweise sein, daß bei sehr kleinen Schließöffnungen diese
durch im Öl befindliche Schmutzpartikel verstopft werden können.
Hier ist durch die Auslegung der Schließöffnung mit dem gleichen
Durchmesser wie die schon vorhandenen und erprobten Ab
steueröffnungen die Verstopfungsgefahr sicher ausgeschlossen.
In Weiterbildung der Erfindung weist die Schließöffnung einen
gegenüber der Absteueröffnung kleineren Durchmesser auf, deren
Mittelpunkt im Schließbereich der Absteueröffnung liegt. Diese
Ausbildung kann alternativ oder zusätzlich zu der zuvor beschrie
benen Schließöffnung mit gleichem Durchmesser wie die Ab
steueröffnung vorgesehen werden. Hierbei ist es so, daß mit der
Variierung des Durchmessers der Schließöffnung und der An
ordnung des entsprechenden Mittelpunktes eine noch genauere
und feinere Beeinflussung des Schließvorgangs und damit auch
der Geräuschabstrahlung möglich ist.
In Weiterbildung der Erfindung beträgt der Durchmesser der
Schließöffnung und/oder der Schließleitung zwischen ⌀ 1,5 mm
und ⌀ 3 mm, insbesondere ⌀ 1,5 mm. Mit diesen Werten bezüglich
des Durchmessers der Schließöffnung haben sich sehr gute Er
gebnisse der Geräuschreduzierung eingestellt. Dabei ist es so,
daß sich mit kleiner werdenden Durchmessern die besten Er
gebnisse bezüglich einer Verringerung der Geräuschemission
eingestellt haben, wobei andererseits aber bei kleineren Durch
messerwerten die Gefahr von Verstopfungen der Bohrungen zu
nimmt. Bei dem vorzugsweise angegebenen Wert von ⌀ 1,5 mm ist
bezüglich beider gegenläufiger Parameter ein guter Kompromiß
dargestellt.
In Weiterbildung der Erfindung ist die Absteueröffnung
parallelogrammartig ausgebildet und weist eine schrägverlau
fende Steuerkante auf. Bei dieser Ausbildung stellt die schräge
Steuerkante den sich ändernden Durchmesser der Absteuer
öffnung dar, wobei hier die Schräge der beeinflussende Parameter
ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der
Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren
dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrie
ben sind.
Es zeigen:
Fig. 1 Einen Kolben mit einer zu den Absteueröffnungen ver
setzten, aber gleich großen Schließöffnung,
Fig. 2 einen Kolben mit einer zusätzlichen kleineren
Schließöffnung,
Fig. 3 einen Kolben mit einer parallelogrammartig ausgebil
deten Absteueröffnung,
Fig. 4 beispielhaft ein Diagramm von dem möglichen
Schließverlauf,
Fig. 5 einen Kolben ohne Absteueröffnung, aber mit zusätz
licher Schließleitung im Ventilzylinder und
Fig. 6 einen Kolben mit Absteueröffnung(en) und zusätzlicher
Schließleitung im Ventilzylinder.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist insbesondere eine
selbstzündende Brennkraftmaschine, die entweder luft- oder
mediumgekühlt sein kann. Dabei ist der weitere Aufbau der
Brennkraftmaschine, beispielsweise als Reihenmotor oder V-Mo
tor im Rahmen der Erfindung nur insofern relevant, daß durch die
unterschiedlichen Hubräume sich unterschiedliche Fördermengen
des Ölkreislaufes ergeben können, die sich entsprechend auf den
Durchmesser der Absteueröffnung beziehungsweise Absteuer
öffnungen und der Schließöffnung beziehungsweise der Schließ
öffnungen auswirken können. Gemäß der Ausführungsform nach
Fig. 1 weist das Absteuerventil einen Kolben 1′ auf, der als
Hohlkolben ausgebildet ist und schmiermitteldruckbeaufschlagt
gegen eine Druckfeder 2 in einem Ventilzylinder bewegbar ist.
Dabei wird das von der Schmierölpumpe der Brennkraftmaschine
gefördert Öl unter anderem in den zylindrischen Hohlraum 3 des
Kolbens 1′ gefördert. Übersteigt der hier anstehende Schmieröl
druck einen vorgegebenen Grenzwert, wird der Kolben 1′ so weit
verschoben, bis die bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
vorhandenen drei Absteueröffnungen 4′ (rechts neben dem Kolben
in der Abwicklung dargestellt) mit einer in dem Ventilzylinder ein
gelassenen Absteuerleitung zusammenwirken. Hierbei kann
beispielsweise eine Ringnut Bestandteil der in den Ventilzylinder
eingelassenen Absteuerleitung sein, so daß bei jeder Dreh-Po
sition ein Zusammenwirken der Absteueröffnungen 4′ mit der Ab
steuerleitung sichergestellt ist. Zusätzlich weist der Kolben 1′
noch als vierte Öffnung eine Schließöffnung 5′ auf, die den
gleichen Durchmesser wie die Absteueröffnungen 4′ aufweist. Un
terschiedlich ist nur im Vergleich zu den Absteueröffnungen 4′ der
um das Maß x nach unten versetzte Mittelpunkt dieser Schließ
öffnung 5,. Dieses Maß x beträgt im übrigen bei einem Aus
führungsbeispiel und einem Durchmesser der Absteueröffnung 4′
beziehungsweise der Schließöffnung 5, von ⌀ 6 mm 1,2 mm.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist bei
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 in den Kolben 1′′ als
Schließöffnung 5,, eine Bohrung mit einem Durchmesser von ⌀ 0,5
mm bis ⌀ 3 mm, vorzugsweise ⌀ 1,5 mm eingelassen. Der Mittel
punkt dieser Bohrung ist im Bereich von 1 mm bis 4 mm unterhalb
dem untersten Punkt der Absteueröffnungen 4′′ angeordnet. Damit
ergibt sich in der Praxis, daß sowohl der Fall eintreten kann, daß
während des Schließvorgangs zunächst ein separates kleines
Loch geschlossen wird, dessen Querschnittsfläche entweder voll
kommen separat ist oder in den Öffnungsquerschnitt der Ab
steueröffnung 4′′ übergeht.
In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist die Absteueröffnung
parallelogrammartig ausgebildet und weist eine schrägverlau
fende Steuerkante 6 auf, die unter einem Winkel α verläuft. Durch
diese Steuerkante 6 wird der mit der Absteuerleitung zu
sammenwirkende Querschnitt allmählich verändert.
In dem Diagramm nach Fig. 4 ist beispielhaft der Verlauf der
Schließbewegung z über dem Verstellweg w des Kolbens darge
stellt. Dabei ist es so, daß mit zunehmenden Verstellweg w
beispielsweise analog den Fig. 1 und 2 der freie Öffnungs
querschnitt der Absteueröffnungen 4′, 4′′ zunehmend ent
sprechend der großen Fläche 7 kleiner wird, wobei kurz vor dem
endgültigen Schließen eine kleine Zusatzfläche 8 geschaffen ist.
Diese Zusatzfläche stellt die Querschnittsfläche dar, die durch die
Schließöffnung 5′, 5′′ dargestellt ist. Dabei ist es durch ent
sprechende Auslegung der Schließöffnung 5′, 5′′ möglich, ver
schiedene Schließverläufe darzustellen, wie dies durch die aus
gezogene und durch die strichlinierte Begrenzungslinie dargestellt
ist.
In den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 ist im
wesentlichen Unterschied zu den vorherigen Ausführungs
beispielen eine Schließleitung 11 in den Ventilzylinder einge
lassen. Ansonsten sind alle zuvor beschriebenen Konstruktions
möglichkeiten verwirklichbar. Somit kann der Durchmesser der
Schließleitung 11 ebenso wie der Abstand der Schließleitung 11
von der Absteuerleitung 10 die zuvor beschriebenen Werte haben.
Claims (8)
1. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine
Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kol
ben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei der Kolben in einem
von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei
weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden ist, der eine
Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist, wobei das Ab
steuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen entgegen einer
Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren Kolben auf
weist,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Kolben (1′, 1′′, 1′′′, 1′′′′, 1′′′′′)
zumindest eine mit einer in den Ventilzylinder (9) eingelassenen
Absteuerleitung (10) zusammenwirkende Absteueröffnung (4′, 4′′,
4′′′) eingearbeitet ist, deren Öffnungsquerschnitt im Schließbe
reich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen
Öffnungsquerschnitt abweichenden Schließquerschnitt aufweist.
2. Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, in dem eine
Kurbelwelle drehbar gelagert ist, an der zumindest ein einen Kol
ben tragendes Pleuel angelenkt ist, wobei .der Kolben in einem
von einem Zylinderkopf abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei
weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden ist, der eine
Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist, wobei das Ab
steuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen entgegen einer
Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren Kolben auf
weist,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (1′, 1′′, 1′′′, 1′′′′, 1′′′′′)
mit einer in den Ventilzylinder (9) eingelassenen Absteuerleitung
(10) zusammenwirkt und daß zusätzlich zu der Absteuerleitung
(10) im Schließbereich nach einem Absteuervorgang eine vom
Querschnitt der Absteuerleitung (10) abweichende Schließleitung
(11) vorhanden ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß in den Kolben (1′, 1′′, 1′′′, 1′′′′, 1′′′′′)
zumindest eine mit der Absteuerleitung (10) zusammenwirkende
Absteueröffnung (4′, 4′′, 4′′′) eingearbeitet ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schließquerschnitt durch eine
zusätzliche Schließöffnung (5′, 5′′) zu der Absteueröffnung (4′, 4′′,
4′′′) gebildet ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schließöffnung (5′, 5′′) zumin
dest angenähert den Durchmesser der Absteueröffnung (4′, 4′′,
4′′′) aufweist, deren Mittelpunkt zu dem Mittelpunkt der Ab
steueröffnung (4′, 4′′, 4′′′) verschieden ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schließöffnung (5′; 5′′, 5′′′)
einen gegenüber der Absteueröffnung (4′, 4′′, 4′′′) kleineren
Durchmesser aufweist, deren Mittelpunkt im Schließbereich der
Absteueröffnung liegt.
7. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Schließ
öffnung (5′, 5′′) und/oder der Schließleitung (11) zwischen ⌀ 0,5
mm und ⌀ 3 mm, insbesondere ⌀ 1,5 mm beträgt.
8. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Absteueröffnung (4′, 4′′, 4′′′)
parallelogrammartig ausgebildet eine schrägverlaufende Steuer
kante (6) im Schließbereich aufweist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995140529 DE19540529B4 (de) | 1995-10-31 | 1995-10-31 | Absteuerventil des Schmierölkreislaufs einer Brennkraftmaschine |
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