DE202005012403U1

DE202005012403U1 - Pneumatisches Druckregelventil

Info

Publication number: DE202005012403U1
Application number: DE202005012403U
Authority: DE
Original assignee: Ing Walter Hengst GmbH and Co KG
Current assignee: Hengst SE and Co KG
Priority date: 2005-08-06
Filing date: 2005-08-06
Publication date: 2006-12-21
Anticipated expiration: 2015-08-07
Also published as: WO2007017033A1; EP1913241B1; DE502006002141D1; EP1913241A1; ATE414843T1

Abstract

Pneumatisches Druckregelventil (1) zur selbsttätigen Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei das Druckregelventil (1) im Verlauf einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordnet ist, deren Durchlaß mittels des Druckregelventils (1) in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen einem Referenzdruck und einem an einem Einlaß (11) des Druckregelventils (1) anliegenden Gasdruck selbsttätig veränderbar ist, wobei im Druckregelventil (1) eine in einem Ventilgehäuse (10) eingespannte Stellmembran (2) vorgesehen ist, die einerseits von dem Referenzdruck und andererseits von dem Gasdruck sowie durch Federkraft beaufschlagt ist, wodurch bei Veränderung des Differenzdrucks zwischen den an die Stellmembran (2) angrenzenden Bereichen (13, 14) die Stellmembran (2) verstellt wird und die Stellmembran (2) den Durchlaß durch eine erste, größere Abströmöffnung (15) und durch wenigstens eine davon getrennte, dazu beabstandete zweite, kleinere, parallel durchströmbare Abströmöffnung (16) des Druckregelventils (1) vergrößert oder verkleinert, wobei bei absinkendem Druck am Einlaß (11) des Druckregelventils (1) durch die Stellmembran (2) zunächst die größere Abströmöffnung (15) und...

Description

Die vorliegend Erfindung betrifft ein pneumatisches Druckregelventil zur selbsttätigen Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei das Druckregelventil im Verlauf einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordnet ist, deren Durchlaß mittels des Druckregelventils in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen einem Referenzdruck und einem an einem Einlaß des Druckregelventils anliegenden Gasdruck selbsttätig veränderbar ist, wobei im Druckregelventil eine in einem Ventilgehäuse eingespannte Stellmembran vorgesehen ist, die einerseits von dem Referenzdruck und andererseits von dem Gasdruck sowie durch Federkraft beaufschlagt ist, wodurch bei Veränderung des Differenzdrucks zwischen den an die Stellmembran angrenzenden Bereichen die Stellmembran verstellt wird und die Stellmembran den Durchlaß durch eine erste, größere Abströmöffnung und durch wenigstens eine davon getrennte, dazu beabstandete zweite, kleinere, parallel durchströmbare Abströmöffnung des Druckregelventils vergrößert oder verkleinert, wobei bei absinkendem Druck am Einlaß des Druckregelventils durch die Stellmembran zunächst die größere Abströmöffnung und erst danach die kleinere Abströmöffnung verschließbar ist.
Hinsichtlich der Kurbelgehäuseentlüftung von modernen Brennkraftmaschinen besteht die gesetzliche und daraus resultierend die technische Anforderung, daß im Kurbelgehäuse unabhängig vom Druck im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und unabhängig vom Volumen- oder Massenstrom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases in sämtlichen Betriebszuständen oder Kennfeldbereichen der Brennkraftmaschine bei Berücksichtigung eines Druckverlustes in einem üblicherweise vorgesehenen Ölnebelabscheider ein Unterdruck in einem vorgegebenen Druckbereich, in der Praxis z.B. zwischen 0 und etwa 30 hPa, gehalten wird. Um den Druck im Kurbelgehäuse bei wechselnden Unterdrücken im Ansaugtrakt und unterschiedlichen Volumenströmen des Kurbelgehäuseentlüftungsgases möglichst konstant zu halten, werden sowohl bei Otto- wie auch bei Diesel-Brennkraftmaschinen überwiegend Druckregelventile eingesetzt, bei denen in Abhängigkeit von einer auf eine Stellmembran wirkenden Druckdifferenz ein Abströmquerschnitt aus dem Ventil geregelt und damit der Kurbelgehäusedruck auf einem mehr oder weniger konstanten Wert gehalten wird. Eine hohe Regelgüte und damit eine weitgehende Unabhängigkeit des Kurbelgehäusedrucks vom Druck im Ansaugtrakt und vom Volumenstrom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases ergibt sich bei Druckregelventilen mit einem großen Flächenverhältnis zwischen der Stellmembranfläche und dem von der Stellmembran geregelten Abströmquerschnitt aus dem Druckregelventil. Im Hinblick auf den Gesamtdruckverlust über dem Druckregelventil darf der Abströmquerschnitt allerdings nicht zu klein gewählt werden. Gleichzeitig zwingen die zunehmend eingeschränkten Bauraumverhältnisse und der Kostendruck zur Entwicklung von Druckregelventilen mit kleinen Bauabmessungen, wodurch die mögliche Fläche der Stellmembran beschränkt wird.
Aus der DE 101 55 176 A1 ist ein Druckregelventil der eingangs genannten Art bekannt. Bei diesem bekannten Druckregelventil ist der ersten Abströmöffnung eine erste Regelfeder und der zweiten Abströmöffnung eine eigene, zweite Regelfeder zugeordnet. Jede Regelfeder übt für sich auf die Stellmembran jeweils eine in Öffnungsrichtung wirkende Kraft aus. Dabei soll die erste Regelfeder nur auf einen ersten Membranbereich wirken und die zweite Regelfeder nur auf einen zweiten, anderen Membranbereich wirken. Als nachteilig ist bei diesem bekannten Druckregelventil anzusehen, daß es aufgrund der Verwendung von zwei separaten Regelfedern eine relativ große Anzahl von Einzelteilen, hier insbesondere zwei verschiedene Regelfedern, benötigt. Dies führt zu einem erhöhten Herstellungs- und Montageaufwand. Außerdem ist ungünstig, daß sich bei Verwendung von mehreren Regelfedern deren Toleranzen im ungünstigen Fall so addieren, daß eine relativ große Streuung bei der Regelcharakteristik, die das Druckregelventil insgesamt aufweist, ergibt. Schließlich ergeben sich störende Wirkungen der Federn auf den jeweils nicht zugehörigen Membranbereich, wenn die Federn und die jeweils zugehörigen Membranbereiche nicht ausreichend weit voneinander beabstandet werden; ein großer Abstand ist aber wegen der üblichen Bauraumbegrenzungen in der Praxis schwer oder gar nicht einzuhalten.
Ein weiteres Druckregelventil ist aus DE 102 49 720 A1 bekannt. Dieses Druckregelventil ist speziell für eine Brennkraftmaschine mit einem Turbolader ausgelegt. Bei einer Brennkraftmaschine mit einem Turbolader muß eine Kurbelgehäuseentlüftung sowohl über einen ersten Entlüftungsleitungsabschnitt mit dem Ansaugtrakt stromauf des Turboladers als auch über einen zweiten Entlüftungsleitungsabschnitt mit dem Ansaugtrakt stromab des Turboladers verbunden sein. Das hier beschriebene Druckregelventil hat einen mit einem Ventilkörper zusammenwirkenden Ventilsitz, der einen ersten Ausgangskanal und einen zweiten Ausgangskanal aufweist, wobei jeweils ein Aus gangskanal mit je einem der beiden zuvor genannten Bereiche des Ansaugtrakts stromauf bzw. stromab des Turboladers verbunden ist. Innerhalb des Druckregelventils ist der zweite Ausgangskanal konzentrisch um den ersten Ausgangskanal herum angeordnet. In jedem Ausgangskanal ist außerdem jeweils ein eigenes Rückschlagventil angeordnet. Wenn der Turbolader in Betrieb ist, erfolgt die Entlüftung in den Ansaugtrakt stromauf des Turboladers; ist der Turbolader nicht in Betrieb, erfolgt die Entlüftung in den Bereich des Ansaugtrakts stromab des Turboladers. Bei diesem Druckregelventil wird also, abhängig vom Turboladerbetriebszustand, entweder nur der erste Ausgangskanal oder alternativ nur der zweite Ausgangskanal von dem Kurbelgehäuseentlüftungsgas durchströmt. Damit bietet diese bekannte Druckregelventil zwar eine selbsttätige Wahl des Bereichs des Ansaugtrakts, in den die Kurbelgehäuseentlüftungsgase eingeleitet werden, jedoch bietet dieses Druckregelventil keine verbesserte Regelcharakteristik im Hinblick auf die oben dargelegten Anforderungen, die allgemein an Druckregelventile von modernen Brennkraftmaschinen gestellt werden.
Aus der EP 0 471 142 B1 ist ein weiteres Druckregelventil für den Einbau in eine Entlüftungsleitung an einer Brennkraftmaschine, insbesondere zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugtrakt, bekannt. Dieses Druckregelventil besitzt ein Ventilgehäuse, das aus einem topfförmigen Gehäuseunterteil und einem Gehäusedeckel zusammengesetzt ist. Das Gehäuse hat einen in das Gehäuseunterteil einmündenden Zuflußstutzen und einen aus dem Gehäuseunterteil ausmündenden Abflußstutzen, dessen zentral innerhalb des Ventilgehäuses angeordnetes Stutzenende als Ventilsitz ausgebildet ist. Weiterhin besitzt das Ventil eine an ihrem Rand in einer Nut zwischen dem Gehäusedeckel und dem Gehäuseunterteil abgedichtet eingeklemmte Stellmembran, die das Ventilgehäuse in eine Ventilkammer und eine über einen Belüftungskanal mit der Atmosphäre verbundene Belüftungskammer unterteilt. Dabei weist die Membran eine dem Ventilsitz am Stutzenende zugewandte Ventilplatte auf. Weiterhin ist eine Druckfeder vorgesehen, die sich an dem Boden des Gehäuseunterteils abstützt und eine Kraft auf die Membran in Richtung des Gehäusedeckels ausübt. Weiterhin ist bei diesem Druckregelventil wesentlich, daß zwischen der Ventilplatte der Membran und dem ersten Ventilsitz am Gehäuseunterteil ein Zwischenventil angeordnet ist, welches einen zweiten Ventilsitz aufweist, der der Membran zugewandt ist und mit der Ventilplatte der Membran zusammenwirkt. Außerdem weist das Zwischenventil eine Ventilplatte auf, die dem Ventilsitz des Gehäuseunterteils zugewandt ist und mit diesem zusammenwirkt, wobei das Zwischenventil an der Membran derart angeordnet ist, daß eine axiale Relativbewegung zwischen der Membran und dem Zwischenventil möglich ist. Bevorzugt ist an der Membran ein hohlzylindrisches Teil angeordnet, welches an seinem Mantel mit Durchbrüchen versehen ist und in welchem das Zwischenventil angeordnet ist. Außerdem ist bevorzugt zwischen der Membran und dem Zwischenventil eine weitere Druckfeder angeordnet, welche im Ruhezustand das von dem Zwischenventil und der Ventilplatte der Membran gebildete zweite Ventil offenhält.
Mit diesem bekannten Druckregelventil wird zwar die angestrebte gute Regelcharakteristik des Druckregelventils mittels der Verwendung der zwei Ventile, nämlich des Hauptventils und des Zwischenventils, erreicht, jedoch ist dieser Vorteil mit einem sehr hohen Aufwand an Einzelteilen und einem entsprechend hohen Montageaufwand verbunden. Da auch hier vorzugsweise zwei Druckfedern als Regelfedern verwendet werden, tritt auch hier die Problematik einer ungünstigen Überlagerung von Federtoleranzen, zuzüglich weiterer Bauteiltoleranzen durch die vielen Einzelteile, auf.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Druckregelventil der eingangs genannten Art zu schaffen, das die dargelegten Nachteile vermeidet und bei dem bei einer einfachen Konstruktion mit wenigen Einzelteilen und bei geringem Montageaufwand und geringen Toleranzen eine hohe Regelgüte und ein zuverlässiger Betrieb erreicht wird.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit einem Druckregelventil der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Stellmembran mit einer einzigen Regelfeder zur Erzeugung der Federkraft beaufschlag ist, daß durch die einzige Regelfeder die Federkraft sowohl in einen mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich als auch in einen mit der wenigstens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich einleitbar ist und daß der Membranbereich, der mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkt, relativ zur übrigen Stellmembran senkrecht zur Membranebene verstellbar ist und eine Fläche aufweist, die höchstens 1/5 der Gesamtfläche der Stellmembran beträgt.
Das erfindungsgemäße Druckregelventil bietet den Vorteil einer günstigen Regelcharakteristik, weil der Kurbelgehäusedruck bei großen Volumenströmen des Kurbelgehäuseentlüftungsgases und geringen am Druckregelventil anliegenden Druckdifferenzen durch die große Abströmöffnung geregelt wird. Kommt es zu einem Absinken des Drucks im Kurbelgehäuse, verschließt die Stellmembran zunächst gegen die Federkraft der Regelfeder des Druckregelventils durch axiale Annäherung die größere Abströmöffnung. Kommt es anschließend zu einem weiteren Absinken des Kurbelge häusedrucks, wird die Stellmembran unter weiterer Verformung derselben, einzigen Regelfeder und unter Verformung in sich so verstellt, daß nun auch die wenigstens eine kleinere Abströmöffnung in ihrem Querschnitt verengt und im Grenzfall verschlossen wird. Da der verbleibende, bei geschlossener größerer Abströmöffnung für die Druckregelung verwendete Querschnitt der kleineren Abströmöffnung kleiner ist als der Querschnitt der größeren Abströmöffnung, wird nun auch bei kleinen Flächenabmessungen der Stellmembran ein günstiges Flächenverhältnis zwischen der Stellmembranfläche und der Fläche des Abströmquerschnitts der kleineren Abströmöffnung erreicht, was für eine gewünschte gute Regelcharakteristik und hohe Regelgüte sorgt. Diese Aussage gilt insbesondere vor dem Hintergrund, daß durch die relative Beweglichkeit zwischen den mit den verschiedenen Abströmöffnungen zusammenwirkenden Membranbereichen eine gravierende Verringerung der Wirkfläche der Stellmembran und damit der Kraft der Stellmembran nach dem Aufsetzen des mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereichs auf diese verhindert wird. Dadurch hält das Druckregelventil trotz seines besonders einfachen Aufbaus weitgehend vom Unterdruck im Ansaugtrakt unabhängig den Kurbelgehäusedruck in einem gewünschten, vorgeschriebenen Druckbereich. Damit ermöglicht das erfindungsgemäße Druckregelventil eine kompakte Bauweise mit einer relativ kleinen Fläche der Stellmembran. Weiterhin ist besonders vorteilhaft, daß das Druckregelventil gemäß Erfindung nur eine einzige Regelfeder benötigt. Das Druckregelventil kommt also mit einer sehr geringen Anzahl von Einzelteilen aus, was für einfache und kostengünstige Herstellung und Montage sorgt. Außerdem wird so vermieden, daß sich Toleranzen mehrerer toleranzbehafteter Bauteile, wie Federn, in ungünstiger weise zu einer unerwünscht großen Gesamttoleranz addieren.
Ein noch besseres Regelverhalten kann erreicht werden, wenn der Membranbereich, der mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkt, eine Fläche aufweist, die höchstens 1/8 der Gesamtfläche der Stellmembran beträgt. Die Wirkflächenverkleinerung der Stellmembran nach dem Verschließen der größeren Abströmöffnung wird so noch geringer gehalten.
Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß im Schnitt parallel zur Stellmembran gesehen das Ventilgehäuse rund ist und daß die größere Abströmöffnung zentral im Ventilgehäuse und die kleinere Abströmöffnung exzentrisch im Ventilgehäuse angeordnet ist. Diese Anordnung trägt zu einer kompakten Bauweise bei und vermeidet die Erfordernis eines gestreckten oder länglichen Ventilgehäuses, das im allgemeinen im Bereich einer Brennkraftmaschine schwieriger unterzubringen wäre.
Eine andere Weiterbildung schlägt vor, daß im Schnitt parallel zur Stellmembran gesehen das Ventilgehäuse rund ist, daß die größere Abströmöffnung zentral im Ventilgehäuse angeordnet ist und daß neben der größeren Abströmöffnung symmetrisch zu und radial außen von dieser zwei oder mehr kleinere Abströmöffnungen vorgesehen sind. Diese symmetrische Anordnung hat insbesondere im Hinblick auf die Gestaltung der Stellmembran Vorteile, da bei dieser Ausführung die Stellmembran selbst in sich ebenfalls symmetrisch ausführbar ist. Dies vereinfacht und verbilligt die Herstellung der Stellmembran und vermeidet Fehler bei der Montage des Druckregelventils. Außerdem ergeben sich hier symmetrische Kräfteeinwirkungen auf die Stellmembran, was für deren Verstellung und Verformung und damit für die Funktion des Ventils insgesamt vorteilhaft ist.
Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, daß bei zwei oder mehr kleineren Abströmöffnungen die Querschnittsfläche der größeren Abströmöffnung größer ist als die Querschnittsflächensumme der zwei oder mehr kleineren Abströmöffnungen. Auf diese Weise wird zuverlässig dafür gesorgt, daß sich auch bei Ausführung des Ventils mit mehreren kleineren Abströmöffnungen bei durch die Stellmembran bereits geschlossener größerer Abströmöffnung das für die hohe Regelgüte vorteilhafte günstige Flächenverhältnis zwischen der Fläche der Stellmembran und der gesamten Querschnittsfläche der zwei oder mehr kleineren Abströmöffnungen ergibt.
Eine bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kleinere Abströmöffnung von einer mit der Stellmembran zusammenwirkenden Dichtfläche umgrenzt ist, die in Schließbewegungsrichtung der Stellmembran gesehen hinter einer ebenfalls mit der Stellmembran zusammenwirkenden, die größere Abströmöffnung umgrenzenden Dichtfläche zurückliegt. Mit dieser Ausgestaltung wird erreicht, daß dann, wenn sich die Stellmembran zunächst insgesamt in Schließrichtung bewegt, diese zunächst nur in Anlage an die Dichtfläche gelangt, die die größere Abströmöffnung umgibt; erst durch eine weitere Verstellung und Verformung der Stellmembran, auch nun gegen die Kraft derselben Regelfeder, gelangt die Stellmembran auch an die Dichtfläche, die die mindestens eine kleinere Abströmöffnung umgrenzt. Auf diese Weise wird mit geringem Aufwand das gewünschte zweistufige Regelverhalten bewirkt.
Konkret liegt vorzugsweise die Dichtfläche der mindestens einen kleineren Abströmöffnung um 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise um 0,3 bis 0,6 mm, hinter der Dichtfläche der größeren Abströmöffnung zurück. Wie hier ersichtlich ist, genügen in der Praxis also sehr kleine Maße in der Differenzierung der Lage der beiden Dichtflächen, um die gewünschte Funktion zuverlässig zu erreichen. Dabei kann diese Stufe vorteilhaft relativ genau werkzeugfallend erzeugt werden.
Da für das erfindungsgemäße Druckregelventil die Stellmembran sowohl insgesamt verstellbar als auch in sich definiert verformbar, d.h. in ihren verschiedenen, den verschiedenen Abströmöffnungen zugeordneten Bereichen relativ zueinander verstellbar sein muß, wird bevorzugt vorgeschlagen, daß die Stellmembran um den mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich herum eine innere Rollfalte aufweist und daß der mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkende Membranbereich der Stellmembran außerhalb der inneren Rollfalte liegt. Dabei ergibt sich vorteilhaft ein geringer Verlust an Membranwirkfläche nach dem Aufsetzen auf die größere Abströmöffnung, da die verbleibende Membranwirkfläche immer noch groß ist. Die in der Stellmembran vorgesehene innere Rollfalte sorgt dafür, daß ein innerer, innerhalb der inneren Rollfalte liegender Bereich der Stellmembran und ein äußerer, außerhalb der inneren Rollfalte liegender Bereich der Stellmembran in einer definierten und reproduzierbaren Art und Weise relativ zueinander verstellbar sind, wobei die verschiedenen Membranbereiche sich bei einer Verstellung relativ zueinander nicht gegenseitig störend beeinflussen. Statt einer Rollfalte können zur Erzielung der gleichen Funktion auch äquivalente Mittel in der Membran vorgesehen sein, z.B. Bereiche unterschiedlicher Härte, die mit Zweikomponentenmaterial erzeugbar sind, oder Materialverdünnungen zur gezielten lokalen Erhöhung der Flexibilität der Membran oder ein Faltenbalg.
Um die Stellmembran in ihrer Formgebung möglichst einfach und dadurch kostengünstig zu halten, ist bevorzugt die Stellmembran über ihre Fläche gesehen rund und die innere Rollfalte ist bevorzugt konzentrisch zur Mittelachse der Stellmembran angeordnet.
Eine weitere Ausgestaltung des Druckregelventils sieht vor, daß die Regelfeder auf die Stellmembran die Federkraft in einem ringförmigen Bereich einleitet, der den mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich umschließt, während der mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkende Membranbereich außerhalb dieses ringförmigen Bereiches liegt. Das Einleiten der Federkraft in die Stellmembran erfolgt also hier in einen Membranteil, der zwischen den mit den verschiedenen Abströmöffnungen zusammenwirkenden Membranbereichen liegt. Damit erreicht die Federkraft der Regelfeder die verschiedenen Membranbereiche auf kurzen, vergleichbar langen Wegen.
In einer dazu alternativen Ausführung ist vorgesehen, daß die Regelfeder ihre Federkraft auf die Stellmembran in einem ringförmigen Bereich einleitet, der sowohl den mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich als auch den mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich umschließt. In dieser Ausführung sind die Wege, über die die Federkraft der Regelfeder die mit den verschiedenen Abströmöffnungen zusammenwirkenden Membranbereiche erreicht, unterschiedlich lang; dabei können diese unterschiedlich langen Wege gezielt dazu genutzt werden, die einzige Regelfeder in unterschiedlich starkem Maße auf die verschiedenen Membranbereiche einwirken zu lassen.
Die Regelfeder des erfindungsgemäßen Druckregelventils ist bevorzugt eine Schraubenfeder. In dieser Form ist die Regelfeder ein kostengünstiges und zuverlässiges Bauteil, das mit geringen Toleranzen bei günstigen Herstellungskosten gefertigt werden kann. Außerdem bietet die Schraubenfeder die Möglichkeit, ohne zusätzliche Maßnahmen die Federkraft, wie vorstehend beschrieben, in einem ringförmigen Bereich in die Stellmembran einzuleiten, was für eine symmetrische Belastung der Stellmembran vorteilhaft ist.
Weiter schlägt die Erfindung vor, daß die Stellmembran wenigstens einen Membranstützkörper aufweist, der radial außen von der inneren Rollfalte in oder an der Stellmembran angeordnet ist. Mit dem Stützkörper kann die Stellmembran in gewünschten Bereichen verstärkt und versteift werden, um die Eigenschaften und die Funktion der Stellmembran gezielt zu beeinflussen und um eine lange Dauerhaltbarkeit zwecks eines möglichst langen störungsfreien Betriebes zu erzielen. Gleichzeitig wird durch den Stützkörper die Wirkfläche der Stellmembran maximiert, sodaß trotz kleiner Abmessungen des Druckregelventils eine gute Kennliniencharakteristik erzielt wird. Der Membranstützkörper kann als separates Bauteil zwischen der Regelfeder und der Stellmembran angeordnet und dabei bevorzugt mit der Stellmembran verknüpft sein oder alternativ durch Umspritzen einteilig mit der Stellmembran verbunden und in diese integriert sein.
Um die Stellmembran insgesamt leichtgängig verstellbar zu machen und um sie gleichzeitig möglichst einfach in das Gehäuse des Druckregelventils einbauen zu können, ist weiter bevorzugt vorgesehen, daß die Stellmembran nahe ihrem äußeren Bereich eine äußere Rollfalte aufweist und mit einem äußeren Membranrand klemmend zwischen zwei mit einander verbundenen Teilen des Ventilgehäuses gehalten ist. Da die Stellmembran üblicherweise aus einem Elastomär- oder Gummimaterial besteht, wird durch das Einklemmen gleichzeitig auch die gewünschte Abdichtung ohne den Einsatz von besonderen Dichtungen erzielt. In dieser Ausführung ist der im vorhergehenden Absatz erwähnte Membranstützkörper vorzugsweise radial zwischen der inneren und der äußeren Rollfalte angeordnet.
Weiter ist für das Druckregelventil vorgesehen, daß die größere Abströmöffnung und die mindestens eine kleinere Abströmöffnung in einen gemeinsamen Auslaß des Druckregelventils münden. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Druckregelventil über nur zwei Leitungen, nämlich eine zum Einlaß hinführende und eine vom Auslaß wegführende Leitung, mit der Brennkraftmaschine verbunden werden kann. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, die größere Abströmöffnung einerseits und die mindestens eine kleinere Abströmöffnung andererseits über je einen eigenen Auslaß und weitere getrennte Leitungen mit verschiedenen Stellen der Brennkraftmaschine, insbesondere verschiedenen Abschnitten von deren Ansaugtrakt, zu verbinden, wenn dies für die Funktion vorteilhaft oder nötig ist.
Alternativ können die größere Abströmöffnung und die mindestens eine kleinere Abströmöffnung in je einen eigenen Auslaß des Druckregelventils münden. Diese Ausführung kann dazu dienen, das aus dem Druckregelventil abströmende Kurbelgehäuseentlüftungsgas zwei verschiedenen Abschnitten des Ansaugtrakts der zugehörigen Brennkraftmaschine, z.B. vor und hinter einer Drosselklappe oder vor und hinter einem Turbolader, zuzuführen.
Eine Weiterbildung der zuvor beschriebenen Ausführung sieht vor, daß in jedem Auslaß ein Rückschlagventil angeordnet ist. Hierdurch wird ein selbsttätiges, z.B. vom Druck im jeweiligen Abschnitt des Ansaugtrakts abhängiges Öffnen und Schließen der beiden Auslässe erreicht.
Damit innerhalb des Druckregelventils die Stellmembran bei fehlender Druckdifferenz eine definierte Grundstellung einnimmt, ist zweckmäßig im Ventilgehäuse und/oder an der Stellmembran ein Anschlag vorgesehen, der den Bewegungsweg der Stellmembran in Öffnungsrichtung begrenzt. Damit wird gewährleistet, daß die Stellmembran in ihrer Grundstellung einen bestimmten Abstand von den Abströmöffnungen hat.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Druckregelventils besteht darin, daß vorzugsweise innerhalb der Stellmembran ein Anschlag vorgesehen ist, der eine voreilende Bewegung des mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereichs der Stellmembran in dessen Schließrichtung relativ zu dem mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich der Stellmembran unterbindet oder begrenzt. Hiermit wird ein unerwünschtes vorzeitiges Schließen der größeren Abströmöffnung durch "Ansaugen" des mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereichs verhindert. Vielmehr kann sich hier der mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkende Membranbereich der Stellmembran nur zusammen mit dem mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich der Stellmembran in Schließrichtung bewegen. Lediglich der mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkende Membranbereich ist hier in der Lage, sich unabhängig vom anderen Membranbereich weiter in Schließrichtung zu bewegen, wenn der andere Membranbereich die größere Abströmöffnung verschließt und so seine Endstellung erreicht hat.
Hinsichtlich des zuvor erwähnten Anschlages ist bevorzugt vorgesehen, daß dieser Anschlag innerhalb der Stellmembran durch eine den mit der wenigstens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich an der den Abströmöffnungen abgewandten Seite übergreifende, am anderen, mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich angeordnete Anschlagscheibe gebildet ist. Die Anschlagscheibe ist ein einfaches Bauteil, das günstig herstellbar und schnell und einfach mit der Stellmembran verbindbar ist.
Bei hohen Anforderungen an die Kennliniencharakteristik des Druckregelventils kann es vorteilhaft sein, die kleinere(n) Abströmöffnung(en) als Lavaldüse(n) auszubilden. Bei mehreren kleineren Abströmöffnungen können die Lavaldüsen gleiche oder unterschiedliche Größen haben. Hierdurch wird erreicht, daß bei Druckdifferenzen zwischen der Zuströmseite der Abströmöffnung(en) und dem Ansaugtrakt oberhalb eines bestimmten Grenzwerts, z.B. etwa 180 hPa, sich im engsten Spalt ein kritisches Druckgefälle einstellt, sodaß für die Drosselung am Spalt zwischen Stellmembran und der/den kleineren Abströmöffnung(en) auch bei hohen Unterdrücken im Ansaugtrakt das Druckgefälle auf z.B. etwa 180 hPa begrenzt wird. Hierdurch wird in den beschriebenen Kennfeldbereichen eine größere Unabhängigkeit des Kurbelgehäusedrucks vom Unterdruck im Ansaugtrakt erreicht. Die Wirkung dieser Maßnahme auf die Regelkennlinie des Druckregelventils ist in den genannten Betriebszuständen mit einer Vergrößerung des Wirkflächenverhältnisses der Stellmembran vergleichbar.
Wie an sich bekannt, kann das erfindungsgemäße Druckregelventil wahlweise als einzelnes, mit einer Brennkraftmaschine verbindbares Aggregat ausgeführt oder alternativ in eine Komponente der Brennkraftmaschine, beispielsweise deren Ventilhaube, integriert sein.
Die einzelnen Teile des Druckregelventils, ausgenommen die Stellmembran und die Regelfeder, sind zweckmäßig Spritzgußteile aus Kunststoff, um eine kostengünstige Massenfertigung mit hoher Genauigkeit zu ermöglichen.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Druckregelventils anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:
1 ein erstes Druckregelventil im Vertikalschnitt in einem ersten Betriebszustand,
2 das Druckregelventil aus 1 in gleicher Darstellung in einem zweiten Betriebszustand,
3 das Druckregelventil aus den 1 und 2 in gleicher Darstellung in einem dritten Betriebszustand,
4 eine Stellmembran des Druckregelventils gemäß den 1 bis 3 als Einzelteil in einem vergrößerten Vertikalschnitt,
5 das Druckregelventil aus 1 im Horizontalschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in 1,
6 das Druckregelventil in einer zweiten Ausführung im Vertikalschnitt in einem Betriebszu stand, der dem in 1 gezeigten Betriebszustand entspricht,
7 das Druckregelventil in einer geänderten Ausführung in einem Teil-Vertikalschnitt, und
8 das Druckregelventil in einer weiteren Ausführung im Vertikalschnittschnitt in einem Betriebszustand, der dem in 1 gezeigten Betriebszustand entspricht.
Wie die 1 bis 3 zeigen, besitzt das hier dargestellte Druckregelventil 1 ein Gehäuse 10, das oberseitig mit einem Deckel 10' verschlossen ist. Von links her mündet in das Gehäuse 10 ein Einlaß 11 ein. Nach rechts hin geht von dem Gehäuse 10 ein Auslaß 12 ab. Sowohl der Einlaß 11 als auch der Auslaß 12 sind hier jeweils als Rohrstutzen zum Anschluß jeweils einer weiterführenden, hier nicht dargestellten Leitung ausgebildet. Der Einlaß 11 ist üblicherweise mit dem Kurbelgehäuse einer zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden; der Auslaß 12 ist üblicherweise mit dem Ansaugtrakt einer hier nicht dargestellten Brennkraftmaschine verbunden.
Im Gehäuse 10 ist zwischen dessen Oberseite und dem Deckel 10' eine Stellmembran 2 mit ihrem Membranrand 20 dichtend eingespannt und gehalten. Die Stellmembran 2 trennt einen unter ihr liegenden Bereich 13 im Gehäuse 10 von einem oberen, zwischen der Stellmembran 2 und dem Deckel 10' liegenden Bereich 14. Der Bereich 14 steht über einen Referenzdruckanschluß 14' mit einer Referenzdruckquelle in Verbindung, wobei diese im einfachsten Fall die umgebende Atmosphäre sein kann.
Zentral unterhalb der Stellmembran 2 ist eine erste, größere Abströmöffnung 15 angeordnet, die die Form eines Rohrabschnitts hat, dessen oberes Stirnende eine ringförmige Dichtfläche 15' bildet. Am unteren Ende des Rohrabschnitts ist die Abströmöffnung 15 mit dem Auslaß 12 verbunden.
Links und rechts von der größeren Abströmöffnung 15 ist beabstandet dazu je eine kleinere Abströmöffnung 16, ebenfalls in Form je eines Rohrabschnitts, angeordnet. Das obere Stirnende der beiden kleineren Abströmöffnungen 16 bildet je eine ringförmige Dichtfläche 16'. Am unteren Ende sind die beiden die kleineren Abströmöffnungen 16 bildenden Rohrabschnitte ebenfalls mit dem Auslaß 12 verbunden.
Konzentrisch zu der größeren Abströmöffnung 15 und radial außerhalb der beiden kleineren Abströmöffnungen 16 ist eine als Schraubenfeder ausgebildete Regelfeder 3 in dem Bereich 13 des Gehäuses 10 angeordnet. Die Regelfeder 3 stützt sich mit ihrem unteren Ende am Gehäuse 10 ab und übt mit ihrem oberen Ende in einem ringförmigen Bereich 29 eine in Öffnungsrichtung wirkende Federkraft auf die Stellmembran 2 aus. Zur Sicherung der Position der Regelfeder 3 relativ zur Stellmembran 2 besitzt letztere einen integrierten Membranstützkörper 24, von dem einstückig ein Federzentrierring 28 nach unten hin vorsteht, der das obere Ende der Regelfeder 3 umgibt.
Die Stellmembran 2 ist hier in Draufsicht gesehen kreisrund und besitzt zwei konzentrische Rollfalten 21 und 22. Die Rollfalte 21 ist als innere Rollfalte in einem Bereich der Stellmembran 2 angeordnet, der zwischen einem Membranbereich 25, der mit der größeren Abströmöffnung 15 zusammenwirkt, und einem Membranbereich 26, der mit den beiden kleineren Abströmöffnungen 16 zusammenwirkt, angeordnet. Die zweite Rollfalte 22 ist als äußere Rollfalte unmittelbar radial innen vom Einspannrand 20 der Stellmembran 2 angeordnet.
An ihrer von den Abströmöffnungen 15, 16 abgewandten Seite besitzt die Stellmembran 2 einen zentralen, hinterschnittenen Vorsprung 23', auf den eine Anschlagscheibe 23 aufgerastet ist. Die Anschlagscheibe 23 erstreckt sich in radialer Richtung nach außen über die innere Rollfalte 21 hinweg bis in einen Bereich oberhalb des Membranbereichs 26, der mit den kleineren Abströmöffnungen 16 zusammenwirkt.
Durch Anschläge 27, die an der Oberseite der Stellmembran 2 in deren radial äußerem Teil unmittelbar radial innen von der äußeren Rollfalte 22 angeordnet sind, wird eine definierte, in 1 dargestellte Lage der Stellmembran 2 in ihrer Öffnungsposition bewirkt. In dieser Stellung liegen die Anschläge 27 an der Unterseite des Deckels 10' an daran angeformten, nach unten weisenden Vorsprüngen an.
Den in 1 dargestellten Betriebszustand, bei dem sich die Stellmembran 2 in ihrer oberen Endstellung befindet, nimmt das Druckregelventil 1 ein, wenn keine Druckdifferenz vorliegt, also insbesondere bei Stillstand der zugehörigen Brennkraftmaschine. In diesem Zustand sorgt die Regelfeder 3 dafür, daß die Stellmembran bis zum Anlaufen der Anschläge 27 gegen den Deckel 10' nach oben bewegt bzw. in dieser Lage gehalten wird.
2 zeigt einen zweiten Betriebszustand des Druckregelventils 1, der sich einstellt, wenn der Druck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine absinkt. Dieser sinken de Druck pflanzt sich durch den Einlaß 11 bis in den Bereich 13 unterhalb der Stellmembran 2 des Druckregelventils 1 fort und ruft eine auf die Stellmembran 2 wirkende Druckdifferenz und damit eine Verstellkraft hervor. Die Druckdifferenz bewegt entgegen der Kraft der Regelfeder 3 die Stellmembran 2 insgesamt in Schließrichtung, bis, wie in 2 dargestellt, der zentrale Membranbereich 25 in Anlage an den Dichtsitz 15' der größeren Abströmöffnung 15 gelangt.
Neben dem Dichtsitz 15' liegen die Dichtsitze 16' der beiden kleineren Abströmöffnungen 16 in Schließrichtung der Stellmembran 2 gesehen hinter dem Dichtsitz 15' zurück, so daß in dem in 2 dargestellten Zustand die Membranbereiche 26, die mit den beiden kleineren Abströmöffnungen 16 zusammenwirken, noch Abstand von den zugehörigen Dichtsitzen 16' der kleineren Abströmöffnungen 16 aufweisen. In diesem Zustand strömt das aus dem Kurbelgehäuse abzuführende Kurbelgehäuseentlüftungsgas nur durch die beiden kleineren Abströmöffnungen 16, die einen freien Querschnitt aufweisen, der in der Summe deutlich kleiner ist als der Querschnitt der größeren Abströmöffnung 15; dies ergibt ein günstiges Verhältnis der Fläche der Stellmembran 2 zu der Querschnittsfläche der beiden kleineren Abströmöffnungen 16 mit hoher Regelgüte. Wegen der Flexibilität der um den mit der Abströmöffnung 15 zusammenwirkenden Membranbereich 25 angeordneten inneren Rollfalte 21 verringert sich beim Aufsetzen der Stellmembran 2 auf den Dichtsitz 15' die Membranwirkfläche und damit die verbleibende Membrankraft nur geringfügig. Hier wird nun also die Druckregelung im Kurbelgehäuse nur durch die beiden kleineren Abströmöffnungen 16 und den damit zusammenwirkenden Membranbereich 26 bewirkt.
3 zeigt das Druckregelventil 1 aus den 1 und 2 nun in einem dritten Betriebszustand, in dem nach der größeren Abströmöffnung 15 nun auch die beiden kleineren Abströmöffnungen 16 verschlossen sind. Dieser Zustand stellt sich ein, wenn der Druck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine so weit absinkt, daß die dadurch hervorgerufene Druckdifferenz nun auch den mit den kleineren Abströmöffnungen zusammenwirkenden Membranbereich 26 der Stellmembran 2, weiterhin gegen die Kraft derselben Regelfeder 3, so weit nach unten verstellt, bis der Membranbereich 26 in dichtende Anlage an die Dichtsitze 16' der beiden kleineren Abströmöffnungen 16 gelangt. In diesem Zustand kann kein Kurbelgehäuseentlüftungsgas mehr durch das Druckregelventil 1 hindurchströmen, wodurch der Druck im Kurbelgehäuse wieder ansteigt, bis die dadurch veränderte Druckdifferenz wieder zu einem Verstellen zunächst des äußeren Membranteils 26 und, bei weiter ansteigendem Druck, auch des inneren Membranteils 25 in Öffnungsrichtung, hier also nach oben, führt.
4 zeigt in vergrößerter Darstellung die Stellmembran 2 im Querschnitt als Einzelteil. Ganz außen, d. h. in 4 links und rechts, ist der radial äußere Membranrand 20 sichtbar, der zum dichtenden Einklemmen der Stellmembran 2 zwischen dem Gehäuse und dessen Deckel dient. Radial nach innen folgt auf den Rand 20 die äußere Rollfalte 22, die zur Verstellung der Stellmembran 2 insgesamt dient.
Radial weiter nach innen folgt der Membranstützkörper 24, der in die übrige Membran 2 eingebettet ist. Die Stellmembran 2 besitzt nach oben vorstehende Rippen, die den Anschlag 27 für die Bewegung der Stellmembran 2 in Öffnungsrichtung, also nach oben, bilden. Nach unten hin vorragend weist der Membranstützkörper 24 den einstückigen Federzentrierring 28 auf.
Radial weiter nach innen folgt dann die innere Rollfalte 21, die den zentralen Membranbereich 25 von dem radial nach außen auf die Rollfalte 21 folgenden Membranbereich 26 trennt.
Oberseitig besitzt die Stellmembran 2 den zentralen, hinterschnittenen Vorsprung 23', auf den die Anschlagscheibe 23 aufgerastet ist. Die Anschlagscheibe 23 ragt in radialer Richtung nach außen über die innere Rollfalte 21 hinweg bis über den Membranbereich 26. Wie die 4 veranschaulicht, bildet die Unterseite der Anschlagscheibe 23 in ihrem radial äußeren Bereich einen Anschlag 27' für die Oberseite 26' des Membranbereichs 26. Hiermit wird erreicht, daß sich der zentrale Membranbereich 25 relativ zum radial außen davon liegenden Membranbereich 26 nicht in Axialrichtung nach unten voreilend verstellen kann. In dieser Richtung kann vielmehr der zentrale Membranbereich 26 nur zusammen mit dem radial außen von der inneren Rollfalte liegenden Membranbereich 26 nach unten bewegt werden. Umgekehrt besteht aber die Freiheit, daß sich der radial außen von der inneren Rollfalte 21 liegende Membranbereich 26 relativ zum radial inneren Membranbereich 25 in Axialrichtung nach unten bewegt, wie dies schon im Zusammenhang mit der 3 beschrieben wurde.
Radial innen vom Federzentrierring 28 liegt ein ringförmiger Bereich 29 der Stellmembran 2, an dem die hier nicht eingezeichnete Regelfeder mit ihrem oberen Ende anliegt und auf die Stellmembran 2 ihre nach oben gerichtete Federkraft ausübt.
5 zeigt das Druckregelventil gemäß den 1 bis 3 in einem Längsschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in 1. Besonders deutlich zeigt die 5, daß das Gehäuse 10 rund ist und daß entsprechend auch die hier nicht sichtbare Stellmembran einen passenden runden Umriß hat.
Links in 5 ist der Einlaß 11 für das Kurbelgehäuseentlüftungsgas erkennbar; nach rechts hin geht der Auslaß 12 ab.
Im Zentrum des Gehäuses 10 liegt im Gehäusebereich 13, also unterhalb der hier nicht sichtbaren Stellmembran, die größere Abströmöffnung 15 mit ihrer hier dem Betrachter zugewandten Dichtfläche 15'.
Links und rechts von der zentralen größeren Abströmöffnung 15 sind die beiden kleineren Abströmöffnungen 16 exzentrisch und im Abstand angeordnet, wobei auch hier jeweils deren Dichtfläche 16' dem Betrachter zugewandt ist.
6 zeigt eine geänderte Ausführung des Druckregelventils 1, die sich von der zuvor beschriebenen Ausführung im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß das Beispiel gemäß 6 auf eine Anschlagscheibe in der Stellmembran 2 verzichtet. Den zentralen Teil der Stellmembran 2 bildet hier der Membranbereich 25, der mit der zentralen, größeren Abströmöffnung 15 zusammenwirkt. Radial nach außen davon folgt die innere Rollfalte 21, an die sich wiederum weiter radial nach außen der Membranbereich 26 anschließt, der mit den beiden kleineren Abströmöffnungen 16 zusammenwirkt. Radial ganz außen ist auch hier die Stellmembran 2 mittels ihres Membranrandes 20 dichtend zwischen dem Gehäuse 10 und dessen Deckel 10' gehalten. Im Inneren des Gehäuses 10 liegt unmittelbar radial innen vom Einspannrand 20 die radial äußere Rollfalte 22. Zwischen dieser radial äußeren Rollfalte 22 und der radial inneren Rollfalte 21 ist in der Stellmembran 2 der Membranstützkörper 24 angeordnet, der diesen Teil der Membran 2 aussteift. Auch hier trägt die Stellmembran 2 nach oben vorspringende Rippen, die den Anschlag 27 für eine Begrenzung der Bewegung der Stellmembran 2 in Öffnungsrichtung bilden. Unterseitig weist auch hier der Membranstützkörper 24 den Federzentrierring 28 auf. Radial innen von diesem Federzentrierring 28 liegt die auch hier die Form einer Schraubenfeder aufweisende Regelfeder 3 mit ihrem oberen Ende an dem ringförmigen Bereich 29 der Stellmembran 2 an und übt hier ihre Federkraft in Öffnungsrichtung, d. h. nach oben, auf die Stellmembran 2 aus.
Der in 6 gezeigte Betriebszustand des Druckregelventils 1 stellt sich ein, wenn keine Druckdifferenz an der Stellmembran 2 vorliegt. In diesem Zustand drückt die Regelfeder 3 die Stellmembran 2 in Öffnungsrichtung nach oben, bis sie mit ihrem Anschlag 27 an der Unterseite des Deckels 10' anliegt.
Bei sinkendem Druck im Kurbelgehäuse der zugehörigen Brennkraftmaschine, d. h. bei sinkendem Druck im Einlaß 11 und im Gehäusebereich 13, bewegt sich die Stellmembran 2 infolge der daran anliegenden Druckdifferenz nach unten, wobei auch hier, wie in 2 schon beschrieben, zunächst der zentrale Membranbereich 25 die größere Abströmöffnung 15 verkleinert und schließlich verschließt. Bei noch weiter absinkendem Druck im Kurbelgehäuse bewegt sich der radial außen davon liegende Membranbereich 26 noch weiter nach unten, bis dieser die beiden kleineren Abströmöffnungen 16 zunächst verkleinert und schließlich ganz verschließt. Die Funktionen des Druckregelventils 1 gemäß 6 entsprechen also den Funktionen des Druckregelventils, das in den 1 bis 3 dargestellt und erläutert wurde. Auch die weiteren in 6 sichtbaren Einzelteile entsprechen den Einzelteilen gemäß den zuvor beschriebenen Zeichnungsfiguren mit den gleichen Bezugsziffern.
7 zeigt in einem Teil-Vertikalschnitt einen Ausschnitt aus einem Druckregelventil 1 in einer weiteren Ausführung. Charakteristisch für diese Ausführung ist, daß die beiden kleineren Abströmöffnungen 16 hier jeweils in Form einer Lavaldüse ausgeführt sind. Der Querschnitt der beiden kleineren Abströmöffnungen 16 wird in Strömungsrichtung gesehen zunächst relativ rasch kleiner und wird anschließend nach einem kleinsten Durchmesser langsamer wieder größer. Die Ausführung der kleineren Abströmöffnungen 16 als Lavaldüsen bietet den Vorteil, daß bei Druckdifferenzen zwischen der Zuströmseite der Abströmöffnungen 16, hier also im Bereich 13 des Ventilgehäuses 10, und dem Auslaß 12, der üblicherweise mit dem Ansaugtrakt einer zugehörigen Brennkraftmaschine verbunden ist, oberhalb eines bestimmten Grenzwerts, in der Praxis beispielsweise etwa 180 hPa, sich an der engsten Stelle der Abströmöffnungen 16 ein sogenanntes kritisches Druckgefälle einstellt. Damit wird für die Drosselung am Spalt zwischen der Stellmembran und den kleineren Abströmöffnungen 16 auch bei einem starken Unterdruck im Auslaß 12 das Druckgefälle auf die zuvor genannten Grenzwert, beispielsweise 180 hPa begrenzt. Auf diese Weise wird eine größere Unabhängigkeit des Kurbelgehäusedrucks vom Unterdruck im Auslaß 12 erreicht.
8 zeigt in gleicher Darstellungsweise wie die 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Druckregelventils 1. In seinen meisten Teilen stimmt das Druckregelventil 1 mit dem Druckregelventil 1 gemäß den 1 bis 3 überein.
Anders als bei den zuvor beschriebenen Beispielen ist bei dem Druckregelventil 1 gemäß 8, daß die größere Abströmöffnung 15 in einen ersten Auslaß 12 mündet und daß die beiden kleineren Abströmöffnungen 16 gemeinsam in einen zweiten Auslaß 12' münden, der vom ersten Auslaß 12 strömungsmäßig getrennt ist. Hierdurch besteht die Möglichkeit, den Teilstrom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases, der durch den Auslaß 12 strömt, einem anderen Bereich des Ansaugtrakts einer zugehörigen Brennkraftmaschine zuzuführen als den Teilstrom des Kurbelgehäuseentlüftungsgases, der durch den anderen Auslaß 12' strömt.
Ergänzend ist hier jedem Auslaß 12, 12' je ein eigenes Rückschlagventil 17, 17' zugeordnet. Die Rückschlagventile 17, 17' verstellen sich selbsttätig jeweils in Abhängigkeit von den Druckverhältnissen auf den beiden Seiten des Rückschlagventils 17 bzw. 17', so daß je nach den vorhandenen Druckverhältnissen ein automatisches Öffnen und Schließen des Auslasses 12 und des Auslasses 12' bewirkt wird.

1: Druckregelventil
10: Ventilgehäuse
10': Deckel
11: Einlaß
12, 12': Auslässe
13: Bereich in 10 unter 2
14: Bereich in 10 über 2
14': Referenzdruckanschluß
15: größere Abströmöffnung
15': Dichtfläche von 15
16: kleinere Abströmöffnungen
16': Dichtfläche von 16
17, 17': Rückschlagventile
2: Stellmembran
20: Membranrand
21: innere Rollfalte
22: äußere Rollfalte
23: Anschlagscheibe
23': Vorsprung oben an 2
24: Membranstützkörper
25: mit 15 zusammenwirkender Membranbereich
26: mit 16 zusammenwirkender Membranbereich
26': Oberseite von 26
27: Anschlag an 2
27': Anschlag in 2
28: Federzentrierring
29: Federanlagebereich
3: Regelfeder

Claims

Pneumatisches Druckregelventil (1) zur selbsttätigen Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei das Druckregelventil (1) im Verlauf einer Kurbelgehäuseentlüftungsleitung angeordnet ist, deren Durchlaß mittels des Druckregelventils (1) in Abhängigkeit vom Differenzdruck zwischen einem Referenzdruck und einem an einem Einlaß (11) des Druckregelventils (1) anliegenden Gasdruck selbsttätig veränderbar ist, wobei im Druckregelventil (1) eine in einem Ventilgehäuse (10) eingespannte Stellmembran (2) vorgesehen ist, die einerseits von dem Referenzdruck und andererseits von dem Gasdruck sowie durch Federkraft beaufschlagt ist, wodurch bei Veränderung des Differenzdrucks zwischen den an die Stellmembran (2) angrenzenden Bereichen (13, 14) die Stellmembran (2) verstellt wird und die Stellmembran (2) den Durchlaß durch eine erste, größere Abströmöffnung (15) und durch wenigstens eine davon getrennte, dazu beabstandete zweite, kleinere, parallel durchströmbare Abströmöffnung (16) des Druckregelventils (1) vergrößert oder verkleinert, wobei bei absinkendem Druck am Einlaß (11) des Druckregelventils (1) durch die Stellmembran (2) zunächst die größere Abströmöffnung (15) und erst danach die kleinere Abströmöffnung (16) verschließbar ist, dadurch gekennzeichnet, – daß die Stellmembran (2) mit einer einzigen in Öffnungsrichtung wirkenden Regelfeder (3) zur Erzeugung der Federkraft beaufschlagt ist, – daß durch die einzige Regelfeder (3) die Federkraft sowohl in einen mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkenden Membranbereich (25) als auch in einen mit der wenigstens einen kleineren Abströmöffnung (16) zusammenwirkenden Membranbereich (26) einleitbar ist und – daß der Membranbereich (25), der mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkt, relativ zur übrigen Stellmembran (2) senkrecht zur Membranebene verstellbar ist und eine Fläche aufweist, die höchstens 1/5 der Gesamtfläche der Stellmembran (2) beträgt.
Druckregelventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranbereich (25), der mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkt, eine Fläche aufweist, die höchstens 1/8 der Gesamtfläche der Stellmembran (2) beträgt.
Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt parallel zur Stellmembran (2) gesehen das Ventilgehäuse rund ist und daß die größere Abströmöffnung (15) zentral im Ventilgehäuse (10) und die kleinere Abströmöffnung (16) exzentrisch im Ventilgehäuse (10) angeordnet ist.
Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt parallel zur Stellmembran (2) gesehen das Ventilgehäuse rund ist, daß die größere Abströmöffnung (15) zentral im Ventilgehäuse (10) angeordnet ist und daß neben der größeren Abströmöffnung (15) symmetrisch zu und radial außen von dieser zwei oder mehr kleinere Abströmöffnungen (16) vorgesehen sind.
Druckregelventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der größeren Abströmöffnung (15) größer ist als die Querschnittsflächensumme der zwei oder mehr kleineren Abströmöffnungen (16).
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine kleinere Abströmöffnung (16) eine mit der Stellmembran (2) zusammenwirkenden Dichtfläche (16') aufweist, die in Schließbewegungsrichtung der Stellmembran (2) gesehen hinter einer ebenfalls mit der Stellmembran (2) zusammenwirkenden Dichtfläche (15') der größeren Abströmöffnung (15) zurückliegt.
Druckregelventil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtfläche (16') der mindestens einen kleineren Abströmöffnung (16) um 0,2 bis 1,0 mm, vorzugsweise um 0,3 bis 0,6 mm, hinter der Dichtfläche (15') der größeren Abströmöffnung (15) zurückliegt.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmembran (2) um den mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkenden Membranbereich (25) herum eine innere Rollfalte (21) aufweist und daß der mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung (16) zusammenwirkende Membranbereich (26) der Stellmembran (29) außerhalb der inneren Rollfalte (21) liegt.
Druckregelventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmembran (2) über ihre Fläche gesehen rund ist und daß die innere Rollfalte (21) konzentrisch zur Mittelachse der Stellmembran (2) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (3) auf die Stellmembran (2) die Federkraft in einem ringförmigen Bereich (29) einleitet, der den mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkenden Membranbereich (25) umschließt, während der mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung (16) zusammenwirkende Membranbereich (26) außerhalb dieses ringförmigen Bereichs (29) liegt.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (3) auf die Stellmembran (2) die Federkraft in einem ringförmigen Bereich (29) einleitet, der sowohl den mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkenden Membranbereich (25) als auch den mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung (16) zusammenwirkenden Membranbereich (26) umschließt.
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (3) eine Schraubenfeder ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmembran (2) wenigstens einen Membranstützkörper (24) aufweist, der radial außen von der inneren Rollfalte (21) in oder an der Stellmembran (2) angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmembran (2) nahe ihrem äußeren Bereich eine äußere Rollfalte (22) aufweist und mit einem äußeren Membranrand (20) klemmend zwischen zwei miteinander verbundenen Teilen des Ventilgehäuses (10) gehalten ist.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Abströmöffnung (15) und die mindestens eine kleinere Abströmöffnung (16) in einen gemeinsamen Auslaß (12) des Druckregelventils (1) münden.
Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Abströmöffnung (15) und die mindestens eine kleinere Abströmöffnung (16) in je einen eigenen Auslaß (12, 12') des Druckregelventils (1) münden.
Druckregelventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Auslaß (12, 12') ein Rückschlagventil (17, 17') angeordnet ist.
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Ventilgehäuse (10) und/oder an der Stellmembran (2) ein Anschlag (27) vorgesehen ist, der den Bewegungsweg der Stellmembran (2) in Öffnungsrichtung begrenzt.
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Stellmembran (2) ein Anschlag (27') vorgesehen ist, der eine voreilende Bewegung des mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkenden Membranbe reichs (25) der Stellmembran (2) in dessen Schließrichtung relativ zu dem mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung (16) zusammenwirkenden Membranbereich (26) der Stellmembran (2) unterbindet oder begrenzt.
Druckregelventil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (27') innerhalb der Stellmembran (2) durch eine den mit der wenigstens einen kleineren Abströmöffnung (16) zusammenwirkenden Membranbereich (26) an der den Abströmöffnungen (15, 16) abgewandten Seite übergreifende, am anderen, mit der größeren Abströmöffnung (15) zusammenwirkenden Membranbereich (25) angeordnete Anschlagscheibe (23) gebildet ist.
Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere(n) Abströmöffnung(en) (16) als Lavaldüse(n) ausgebildet ist/sind.