DE19540529B4

DE19540529B4 - Absteuerventil des Schmierölkreislaufs einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19540529B4
Application number: DE1995140529
Authority: DE
Inventors: Edward Reymont; Sven Bochmann
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2015-11-01
Also published as: DE19540529A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, 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 abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden ist, der eine Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist, wobei das Absteuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen entgegen einer Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren Kolben aufweist, 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 Schließbereich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen Öffnungsquerschnitt abweichenden Schließquerschnitt aufweist, und dass der Schließquerschnitt durch eine zusätzliche Schließöffnung (5', 5'') zu der Absteueröffnung (4', 4'', 4''') gebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, 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 abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden ist, der eine Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist, wobei das Absteuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen entgegen einer Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren Kolben aufweist.

Eine derartige Brennkraftmaschine ist aus der US 5,339,776 A bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Brennkraftmaschine weist einen konventionellen Aufbau auf, wobei von einer Schmierölpumpe das Schmieröl in einen Schmierölkreislauf gefördert wird. Um in dem Schmierölkreislauf einen vorgegebenen Höchstdruck nicht zu überschreiten, ist ein Absteuerventil vorgesehen, über das Öl abgesteuert werden kann. Ein generelles Problem dieses und anderer im Betrieb befindliche Absteuerventile sind die im Betrieb auftretenden Geräuschemissionen, die sich insbesondere als Schnarrgeräusch darstellen.

Eine weitere Brennkraftmaschine ist aus der DE 24 56 524 A1 bekannt. Die in diesem Dokument beschriebene Schmierölanlage beschreibt ein kombiniertes Absteuer-Druckregelventil für den Schmierölkreislauf einer Brennkraftmaschine. Dieses Kombinationsventil besteht im Wesentlichen aus zwei unabhängig voneinander arbeitenden Kolben, die in einem gemeinsamen Ventilgehäuse angeordnet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einem Absteuerventil für den Ölkreislauf bereitzustellen, bei der die von dem Absteuerventil ausgehenden Geräuschemissionen verringert sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in den Kolben des Absteuerventils zumindest eine mit einer in den Ventilzylinder eingelassenen Absteuerleitung zusammenwirkende Absteueröffnung eingearbeitet ist, deren Öffnungsquerschnitt im Schließbereich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen Öffnungsquerschnitt abweichenden Schließquerschnitt aufweist. Der Schließquerschnitt wird in einer ersten Ausführungsform durch eine zusätzliche Schließöffnung gebildet. Mit einer derartigen zusätzlichen 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. In einer weiteren Ausführungsform ist die Absteueröffnung parallelogrammartig ausgebildet und weist eine schrägverlaufende Steuerkante auf. Bei dieser Ausbildung stellt die schräge Steuerkante den sich ändernden Durchmesser der Absteueröffnung dar, wobei hier die Schräge der beeinflussende Parameter ist.

Diesen Lösungen lag zunächst die Erkenntnis zugrunde, dass entgegen der Anzeige eines normalen Manometers ein direkter Zusammenhang 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 Absteuerventils 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 Geräuschemission dadurch erreicht, dass der Übergang von der offenen zu der geschlossenen Stellung des Ventils nicht abrupt sondern langsam beziehungsweise kontinuierlich erfolgt. Dieser kontinuierliche Übergang kann durch mehrere konstruktive Ausgestaltungen erreicht werden. So ist es denkbar und im Rahmen der Erfindung 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 Ausgestaltung ist aber der Kolben so ausgebildet, dass er einen tiefliegenden Kolbenboden aufweist und in dem darüber liegenden schmieröldruckbeaufschlagten Teil des Kolbens eine Absteueröffnung eingearbeitet ist, deren Öffnungsquerschnitt im Schließbereich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen Öffnungsquerschnitt abweichenden, kontinuierlich kleiner werdenden Schließquerschnitt aufweist.

So ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass die Schließöffnung zumindest angenähert den Durchmesser der Absteueröffnung 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 beispiels weise 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 Absteueröffnungen 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 beschriebenen Schließöffnung mit gleichem Durchmesser wie die Absteueröffnung vorgesehen werden. Hierbei ist es so, dass mit der Variierung des Durchmessers der Schließöffnung und der Anordnung 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 ∅0,5 mm und ∅3 mm, insbesondere ∅1,5 mm. Mit diesen Werten bezüglich des Durchmessers der Schließöffnung haben sich sehr gute Ergebnisse der Geräuschreduzierung eingestellt. Dabei ist es so, dass sich mit kleiner werdenden Durchmessern die besten Ergebnisse bezüglich einer Verringerung der Geräuschemission eingestellt haben, wobei andererseits aber bei kleineren Durchmesserwerten die Gefahr von Verstopfungen der Bohrungen zunimmt. Bei dem vorzugsweise angegebenen Wert von ∅1,5 mm ist bezüglich beider gegenläufiger Parameter ein guter Kompromiss dargestellt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
Es zeigen:
1: Einen Kolben mit einer zu den Absteueröffnungen versetzten, aber gleich großen Schließöffnung,
2: einen Kolben mit einer zusätzlichen kleineren Schließöffnung,
3: einen Kolben mit einer parallelogrammartig ausgebildeten Absteueröffnung,
4: beispielhaft ein Diagramm von dem möglichen Schließverlauf,
5: einen Kolben ohne Absteueröffnung, aber mit zusätzlicher Schließleitung im Ventilzylinder und
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-Motor 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 Absteueröffnungen und der Schließöffnung beziehungsweise der Schließöffnungen auswirken können. Gemäß der Ausführungsform nach 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 geförderte Öl unter anderem in den zylindrischen Hohlraum 3 des Kolbens 1' gefördert. Übersteigt der hier anstehende Schmieröldruck einen vorgegebenen Grenzwert, wird der Kolben 1' so weit verschoben, bis die bei dem Ausführungsbeispiel nach 1 vorhandenen drei Absteueröffnungen 4' (rechts neben dem Kolben in der Abwicklung dargestellt) mit einer in dem Ventilzylinder eingelassenen Absteuerleitung zusammenwirken. Hierbei kann beispielsweise eine Ringnut Bestandteil der in den Ventilzylinder eingelassenen Absteuerleitung sein, so daß bei jeder Dreh-Position ein Zusammenwirken der Absteueröffnungen 4' mit der Absteuerleitung sichergestellt ist. Zusätzlich weist der Kolben 1' noch als vierte Öffnung eine Schließöffnung 5' auf, die den gleichen Durchmesser wie die Absteueröffnungen 4' aufweist. Unterschiedlich ist nur im Vergleich zu den Absteueröffnungen 4' der um das Maß x nach unten versetzte Mittelpunkt dieser Schließöffnung 5'. Dieses Maß x beträgt im übrigen bei einem Ausführungsbeispiel und einem Durchmesser der Absteueröffnung 4' beziehungsweise der Schließöffnung 5' von ∅σ6 mm 1,2 mm.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach 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 Mittelpunkt 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 vollkommen separat ist oder in den Öffnungsquerschnitt der Absteueröffnung 4'' übergeht.
In dem Ausführungsbeispiel nach 3 ist die Absteueröffnung parallelogrammartig ausgebildet und weist eine schrägverlaufende Steuerkante 6 auf, die unter einem Winkel α verläuft. Durch diese Steuerkante 6 wird der mit der Absteuerleitung zusammenwirkende Querschnitt allmählich verändert.
In dem Diagramm nach 4 ist beispielhaft der Verlauf der Schließbewegung z über dem Verstellweg w des Kolbens dargestellt. Dabei ist es so, dass mit zunehmenden Verstellweg w beispielsweise analog den 1 und 2 der freie Öffnungsquerschnitt der Absteueröffnungen 4', 4'' zunehmend entsprechend 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 entsprechende Auslegung der Schließöffnung 5', 5'' möglich, verschiedene Schließverläufe darzustellen, wie dies durch die ausgezogene und durch die strichlinierte Begrenzungslinie dargestellt ist.

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, 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 abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden ist, der eine Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist, wobei das Absteuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen entgegen einer Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren Kolben aufweist, 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 Schließbereich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen Öffnungsquerschnitt abweichenden Schließquerschnitt aufweist, und dass der Schließquerschnitt durch eine zusätzliche Schließöffnung (5', 5'') zu der Absteueröffnung (4', 4'', 4''') gebildet ist.
Brennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, 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 abgedeckten Zylinder bewegbar ist, wobei weiterhin ein Schmierölkreislauf vorhanden ist, der eine Schmierölpumpe und ein Absteuerventil aufweist, wobei das Absteuerventil schmieröldruckbeaufschlagt einen entgegen einer Druckfeder in einem Ventilzylinder verschiebbaren Kolben aufweist, 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 Schließbereich nach einem Absteuervorgang einen vom vorherigen Öffnungsquerschnitt abweichenden Schließquerschnitt aufweist, und dass die Absteueröffnung (4', 4'', 4''') parallelogrammartig ausgebildet eine schrägverlaufende Steuerkante (6) im Schließbereich aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schließöffnung (5', 5'') zumindest angenähert den Durchmesser der Absteueröffnung (4', 4'', 4''') aufweist, deren Mittelpunkt zu dem Mittelpunkt der Absteueröffnung (4', 4'', 4''') verschieden ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 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.
Brennkraftmaschine nach einem, der Ansprüche 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser der Schließöffnung (5', 5'') und/oder einer Schließleitung (11) zwischen ∅0,5 mm und ∅3 mm, insbesondere 01,5 mm beträgt.