EP3987160B1 - Ölrücklaufventil für ein kurbelgehäuseentlüftungssystem - Google Patents

Ölrücklaufventil für ein kurbelgehäuseentlüftungssystem Download PDF

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EP3987160B1
EP3987160B1 EP20728392.0A EP20728392A EP3987160B1 EP 3987160 B1 EP3987160 B1 EP 3987160B1 EP 20728392 A EP20728392 A EP 20728392A EP 3987160 B1 EP3987160 B1 EP 3987160B1
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valve
bore
crankcase
oil return
ventilation system
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Marco Sliwa
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Deutz AG
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    • F01M2013/0494—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with oil trap in the return conduit to the crankcase using check valves

Definitions

  • the invention relates to an oil return valve for a crankcase ventilation system of an internal combustion engine, in particular a hydrostatic oil return valve.
  • Such oil return valves are from the DE 202007011585 U1 and DE19632931 A1 known.
  • a check valve for an oil circuit in the crankcase ventilation is in the DE 102013212104 A1 shown.
  • the oil return of the oil separated by the oil separator generally requires a valve insert to prevent blow-by gas from inside the crankcase from entering the return line.
  • this valve mechanism can be realized by a siphon-like course of the line at the end of the return line, non-return ball valves or membrane valves, among other embodiments.
  • the variants mentioned have the following disadvantages compared to the new solution: Line end with siphon: in known solutions, a U-shaped line end is used to implement the siphon, or the downpipe ends in a pot-like vessel.
  • the known embodiments have a relatively large amount of space inside the crankcase.
  • Ball check valve the ball can get stuck due to sooting.
  • Diaphragm valve The elastomer diaphragm reacts sensitively to high oil temperatures and aggressive media in the oil. There is a high risk of damaging the membrane when inserting it into the valve body and when assembling the valve in the crankcase. The seat of the membrane also requires a high surface quality, which leads to increased costs.
  • the invention is based on the object of creating an oil return valve for a crankcase ventilation system that represents a space-optimized and cost-effective variant for an internal combustion engine.
  • the principle works according to the siphon principle (see 2 ).
  • the pressure in the KG is higher than in the oil separator - the pressure difference causes the oil level in chamber 1 to drop, the oil level drops by X1.
  • the oil level rises by X2.
  • the liquid in chamber 1 blocks the passage of gas from the crankcase into the oil separator return as long as the liquid level in chamber 1 does not fall below the passage through the partition.
  • the special feature of the new solution consists first of all in the simple way in which chamber 1 and chamber 2 are formed structurally.
  • 2 shows the standing arrangement as it is mounted in the crankcase 3.
  • chamber 2 is formed as part of the oil return bore 8 in the crankcase 3 .
  • This bore ends in a counterbore 9, which takes on the task of the valve seat.
  • Bore 10 is machined centrically to bore 9.
  • the two holes 9 and 10 thus form a stepped hole.
  • the valve insert is then inserted into this 1 used, wherein the valve tube 2 in combination with the bore wall of bore 10 forms an annular chamber which thus constitutes the first chamber of the siphon.
  • the siphon is closed via the valve cylinder 1.
  • the bore 8 forms the second chamber of the siphon.
  • valve 3 shows the installation of the suspended valve insert.
  • the valve insert is hammered into a hole in the crankcase 3 from above.
  • the annular gap between the valve tube 2 and the bore 12 again forms the chamber 1, which is connected to the crank chamber 14 through a lateral opening.
  • the chamber 2 is formed by the hollow space in the valve tube 2, in which the separated oil is supplied from above by the oil separator.
  • a ball is arranged in the valve tube 2 , the ball floating on the oil level 6 and serving as a valve 4 .
  • the particularly simple structure of the valve insert according to 1 is the second feature of the new solution.
  • the cylindrical valve cylinder 1 can be manufactured inexpensively either from round rod material and the introduction of a bore.
  • the valve tube 2 is produced by cutting rod material to length and then connected to the valve cylinder 1 by pressing in, gluing or soldering.
  • the attachment in hole 9 ( 2 and 3 ) is done by press fit or gluing.
  • a second possibility would be to use a screw plug for the valve cylinder 1, into which the valve tube 2 is inserted after a bore has been drilled. It is then attached by screwing.
  • a ball valve or membrane valve can optionally also be used in the valve cylinder 1 or the valve tube 2 .
  • a ball 4 is used as the valve body in the valve tube 2.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein hydrostatisches Ölrücklaufventil.
  • Derartige Ölrücklaufventile sind aus den DE 202007011585 U1 und DE19632931 A1 bekannt.
  • Ein weiteres Verfahren zur Rückführung von im Auspufffilter einer Pumpe abgeschiedenem Öl in den Ölvorrat einer Pumpe ist in der DE 1403999 A1 offenbart.
  • Ein Rückschlagventil für einen Ölkreislauf in der Kurbelgehäuseentlüftung wird in der DE 102013212104 A1 gezeigt.
  • Der Ölrücklauf des vom Ölabscheider abgeschiedenen Öles erfordert in der Regel einen Ventileinsatz, um das Durchtreten von Blow-by-Gas aus dem Kurbelgehäuse-Inneren in die Rücklaufleitung zu unterbinden. Konstruktiv kann dieser Ventilmechanismus durch einen siphonartigen Leitungsverlauf am Ende der Rücklaufleitung, Kugelrückschlag- oder Membranventilen u. a. Ausführungsformen realisiert werden. Die genannten Varianten haben gegenüber der neuen Lösung folgende Nachteile:
    Leitungsende mit Siphon: zur Realisierung des Siphons wird bei bekannten Lösungen ein U-förmiges Leitungsende verwendet oder die Fallleitung endet in einem topfartigen Gefäß. Die bekannten Ausführungsformen haben einen relativ großen Platzbedarf im Inneren des Kurbelgehäuses.
  • Kugelrückschlagventil: Klemmen der Kugel durch Versottung möglich.
  • Membranventil: Die aus Elastomer bestehende Membran reagiert empfindlich auf hohe Öltemperaturen und aggressive Medien im Öl. Die Gefahr der Beschädigung der Membran beim Einsetzen in den Ventilkörper, sowie bei der Montage des Ventils im Kurbelgehäuse ist hoch. Der Sitz der Membran erfordert weiterhin eine hohe Oberflächengüte, was zu erhöhten Kosten führt.
  • Daran ist nachteilig, dass die beschriebenen Varianten voluminös und teuer sind.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem zu schaffen, das eine bauraumoptimierte und kostengünstige Variante für eine Brennkraftmaschine darstellt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die neue Lösung sieht ein hydrostatisches Ölrücklaufventil mit entsprechenden Montage- und Funktionsbohrungen, die im Kurbelgehäuse (KG), Zylinderkurbelgehäuse, Zylinderkopf und/oder anderen Bauteilen eingebracht sind, wobei hier von Vorteil ist, dass es kostengünstig und bauraumoptimiert zu realisieren ist.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der zwei in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele näher beschrieben sind. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    Ventileinsatz, links: stehend, rechts: hängend
    Fig. 2:
    Ventileinsatz im verbauten Zustand im Kurbelgehäuse
    Fig. 3:
    Ventileinsatz im verbauten Zustand.
  • Das Prinzip arbeitet nach dem Siphonprinzip (siehe Fig. 2). Hierbei bewirkt der Druckunterschied über dem Flüssigkeitsspiegel von Kammer 1, gebildet durch Ringspalt von Bohrung 10 und Ventilrohr 2, gegenüber dem aus Kammer 2, gebildet aus Bohrung 8, ein Verschieben des Flüssigkeitsspiegels im Siphonbereich aus seinem Nullniveau gemäß den Gesetzen der Hydrostatik. In dem hier betrachteten Fall - Druck im KG größer als im Ölabscheider - bewirkt der Druckunterschied ein Fallen des Ölspiegels in Kammer 1, der Ölspiegel fällt um X1 ab. In Kammer 2 steigt der Ölspiegel hingegen um X2 an. Die Flüssigkeit in Kammer 1 sperrt den Gasdurchtritt vom Kurbelgehäuse in den Ölabscheiderrücklauf genau so lange, wie der Flüssigkeitsspiegel in Kammer 1 den Trennwanddurchtritt nicht unterschreitet. Der Grenzdruck, bei welchem ein Gasübertritt erfolgt, lässt sich durch die Höhe x = x1 + x2 der Flüssigkeitssäule im zuvor beschriebenen Grenzfall einfach rechnerisch bestimmen.
  • Die Besonderheit der neuen Lösung besteht nun zunächst in der einfachen Art und Weise, in der Kammer 1 und Kammer 2 konstruktiv gebildet wird. Hierbei wird im Folgenden zwischen einer stehenden Anordnung des Ventileinsatzes und einer hängenden Anordnung unterschieden. Fig. 2 zeigt die stehende Anordnung, wie sie im Kurbelgehäuse 3 montiert ist. Hierbei wird Kammer 2 als Teil der Ölrücklaufbohrung 8 im Kurbelgehäuse 3 gebildet. Diese Bohrung endet in einer Gegenbohrung 9, welche die Aufgabe des Ventilsitzes übernimmt. Zentrisch zu Bohrung 9 wird Bohrung 10 bearbeitet. Die beiden Bohrungen 9 und 10 bilden somit eine Stufenbohrung. In diese wird der Ventileinsatz nach Fig. 1 eingesetzt, wobei das Ventilrohr 2 in Kombination mit der Bohrungswandung von Bohrung 10 eine ringförmige Kammer ausbildet, welche so die erste Kammer des Siphons darstellt. Der Abschluss des Siphons erfolgt über den Ventilzylinder 1. Die Bohrung 8 bildet die zweite Kammer des Siphons.
  • Fig. 3 zeigt den Einbaufall des hängend angeordneten Ventileinsatzes. Hier ist der Ventileinsatz von oben in eine Bohrung im Kurbelgehäuse 3 eingeschlagen. Der Ringspalt zwischen Ventilrohr 2 und der Bohrung 12 bildet dabei wieder die Kammer 1, welche durch eine seitliche Öffnung mit dem Kurbelraum 14 verbunden ist. Durch den Hohlraum im Ventilrohr 2 wird die Kammer 2 ausgebildet, in welcher von oben das abgeschiedene Öl vom Ölabscheider zugeführt wird. Im Ventilrohr 2 ist eine Kugel angeordnet, wobei die Kugel auf dem Ölspiegel 6 aufschwimmt und als Ventil 4 dient.
  • Der besonders einfache Aufbau des Ventileinsatzes nach Fig. 1 ist das zweite Merkmal der neuen Lösung. Der zylindrische Ventilzylinder 1 kann entweder aus rundem Stangenmaterial und Einbringung einer Bohrung kostengünstig hergestellt werden. Das Ventilrohr 2 wird durch Ablängen von Stangenmaterial hergestellt und anschließend durch Einpressen, Kleben oder Löten mit dem Ventilzylinder 1 verbunden. Die Befestigung in Bohrung 9 (Fig. 2 und Fig. 3) erfolgt durch Presssitz oder Einkleben. Eine zweite Möglichkeit wäre die Verwendung einer Verschlussschraube für Ventilzylinder 1, in welche nach Einbringen einer Bohrung das Ventilrohr 2 eingesetzt wird. Die Befestigung erfolgt dann durch Einschrauben. Um im Fehlerfall bei übermäßigem Überdruck im Kurbelgehäuse 3 ein Durchblasen von Blow-by in den Ölabscheider zu verhindern, kann optional im Ventilzylinder 1 oder dem Ventilrohr 2 zusätzlich ein Kugel- oder Membranventil eingesetzt sein. In Fig. 3 kommt beispielhaft eine Kugel 4 als Ventilkörper im Ventilrohr 2 zum Einsatz.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Ventilzylinder
    2
    Ventilrohr
    3
    Kurbelgehäuse
    4
    Kugel
    5
    Ölspiegel 1
    6
    Ölspiegel 2
    7
    Nullniveau
    8
    Bohrung in Kammer 2
    9
    Bohrung
    10
    Bohrung in Kammer 1
    11
    Trennwanddurchtritt
    12
    Bohrung
    13
    Kammer 2 in Fig. 3
    14
    Rücklauf ins Kurbelgehäuse (KG) bzw. in den Kurbelraum
    15
    Zulauf vom Ölabscheider

Claims (7)

  1. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine, das im Wesentlichen im Kurbelgehäuse (3) angeordnet ist, umfassend
    eine erste Bohrung (10) in dem Kurbelgehäuse (3), die zusammen mit einer zweiten Bohrung (9) in dem Kurbelgehäuse (3) eine Stufenbohrung bildet, eine dritte Bohrung (8) in dem Kurbelgehäuse (3), die in der zweiten Bohrung (9) endet,
    wobei eine Längsachse der ersten Bohrung (10) und eine Längsachse der dritten Bohrung (8) beabstandet voneinander angeordnet sind,
    einen Ventilzylinder (1), der in der zweiten Bohrung (9) einsitzt und das Ölrücklaufventil abschließt, und
    wenigstens ein Ventilrohr (2), das in der ersten Bohrung (10) so angeordnet ist, dass zwischen dem Ventilrohr (2) und einer Bohrungswand der ersten Bohrung (10) eine ringförmige Kammer ausgebildet ist.
  2. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass es einen Zulauf von einem Ölabscheider (15) aufweist.
  3. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass es einen Rücklauf ins Kurbelgehäuse (3) und/ oder in einen Kurbelraum (14) aufweist.
  4. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilrohr (2) zentrisch im Ventilzylinder (1) angeordnet ist.
  5. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilrohr (2) wenigstens eine Kugel (4) als Ventilkörper (Kugelventil) aufweist.
  6. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilrohr (2) in der im Kurbelgehäuse (3) eingearbeiteten ersten Bohrung (10) derart angeordnet ist, dass ein Ringspalt zur Aufnahme von rücklaufendem Öl entsteht.
  7. Ölrücklaufventil für ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem einer Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilrohr (2) wenigstens ein Membranventil aufweist.
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