DE19540529A1 - Absteuerventil des Schmierölkreislaufs einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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.