WO2007017033A1 - Pneumatisches druckregelventil - Google Patents

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WO2007017033A1
WO2007017033A1 PCT/EP2006/006795 EP2006006795W WO2007017033A1 WO 2007017033 A1 WO2007017033 A1 WO 2007017033A1 EP 2006006795 W EP2006006795 W EP 2006006795W WO 2007017033 A1 WO2007017033 A1 WO 2007017033A1
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WO
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diaphragm
outflow opening
pressure
control
control valve
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/006795
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Meinig
Stephan Ahlborn
Original Assignee
Hengst Gmbh & Co. Kg
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Filing date
Publication date
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Priority to EP06762542A priority patent/EP1913241B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/0011—Breather valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/0011—Breather valves
    • F01M2013/0016—Breather valves with a membrane

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic pressure control valve for automatic control of the pressure in the crankcase of an internal combustion engine, wherein the pressure control valve is arranged in the course of a crankcase ventilation line, the passage of which by means of the pressure control valve in dependence on the differential pressure between a reference pressure and an applied pressure at an inlet of the pressure control valve automatically variable is, is provided in the pressure control valve, a clamped in a valve housing actuating diaphragm which is acted upon on the one hand by the reference pressure and on the other hand by the gas pressure and spring force, whereby when changing the differential pressure between the adjoining the control diaphragm areas the control diaphragm is adjusted and the control diaphragm the Passage through a first, larger outflow opening and through at least one separate, spaced apart second, smaller, parallel flow-through outflow opening the pressure control valve increased or decreased, wherein at decreasing pressure at the inlet of the pressure control valve by the control diaphragm first the larger outflow opening and only then the smaller outflow opening is
  • crankcase ventilation of modern internal combustion engines the statutory and resulting as a result of the technical requirement that in the crankcase regardless of the pressure in the intake tract of the internal combustion engine and regardless of the volume or mass flow of the crankcase ventilation gas in all Laczust- RIC or characteristic areas of the internal combustion engine, taking into account a pressure drop in a usually provided oil mist a negative pressure in a predetermined pressure range the practice z. B. between 0 and about 30 hPa.
  • pressure control valves are predominantly used in both gasoline engines and diesel engines in which an outflow cross section depends on a pressure difference acting on a control diaphragm controlled from the valve and thus the crankcase pressure is maintained at a more or less constant value.
  • a high control quality and thus a high degree of independence of the crankcase pressure from the pressure in the intake tract and the flow rate of the crankcase ventilation gas results in pressure control valves with a large area ratio between the control diaphragm surface and regulated by the control diaphragm Abströmquerites from the pressure control valve.
  • a pressure control valve of the type mentioned is known.
  • the first outflow opening is a first Regelfeder and the second outflow opening assigned its own, second control spring.
  • Each control spring exerts on itself on the control diaphragm in each case an opening force acting force.
  • the first control spring should act only on a first membrane area and the second control spring act only on a second, different membrane area.
  • a disadvantage is to be regarded in this known pressure control valve that, due to the use of two separate control springs, a relatively large number of items, in particular two different control - springs needed. This leads to an increased manufacturing and assembly costs.
  • Another pressure regulating valve is known from DE 102 49 720 Al.
  • This pressure regulating valve is specially designed for an internal combustion engine with a turbocharger.
  • crankcase ventilation must be connected to the intake tract upstream of the turbocharger both via a first vent line section and to the intake section downstream of the turbocharger via a second vent line section.
  • the pressure control valve described here has a valve seat which cooperates with a valve body and has a first outlet channel and a second outlet channel, with one outlet opening in each case.
  • Gang channel is connected to one of the two aforementioned areas of the intake upstream or downstream of the turbocharger.
  • the second output port is concentrically disposed about the first output port.
  • a separate non-return valve is arranged in each output channel.
  • venting takes place in the intake tract upstream of the turbocharger; If the turbocharger is not in operation, the venting takes place in the area of the intake tract downstream of the turbocharger.
  • this pressure regulating valve therefore, depending on the turbocharger operating state, either only the first outlet channel or alternatively only the second outlet channel is flowed through by the crankcase ventilation gas.
  • EP 0 471 142 B1 discloses a further pressure regulating valve for installation in a venting line on an internal combustion engine, in particular between the crankcase and the intake tract.
  • This pressure regulating valve has a valve housing, which is composed of a cup-shaped housing lower part and a housing cover.
  • the housing has an opening into the lower housing inlet and a branch opening from the lower outlet spout, whose centrally disposed within the valve housing end portion is formed as a valve seat.
  • the valve has a sealed at its edge in a groove between the housing cover and the lower housing part clamped control diaphragm, which Valve housing divided into a valve chamber and connected via a ventilation duct with the atmosphere ventilation chamber.
  • the membrane has a valve seat facing the valve end at the end of the valve. Furthermore, a compression spring is provided, which is supported on the bottom of the housing base and exerts a force on the membrane in the direction of the housing cover. Furthermore, it is essential in this pressure control valve, that between the valve plate of the diaphragm and the first valve seat on the lower housing part, an intermediate valve is arranged, which has a second valve seat, which faces the membrane and cooperates with the valve plate of the membrane.
  • the intermediate valve has a valve plate which faces the valve seat of the housing base and cooperates therewith, wherein the intermediate valve is arranged on the membrane such that an axial relative movement between the diaphragm and the intermediate valve is possible.
  • a hollow cylindrical part is arranged on the membrane, which is provided on its jacket with openings and in which the intermediate valve is arranged.
  • a further compression spring is preferably arranged between the diaphragm and the intermediate valve, which in the idle state holds open the second valve formed by the intermediate valve and the valve plate of the diaphragm.
  • a pressure control valve of the type mentioned which is characterized in that the control diaphragm is acted upon by a single control spring to generate the spring force, that by the single control spring, the spring force in both a cooperating with the larger outflow membrane area can also be introduced into a membrane region cooperating with the at least one smaller outflow opening, that the membrane region which interacts with the larger outflow opening is adjustable relative to the rest of the control membrane perpendicular to the membrane plane and has an area which is at most 1/5 of the total area of the control membrane, in that the control membrane has an inner blind around the membrane area cooperating with the larger outflow opening, and that the membrane area of the control membrane interacting with the at least one smaller outflow opening is outside the inner rolled fold lies.
  • the pressure control valve according to the invention has the advantage of a favorable control characteristic, because the crankcase pressure at high flow rates of the crankcase ventilation gas and low pressure applied to the pressure control valve pressure differences through the large outflow opening is regulated. If there is a drop in the pressure in the crankcase, the control diaphragm initially closes against the spring force of the control spring of the pressure control valve by axially approaching the larger outlet opening. If there is then a further drop in the crankcase pressure, the control diaphragm is adjusted with further deformation of the same single control spring and deformation of the control membrane in itself so that now also narrowed the at least one smaller outlet opening in its cross section and is closed in the limit.
  • the pressure control valve according to the invention allows a compact design with a relatively small area of the control diaphragm. Since, for the pressure control valve according to the invention, the control diaphragm can be deformed both as a whole and deformed in a defined way, ie in its different, different outflow openings. gene assigned areas must be adjustable relative to each other, the control diaphragm around the cooperating with the larger outlet opening membrane area around an inner rolled fold, wherein the cooperating with the at least one smaller discharge opening membrane region of the control membrane is located outside of the inner roll fold.
  • the inner roll fold provided in the control membrane ensures that an inner region of the control membrane located inside the inner roll fold and an outer region of the control membrane lying outside the inner roll fold can be adjusted relative to one another in a defined and reproducible manner, wherein the various Membrane areas do not interfere with each other in an adjustment relative to each other.
  • the roll fold can be provided to achieve the same function and equivalent means in the membrane, for example, areas of different hardness, which can be produced with two-component material, or material dilutions for targeted local increase in the flexibility of the membrane or a bellows.
  • the pressure control valve according to the invention requires only a single control spring.
  • the pressure control valve thus comes with a very small number of items, which ensures easy and cost-effective production and installation.
  • tolerances of several components subject to tolerances, such as springs unfavorably add up to an undesirably large total tolerance.
  • a preferred embodiment of the invention provides that seen in section parallel to the control diaphragm, the valve housing is round. This shape contributes to a compact design and avoids the need for a stretched or elongated valve housing which would generally be more difficult to accommodate in the area of an internal combustion engine.
  • a further development proposes that the larger outflow opening centrally in the valve housing and the smaller outflow opening is arranged eccentrically in the valve housing. This arrangement also contributes to a compact, space-saving design.
  • An alternative embodiment proposes that in addition to the larger outflow opening are provided symmetrically to and radially outside of this two or more smaller outflow openings.
  • This symmetrical arrangement has advantages, in particular with regard to the design of the control diaphragm, since in this embodiment the control diaphragm itself can also be implemented symmetrically. This simplifies and reduces the production of the control diaphragm and avoids errors in the assembly of the pressure control valve. In addition, this results in symmetrical forces acting on the control diaphragm, which is advantageous for their adjustment and deformation and thus for the function of the valve.
  • the cross-sectional area of the larger outflow opening is greater than the cross-sectional area sum of the two or more smaller outflow openings.
  • a preferred embodiment is characterized in that the at least one smaller outflow opening is bounded by a cooperating with the control diaphragm sealing surface, seen in the closing direction of the adjusting diaphragm behind a likewise cooperating with the control diaphragm, the larger outflow opening bounding sealing surface.
  • the sealing surface of the at least one smaller outflow opening preferably lies behind the sealing surface of the larger outflow opening by 0.2 to 1.0 mm, preferably by 0.3 to 0.6 mm.
  • this stage can advantageously be generated relatively accurate tool falling.
  • control diaphragm is preferably round over its surface and the inner rolled fold is preferably arranged concentrically to the central axis of the control diaphragm.
  • a further embodiment of the pressure control valve provides that the control spring on the control diaphragm initiates the spring force in an annular region which surrounds the membrane region cooperating with the larger outflow opening, while the membrane region interacting with the at least one smaller outflow opening lies outside this annular region.
  • the introduction of the spring force in the control diaphragm thus takes place here in a membrane part which is located between the cooperating with the different outflow membrane areas.
  • the spring force of the control spring reaches the various membrane areas on short, comparably long paths.
  • control spring introduces its spring force on the control diaphragm in an annular region which encloses both the membrane region cooperating with the larger outflow opening and the membrane region cooperating with the at least one smaller outflow opening.
  • the paths over which the spring force of the control spring reaches the membrane regions interacting with the various outflow openings are for a long time; These different lengths of way can be used specifically to let the single control spring act to varying degrees on the different membrane areas.
  • the control spring of the pressure control valve according to the invention is preferably a helical spring.
  • the control spring is a cost-effective and reliable component that can be manufactured with low tolerances at low production costs.
  • the coil spring offers the possibility to initiate the spring force, as described above, in an annular region in the control diaphragm, without additional measures, which is advantageous for a symmetrical loading of the control diaphragm.
  • the control diaphragm has at least one membrane support body which is arranged radially outwardly of the inner rolled fold in or on the control diaphragm.
  • the control membrane With the support body, the control membrane can be reinforced and stiffened in desired areas, in order to specifically influence the properties and the function of the control membrane and to achieve a long durability for the purpose of the longest possible trouble - free operation.
  • the active surface of the control diaphragm is maximized by the support body, so that despite small dimensions of the pressure control valve, a good characteristic curve is achieved.
  • the membrane support body can be arranged as a separate component between the control spring and the control diaphragm and thereby preferably linked to the control diaphragm or alternatively be integrally connected by injection molding with the control diaphragm and integrated into it.
  • the control diaphragm near its outer region has an outer rolled fold and with an outer edge of the membrane clamped between two interconnected parts the valve housing is held. Since the control diaphragm is usually made of an elastomer or rubber material, clamping also simultaneously achieves the desired sealing without the use of special seals.
  • the membrane support body mentioned in the preceding paragraph is preferably arranged radially between the inner and outer roll creases.
  • equivalent means may be provided in the membrane to achieve the same function, for example, as mentioned above in connection with the inner roll fold areas of different hardness, which can be generated with two-component material, or material dilutions for targeted local increase the flexibility of the membrane or a bellows.
  • the pressure control valve that the larger outflow opening and the at least one smaller outflow opening open into a common outlet of the pressure control valve.
  • the pressure control valve can be connected to the internal combustion engine via only two lines, namely an inlet leading to the inlet and a line leading away from the outlet.
  • the larger outflow opening and the at least one smaller outflow opening may each open into a separate outlet of the pressure regulating valve.
  • This embodiment may serve to apply the crankcase ventilation gas flowing out of the pressure control valve to two different portions of the intake tract of the associated internal combustion engine, e.g. in front of and behind a throttle or in front of and behind a turbocharger.
  • a development of the embodiment described above provides that in each outlet a check valve is arranged. This will produce an automatic, e.g. achieved by the pressure in each section of the intake tract dependent opening and closing of the two outlets.
  • control diaphragm occupies a defined basic position in the absence of pressure difference within the pressure control valve, a stop is expediently provided in the valve housing and / or on the control diaphragm, which limits the path of movement of the control diaphragm in the opening direction. This ensures that the control diaphragm has a certain distance from the outflow openings in its basic position.
  • a further advantageous embodiment of the pressure control valve is that preferably a stop is provided within the control diaphragm, which is a leading movement of the cooperating with the larger outflow diaphragm portion of the control diaphragm in the closing direction relative to the cooperating with the at least one smaller discharge opening membrane region of the control diaphragm prohibited or limited.
  • a stop is provided within the control diaphragm, which is a leading movement of the cooperating with the larger outflow diaphragm portion of the control diaphragm in the closing direction relative to the cooperating with the at least one smaller discharge opening membrane region of the control diaphragm prohibited or limited.
  • the diaphragm region of the control diaphragm which cooperates with the larger outflow opening can only move in the closing direction together with the diaphragm region of the control diaphragm which interacts with the at least one smaller outflow opening. Only the membrane region cooperating with the at least one smaller outflow opening is able to move further in the closing direction, independently of
  • this stop is formed within the setting diaphragm by a stopper disc which engages with the membrane area cooperating with the at least one smaller outflow opening on the side facing away from the outflow openings and which is arranged on the other, with the larger outflow opening.
  • the stop disc is a simple component that can be produced inexpensively and quickly and easily connected to the control diaphragm.
  • the smaller outflow opening (s) may be design as a Laval nozzle (s). If there are several smaller outlet openings, the Laval nozzles can have the same or different sizes. This ensures that at pressure differences between the inflow side of the outflow opening (s) and the intake above a certain threshold, for example about 180 hPa, in the narrowest gap, a critical pressure gradient adjusts so that the pressure drop is limited to eg about 180 hPa for the throttling at the gap between the control membrane and the / the smaller discharge opening (s) even at high pressures in the intake system.
  • a certain threshold for example about 180 hPa
  • the pressure control valve according to the invention can optionally be designed as a single unit which can be connected to an internal combustion engine or, alternatively, be integrated into a component of the internal combustion engine, for example its valve cover.
  • the individual parts of the pressure control valve except the control diaphragm and the control spring, are expedient injection molded plastic parts to allow cost-effective mass production with high accuracy.
  • FIG. 1 shows a first pressure regulating valve in vertical section in a first operating state
  • FIG. 2 shows the pressure regulating valve from FIG. 1 in the same representation in a second operating state
  • FIG. 3 shows the pressure regulating valve from FIGS. 1 and 2 in the same representation in a third operating state
  • FIG. 4 shows an actuating diaphragm of the pressure regulating valve according to FIGS. 1 to 3 as an individual part in an enlarged vertical section
  • FIG. 5 shows the pressure regulating valve from FIG. 1 in a horizontal section according to the section line V-V in FIG. 1,
  • FIG. 6 shows the pressure control valve in a second embodiment in vertical section in an operating state which corresponds to the operating state shown in Figure 1,
  • Figure 7 shows the pressure control valve in a modified version in a part -Vertikalonce
  • FIG. 8 shows the pressure regulating valve in a further embodiment in a vertical sectional view in an operating state which corresponds to the operating state shown in FIG.
  • the pressure regulating valve 1 shown here has a housing 10 which is closed on the top side with a lid 10 '. From the left, an inlet 11 opens into the housing 10. To the right goes from the housing 10, an outlet 12. Both the inlet 11 and the outlet 12 are each formed here as a pipe socket for connecting in each case a continuing, not shown here line.
  • the inlet 11 is usually connected to the crankcase of an associated internal combustion engine; the outlet 12 is usually connected to the intake tract of an internal combustion engine, not shown here.
  • a control membrane 2 with its membrane edge 20 is sealingly clamped and held between its upper side and the lid 10 '.
  • the control diaphragm 2 separates an area 13 below it in the housing 10 from an upper area 14 lying between the control diaphragm 2 and the cover 10 '.
  • the area 14 communicates with a reference pressure source via a reference pressure port 14', which in the simplest case the surrounding atmosphere can be.
  • a first, larger discharge opening 15 is arranged, which has the shape of a pipe section, the upper end face of which forms an annular sealing surface 15 '. At the lower end of the pipe section, the discharge opening 15 is connected to the outlet 12.
  • Concentric with the larger outflow opening 15 and radially outside the two smaller outflow openings 16 designed as a helical spring control spring 3 in the region 13 of the housing 10 is arranged.
  • the control spring 3 is supported with its lower end on the housing 10 and exerts with its upper end in an annular region 29 an acting in the opening direction spring force on the control diaphragm 2.
  • To secure the position of the rule - spring 3 relative to the control diaphragm 2 has the latter one integrated membrane support body 24, of which integrally projecting a Federzentrierring 28 downwards, which surrounds the upper end of the control spring 3.
  • the control membrane 2 is seen here in plan view circular and has two concentric rolling folds 21 and 22.
  • the roll fold 21 is arranged as an inner roll fold in a region of the control diaphragm 2, which cooperates between a membrane region 25 which cooperates with the larger outflow opening 15 and a membrane region 26, which cooperates with the two smaller outflow openings 16, is arranged.
  • the second roll fold 22 is arranged as an outer rolled fold directly radially inward from the clamping edge 20 of the control membrane 2.
  • control diaphragm 2 On its side facing away from the outflow openings 15, 16, the control diaphragm 2 has a central, undercut projection 23 'on which a stop disc 23 is latched.
  • the stop disc 23 extends in the radial direction outwardly beyond the inner roll fold 21 away into a region above the membrane portion 26, which cooperates with the smaller outflow openings 16.
  • stops 27 which are arranged at the top of the control diaphragm 2 in its radially outer part directly radially inward of the outer roll fold 22, a defined, shown in Figure 1 position of the control diaphragm 2 is effected in its open position. In this position, the stops 27 on the underside of the lid 10 'are formed on it, downwardly facing projections.
  • FIG. 2 shows a second operating state of the pressure regulating valve 1, which occurs when the pressure in the crankcase of the internal combustion engine drops.
  • This sinking pressure propagates through the inlet 11 into the region 13 below the control diaphragm 2 of the pressure control valve 1 and causes a force acting on the control diaphragm 2 pressure difference and thus an adjusting force.
  • the pressure difference moves counter to the force of the control spring 3, the control diaphragm 2 in total in the closing direction until, as shown in Figure 2, the central diaphragm region 25 comes into contact with the sealing seat 15 'of the larger outlet opening 15.
  • FIG. 3 shows the pressure regulating valve 1 from FIGS. 1 and 2 now in a third operating state in which the two smaller outflow openings 16 are now closed after the larger outflow opening 15.
  • This condition occurs when the pressure in the crankcase of the internal combustion engine drops so far that the pressure difference caused thereby now also the so far downwardly cooperating with the smaller outlet openings membrane region 26 of the control diaphragm 2 against the force of the same control spring 3, until the membrane region 26 comes into sealing contact with the sealing seats 16 'of the two smaller outflow openings 16.
  • Figure 4 shows an enlarged view of the control diaphragm 2 in cross section as a single part.
  • the radially outer edge of the membrane 20 is visible, which serves for sealing clamping of the control diaphragm 2 between the housing and its lid.
  • Radially inward on the edge 20 follows the outer Roll fold 22, which serves to adjust the control diaphragm 2 in total.
  • the membrane support body 24 Radially further inward, the membrane support body 24, which is embedded in the remaining membrane 2 follows.
  • the control diaphragm 2 has upwardly projecting ribs, which form the stop 27 for the movement of the control diaphragm 2 in the opening direction, ie upwards.
  • Projecting downwardly, the membrane support body 24 has the one-piece spring centering ring 28.
  • the inner rolled fold 21 then follows, separating the central membrane region 25 from the membrane region 26 which projects radially outwards onto the roll fold 21.
  • the control diaphragm 2 has the central, undercut projection 23 ', on which the stop disc 23 is latched.
  • the stop disc 23 protrudes in the radial direction outward beyond the inner roll fold 21 over the membrane region 26.
  • the underside of the stop disc 23 forms in its radially outer region a stop 27 'for the upper side 26' of the membrane region 26 It is thereby achieved that the central diaphragm region 25 can not advance in the axial direction downwards relative to the diaphragm region 26 lying radially outwardly therefrom. Rather, the central membrane region 26 can only be moved downwards in this direction together with the membrane region 26 located radially outside the inner roll fold.
  • Figure 5 shows the pressure control valve according to Figures 1 to 3 in a longitudinal section along the section line V-V in Figure 1. Particularly clearly shows the figure 5 that the housing 10 is round and that accordingly also not visible here control diaphragm has a matching round outline.
  • the two smaller outflow openings 16 are arranged eccentrically and at a distance, in which case each of their sealing surface 16 'faces the viewer.
  • FIG. 6 shows a modified embodiment of the pressure regulating valve 1, which differs essentially from the previously described embodiment in that the example according to FIG. 6 dispenses with a stop disc in the control diaphragm 2.
  • the central part of the control membrane 2 forms here the membrane region 25, which cooperates with the central, larger outflow opening 15. Ra This is followed by the inner rolled fold 21, which in turn is followed further radially outwardly by the membrane region 26, which cooperates with the two smaller outflow openings 16.
  • Radially outermost here is the control diaphragm 2 by means of its membrane edge 20 sealingly between the housing 10 and the lid 10 'is held. In the interior of the housing 10, the radial outer fold 22 lies directly radially inward of the clamping edge 20.
  • the membrane support body 24 is braced in the control membrane 2 and stiffens this part of the membrane 2.
  • the control diaphragm 2 carries upwardly projecting ribs, which form the stop 27 for limiting the movement of the control diaphragm 2 in the opening direction.
  • the membrane support body 24 has the spring centering ring 28. Radially inwardly of this Federzentrierring 28 which also here the shape of a coil spring having control spring 3 is located at its upper end to the annular portion 29 of the control diaphragm 2 and exerts its spring force in the opening direction, ie upwards, on the control diaphragm 2.
  • the operating state of the pressure regulating valve 1 shown in FIG. 6 is established when there is no pressure difference at the adjusting diaphragm 2.
  • the control spring 3 pushes the control membrane 2 in the opening direction upwards until it rests with its stop 27 on the underside of the lid 10 '.
  • FIG. 7 shows in a partial vertical section a section of a pressure regulating valve 1 in a further embodiment.
  • Characteristic of this embodiment is that the two smaller outflow openings 16 are each here in the form of a Laval nozzle.
  • the cross section of the two smaller outflow openings 16 is initially seen relatively small in the flow direction, and then becomes slower again after a smallest diameter.
  • the execution of the smaller outflow openings 16 as Laval nozzles offers the advantage that at pressure differences between the inflow side of the outflow openings 16, here in the region 13 of the valve housing 10, and the outlet 12, which is usually connected to the intake of an associated internal combustion engine, above a certain Limit value, in practice, for example, about 180 hPa, at the narrowest point of the discharge openings 16 sets a so-called critical pressure gradient.
  • a certain Limit value in practice, for example, about 180 hPa
  • FIG. 8 shows, in the same representation as FIG. 1, a further embodiment of the pressure regulating valve 1.
  • the pressure regulating valve 1 coincides with the pressure regulating valve 1 according to FIGS. 1 to 3.
  • the larger outflow opening 15 opens into a first outlet 12 and the two smaller outflow openings 16 open together into a second outlet 12 'which is fluidly separated from the first outlet 12 is.
  • each outlet 12, 12 ' is assigned its own non-return valve 17, 17'.
  • the check valves 17, 17 ' adjust automatically depending on the pressure conditions on the two sides of the check valve 17 and 17', so that depending on the existing pressure conditions automatic opening and closing of the outlet 12 and the outlet 12 'is effected.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein pneumatisches Druckregelventil (1) zur Regelung des Drucks im Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine, wobei im Druckregelventil (1) eine Stellmembran (2) vorgesehen ist, die den Durchlaß durch eine erste, größere Abströmöffnung (15) und durch wenigstens eine davon getrennte, dazu beabstandete zweite, kleinere, Abströmöffnung (16) des Druckregelventils (1) vergrößert oder verkleinert. Das neue Druckregelventil (1) ist dadurch gekennzeichnet, daß die Stellmembran (2) mit einer einzigen Regelfeder (3) 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, 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, 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.

Description

Beschreibung :
Pneumatisches Druckregelventil
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 Betriebszu- ständen 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 Kurbelgehäuse- entlüftungsgases 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 Al 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 Regel - federn, benötigt. Dies führt zu einem erhöhten Herstel- lungs- 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 Al 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 Entlüf- tungsleitungsabschnitt mit dem Ansaugtrakt stromauf des Turboladers als auch über einen zweiten Entlüftungslei - tungsabschnitt mit dem Ansaugtrakt stromab des Turboladers verbunden sein. Das hier beschriebene Druckregelven- til 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 Turbo- laderbetriebszustand, 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 Bl 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 Belüftungs- kammer 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 werden.
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, 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, daß die Stellmembran um den mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich herum eine innere RoIl- falte aufweist und daß der mit der mindestens einen kleineren Abströmöffnung zusammenwirkende Membranbereich der Stellmembran außerhalb der inneren Rollfalte liegt.
Das erfindungsgemäße Druckregelventil bietet den Vorteil einer günstigen Regelcharakteristik, weil der Kurbelgehäusedruck bei großen Volumenströmen des Kurbelgehäuse- entlüftungsgases 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 Kurbelgehäusedrucks, wird die Stellmembran unter weiterer Verformung derselben, einzigen Regelfeder und unter Verformung der Stellmembran 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. Da für das erfindungsgemäße Druckregelventil die Stellmembran sowohl insgesamt verstellbar als auch in sich definiert verformbar, d.h. in ihren verschiedenen, den verschiedenen Abströmöffnun- gen zugeordneten Bereichen relativ zueinander verstellbar sein muß, weist die Stellmembran um den mit der größeren Abströmöffnung zusammenwirkenden Membranbereich herum eine innere Rollfalte auf, wobei 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 der 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. Weiterhin ist besonders vorteilhaft, daß das Druckregelventil gemäß Erfindung nur eine einzige Regel - feder 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 Abströmöff- nung 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. Diese Form 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 Weiterbildung dazu schlägt vor, daß die größere Abströmöffnung zentral im Ventilgehäuse und die kleinere Abströmöffnung exzentrisch im Ventilgehäuse angeordnet ist. Diese Anordnung trägt ebenfalls zu einer kompakten, platzsparenden Bauweise bei.
Eine alternative Weiterbildung schlägt vor, 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 Stell - membran 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 Abströmδffnung 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.
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, un- terschiedlich 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 Stell - membran 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 Um- spritzen 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 miteinander verbundenen Teilen des Ventilgehäuses gehalten ist. Da die Stellmembran üblicherweise aus einem Elasto- mär- 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 Mem- branstützkörper vorzugsweise radial zwischen der inneren und der äußeren Rollfalte angeordnet. Statt der Rollfalte können auch hier zur Erzielung der gleichen Funktion äquivalente Mittel in der Membran vorgesehen sein, z.B., wie oben im Zusammenhang mit der inneren Rollfalte schon erwähnt, Bereiche unterschiedlicher Härte, die mit Zwei- komponentenmaterial erzeugbar sind, oder Materialverdünnungen zur gezielten lokalen Erhöhung der Flexibilität der Membran oder ein Faltenbalg.
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 verbin- den, 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 Druckregel- ventils 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 Stell - membran 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 Laval- düsen 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:
Figur 1 ein erstes Druckregelventil im Vertikalschnitt in einem ersten Betriebszustand,
Figur 2 das Druckregelventil aus Figur 1 in gleicher Darstellung in einem zweiten Betriebszustand,
Figur 3 das Druckregelventil aus den Figuren 1 und 2 in gleicher Darstellung in einem dritten Betriebszustand, Figur 4 eine Stellmembran des Druckregelventils gemäß den Figuren 1 bis 3 als Einzelteil in einem vergrößerten Vertikalschnitt,
Figur 5 das Druckregelventil aus Figur 1 im Horizontal - schnitt gemäß der Schnittlinie V-V in Figur 1,
Figur 6 das Druckregelventil in einer zweiten Ausführung im Vertikalschnitt in einem Betriebszustand, der dem in Figur 1 gezeigten Betriebszustand entspricht,
Figur 7 das Druckregelventil in einer geänderten Ausführung in einem Teil -Vertikalschnitt , und
Figur 8 das Druckregelventil in einer weiteren Ausführung im Vertikalschnittschnitt in einem Betriebszustand, der dem in Figur 1 gezeigten Betriebszustand entspricht.
Wie die Figuren 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 Dek- kel 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 Regel - feder 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, hinter- schnittenen 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 Figur 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 Figur 1 dargestellten Betriebszustand, bei dem sich die Stellmembran 2 in ihrer oberen Endstellung be- findet, 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.
Figur 2 zeigt einen zweiten Betriebszustand des Druckregelventils 1, der sich einstellt, wenn der Druck im Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine absinkt. Dieser sinkende 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 Figur 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 Figur 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 RoIl- falte 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.
Figur 3 zeigt das Druckregelventil 1 aus den Figuren 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.
Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung die Stellmembran 2 im Querschnitt als Einzelteil. Ganz außen, d. h. in Figur 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, hin- terschnittenen 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 Figur 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 Figur 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 .
Figur 5 zeigt das Druckregelventil gemäß den Figuren 1 bis 3 in einem Längsschnitt gemäß der Schnittlinie V-V in Figur 1. Besonders deutlich zeigt die Figur 5, daß das Gehäuse 10 rund ist und daß entsprechend auch die hier nicht sichtbare Stellmembran einen passenden runden Umriß hat.
Links in Figur 5 ist der Einlaß 11 für das Kurbelgehäuse- entlüftungsgas 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.
Figur 6 zeigt eine geänderte Ausführung des Druckregel - ventils 1, die sich von der zuvor beschriebenen Ausführung im wesentlichen dadurch unterscheidet, daß das Beispiel gemäß Figur 6 auf eine Anschlagscheibe in der Stellmembran 2 verzichtet. Den zentralen Teil der Stell - membran 2 bildet hier der Membranbereich 25, der mit der zentralen, größeren Abströmöffnung 15 zusammenwirkt. Ra- dial 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 RoIl- falte 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 Figur 6 gezeigte Betriebszustand des Druckregel- ventils 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 Figur 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 Figur 6 entsprechen also den Funktionen des Druckregelventils, das in den Figuren 1 bis 3 dargestellt und erläutert wurde. Auch die weiteren in Figur 6 sichtbaren Einzelteile entsprechen den Einzelteilen gemäß den zuvor beschriebenen Zeichnungsfiguren mit den gleichen Bezugs- ziffern.
Figur 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 Grenz- wert, beispielsweise 180 hPa begrenzt. Auf diese Weise wird eine größere Unabhängigkeit des Kurbelgehäusedrucks vom Unterdruck im Auslaß 12 erreicht .
Figur 8 zeigt in gleicher Darstellungsweise wie die Figur 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel des Druckregelventils 1. In seinen meisten Teilen stimmt das Druckregelventil 1 mit dem Druckregelventil 1 gemäß den Figuren 1 bis 3 überein.
Anders als bei den zuvor beschriebenen Beispielen ist bei dem Druckregelventil 1 gemäß Figur 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.

Claims

Patentansprüche :
1. 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 Druckregel - ventils (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, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , - 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 Membran- bereich (26) einleitbar ist,
- 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,
- 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.
2. 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.
3. Druckregelventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Schnitt parallel zur Stellmembran (2) gesehen das Ventilgehäuse rund ist.
4. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die größere Abströmöffnung (15) zentral im Ventilgehäuse (10) und die kleinere Abströmöffnung (16) exzentrisch im Ventilgehäuse (10) angeordnet ist.
5. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, 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.
6. Druckregelventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsfläche der größeren Abströmöffnung (15) größer ist als die Querschnittsflächensumme der zwei oder mehr kleineren Abströmöffnungen (16) .
7. 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 Stell - membran (2) gesehen hinter einer ebenfalls mit der Stellmembran (2) zusammenwirkenden Dichtfläche (15') der größeren Abströmöffnung (15) zurückliegt.
8. Druckregelventil nach Anspruch 7, 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 .
9. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
10. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 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.
11. Druckregelventil nach einem der Ansprüche 1 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.
12. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelfeder (3) eine Schraubenfeder ist.
13. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 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.
14. 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.
15. 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.
16. 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.
17. Druckregelventil nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Auslaß (12, 12') ein Rückschlagventil (17, 17') angeordnet ist.
18. 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.
19. 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 .
20. 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.
21. Druckregelventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere (n) Abströmöffnung (en) (16) als Lavaldüse (n) ausgebildet ist/sind.
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