Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung zum temporären
Verschließen einer Entlüftungsöffnung eines Öltanks, einen
Öltank zur Versorgung eines Motorschmierkreislaufs sowie
ein Verfahren zum temporären Verschließen einer Entlüftungsöffnung
eines Öltanks.
Für einen Motorschmierkreislauf eines Verbrennungsmotors
für ein Fahrzeug kommt als Schmiermittel in der Regel ein
dafür geeignetes Öl zur Anwendung. Dieses Öl wird in einem
Öltank oder einem Ölreservoir gelagert, der bzw. das in den
Motorschmierkreislauf eingebunden ist. Zum Zweck der Entlüftung
ist der Öltank über eine Entlüftungsöffnung mit einer
Entlüftungsleitung verbunden. Die Entlüftungsöffnung
ist derart an dem Öltank angeordnet, daß bei regulärer Positionierung
des Öltanks, d.h. bei regulärem Fahrzeugbetrieb,
kein oder nur wenig Öl durch die Entlüftungsöffnung
durchtritt.
Im Falle einer nicht-regulären Fahrzeugposition, wie beispielsweise
einem Fahrzeugüberschlag oder einer Kopf-Über-Lagerung
ist der Öltank des Verbrennungsmotors und somit
die Entlüftungsöffnung des Öltanks öldicht zu verschließen.
Die angesprochene nicht-reguläre Fahrzeugposition kann sich
beispielsweise bei einem "Jet-Ski" genannten Wassersportfahrzeug
ergeben.
Jet-Skis dienen der Ausübung eines Wassersports, bei dem
sich eine Person mit dem Jet-Ski nach dem Vorbild des Motorradfahrens
über die Wasseroberfläche hinwegbewegt. Hierbei
kann es bei der Durchführung akrobatischer Aktionen
oder bei einem Verlust der Kontrolle über den Jet-Ski dazu
kommen, daß der Jet-Ski anstelle der regulären Position (im
wesentlichen senkrecht zur Wasseroberfläche) eine im wesentlichen
waagrechte, liegende Position einnimmt. Eine
derartige waagrechte Positionierung kann sich auch dann ergeben,
wenn der Jet-Ski nach einer Fahrt über der Wasseroberfläche
beispielsweise am Strand seitlich hingelegt
wird.
In derartigen Fällen einer waagrechten oder gar Kopf-Über-Positionierung
des Jet-Skis ergibt sich zwangsläufig, daß
auch der Öltank entsprechend waagrecht positioniert ist.
Dies hat zur Folge, daß bei nicht verschlossener Entlüftungsöffnung
das in dem Öltank enthaltene Öl in die Entlüftungsleitung
ausläuft.
Bei laufendem oder neu gestartetem Verbrennungsmotor würde
dieses Öl vom Verbrennungsmotor mit der Verbrennungsluft
angesaugt werden. Je nach Menge des Öls kann dies Funktionsstörungen
oder Bauteilschäden bewirken.
Zum Verschluß der Entlüftungsöffnung bzw. der angeschlossenen
Entlüftungsleitung werden typischerweise elektromagnetisch
betätigte Ventile (Nadelventile) eingesetzt. Ein derartiges
Ventil kann aufgrund einer Unterbrechung des Zündschaltkreises
geschlossen werden. Allerdings ist eine derartige
Ausführung aufwendig. Das Ventil muß in geeigneter
Weise verkabelt werden, außerdem muß es ständig bestromt
sein. Dadurch entstehen sowohl bei der Herstellung als auch
bei der Nutzung zusätzliche Kosten.
Bei der Nutzung eines derartigen Ventils bei einem Jet-Ski
ist zusätzlich die Ausbildung eines Elektromagneten zum
Schließen bzw. Öffnen des Ventils problematisch, da dieser
salzwasserresistent sein sollte.
Die Verwendung eines Rückschlagventils ist nicht möglich,
da in einem Motorschmierkreislauf keine Strömungsumkehr
herrscht, sondern Luft und Öl in dieselbe Richtung fließen.
Vor diesem Hintergrund ergibt sich die Aufgabe, das Öffnen
bzw. Schließen einer Entlüftungsöffnung oder Entlüftungsleitung
eines Öltanks zu verbessern.
Hierzu werden eine Ventilanordnung mit den Merkmalen des
Patentanspruchs 1, ein Öltank mit den Merkmalen des Patentanspruchs
12 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs
18 vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß erfolgt das temporäre Verschließen einer
Entlüftungsöffnung eines Öltanks zur Versorgung eines Motorschmierkreislaufs
mit Öl in einem Verbrennungsmotor demnach
in Abhängigkeit eines Drucks des Öls in dem Motorschmierkreislauf.
Ein Öffnen bzw. Schließen kann durch ein
auf die Entlüftungsöffnung wirkendes Ventil unmittelbar
über den vorhandenen Druck des Öls innerhalb des Motorschmierkreislaufs
erfolgen. Es wird somit in vorteilhafter
Weise der sich durch den Zustand des Verbrennungsmotors
(Betrieb oder Stillstand) ändernde Öldruck zur Regelung der
Entlüftungsöffnung genutzt.
Diese Regelung erfolgt direkt hydraulisch, also insbesondere
nicht elektromagnetisch und somit indirekt. Die Funktion
des Verbrennungsmotors bzw. des Motorschmierkreislaufs ist
in dieser Beziehung nicht von externen Systemen oder Einrichtungen
abhängig, sondern autark.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
daß das Ventil über einen Druckölanschluß mit einer
Druckleitung des Motorschmierkreislaufs verbunden ist und
das Öl die Entlüftungsöffnung durch das Ventil über den
Druckölanschluß in Abhängigkeit des Drucks öffnet und
schließt. Mit dieser Ausgestaltung können Variationen des
Drucks des Öls innerhalb des Motorschmierkreislaufs direkt
genutzt werden. Eine Verbindung des Ventils über den Druckölanschluß
ist in einfacher Weise realisierbar. Dies ist
vor allem dann der Fall, wenn sich der Öltank in der Nähe
des Verbrennungsmotors befindet.
Eine für die Funktion der Ventilanordnung bzw. des Ventils
wesentliche Änderung des Drucks wird erfindungsgemäß in
kurzer Zeit weitergeleitet. Der Motorkreislauf kann hierzu
an einer beliebigen geeigneten Stelle auf unproblematische
Weise angezapft und mit der Druckleitung versehen werden.
In einer möglichen Ausgestaltung wird die Entlüftungsöffnung
über das Ventil oberhalb eines Umschaltdrucks des Öls
geöffnet und unterhalb des Umschaltdrucks geschlossen. Bei
einer anderen Variante wird im Gegensatz hierzu die Entlüftungsöffnung
über das Ventil oberhalb eines Umschaltdrucks
des Öls geschlossen und unterhalb des Umschaltdrucks geöffnet.
Die Funktion des Ventils kann demnach an jeweilige
und/oder besonders günstige Verhältnisse angepaßt werden.
Je nachdem, ob der Druck des Öls innerhalb des Motorkreislaufs
schneller aufgebaut oder abgebaut ist, kann eine Ausgestaltung
des Ventils und/oder eine Beaufschlagung des
Ventils durch Verbindung mit der Druckleitung über den
Druckölanschluß in geeigneter oder günstiger Weise konzipiert
sein.
Zudem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, daß der Umschaltdruck
definiert einstellbar ist, wodurch sich innerhalb
des Motorschmierkreislaufs evtl. ändernde Druckverhältnisse
flexibel berücksichtigt werden können. Dies kann
beispielsweise nach einer Montage der Fall sein. Es ist
hierdurch jedoch auch möglich, Öltanks unterschiedlicher
Verbrennungsmotoren mit entsprechend unterschiedlichem Öldruck
während des Betriebs mit einer erfindungsgemäßen Ventilanordnung
auszustatten.
In bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
ist vorgesehen, daß die Entlüftungsöffnung über
das Ventil bei Betrieb des Verbrennungsmotors geöffnet und
bei Stillstand des Verbrennungsmotors geschlossen ist. Ein
Entlüften des Öltanks ist nur dann gegeben und/oder erforderlich,
so lange sich der Verbrennungsmotor in Betrieb befindet.
Nach Ausschalten des Verbrennungsmotors, was insbesondere
durch eine unvorhergesehene, nicht-reguläre
Betriebssituation des Fahrzeugs, in dem der Verbrennungsmotor
angeordnet ist, verursacht sein kann, schließt die
erfindungsgemäße Ventilanordnung den Öltank prompt.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann diesbezüglich vorgesehen
sein, daß der Umschaltdruck mindestens 0,5 bar beträgt.
Die Entlüftungsöffnung und somit der Öltank sind
demzufolge bei einem Druck von mehr als 0,5 bar geöffnet.
Bei einem normal laufenden Verbrennungsmotor herrscht innerhalb
des Motorschmierkreislaufs in der Regel ein Druck
von mindestens 0,5 bar.
Bei einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgehen
sein, daß das Ventil eine dem Druck des Öls entgegenwirkende
Feder aufweist. Durch diese Ausbildung kann das
Ventil auf den Druck des Öls innerhalb des Motorschmierkreislaufs
unmittelbar und in unaufwendigerweise reagieren.
In besonders vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen,
daß das Ventil der erfindungsgemäßen Ventilanordnung zum
temporären Verschließen einer Entlüftungsöffnung eines Öltanks
als Tellerventil ausgebildet ist. Mittels des Tellerventils
kann die Entlüftungsöffnung des Öltanks oder auch
eine Entlüftungsleitung für den Öltank über einen großen
Querschnitt geöffnet und verschlossen werden. Aufgrund des
hohen Kraftniveaus des Öls, das die Feder des Ventils beaufschlagt,
kann ein unbeabsichtigtes Schließen des Ventils
vermieden werden. Somit wird die Funktion des Ventils beispielsweise
durch Massen- oder Trägheitskräfte, die durch
Beschleunigungsvorgänge hervorgerufen werden, nicht beeinflußt
und/oder beeinträchtigt. Die Funktion der Ventilanordnung
ist ebenfalls gegenüber Vibrationen unempfindlich.
Die hohe Differenzkraft, die durch die Wechselwirkung zwischen
der Feder einerseits und dem Druck des Öls andererseits
die Funktion der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
beeinflußt, sorgt dafür, daß das Ventil und somit die Entlüftungsöffnung
und der Öltank dicht, insbesondere luftund/oder
öldicht verschließbar ist.
Der erfindungsgemäße Öltank zur Versorgung eines Motorschmierkreislaufs
mit Öl in einem Verbrennungsmotor weist
eine Entlüftungsöffnung auf, der in Abhängigkeit eines
Drucks des Öls in dem Motorschmierkreislauf über die Entlüftungsöffnung
temporär verschließbar ist. Dabei ist in
dem Öltank ein Ventil angeordnet, das dazu ausgelegt ist,
die Entlüftungsöffnung und somit den Öltank in Abhängigkeit
eines Drucks des Öls in dem Motorschmierkreislauf temporär
zu verschließen. Hierdurch wird ein unbeabsichtigtes Ansaugen
des Öls vermieden. Eine Verbrennung von Öl und daraus
resultierende schlechte Emissionen können vermieden. Bei
zuviel Öl und Aufladung hohen Drucks kann verbranntes Öl
abgelagert werden, was den Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors
verschlechtert und schlimmstenfalls Beschädigungen
hervorruft.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum temporären Verschließen
einer Entlüftungsöffnung eines Öltanks zur Versorgung
eines Motorschmierkreislaufs mit Öl in einem
Verbrennungsmotor wird das temporäre Verschließen der Entlüftungsöffnung
in Abhängigkeit eines Drucks des Öls in den
Motorschmierkreislaufs durchgeführt. Das erfindungsgemäße
Verfahren ist mittels der erfindungsgemäßen Ventilanordnung
bei dem erfindungsgemäßen Öltank durchführbar.
Die Erfindung kann in sämtlichen Verbrennungsmotoren mit
einem Motorschmierkreislauf zur Anwendung kommen, bei denen
die Möglichkeit des Verschließens oder Öffnens des Öltanks
bzw. Ölreservoirs in Betracht kommt. In einer weiteren möglichen
Ausgestaltung kann selbstverständlich vorgesehen
sein, daß eine andere Einrichtung innerhalb eines Verbrennungsmotors
durch druckabhängiges Umschalten zwischen zwei
möglichen Zuständen beeinflußt wird. Dies ist insbesondere
dann von Vorteil, wenn hierzu Betrieb und Stillstand des
Verbrennungsmotors als Bedingungen für eine Zustandsänderung
maßgeblich sind.
Die Erfindung kann in Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen
aller Art zur Anwendung kommen. Hierbei kann insbesondere
der Einsatz bei weitgehend "einspurigen" Fahrzeugen
und/oder Fahrzeugen, die auch während eines regulären Betriebes
ihre Lage wechseln, interessant sein. Hiervon können
Motorräder oder Schneemobile betroffen sein, sofern
diese bei Nicht-Betrieb zum Abstellen seitlich gekippt werden.
In bevorzugter Ausführungsform kommt die Erfindung bei Marinesportgeräten
aller Art und insbesondere bei Jet-Skis
zum Einsatz. Nach einem möglichen Ausfall des Motors, wenn
also auch kein Vorwärtsantrieb mehr möglich ist, kippt ein
sich auf dem Wasser befindlicher Jet-Ski zur Seite. Da jedoch
nach Beendigung des Betriebes des Verbrennungsmotors
die Ventilanordnung bzw. der Öltank luft- und/oder öldicht
verschlossen ist, wird ein schädliches Auslaufen des Öls in
die Entlüftungsleitung vermieden.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die
nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der
jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter
Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
- Figur 1
- zeigt in seitlicher schematischer Teilschnittansicht
eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
in einem ersten Zustand.
- Figur 2
- zeigt in geschnittener Seitenansicht aus anderer
Perspektive die Ausführungsform der Figur 1 in
einem zweiten Zustand.
Figur 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Öltank 2 mit erfindungsgemäßer
Ventilanordnung. Der in seinem oberen Bereich
teilweise aufgeschnittene Öltank 2 weist in dem oberen Bereich
ein Ventil 4 auf. Das Ventil 4 weist einen durch einen
O-Ring abgedichteten Kolben 10, eine Schließfeder bzw.
Feder 8 und einen Verschlußstempel 6 auf. Eine Entlüftungsöffnung
3 des Öltanks 2 mündet unmittelbar bei dem Verschlußstempel
6 des Ventils 4. Des weiteren weist der Öltank
2 eine in der Darstellung der Figur 1 oben liegende
Eintrittsöffnung 13 für das Öl und unten einen Rücklauf 15
des Öls zum Verbrennungsmotor auf.
Das Ventil 4 wird erfindungsgemäß an dem Druckölanschluß
12, an dem eine in der Figur 1 nicht gezeigte Druckleitung
des Motorschmierkreislaufs befestigt ist, gesteuert. Das in
der Druckleitung im Motorschmierkreislauf unter einem Druck
stehende Öl drückt bei dem Druckölanschluß 12 auf den Kolben
10, welcher in Abhängigkeit einer Kraft des Drucks des
Öls die Feder 8 und in Folge dessen den Verschlußstempel 6
beaufschlagt bzw. positioniert.
In der Darstellung der Figur 1 befindet sich die erfindungsgemäße
Ventilanordndung bzw. der Öltank 2 in einem geschlossenen
Zustand. Dies kann erfindungsgemäß dann der
Fall sein, wenn der Verbrennungsmotor abgeschaltet ist. In
diesem Fall liegt der Druck des Öls innerhalb des Motorschmierkreislaufs
unterhalb eines Umschaltdruckes, so daß
die an dem Druckanschluß 12 auf den Kolben 10 wirkende
Kraft des Drucks des Öls innerhalb des Motorschmierkreislaufs
nicht dazu ausreicht, der Kraft der Feder 8 derart
entgegenzuwirken, daß dadurch der Verschlußstempel 6 nach
unten gedrückt und die Entlüftungsöffnung 3 geöffnet wird.
Figur 2 zeigt die erfindungsgemäße Ventilanordnung und den
erfindungsgemäßen Öltank 2 in einer um 90° gedrehten Seitenansicht
im Querschnitt. Neben den in Figur 1 beschriebenen
Komponenten sind in Figur 2 auch Entlüftungskanäle 5,
der Innenraum 14 des Öltanks 2, ein eingeschweißtes Sieb 17
beim Rücklauf 15, ein Kühlwassereintritt 18, ein Kühlwassermantel
19 sowie ein Kühlwasseraustritt 20 dargestellt.
In der Figur 2 befinden sich die Ventilanordnung und somit
der Öltank 2 in einem geöffneten Zustand. Die Kraft des
Drucks des Öls am Druckölanschluß 12 auf den Kolben 10
reicht dazu aus, die Kraft der Feder 8 zu überwinden und
den Verschlußstempel 6 nach unten zu drücken. Dies ist insbesondere
dann der Fall, wenn der in dem Motorschmierkreislauf
herrschende Druck des Öls den Umschaltdruck der Ventilanordnung,
der definiert einstellbar ist, übersteigt. In
diesem Zustand ist es möglich, daß Luft aus dem Tankinneren
14 über die Entlüftungskanäle 5, verdeutlicht durch die
eingezeichneten Pfeile, entweichen kann.
Wie beide Figuren 1 und 2 in Zusammenschau zeigen, wird die
Ventilanordnung durch den Druck des Öls im Motorschmierkreislauf
betätigt. Im Fall eines Motorstillstands (Druck
des Öls ist kleiner als der Umschaltdruck) schließt das
Ventil 4 betätigt durch die Feder 8. Im Betrieb des Motors
(Öldruck vorhanden, Druck des Öls ist größer als der Umschaltdruck)
öffnet das Ventil 4. Dabei erfolgt eine Öffnungs-
bzw. Schließbewegung durch Wechselwirkung zwischen
einer Kraft der Feder 8 und einer Kraft des Drucks des Öls,
die bei dieser Ausgestaltung der Erfindung bei dem Drückölanschluß
12 den Kolben 10 beaufschlagt.
Ein Dichtsitz des insbesondere als Tellerventil ausgebildeten
Ventils 4 ist als Kegelsitz ausgeführt. Ein luftund/oder
öldichter Verschluß des Öltanks 2 erfolgt durch
den an der Entlüftungsöffnung 3 angreifenden Verschlußstempel
6.
Im Unterschied zur bekannten Lösung mit einem elektromagnetisch
betätigtem Ventil ist bei der Erfindung keine externe
elektrische Ansteuerung notwendig. Die hydraulische Betätigung
über den Druck des Öls ermöglicht ein relativ hohes
Kraftniveau sowohl für die Öffnungs- als auch die Schließbewegung.
Dadurch ist diese mechanisch betätigte Ausführung
unempfindlich gegen Schwingungsanregung und schließt mit
hoher Dichtkraft.
Zusätzlich ist die Ausführung der Erfindung gegen Undichtheiten
am Betätigungskolben des Verbrennungsmotors unkritisch,
da eine eventuelle Ölleckage in den Öltank 2 abgeleitet
wird.