WO2024047071A1 - Conical pressure control valve - Google Patents

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WO2024047071A1
WO2024047071A1 PCT/EP2023/073731 EP2023073731W WO2024047071A1 WO 2024047071 A1 WO2024047071 A1 WO 2024047071A1 EP 2023073731 W EP2023073731 W EP 2023073731W WO 2024047071 A1 WO2024047071 A1 WO 2024047071A1
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WO
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valve
pressure control
valve member
control valve
fluid
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/073731
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German (de)
French (fr)
Inventor
David Krähenbühl
Original Assignee
Woco Industrietechnik Gmbh
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Publication date
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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
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/024—Controlling the inlet pressure, e.g. back-pressure regulator
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D16/00—Control of fluid pressure
    • G05D16/04—Control of fluid pressure without auxiliary power
    • G05D16/06—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule
    • G05D16/063—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane
    • G05D16/0644—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator
    • G05D16/0655—Control of fluid pressure without auxiliary power the sensing element being a flexible membrane, yielding to pressure, e.g. diaphragm, bellows, capsule the sensing element being a membrane the membrane acting directly on the obturator using one spring-loaded membrane
    • 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 pressure control valve for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the present invention further relates to a crankcase ventilation system with a generic pressure control valve.
  • Generic pressure control valves are used, for example, in the ventilation line between the crankcase and the intake pipe or air filter of an internal combustion engine in motor vehicles.
  • the aim here is to ensure that the pressure or negative pressure in the container to be vented does not rise above a predetermined value, which is achieved by the pressure control valve installed in the vent line between the intake manifold and the crankcase of the internal combustion engine, using so-called blow-by gas is sucked through.
  • a predetermined value which is achieved by the pressure control valve installed in the vent line between the intake manifold and the crankcase of the internal combustion engine, using so-called blow-by gas is sucked through.
  • the specified negative pressure should not be significantly undershot, otherwise unwanted air would be sucked into the crankcase due to leaks.
  • An object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide a more compact pressure control valve with improved control quality and/or reduced risk of sticking and freezing.
  • a pressure control valve for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the pressure control valve can be inserted in a ventilation line between the crankcase and the intake pipe or air filter of the internal combustion engine. It is used in particular to reduce the pressure or Not to allow the negative pressure in the container to be vented to rise above a predetermined value in order to ensure that there is always a low negative pressure in the crankcase.
  • the pressure control valve is designed in such a way that it can throttle the high negative pressure in the thrust or partial load range of -800 mbar when the throttle valve is closed in order to avoid damage to mechanical components.
  • the pressure control valve includes a valve housing with a fluid inlet, a fluid outlet and a valve seat.
  • the pressure control valve can determine a flow direction of the fluid through the valve housing. Viewed in the direction of flow, the valve seat can be located between the fluid inlet and the fluid outlet.
  • the pressure control valve has exactly one fluid outlet and exactly one valve seat assigned to the fluid outlet.
  • the pressure control valve according to the invention further comprises a valve member with a closing element which tapers in particular conically, convexly or concavely.
  • the closing element tapers in the direction of the valve seat.
  • the valve member can be moved between a closed position in which the closing element assumes sealing contact with the valve seat in order to close the fluid outlet, and an open position in which it releases the valve seat and opens the fluid outlet.
  • the pressure is therefore regulated via the valve member by either allowing a fluid flow through the pressure control valve, in particular the housing, and if so, at what height, or the fluid flow is prevented.
  • the inventors have found that by using a particularly conically tapering closing element, reliable pressure control is made possible regardless of any tilting of the valve member, i.e.
  • the valve member can be a globe valve and/or the valve member can be designed to carry out an axial actuating movement between the opening and closing positions.
  • the pressure control valve according to the invention comprises a membrane, in particular a beaded membrane, for actuating the valve member.
  • a beaded membrane has the disadvantage of a poorer ratio of rigid support surface to movable section compared to a rolling membrane, which causes the movement of the valve member with which the membrane is in force-transmitting contact, in particular is attached to it, because the same extent the misalignment of the valve member when using a rolling diaphragm has less of an impact on the resulting tilting of the valve member relative to the ideal position and/or relative to the direction of adjustment.
  • a beaded membrane is advantageous because of the advantages, particularly with regard to the clamping and its attachment to the valve member.
  • the pressure control valve further comprises a shielding device, such as a shielding plate, for shielding the membrane from the fluid.
  • a shielding device such as a shielding plate
  • the valve member extends through the shielding device without contact or guidance. In this way it is possible to manufacture and assemble the pressure control valve more easily. Furthermore, the risk of the valve member freezing or sticking to a possible guide in the shielding device as a result of moisture and cold temperatures is excluded. This also results in higher tolerances during production and assembly, which in turn has a positive effect on manufacturing and manufacturing costs.
  • the shielding device has a through opening for the valve member, in particular the closing element, and a particularly circumferential gap between the shielding device and the valve member is at least 10%, in particular at least 20% or at least 30%, of a movement amplitude of the valve member between the opening and closing positions.
  • valve member when moving between the open and closed positions, the valve member can pass through the shielding device or in any case move axially translationally relative to it, with a distance transverse to the direction of movement of the valve member between it and the shielding device.
  • This distance can be designed to be the same all around and is large enough so that in particular the risk of the valve member freezing to the shielding device is excluded.
  • the shielding device has a through opening for the valve member, in particular the closing element, whose cross-sectional area is at least as large as an inner cross-sectional area of the valve seat.
  • the cross-sectional area of the through-opening is at least 30%, 50%, 70% or at least 90% larger than the inner cross-sectional area of the valve seat.
  • a pressure control valve for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • the pressure control valve can be inserted in a ventilation line between the crankcase and the intake pipe or air filter of the internal combustion engine. It serves in particular to prevent the pressure or negative pressure in the container to be vented from rising above a predetermined value in order to ensure that a low negative pressure always prevails in the crankcase.
  • the pressure control valve is designed in such a way that it can throttle the high negative pressure in the thrust or partial load range of -800 mbar when the throttle valve is closed in order to avoid damage to mechanical components.
  • the pressure control valve includes a valve housing with a fluid inlet, a fluid outlet and a valve seat.
  • the pressure control valve can determine a flow direction of the fluid through the valve housing. Viewed in the direction of flow, the valve seat can be located between the fluid inlet and the fluid outlet.
  • the pressure control valve has exactly one fluid outlet and exactly one valve seat assigned to the fluid outlet.
  • the pressure control valve according to the invention further comprises a valve member with a closing element which tapers in particular conically, convexly or concavely.
  • the closing element tapers in the direction of the valve seat.
  • the valve member can be moved between a closed position in which the closing element assumes sealing contact with the valve seat in order to close the fluid outlet, and an open position in which it releases the valve seat and opens the fluid outlet.
  • the pressure is therefore regulated via the valve member by either allowing a fluid flow through the pressure control valve, in particular the housing, and if so, at what height, or the fluid flow is prevented.
  • the inventors have found that by using a particularly conically tapering closing element, reliable pressure control is made possible regardless of any tilting of the valve member, i.e.
  • the valve member can be a globe valve and/or the valve member can be designed to carry out an axial actuating movement between the opening and closing positions.
  • the pressure control valve according to the invention comprises a membrane, in particular a beaded membrane, for actuating the valve member.
  • a beaded membrane has the disadvantage of a poorer ratio of rigid support surface to movable section compared to a rolling membrane, which causes the movement of the valve member with which the membrane is in force-transmitting contact, in particular attached to it, because the same thing
  • the extent of the misalignment of the valve member when using a rolling diaphragm has less of an impact on the resulting tilting of the valve member Valve member affects the ideal position and / or the direction of adjustment.
  • a beaded membrane is advantageous because of the advantages, particularly with regard to the clamping and its attachment to the valve member.
  • the membrane is essentially shielded from the fluid. It is clear that fluid can certainly reach the membrane, but the membrane is arranged or shielded from the fluid flow in such a way that a direct, immediate flow is prevented.
  • the membrane can be shielded by a shielding device described above.
  • the ratio of the maximum external dimension of the membrane to the minimum internal dimension of the valve seat is at least 3.5.
  • it is an outer diameter of the membrane and/or the dimension of the membrane according to which it is attached to the valve housing.
  • the inner dimension of the valve seat defines the free flow cross section when the valve member is in the open position.
  • the ratio is at least 4, 4.5 or at least 5 and/or at most 10, in particular at most 9, 8 or at most 7.
  • the inventors were able to find out that the tendency of suction to stick can be reliably avoided in the area mentioned can, whereby a compact pressure control valve can be produced.
  • the valve member can be displaced without a guide, in particular relative to the shielding device, in such a way that a tilting relative to the adjusting direction, which determines a particularly axial direction of movement of the valve member, in particular of up to 10°, is permitted.
  • a crescent-shaped gap is formed between the valve member and the valve seat when tilted.
  • the crescent-shaped gap when the valve member is tilted essentially corresponds to the annular gap between the valve member and the shielding device that would arise in a normal operating state if the valve member is not tilted or is optimal with respect to the positioning direction and/or the valve seat would be aligned.
  • the valve member is biased in the direction of the open position, in particular spring biased.
  • a biasing component can be provided which urges the valve member towards the open position.
  • the pretensioning force can be directed opposite to the membrane positioning force.
  • the membrane actuating force can be oriented in the direction of the closed position of the valve member, i.e. towards the valve member.
  • the movement amplitude, in particular the stroke, of the valve member when regulating the fluid pressure, in particular axially and/or translationally is at most 5 mm, in particular at most 4 mm, 3 mm or at most 2 mm, 1.5 mm, 1 mm or 0.5mm.
  • the inventors have found that the main pressure control can be covered in an extremely small movement amplitude spectrum. Particularly with low volume flows, the opening stroke can even be a maximum of 0.5 mm or less.
  • the valve member in particular the closing element, in particular on its closing surface which cooperates with the valve seat, has an elastic material, in particular an elastomeric material, such as fluoroelastomer (FKM), for example fluorosilicone (FVMQ).
  • FKM fluoroelastomer
  • FVMQ fluorosilicone
  • the valve member is coated with it.
  • the elastic material also reduces the tendency for it to get stuck. Furthermore, can Noise developments are reduced, in particular prevented, by the stop contact between the valve member and the valve seat.
  • the elastic material is provided, in particular coated, with a friction-reducing coating or layer.
  • the friction-reducing coating is a thermoplastic and/or based on a fluorocarbon compound, for example PTFE.
  • the coating or layer can also be, for example, a lubricating varnish.
  • the friction-reducing coating or layer counteracts wear of the elastic material.
  • a friction-reducing coating or layer means that the static friction is reduced compared to the static friction value of the elastic material.
  • Figure 1 shows a schematic principle sketch of an exemplary installation location of an exemplary embodiment of a pressure control valve according to the invention
  • Figure 2 is a sectional view of an exemplary embodiment of a pressure control valve in an open position
  • Figure 3 shows the pressure control valve from Figure 2 in a closed position
  • Figure 4 is a schematic principle sketch of a section of a
  • Figure 5 is a view from below of the pressure control valve according to Figure 4.
  • Figure 6 shows another exemplary schematic principle sketch of a
  • FIG. 7 is a bottom view of the pressure control valve from Figure 6.
  • a pressure control valve for controlling fluid pressure is generally designated by reference numeral 51.
  • this is used for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle.
  • FIG 1 shows a schematic view of a crankcase ventilation system of an internal combustion engine, which is given the reference number 29 below.
  • the crankcase ventilation system 29 comprises a crankcase 15 with a flow outlet opening 25 through which blow-by gas can emerge from the crankcase 15, and a pressure control valve 51 according to the invention which is fluidly connected to the flow outlet opening 25 and which is indicated schematically in Figure 1.
  • the fluid connection between the pressure control valve 51 and the flow outlet opening 25 can be realized via a pipeline system, such as an outlet line 135, which fluidly connects the flow outlet opening 25 of the crankcase with a flow passage opening 27 towards the pressure control valve 51.
  • the pressure control valve 51 can be mounted on the crankcase 15 (not shown) in such a way that the flow passage opening 27 belongs to the separating device 51.
  • FIG. 1 also shows an example of the formation of blow-by gas and the general installation position of a pressure control valve 51 according to the invention.
  • This shows an internal combustion engine 1 which is fluidly coupled to a fresh air supply 3, an exhaust gas outlet 5 and a crankcase ventilation 7.
  • the internal combustion engine 1 comprises a cylinder head cover 9, a cylinder head 11, a cylinder 13 and a crankcase 15.
  • a piston 17 is guided in the cylinder, which delimits a displacement 19 from a crankcase interior 21.
  • sealing rings (not shown) are provided between the piston 17 and the cylinder 13. Nevertheless, combustion gases and/or unburned gases flow between piston 17 and cylinder 13 from the displacement 19 into the spherical housing interior 21.
  • the resulting gas stream 23 is also referred to as a blow-by gas stream and, in addition to air and oil, also includes combustion gases and unburned fuel components.
  • the gas stream 23 is removed from the crankcase 15 via a crankcase ventilation 7 and fed to the fresh air supply 3.
  • the crankcase ventilation 7 includes in particular the fluid coupling of the flow outlet opening 25 of the crankcase 15 with the pressure control valve 51.
  • the pressure control valve 29 is also fluidly connected to the crankcase 15 via a return line 31 for returning separated particles, such as oil.
  • the return line 31 fluidly connects a return outlet 33 of the separating device 29 to a return inlet 35 on the crankcase 15.
  • a return line 37 also fluidly connects the pressure control valve 51 to the fresh air supply 3 in order to supply the fresh air supply 3 with a particle, such as oil, to supply cleaned gas stream.
  • the resulting fresh air flow 41 is compressed via a compressor wheel 39 and supplied to the internal combustion engine 1 via the cylinder head 11 via an intercooler 43.
  • Combustion gases that do not enter the crankcase 15 between the piston 17 and the cylinder 13 are fed as exhaust gas 45 via an exhaust gas discharge to a turbocharger 47, which drives the compressor wheel 39 in the fresh air supply 3 via a shaft 49.
  • the installation position of the pressure control valve 51 according to the invention in the case of use as an oil separator in the internal combustion engine is not limited to the installation position shown in FIG. 1 and also not to use in a crankcase ventilation system 29.
  • the pressure control valve 51 can also be used to separate particles from gas streams that emerge from the internal combustion engine 1 between the cylinder 13 and the cylinder head 11 and/or between the cylinder head 11 and the cylinder head cover 9.
  • Another possible area of application lies in the fresh air supply 3 and/or in the exhaust gas discharge 5, which can be fluidly coupled to one another in particular via the shaft 49 connecting the compressor wheel 39 and the turbine wheel 47.
  • FIGs 2 and 3 show an exemplary embodiment of a pressure control valve 51 according to the invention in different operating positions, namely in the open position according to Figure 2 and in the closed position according to Figure 3.
  • the pressure control valve 51 according to the invention essentially comprises the following main components: a valve housing 53 with a fluid inlet 55, at which a fluid flow with a certain fluid pressure can enter (reference number 57), a fluid outlet 59, at which a fluid flow with a certain fluid pressure emerges from the valve housing 53 can (reference number 61) and a valve seat 63 arranged in the flow direction between fluid inlet 55 and fluid outlet 59; a valve member 65 with an exemplary conically tapering closing element 67, which can be moved between the open position shown in Figure 2, in which it releases the valve seat 63 and opens the fluid outlet 59, and a closed position shown in Figure 3, in which it makes sealing contact the valve seat 63 occupies to close the fluid outlet 59; a membrane 69, which is designed, for example, as a beaded membrane, for
  • the valve housing 53 can further include a valve housing base 73 and a valve cover 75.
  • the beaded membrane is connected laterally, in particular all the way around, at the level of the valve housing 53, in particular clamped between the valve housing base 77 and the valve cover 75 and rests in sections flat on a base 79 connected to the closing element 67.
  • the pressure control valve 51 includes a spring 81 for biasing the valve member 65 into the open position shown in Figure 2.
  • the spring 81 therefore causes a resistance force when the valve member 65 closes, which results in a damping of the movement of the valve member 65 and thus ensures that damage caused by a hard impact of the valve member 65 on the valve seat 63 can be avoided.
  • the effective balance of forces is adjusted during operation of the pressure control valve 51 in such a way that the spring 81 pushes the valve member 65 into the open position, while the membrane 69, which is exposed to the pressure from above, for example in the crankcase, exerts a downward force on the valve member 65 in the direction of the closed position .
  • a further downward direction acts Closed position directed suction force, for example from an intake tract of the internal combustion engine arranged downstream of the pressure control valve 51.
  • valve member 65 extends through the shielding plate 71 without contact or guidance during its translational axial adjusting movement between the opening and closing positions.
  • the shielding plate 71 defines a through opening 83 for the valve member 65, which is dimensioned in relation to an external dimension of the valve member 65 such that a particularly circumferential gap s remains between the shielding plate 71 and the valve member 65.
  • a cross-sectional area of the through-opening in the exemplary embodiment according to Figures 2 and 3 is significantly larger than an inner cross-sectional area a of a fluid passage opening 85 delimited by the valve seat 63.
  • a maximum external dimension b of the beading membrane 69 is dimensioned significantly larger than the minimum inner dimension of the valve seat 63, which is defined by the fluid passage cross section a.
  • Figures 4 and 5 show a detail and a bottom view of an exemplary embodiment of a pressure control valve 51 according to the invention in an open position with a very small stroke of the valve member 65 of at most 5 mm.
  • 4 and 5 represent a normal operating state of the pressure control valve 51, in which, in the open position, a circumferential annular gap 87 results between the closing element 67 and the valve seat 63 in order to ensure a fluid flow through the valve seat 63.
  • Figures 6 and 7 schematically represent an operating situation of the pressure control valve 51 in which the valve member 65 is tilted by an angle a with respect to the axial positioning or movement direction A.
  • a significant advantage of the pressure control valve 51 according to the invention is, as can be seen in particular from a comparison of Figures 5 and 7, that even when the valve member 65 is tilted with respect to its axial adjustment direction A, the control functions, in particular the control quality, are maintained, since with the same stroke, essentially the same opening cross-sectional area, indicated by the annular gap 87 and the crescent-shaped gap 89, results.
  • valve seat 65 valve member 67 closing element 69 membrane 71 shielding device
  • a axial positioning direction a opening cross section s gap b external dimension of the membrane

Landscapes

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Abstract

The present invention relates to a pressure control valve (51) for controlling a fluid pressure, in particular for ventilating the crankcase of an internal combustion engine of a motor vehicle, the pressure control valve comprising: a valve housing (53) having a fluid inlet (55), a fluid outlet (59) and a valve seat (63); a valve member (65) having an in particular conically tapered closing element (67), the valve member (65) being movable between a closed position, in which the closing element (67) is in sealing contact with the valve seat (63) in order to close the fluid outlet (59), and an open position, in which the closing element releases the valve seat (63) and opens the fluid outlet (59); a diaphragm (69), in particular a convoluted diaphragm, for actuating the valve member; and a shielding device (71), such as a shielding plate, for shielding the diaphragm (69) from the fluid; the valve member (65) extending through the shielding device (71) without contact and guidance.

Description

Woco Industrietechnik GmbH, Woco Industrietechnik GmbH,
Hanauer Landstraße 16, 63628 Bad-Soden-SalmünsterHanauer Landstraße 16, 63628 Bad-Soden-Salmünster
Konisches Druckregelventil Conical pressure control valve
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Druckregelventil zum Regeln eines Fluiddrucks insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Kurbelgehäuseentlüftungssystem mit einem gattungsgemäßen Druckregelventil. The present invention relates to a pressure control valve for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle. The present invention further relates to a crankcase ventilation system with a generic pressure control valve.
Gattungsgemäße Druckregelventile werden beispielsweise in der Entlüftungsleitung zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugrohr bzw. Luftfilter einer Brennkraftmaschine von Kraftfahrzeugen verwendet. Dabei geht es darum, den Druck oder Unterdrück in dem zu entlüftenden Behälter nicht über einen vorbestimmten Wert hinaus ansteigen zu lassen, was durch das in die Entlüftungsleitung zwischen dem Saugrohr und dem Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine eingebaute Druckregelventil erreicht wird, indem sogenanntes Blow-by-Gas hindurchgesaugt wird. Während des Betriebs der Brennkraftmaschine soll dabei im Kurbelgehäuse immer ein geringer Unterdrück vorherrschen, damit keine ölhaltigen Blow-by-Gase beispielsweise durch die Dichtungen nach außen gelangen und die Umwelt verschmutzen können. Andererseits soll der angegebene Unterdrück nicht wesentlich unterschritten werden, weil sonst durch Undichtigkeiten ungewollte Fehlluft in das Kurbelgehäuse gesaugt würde. Generic pressure control valves are used, for example, in the ventilation line between the crankcase and the intake pipe or air filter of an internal combustion engine in motor vehicles. The aim here is to ensure that the pressure or negative pressure in the container to be vented does not rise above a predetermined value, which is achieved by the pressure control valve installed in the vent line between the intake manifold and the crankcase of the internal combustion engine, using so-called blow-by gas is sucked through. During operation of the internal combustion engine, there should always be a low negative pressure in the crankcase so that no oil-containing blow-by gases can escape to the outside through the seals, for example, and pollute the environment. On the other hand, the specified negative pressure should not be significantly undershot, otherwise unwanted air would be sucked into the crankcase due to leaks.
Die grundsätzliche Aufgabe dieser bekannten Druckregelventile besteht darin, den hohen Unterdrück im Schub-bzw. Teilastbereich von -800 mbar, wenn die Drosselklappe geschlossen ist, zu drosseln, um eine Beschädigung von Komponenten zu vermeiden. Gattungsgemäße Druckregelventile, wie sie beispielsweise aus der DE 102013019885 B4 bekannt sind, nutzen Membrane zum Betätigen eines das Fluid regelnden Ventilglieds. Ein Problem bei der durch eine Membran aktuierten Druckregelventile besteht darin, dass die Membran dem Blow-by-Gas ausgesetzt ist und von diesem angegriffen wird, was zu Verschleiß führt. Diese Problematik kann gemäß der DE 102013019885 B4 dadurch gelöst werden, dass ein Trennboden eingesetzt wird und die Membran weiter nach oben verlagert wird, sodass diese nicht mehr von dem aggressiven Blow-by-Gas direkt und unmittelbar angeströmt wird. An dem Druckregelventil gemäß der DE 102013019885 B4 hat sich jedoch grundsätzlich die Regelgüte als nachteilig erwiesen, die dadurch beeinträchtigt wird, dass es aufgrund des großen Hubs, also dem vertikalen Abstand zwischen Membran und dichtungssitzseitiger Führungsposition des Ventilglieds, während der Stellbewegung zu Verkippungen gegenüber der Stellrichtung des Ventilglieds kommen kann, was dazu führt, dass der Durchströmungsquerschnitt nicht zuverlässig genug eingestellt werden kann. Diesem Phänomen wirkt die DE10201309885B4 durch eine engdimensionierte Durchtrittsöffnung des Ventilgliedstößels in dem Trennboden entgegen sowie dadurch, dass der Ventilgliedstößel von dem Trennboden bei seiner Stellbewegung geführt ist. The basic task of these known pressure control valves is to maintain the high negative pressure in the thrust or. Partial range of -800 mbar when the throttle valve is closed to avoid damaging components. Generic pressure control valves, such as those known from DE 102013019885 B4, use membranes to actuate a valve member that regulates the fluid. A problem with diaphragm actuated pressure control valves is that the diaphragm is exposed to and attacked by blow-by gas, causing wear. According to DE 102013019885 B4, this problem can be solved by using a separating base and moving the membrane further upwards so that the aggressive blow-by gas is no longer directly and immediately flowing against it. At the Pressure control valve according to DE 102013019885 B4, however, the control quality has fundamentally proven to be disadvantageous, which is impaired by the fact that due to the large stroke, i.e. the vertical distance between the membrane and the seal seat-side guide position of the valve member, tilting relative to the positioning direction of the valve member occurs during the actuating movement can occur, which means that the flow cross section cannot be adjusted reliably enough. DE10201309885B4 counteracts this phenomenon through a narrowly dimensioned passage opening of the valve member plunger in the separating base and in that the valve member plunger is guided by the separating base during its actuating movement.
Aufgrund des großen Stellhubs bei den Druckregelventilen gemäß der DE 102013019885 B4 ist die Erreichung einer zuverlässigen Regelgüte jedoch weiterhin nur mit großem Aufwand möglich. Ferner ist durch die enge Führung des Ventilglieds bei der Stellbewegung ein hoher Fertigungs- und Montageaufwand gegeben und zusätzlich wirkt sich die Führung nachteilig auf den Verschleiß des Druckregelventils aus. Die enge Führung kann ferner bewirken, dass der Stößel in der Führung in Folge von Feuchtigkeit und kalten Temperaturen fest- bzw. anfriert. Ein weiterer Nachteil an dem Druckregelventil gemäß der DE 10201390885 B4 besteht darin, dass das Ventilglied dazu tendiert, sich an dem Ventilsitz festzusaugen, wodurch die Druckregelung gestört ist, was darauf zurückzuführen ist, dass nur ein sehr geringes Membrandurchmesser- zu Ventilsitzdurchmesser-Verhältnis gegeben ist. However, due to the large adjustment stroke in the pressure control valves according to DE 102013019885 B4, achieving reliable control quality is still only possible with great effort. Furthermore, the close guidance of the valve member during the actuating movement results in high manufacturing and assembly costs and, in addition, the guidance has a disadvantageous effect on the wear of the pressure control valve. The narrow guidance can also cause the plunger to freeze or freeze in the guidance as a result of moisture and cold temperatures. Another disadvantage of the pressure control valve according to DE 10201390885 B4 is that the valve member tends to get stuck on the valve seat, which disrupts the pressure control, which is due to the fact that there is only a very small membrane diameter to valve seat diameter ratio .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, die Nachteile aus dem Stand der Technik zu überwinden, insbesondere ein kompakteres Druckregelventil mit verbesserter Regelgüte und/oder reduzierter Gefahr des Festsaugens sowie Festfrierens bereitzustellen. An object of the present invention is to overcome the disadvantages of the prior art, in particular to provide a more compact pressure control valve with improved control quality and/or reduced risk of sticking and freezing.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. This task is solved by the features of the independent claims.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Druckregelventil zum Regeln eines Fluiddrucks, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt. Das Druckregelventil kann in einer Entlüftungsleitung zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugrohr bzw. Luftfilter der Brennkraftmaschine eingesetzt sein. Es dient insbesondere dazu, den Druck oder Unterdrück in dem zu entlüftenden Behälter nicht über einen vorbestimmten Wert hinaus ansteigen zu lassen, um sicherzustellen, dass im Kurbelgehäuse immer ein geringer Unterdrück vorherrscht. Dabei ist das Druckregelventil so ausgelegt, dass es den hohen Unterdrück im Schub- bzw. Teillastbereich von -800 mbar, wenn die Drosselklappe geschlossen ist, drosseln kann, um eine Beschädigung von mechanischen Komponenten zu vermeiden. According to a first aspect of the present invention, a pressure control valve for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle, is provided. The pressure control valve can be inserted in a ventilation line between the crankcase and the intake pipe or air filter of the internal combustion engine. It is used in particular to reduce the pressure or Not to allow the negative pressure in the container to be vented to rise above a predetermined value in order to ensure that there is always a low negative pressure in the crankcase. The pressure control valve is designed in such a way that it can throttle the high negative pressure in the thrust or partial load range of -800 mbar when the throttle valve is closed in order to avoid damage to mechanical components.
Das Druckregelventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einem Fluideintritt, einem Fluidaustritt und einem Ventilsitz. Das Druckregelventil kann eine Strömungsrichtung des Fluids durch das Ventilgehäuse hindurch festlegen. Dabei kann sich der Ventilsitz in Strömungsrichtung betrachtet zwischen dem Fluideinritt und dem Fluidaustritt befinden. Beispielsweise weist das Druckregelventil genau einen Fluidaustritt und genau einen dem Fluidaustritt zugeordneten Ventilsitz auf. The pressure control valve includes a valve housing with a fluid inlet, a fluid outlet and a valve seat. The pressure control valve can determine a flow direction of the fluid through the valve housing. Viewed in the direction of flow, the valve seat can be located between the fluid inlet and the fluid outlet. For example, the pressure control valve has exactly one fluid outlet and exactly one valve seat assigned to the fluid outlet.
Das erfindungsgemäße Druckregelventil umfasst ferner ein Ventilglied mit einem sich insbesondere konisch, konvex oder konkav verjüngenden Schließelement. Insbesondere verjüngt sich das Schließelement in Richtung des Ventilsitzes. Dabei ist das Ventilglied zwischen einer Schließstellung, in der das Schließelement einen Dichtkontakt mit dem Ventilsitz einnimmt, um den Fluidaustritt zu verschließen, und einer Öffnungsstellung verlagerbar, in der er es den Ventilsitz freigibt und den Fluidaustritt öffnet. Über das Ventilglied erfolgt demnach die Druckregelung, indem entweder eine Fluidströmung durch das Druckregelventil, insbesondere das Gehäuse, zugelassen wird und wenn ja, in welcher Höhe, oder die Fluidströmung unterbunden wird. Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch den Einsatz eines sich insbesondere konisch verjüngenden Schließelements unabhängig von einer etwaigen Verkippung des Ventilglieds, also bei einer Fehlorientierung bzw. Fehlausrichtung in Bezug auf dessen Stell- und/oder Bewegungsrichtung, eine zuverlässige Druckregelung ermöglicht ist und damit zuverlässig die Funktionsfähigkeit des Druckregelventils sichergestellt ist. Bei dem Ventilglied kann es sich um ein Hubventil handeln und/oder das Ventilglied kann zum Durchführen einer axialen Stellbewegung zwischen Öffnungs- und Schließstellung ausgelegt sein. The pressure control valve according to the invention further comprises a valve member with a closing element which tapers in particular conically, convexly or concavely. In particular, the closing element tapers in the direction of the valve seat. The valve member can be moved between a closed position in which the closing element assumes sealing contact with the valve seat in order to close the fluid outlet, and an open position in which it releases the valve seat and opens the fluid outlet. The pressure is therefore regulated via the valve member by either allowing a fluid flow through the pressure control valve, in particular the housing, and if so, at what height, or the fluid flow is prevented. The inventors have found that by using a particularly conically tapering closing element, reliable pressure control is made possible regardless of any tilting of the valve member, i.e. in the event of a misorientation or misalignment with respect to its positioning and/or movement direction, and thus reliably Functionality of the pressure control valve is ensured. The valve member can be a globe valve and/or the valve member can be designed to carry out an axial actuating movement between the opening and closing positions.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Druckregelventil eine Membran, insbesondere eine Sickenmembran, zum Betätigen des Ventilglieds. Eine Sickenmembran hat zwar beim Einsatz in gattungsgemäßen Druckregelventilen gegenüber einer Rollmembran den Nachteil eines schlechteren Verhältnisses aus starrer Auflagefläche zu beweglichem Abschnitt, welcher die Bewegung des Ventilglieds, mit dem die Membran in einem kraftübertragenden Kontakt steht, insbesondere daran befestigt ist, veranlasst, da das gleiche Ausmaß der Fehlstellung des Ventilglieds bei Anwendung einer Rollmembrane sich weniger stark auf das resultierende Verkippen des Ventilglieds gegenüber der Idealposition und/oder gegenüber der Stellrichtung auswirkt. Es hat sich aber herausgestellt, dass für den Einsatzzweck des vorliegenden erfindungsgemäßen Druckregelventils eine Sickenmembran wegen der Vorteile insbesondere im Hinblick auf die Einspannung sowie dessen Befestigung am Ventilglied vorteilhaft ist. Furthermore, the pressure control valve according to the invention comprises a membrane, in particular a beaded membrane, for actuating the valve member. One When used in generic pressure control valves, a beaded membrane has the disadvantage of a poorer ratio of rigid support surface to movable section compared to a rolling membrane, which causes the movement of the valve member with which the membrane is in force-transmitting contact, in particular is attached to it, because the same extent the misalignment of the valve member when using a rolling diaphragm has less of an impact on the resulting tilting of the valve member relative to the ideal position and/or relative to the direction of adjustment. However, it has been found that for the intended use of the present pressure control valve according to the invention, a beaded membrane is advantageous because of the advantages, particularly with regard to the clamping and its attachment to the valve member.
Ferner umfasst das Druckregelventil eine Abschirmeinrichtung, wie eine Abschirmplatte, zum Abschirmen der Membran von dem Fluid. Es hat sich herausgestellt, dass insbesondere beim Einsatz des Druckregelventils zur Kurbelgehäuseentlüftung die Membran im Stand der Technik vom Blow-By-Gas zugesetzt wurde, was zu dessen Beschädigung geführt hat. Insofern kann über die Abschirmeinrichtung die Membran geschützt werden, sodass diese ihre Funktionstüchtigkeit länger beibehält. Es sei klar, dass durchaus Kriechströmungen des Fluids in geringer Menge in Richtung der Membran vorhanden sein können, jedoch die Abschirmeinrichtung bezüglich der Membran insbesondere so angeordnet ist, dass die Membran nicht unmittelbar bzw. direkt von der eintretenden Fluidströmung angeströmt wird. The pressure control valve further comprises a shielding device, such as a shielding plate, for shielding the membrane from the fluid. It has been found that, particularly when using the pressure control valve for crankcase ventilation, the membrane in the prior art was clogged with blow-by gas, which led to its damage. In this respect, the membrane can be protected via the shielding device so that it retains its functionality for longer. It should be clear that there may well be small amounts of creeping flows of the fluid in the direction of the membrane, but the shielding device is arranged in particular with respect to the membrane in such a way that the membrane is not directly or directly flowed against by the incoming fluid flow.
Gemäß dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das Ventilglied kontakt- und führungsfrei durch die Abschirmeinrichtung hindurch. Auf diese Weise ist es möglich, das Druckregelventil einfacher zu fertigen und zu montieren. Des Weiteren ist die Gefahr des Einfrierens bzw. Festfrierens des Ventilglieds an einer möglichen Führung in der Abschirmeinrichtung infolge von Feuchtigkeit und kalten Temperaturen ausgeschlossen. Damit ergeben sich bei der Fertigung und Montage auch höhere Toleranzen, was sich wiederum positiv auf die Herstellungs- und Fertigungskosten auswirkt. In einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Druckregelventils weist die Abschirmeinrichtung eine Durchführöffnung für das Ventilglied, insbesondere das Schließelement, auf, und ein insbesondere umlaufender Spalt zwischen Abschirmeinrichtung und Ventilglied beträgt wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 20% oder wenigstens 30%, einer Bewegungsamplitude des Ventilglieds zwischen der Öffnungs- und Schließstellung. Mit anderen Worten kann das Ventilglied beim Verlagern zwischen der Öffnungs- und Schließstellung durch die Abschirmeinrichtung hindurchtauchen bzw. sich jedenfalls axial translatorisch relativ dazu bewegen, wobei ein Abstand quer zur Bewegungsrichtung des Ventilglieds zwischen diesem und der Abschirmeinrichtung besteht. Dieser Abstand kann umlaufend gleich ausgebildet sein und ist groß genug bemessen, sodass insbesondere die Gefahr des Festfrierens des Ventilglieds an der Abschirmeinrichtung ausgeschlossen ist. According to the first aspect of the present invention, the valve member extends through the shielding device without contact or guidance. In this way it is possible to manufacture and assemble the pressure control valve more easily. Furthermore, the risk of the valve member freezing or sticking to a possible guide in the shielding device as a result of moisture and cold temperatures is excluded. This also results in higher tolerances during production and assembly, which in turn has a positive effect on manufacturing and manufacturing costs. In an exemplary embodiment of the pressure control valve according to the invention, the shielding device has a through opening for the valve member, in particular the closing element, and a particularly circumferential gap between the shielding device and the valve member is at least 10%, in particular at least 20% or at least 30%, of a movement amplitude of the valve member between the opening and closing positions. In other words, when moving between the open and closed positions, the valve member can pass through the shielding device or in any case move axially translationally relative to it, with a distance transverse to the direction of movement of the valve member between it and the shielding device. This distance can be designed to be the same all around and is large enough so that in particular the risk of the valve member freezing to the shielding device is excluded.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Druckregelventils weist die Abschirmeinrichtung eine Durchführöffnung für das Ventilglied, insbesondere das Schließelement, auf, dessen Querschnittsfläche wenigstens so groß ist wie eine Innenquerschnittsfläche des Ventilsitzes. Beispielsweise ist die Querschnittsfläche der Durchführöffnung wenigstens 30%, 50%, 70% oder wenigstens 90% größer als die Innenquerschnittsfläche des Ventilsitzes. According to a further exemplary embodiment of the pressure control valve according to the invention, the shielding device has a through opening for the valve member, in particular the closing element, whose cross-sectional area is at least as large as an inner cross-sectional area of the valve seat. For example, the cross-sectional area of the through-opening is at least 30%, 50%, 70% or at least 90% larger than the inner cross-sectional area of the valve seat.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung, der mit den vorhergehenden Aspekten und beispielhaften Ausführungen kombinierbar ist, ist ein Druckregelventil zum Regeln eines Fluiddrucks, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bereitgestellt. Das Druckregelventil kann in einer Entlüftungsleitung zwischen Kurbelgehäuse und Ansaugrohr bzw. Luftfilter der Brennkraftmaschine eingesetzt sein. Es dient insbesondere dazu, den Druck oder Unterdrück in dem zu entlüftenden Behälter nicht über einen vorbestimmten Wert hinaus ansteigen zu lassen, um sicherzustellen, dass im Kurbelgehäuse immer ein geringer Unterdrück vorherrscht. Dabei ist das Druckregelventil so ausgelegt, dass es den hohen Unterdrück im Schub- bzw. Teillastbereich von -800 mbar, wenn die Drosselklappe geschlossen ist, drosseln kann, um eine Beschädigung von mechanischen Komponenten zu vermeiden. Das Druckregelventil umfasst ein Ventilgehäuse mit einem Fluideintritt, einem Fluidaustritt und einem Ventilsitz. Das Druckregelventil kann eine Strömungsrichtung des Fluids durch das Ventilgehäuse hindurch festlegen. Dabei kann sich der Ventilsitz in Strömungsrichtung betrachtet zwischen dem Fluideinritt und dem Fluidaustritt befinden. Beispielsweise weist das Druckregelventil genau einen Fluidaustritt und genau einen dem Fluidaustritt zugeordneten Ventilsitz auf. According to a further aspect of the present invention, which can be combined with the preceding aspects and exemplary embodiments, a pressure control valve for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle, is provided. The pressure control valve can be inserted in a ventilation line between the crankcase and the intake pipe or air filter of the internal combustion engine. It serves in particular to prevent the pressure or negative pressure in the container to be vented from rising above a predetermined value in order to ensure that a low negative pressure always prevails in the crankcase. The pressure control valve is designed in such a way that it can throttle the high negative pressure in the thrust or partial load range of -800 mbar when the throttle valve is closed in order to avoid damage to mechanical components. The pressure control valve includes a valve housing with a fluid inlet, a fluid outlet and a valve seat. The pressure control valve can determine a flow direction of the fluid through the valve housing. Viewed in the direction of flow, the valve seat can be located between the fluid inlet and the fluid outlet. For example, the pressure control valve has exactly one fluid outlet and exactly one valve seat assigned to the fluid outlet.
Das erfindungsgemäße Druckregelventil umfasst ferner ein Ventilglied mit einem sich insbesondere konisch, konvex oder konkav verjüngenden Schließelement. Insbesondere verjüngt sich das Schließelement in Richtung des Ventilsitzes. Dabei ist das Ventilglied zwischen einer Schließstellung, in der das Schließelement einen Dichtkontakt mit dem Ventilsitz einnimmt, um den Fluidaustritt zu verschließen, und einer Öffnungsstellung verlagerbar, in der er es den Ventilsitz freigibt und den Fluidaustritt öffnet. Über das Ventilglied erfolgt demnach die Druckregelung, indem entweder eine Fluidströmung durch das Druckregelventil, insbesondere das Gehäuse, zugelassen wird und wenn ja, in welcher Höhe, oder die Fluidströmung unterbunden wird. Die Erfinder haben herausgefunden, dass durch den Einsatz eines sich insbesondere konisch verjüngenden Schließelements unabhängig von einer etwaigen Verkippung des Ventilglieds, also bei einer Fehlorientierung bzw. Fehlausrichtung in Bezug auf dessen Stell- und/oder Bewegungsrichtung, eine zuverlässige Druckregelung ermöglicht ist und damit zuverlässig die Funktionsfähigkeit des Druckregelventils sichergestellt ist. Bei dem Ventilglied kann es sich um ein Hubventil handeln und/oder das Ventilglied kann zum Durchführen einer axialen Stellbewegung zwischen Öffnungs- und Schließstellung ausgelegt sein. The pressure control valve according to the invention further comprises a valve member with a closing element which tapers in particular conically, convexly or concavely. In particular, the closing element tapers in the direction of the valve seat. The valve member can be moved between a closed position in which the closing element assumes sealing contact with the valve seat in order to close the fluid outlet, and an open position in which it releases the valve seat and opens the fluid outlet. The pressure is therefore regulated via the valve member by either allowing a fluid flow through the pressure control valve, in particular the housing, and if so, at what height, or the fluid flow is prevented. The inventors have found that by using a particularly conically tapering closing element, reliable pressure control is made possible regardless of any tilting of the valve member, i.e. in the event of a misorientation or misalignment with respect to its positioning and/or movement direction, and thus reliably Functionality of the pressure control valve is ensured. The valve member can be a globe valve and/or the valve member can be designed to carry out an axial actuating movement between the opening and closing positions.
Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäße Druckregelventil eine Membran, insbesondere eine Sickenmembran, zum Betätigen des Ventilglieds. Eine Sickenmembran hat zwar beim Einsatz in gattungsgemäßen Druckregelventilen gegenüber einer Rollmembran den Nachteil eines schlechteren Verhältnisses aus starrer Auflagefläche zu beweglichem Abschnitt, welcher die Bewegung des Ventilglieds, mit dem die Membran in einem kraftübertragenden Kontakt steht, insbesondere daran befestigt ist, veranlasst, da das gleiche Ausmaß der Fehlstellung des Ventilglieds bei Anwendung einer Rollmembrane sich weniger stark auf das resultierende Verkippen des Ventilglieds gegenüber der Idealposition und/oder gegenüber der Stellrichtung auswirkt. Es hat sich aber herausgestellt, dass für den Einsatzzweck des vorliegenden erfindungsgemäßen Druckregelventils eine Sickenmembran wegen der Vorteile insbesondere im Hinblick auf die Einspannung sowie dessen Befestigung am Ventilglied vorteilhaft ist. Die Membran ist im Wesentlichen vom Fluid abgeschirmt. Dabei sei klar, dass durchaus Fluid in Richtung der Membran gelangen kann, die Membran bezüglich der Fluidströmung jedoch so angeordnet bzw. abgeschirmt ist, dass eine direkte, unmittelbare Anströmung unterbunden ist. Beispielsweise kann die Membran von einer oben beschriebenen Abschirmeinrichtung abgeschirmt sein. Furthermore, the pressure control valve according to the invention comprises a membrane, in particular a beaded membrane, for actuating the valve member. When used in generic pressure control valves, a beaded membrane has the disadvantage of a poorer ratio of rigid support surface to movable section compared to a rolling membrane, which causes the movement of the valve member with which the membrane is in force-transmitting contact, in particular attached to it, because the same thing The extent of the misalignment of the valve member when using a rolling diaphragm has less of an impact on the resulting tilting of the valve member Valve member affects the ideal position and / or the direction of adjustment. However, it has been found that for the intended use of the present pressure control valve according to the invention, a beaded membrane is advantageous because of the advantages, particularly with regard to the clamping and its attachment to the valve member. The membrane is essentially shielded from the fluid. It is clear that fluid can certainly reach the membrane, but the membrane is arranged or shielded from the fluid flow in such a way that a direct, immediate flow is prevented. For example, the membrane can be shielded by a shielding device described above.
Gemäß dem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt das Verhältnis aus maximaler Außenabmessung der Membran zu minimaler Innenabmessung des Ventilsitzes wenigstens 3,5. Beispielsweise handelt es sich um einen Membranaußendurchmesser und/oder diejenige Abmessung der Membran, gemäß welcher diese am Ventilgehäuse befestigt ist. Die Innenabmessung des Ventilsitzes definiert den freien Strömungsquerschnitt bei Öffnungsstellung des Ventilglieds. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass das Verhältnis aus Membranaußenabmessung zu Ventilsitzinnenabmessung entscheidend ist, um ein Festsaugen des Ventilglieds am Ventilsitz zu vermeiden. Es wurde herausgefunden, dass bei zu geringem Membranaußen-/Ventilsitzinnenabmessungsverhältnis die Gefahr besteht, dass sich die Membran am Ventilsitz festsaugt, wodurch die Druckregelung beeinträchtigt ist bzw. die Funktionsfähigkeit des Druckregelventils nicht mehr sichergestellt ist. According to the further aspect of the present invention, the ratio of the maximum external dimension of the membrane to the minimum internal dimension of the valve seat is at least 3.5. For example, it is an outer diameter of the membrane and/or the dimension of the membrane according to which it is attached to the valve housing. The inner dimension of the valve seat defines the free flow cross section when the valve member is in the open position. The inventors of the present invention have discovered that the ratio of the membrane outer dimension to the valve seat inner dimension is crucial in order to avoid the valve member from being sucked onto the valve seat. It was found that if the external membrane/valve seat internal dimension ratio is too low, there is a risk that the membrane will become stuck on the valve seat, which will impair the pressure control or the functionality of the pressure regulating valve is no longer ensured.
Gemäß einer beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Druckregelventils beträgt das Verhältnis wenigstens 4, 4,5 oder wenigstens 5 und/oder höchstens 10, insbesondere höchstens 9, 8 oder höchstens 7. Die Erfinder konnten herausfinden, dass im genannten Bereich die Tendenz des Festsaugens zuverlässig vermieden werden kann, wobei ein kompaktes Druckregelventil herstellbar ist. According to an exemplary embodiment of the pressure control valve according to the invention, the ratio is at least 4, 4.5 or at least 5 and/or at most 10, in particular at most 9, 8 or at most 7. The inventors were able to find out that the tendency of suction to stick can be reliably avoided in the area mentioned can, whereby a compact pressure control valve can be produced.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist das Ventilglied derart führungsfrei insbesondere relativ zur Abschirmeinrichtung verlagerbar, dass eine Verkippung relativ zur Stellrichtung, die eine insbesondere axiale Bewegungsrichtung des Ventilglieds festlegt, insbesondere von bis zu io° zugelassen ist. Beispielsweise ist in der Öffnungsstellung ein sichelförmiger Spalt zwischen Ventilglied und Ventilsitz bei einer Verkippung gebildet. Gemäß einer beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung entspricht der sichelförmige Spalt bei einer Verkippung des Ventilglieds im Wesentlichen demjenigen Ringspalt zwischen Ventilglied und Abschirmeinrichtung, der sich in einem normalen Betriebszustand einstellen würde, wenn das Ventilglied nicht verkippt bzw. bezüglich der Stellrichtung und/oder des Ventilsitzes optimal ausgerichtet wäre. Somit wird bei dem erfindungsgemäßen Druckregelventil selbst bei einer nicht optimalen Ausrichtung des Ventilglieds die Regelfunktion des Druckregelventils aufrechterhalten bzw. die Regelgüte nicht beeinträchtigt. According to a further exemplary embodiment of the present invention, the valve member can be displaced without a guide, in particular relative to the shielding device, in such a way that a tilting relative to the adjusting direction, which determines a particularly axial direction of movement of the valve member, in particular of up to 10°, is permitted. For example, in the open position, a crescent-shaped gap is formed between the valve member and the valve seat when tilted. According to an exemplary development of the present invention, the crescent-shaped gap when the valve member is tilted essentially corresponds to the annular gap between the valve member and the shielding device that would arise in a normal operating state if the valve member is not tilted or is optimal with respect to the positioning direction and/or the valve seat would be aligned. Thus, in the pressure control valve according to the invention, even if the valve member is not optimally aligned, the control function of the pressure control valve is maintained and the control quality is not impaired.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Druckregelventils ist das Ventilglied in Richtung der Öffnungsstellung vorgespannt, insbesondere federvorgespannt. Mit anderen Worten kann eine Vorspannkomponente vorgesehen sein, die das Ventilglied in Richtung der Öffnungsstellung drängt. Beispielsweise kann die Vorspannkraft entgegen der Membranstellkraft gerichtet sein. Mit anderen Worten kann die Membranstellkraft in Richtung der Schließstellung des Ventilglieds, also hin zum Ventilglied, orientiert sein. In a further exemplary embodiment of the pressure control valve according to the invention, the valve member is biased in the direction of the open position, in particular spring biased. In other words, a biasing component can be provided which urges the valve member towards the open position. For example, the pretensioning force can be directed opposite to the membrane positioning force. In other words, the membrane actuating force can be oriented in the direction of the closed position of the valve member, i.e. towards the valve member.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung beträgt die Bewegungsamplitude, insbesondere der Hub, des Ventilglieds beim insbesondere axialen und/oder translatorischen Regeln des Fluiddrucks höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, 3 mm oder höchstens 2 mm, 1,5 mm, 1 mm oder 0,5 mm. Beispielsweise haben die Erfinder herausgefunden, dass die Hauptdruckregelung in einem äußert geringen Bewegungsamplitudenspektrum abdeckbar ist. Insbesondere bei geringen Volumenströmen kann der Öffnungshub sogar höchstens 0,5 mm oder weniger betragen. According to a further exemplary development of the present invention, the movement amplitude, in particular the stroke, of the valve member when regulating the fluid pressure, in particular axially and/or translationally, is at most 5 mm, in particular at most 4 mm, 3 mm or at most 2 mm, 1.5 mm, 1 mm or 0.5mm. For example, the inventors have found that the main pressure control can be covered in an extremely small movement amplitude spectrum. Particularly with low volume flows, the opening stroke can even be a maximum of 0.5 mm or less.
Gemäß einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Druckregelventils weist das Ventilglied, insbesondere das Schließelement, insbesondere an seiner mit dem Ventilsitz kooperierenden Schließfläche, ein elastisches Material, insbesondere ein Elastomermaterial, wie Fluor-Elastomer (FKM), beispielsweise Fluor- Silikon (FVMQ), auf. Insbesondere ist das Ventilglied damit beschichtet. Durch das elastische Material wird ferner die Tendenz des Festsaugens vermindert. Ferner können Geräuschentwicklungen durch den Anschlagkontakt zwischen Ventilglied und Ventilsitz reduziert, insbesondere verhindert, werden. According to a further exemplary embodiment of the pressure control valve according to the invention, the valve member, in particular the closing element, in particular on its closing surface which cooperates with the valve seat, has an elastic material, in particular an elastomeric material, such as fluoroelastomer (FKM), for example fluorosilicone (FVMQ). . In particular, the valve member is coated with it. The elastic material also reduces the tendency for it to get stuck. Furthermore, can Noise developments are reduced, in particular prevented, by the stop contact between the valve member and the valve seat.
In einer weiteren beispielhaften Ausführung des erfindungsgemäßen Druckregelventils ist das elastische Material mit einer die Reibung reduzierenden Beschichtung oder Lage versehen, insbesondere beschichtet. Beispielsweise ist die reibungsreduzierende Beschichtung ein Thermoplast und/oder basiert auf einer Fluor- Kohlenstoff- Verbindung, beispielsweise PTFE. Die Beschichtung oder die Lage kann beispielsweise auch ein Gleitlack sein. Im Allgemeinen wirkt die reibungsreduzierende Beschichtung oder Lage dem Verschleiß des elastischen Materials entgegen. Unter einer die Reibung reduzierenden Beschichtung oder Lage ist zu verstehen, dass die Haftreibung gegenüber dem Haftreibungswert des elastischen Materials reduziert ist. In a further exemplary embodiment of the pressure control valve according to the invention, the elastic material is provided, in particular coated, with a friction-reducing coating or layer. For example, the friction-reducing coating is a thermoplastic and/or based on a fluorocarbon compound, for example PTFE. The coating or layer can also be, for example, a lubricating varnish. In general, the friction-reducing coating or layer counteracts wear of the elastic material. A friction-reducing coating or layer means that the static friction is reduced compared to the static friction value of the elastic material.
Bevorzugte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Preferred embodiments are specified in the subclaims.
Im Folgenden werden weitere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung mittels Beschreibung bevorzugter Ausführungen der Erfindung anhand derbeiliegenden beispielhaften Zeichnungen deutlich, in denen zeigen: Further properties, features and advantages of the invention will become clear below by describing preferred embodiments of the invention using the accompanying exemplary drawings, in which:
Figur 1 eine schematische Prinzipskizze eines beispielhaften Einbauortes einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Druckregelventils; Figure 1 shows a schematic principle sketch of an exemplary installation location of an exemplary embodiment of a pressure control valve according to the invention;
Figur 2 eine Schnittansicht einer beispielhaften Ausführung eines Druckregelventils in einer Öffnungsstellung; Figure 2 is a sectional view of an exemplary embodiment of a pressure control valve in an open position;
Figur 3 das Druckregelventil aus Figur 2 in einer Schließstellung; Figure 3 shows the pressure control valve from Figure 2 in a closed position;
Figur 4 eine schematische Prinzipskizze eines Ausschnitts einesFigure 4 is a schematic principle sketch of a section of a
Druckregelventils; pressure control valve;
Figur 5 eine Ansicht von unten auf das Druckregelventil gemäß Figur 4; Figure 5 is a view from below of the pressure control valve according to Figure 4;
Figur 6 eine weitere beispielhafte schematische Prinzipskizze einesFigure 6 shows another exemplary schematic principle sketch of a
Druckregelventils in einer Öffnungsstellung; und Pressure control valve in an open position; and
Figur 7 eine Unteransicht des Druckregelventils aus Figur 6. In der folgenden Beschreibung beispielhafter Ausführungen der vorliegenden Erfindung ist ein Druckregelventil zum Regeln eines Fluiddrucks im Allgemeinen mit der Bezugsziffer 51 versehen. Beispielhaft wird dieses zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Figure 7 is a bottom view of the pressure control valve from Figure 6. In the following description of exemplary embodiments of the present invention, a pressure control valve for controlling fluid pressure is generally designated by reference numeral 51. For example, this is used for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle.
Figur 1 zeigt eine schematischen Ansicht eines Kurbelgehäuseentlüftungssystems eines Verbrennungsmotors, das nachfolgend mit der Bezugsziffer 29 versehen ist. Das Kurbelgehäuseentlüftungssystems 29 umfasst ein Kurbelgehäuse 15 mit einer Strömungsaustrittsöffnung 25, durch die Blow-By-Gas aus dem Kurbelgehäuse 15 austreten kann, und ein mit der Strömungsaustrittsöffnung 25 fluidal in Verbindung stehende, erfindungsgemäßes Druckregelventil 51, das in Figur 1 schematisch angedeutet ist. Wie es in Figur 1 zu sehen, kann die fluidale Verbindung zwischen Druckregelventil 51 und Strömungsaustrittsöffnung 25 über ein Rohrleitungssystem, wie eine Austrittsleitung 135, realisiert sein, welche die Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses fluidal mit einer Strömungsdurchtrittsöffnung 27 hin zum Druckregelventil 51 verbindet. Alternativ kann das Druckregelventil 51 derart an das Kurbelgehäuse 15 moniert werden (nicht dargestellt), dass die Strömungsdurchtrittsöffnung 27 zur Abscheideeinrichtung 51 gehört. Figure 1 shows a schematic view of a crankcase ventilation system of an internal combustion engine, which is given the reference number 29 below. The crankcase ventilation system 29 comprises a crankcase 15 with a flow outlet opening 25 through which blow-by gas can emerge from the crankcase 15, and a pressure control valve 51 according to the invention which is fluidly connected to the flow outlet opening 25 and which is indicated schematically in Figure 1. As can be seen in Figure 1, the fluid connection between the pressure control valve 51 and the flow outlet opening 25 can be realized via a pipeline system, such as an outlet line 135, which fluidly connects the flow outlet opening 25 of the crankcase with a flow passage opening 27 towards the pressure control valve 51. Alternatively, the pressure control valve 51 can be mounted on the crankcase 15 (not shown) in such a way that the flow passage opening 27 belongs to the separating device 51.
Ferner zeigt Figur 1 ein Beispiel zur Entstehung von Blow-By-Gas und zur allgemeinen Einbauposition eines erfindungsgemäßen Druckregelventils 51. Darin ist ein Verbrennungsmotor 1 dargestellt, der mit einer Frischluftzufuhr 3, einer Abgasabfuhr 5 und einer Kurbelgehäuseentlüftung 7 fluidal gekoppelt ist. Der Verbrennungsmotor 1 umfasst eine Zylinderkopfhaube 9, einen Zylinderkopf 11, einen Zylinder 13 und ein Kurbelgehäuse 15. In dem Zylinder wird ein Kolben 17 geführt, der einen Hubraum 19 gegenüber einem Kurbelgehäuseinnenraum 21 abgrenzt. Zur Abdichtung des Hubraums 19 gegenüber dem Kurbelgehäuseinnenraum 21 sind nicht dargestellte Dichtringe zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 vorgesehen. Nichtsdestotrotz strömen Verbrennungsgase und/oder unverbrannte Gase zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 von dem Hubraum 19 in den Kugelgehäuseinnenraum 21. Der dabei resultierende Gasstrom 23 wird auch als Blow-By-Gasstrom bezeichnet und umfasst neben Luft und Öl auch Verbrennungsgase und unverbrannte Kraftstoffbestandteile. Um einen Druckanstieg im Kurbelgehäuse 15 zu verhindern, wird der Gasstrom 23 über eine Kurbelgehäuseentlüftung 7 aus dem Kurbelgehäuse 15 abgeführt und der Frischluftzufuhr 3 zugeführt. Dabei umfasst die Kurbelgehäuseentlüftung 7 insbesondere die fluidale Kopplung der Strömungsaustrittsöffnung 25 des Kurbelgehäuses 15 mit dem Druckregelventil 51. Das Druckregelventil 29 ist ferner über eine Rücklaufleitung 31 zum Zurückläufen von abgeschiedenen Partikeln, wie Öl, fluidal mit dem Kurbelgehäuse 15 verbunden. Insbesondere verbindet die Rücklaufleitung 31 einen Rücklaufauslass 33 der Abscheideeinrichtung 29 fluidal mit einem Rücklaufeinlass 35 an dem Kurbelgehäuse 15. Stromaufwärts der Kurbelgehäuseentlüftung 7 verbindet ferner eine Rückführleitung 37 das Druckregelventil 51 fluidal mit der Frischluftzufuhr 3, um der Frischluftzufuhr 3 einen von Partikeln, wie Öl, bereinigten Gasstrom zuzuführen. Der resultierende Frischluftstrom 41 wird über ein Verdichterrad 39 verdichtet und über einen Ladeluftkühler 43 dem Verbrennungsmotor 1 über den Zylinderkopf 11 zugeführt. Verbrennungsgase, die nicht zwischen Kolben 17 und Zylinder 13 in das Kurbelgehäuse 15 gelangen, werden als Abgas 45 über eine Abgasabfuhr einem Turbolader 47 zugeführt, der über eine Welle 49 das Verdichterrad 39 in der Frischluftzufuhr 3 antreibt. 1 also shows an example of the formation of blow-by gas and the general installation position of a pressure control valve 51 according to the invention. This shows an internal combustion engine 1 which is fluidly coupled to a fresh air supply 3, an exhaust gas outlet 5 and a crankcase ventilation 7. The internal combustion engine 1 comprises a cylinder head cover 9, a cylinder head 11, a cylinder 13 and a crankcase 15. A piston 17 is guided in the cylinder, which delimits a displacement 19 from a crankcase interior 21. To seal the displacement 19 from the crankcase interior 21, sealing rings (not shown) are provided between the piston 17 and the cylinder 13. Nevertheless, combustion gases and/or unburned gases flow between piston 17 and cylinder 13 from the displacement 19 into the spherical housing interior 21. The resulting gas stream 23 is also referred to as a blow-by gas stream and, in addition to air and oil, also includes combustion gases and unburned fuel components. In order to prevent an increase in pressure in the crankcase 15, the gas stream 23 is removed from the crankcase 15 via a crankcase ventilation 7 and fed to the fresh air supply 3. The crankcase ventilation 7 includes in particular the fluid coupling of the flow outlet opening 25 of the crankcase 15 with the pressure control valve 51. The pressure control valve 29 is also fluidly connected to the crankcase 15 via a return line 31 for returning separated particles, such as oil. In particular, the return line 31 fluidly connects a return outlet 33 of the separating device 29 to a return inlet 35 on the crankcase 15. Upstream of the crankcase ventilation 7, a return line 37 also fluidly connects the pressure control valve 51 to the fresh air supply 3 in order to supply the fresh air supply 3 with a particle, such as oil, to supply cleaned gas stream. The resulting fresh air flow 41 is compressed via a compressor wheel 39 and supplied to the internal combustion engine 1 via the cylinder head 11 via an intercooler 43. Combustion gases that do not enter the crankcase 15 between the piston 17 and the cylinder 13 are fed as exhaust gas 45 via an exhaust gas discharge to a turbocharger 47, which drives the compressor wheel 39 in the fresh air supply 3 via a shaft 49.
Es sei klar, dass die Einbauposition des erfindungsgemäßen Druckregelventils 51 im Falle von einer Verwendung als Ölabscheider im Verbrennungsmotor nicht auf die in Figur 1 dargestellte Einbauposition und auch nicht auf den Einsatz in einem Kurbelgehäuseentlüftungssystem 29 beschränkt ist. Beispielsweise kann das Druckregelventil 51 auch dazu verwendet werden, Partikel aus Gasströmen abzuscheiden, die zwischen Zylinder 13 und Zylinderkopf 11 und/oder zwischen Zylinderkopf 11 und Zylinderkopfhaube 9 aus dem Verbrennungsmotor 1 austreten. Ein weiteres mögliches Einsatzgebiet liegt in der Frischluftzufuhr 3 und/oder in der Abgasabfuhr 5, die insbesondere über die das Verdichterrad 39 und das Turbinenrad 47 verbindende Welle 49 fluidal miteinander gekoppelt sein können. It should be clear that the installation position of the pressure control valve 51 according to the invention in the case of use as an oil separator in the internal combustion engine is not limited to the installation position shown in FIG. 1 and also not to use in a crankcase ventilation system 29. For example, the pressure control valve 51 can also be used to separate particles from gas streams that emerge from the internal combustion engine 1 between the cylinder 13 and the cylinder head 11 and/or between the cylinder head 11 and the cylinder head cover 9. Another possible area of application lies in the fresh air supply 3 and/or in the exhaust gas discharge 5, which can be fluidly coupled to one another in particular via the shaft 49 connecting the compressor wheel 39 and the turbine wheel 47.
Die Figuren 2 und 3 zeigen eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäßen Druckregelventils 51 in unterschiedlichen Betriebsstellungen, nämlich in der Öffnungsstellung gemäß Figur 2 und in der Schließstellung gemäß Figur 3. Das erfindungsgemäße Druckregelventil 51 umfasst im Wesentlichen folgende Hauptkomponenten: ein Ventilgehäuse 53 mit einem Fluideintritt 55, an dem eine Fluidströmung mit einem gewissen Fluiddruck eintreten kann (Bezugszeichen 57), einem Fluidaustritt 59, an dem eine Fluidströmung mit einem gewissen Fluiddruck aus dem Ventilgehäuse 53 austreten kann (Bezugszeichen 61) und einem in Strömungsrichtung zwischen Fluideinritt 55 und Fluidaustritt 59 angeordneten Ventilsitz 63; ein Ventilglied 65 mit einem sich beispielhaft konisch verjüngenden Schließelement 67, das zwischen der in Figur 2 abgebildeten Öffnungsstellung, in der es den Ventilsitz 63 freigibt und den Fluidaustritt 59 öffnet, und einer in Figur 3 abgebildeten Schließstellung verlagerbar ist, in der es einen Dichtkontakt mit dem Ventilsitz 63 einnimmt, um den Fluidaustritt 59 zu verschließen; eine Membran 69, die beispielhaft als Sickenmembran ausgebildet ist, zum Betätigen des Ventilglieds 65; und eine als Platte ausgebildete Abschirmeinrichtung 71 zum Abschirmen der Membran 69 vom Fluid 57. Figures 2 and 3 show an exemplary embodiment of a pressure control valve 51 according to the invention in different operating positions, namely in the open position according to Figure 2 and in the closed position according to Figure 3. The pressure control valve 51 according to the invention essentially comprises the following main components: a valve housing 53 with a fluid inlet 55, at which a fluid flow with a certain fluid pressure can enter (reference number 57), a fluid outlet 59, at which a fluid flow with a certain fluid pressure emerges from the valve housing 53 can (reference number 61) and a valve seat 63 arranged in the flow direction between fluid inlet 55 and fluid outlet 59; a valve member 65 with an exemplary conically tapering closing element 67, which can be moved between the open position shown in Figure 2, in which it releases the valve seat 63 and opens the fluid outlet 59, and a closed position shown in Figure 3, in which it makes sealing contact the valve seat 63 occupies to close the fluid outlet 59; a membrane 69, which is designed, for example, as a beaded membrane, for actuating the valve member 65; and a shielding device 71 designed as a plate for shielding the membrane 69 from the fluid 57.
Das Ventilgehäuse 53 kann ferner einen Ventilgehäuseboden 73 und einen Ventildeckel 75 umfassen. Die Sickenmembran ist seitlich, insbesondere umlaufend, auf Höhe des Ventilgehäuses 53 mit diesem verbunden, insbesondere zwischen Ventilgehäusebasis 77 und Ventildeckel 75 eingespannt und liegt abschnittsweise flächig auf einer mit dem Schließelement 67 verbundenen Basis 79 auf. Wie es ferner in den Figuren 1, 2 und 3 zu sehen ist, umfasst das Druckregelventil 51 eine Feder 81 zum Vorspannen des Ventilglieds 65 in die in Figur 2 abgebildete Öffnungsstellung. Die Feder 81 bewirkt demnach bei einem Schließvorgang des Ventilglieds 65 eine Widerstandskraft, die eine Dämpfung der Bewegung des Ventilglieds 65 zur Folge hat und somit erreicht, dass Beschädigungen durch einen harten Aufprall des Ventilglieds 65 auf dem Ventilsitz 63 hervorgerufen würden, vermieden werden können. The valve housing 53 can further include a valve housing base 73 and a valve cover 75. The beaded membrane is connected laterally, in particular all the way around, at the level of the valve housing 53, in particular clamped between the valve housing base 77 and the valve cover 75 and rests in sections flat on a base 79 connected to the closing element 67. As can also be seen in Figures 1, 2 and 3, the pressure control valve 51 includes a spring 81 for biasing the valve member 65 into the open position shown in Figure 2. The spring 81 therefore causes a resistance force when the valve member 65 closes, which results in a damping of the movement of the valve member 65 and thus ensures that damage caused by a hard impact of the valve member 65 on the valve seat 63 can be avoided.
Das wirkende Kräfteverhältnis stellt sich im Betrieb des Druckregelventils 51 so ein, dass die Feder 81 das Ventilglied 65 in die Öffnungsstellung drängt, während die von oben dem Druck beispielsweise im Kurbelgehäuse ausgesetzte Membran 69 eine Kraft nach unten auf das Ventilglied 65 in Richtung der Schließstellung ausübt. Im geschlossenen Zustand gemäß Figur 3 wirkt ferner eine nach unten hin weiter in Richtung der Schließstellung gerichtete Ansaugkraft beispielsweise aus einem stromabwärts des Druckregelventils 51 angeordneten Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine. The effective balance of forces is adjusted during operation of the pressure control valve 51 in such a way that the spring 81 pushes the valve member 65 into the open position, while the membrane 69, which is exposed to the pressure from above, for example in the crankcase, exerts a downward force on the valve member 65 in the direction of the closed position . In the closed state according to Figure 3, a further downward direction acts Closed position directed suction force, for example from an intake tract of the internal combustion engine arranged downstream of the pressure control valve 51.
Erneut bezugnehmend auf Figur 2 bzw. 3 sind bevorzugte Abmessungsverhältnisse des erfindungsgemäßen Druckregelventils 51 ersichtlich. Ein wesentlicher Aspekt des Druckregelventils 51 ist, dass sich das Ventilglied 65 kontakt- und führungsfrei durch die Abschirmplatte 71 bei deren translatorischer axialer Stellbewegung zwischen Öffnungsund Schließstellung hindurch erstreckt. Die Abschirmplatte 71 definiert eine Durchführöffnung 83 für das Ventilglied 65, die derart in Bezug auf eine Außenabmessung des Ventilglieds 65 bemessen ist, dass ein insbesondere umlaufender Spalt s zwischen Abschirmplatte 71 und Ventilglied 65 verbleibt. Ferner ist eine Querschnittsfläche der Durchführöffnung in der beispielhaften Ausführung gemäß den Figuren 2 und 3 deutlich größer bemessen als eine Innenquerschnittsfläche a einer durch den Ventilsitz 63 begrenzte Fluiddurchgangsöffnung 85. Des Weiteren ist aus der Ausführung gemäß den Figuren 2 und 3 ersichtlich, dass eine maximale Außenabmessung b der Sickenmembran 69 deutlich größer bemessen ist als die minimale Innenabmessung des Ventilsitzes 63, welche durch den Fluiddurchgangsquerschnitt a definiert ist. Referring again to Figures 2 and 3, preferred dimensional relationships of the pressure control valve 51 according to the invention can be seen. An essential aspect of the pressure control valve 51 is that the valve member 65 extends through the shielding plate 71 without contact or guidance during its translational axial adjusting movement between the opening and closing positions. The shielding plate 71 defines a through opening 83 for the valve member 65, which is dimensioned in relation to an external dimension of the valve member 65 such that a particularly circumferential gap s remains between the shielding plate 71 and the valve member 65. Furthermore, a cross-sectional area of the through-opening in the exemplary embodiment according to Figures 2 and 3 is significantly larger than an inner cross-sectional area a of a fluid passage opening 85 delimited by the valve seat 63. Furthermore, it can be seen from the embodiment according to Figures 2 and 3 that a maximum external dimension b of the beading membrane 69 is dimensioned significantly larger than the minimum inner dimension of the valve seat 63, which is defined by the fluid passage cross section a.
Bezugnehmend auf die Figuren 4-7 werden weitere Aspekte und die Vorteile der vorliegenden Erfindung deutlich. Die Figuren 4 bzw. 5 zeigen einen Ausschnitt und eine Unteransicht einer beispielhaften Ausführung eines erfindungsgemäßen Druckregelventils 51 in einer Öffnungsstellung bei einem sehr geringen Hub des Ventilglieds 65 von höchstens 5 mm. Dabei stellen die Figuren 4 und 5 einen normalen Betriebszustand des Druckregelventils 51 dar, in dem in der Öffnungsstellung ein umlaufender Ringspalt 87 zwischen Schließelement 67 und Ventilsitz 63 resultiert, um eine Fluidströmung durch den Ventilsitz 63 hindurch zu gewährleisten. Die Figuren 6 und 7 stellen schematisch eine Betriebssituation des Druckregelventils 51 dar, in der es zu einer Verkippung des Ventilglieds 65 um einen Winkel a in Bezug auf die axiale Stell- bzw. Bewegungsrichtung A vorliegt. Aus der schematischen Unteransicht gemäß der Figur 7 ist ersichtlich, dass statt des in Figur 5 im normalen Betriebszustand vorhandenen Ringspalts 87 ein sichelförmiger Spalt 89 zwischen Schließelement 67 und Ventilsitz 63 bei gleicher axialer Stellrichtung, d.h. gleicher Öffnungsbewegung des Ventilglieds 65 resultiert. Referring to Figures 4-7, further aspects and advantages of the present invention become clear. Figures 4 and 5 show a detail and a bottom view of an exemplary embodiment of a pressure control valve 51 according to the invention in an open position with a very small stroke of the valve member 65 of at most 5 mm. 4 and 5 represent a normal operating state of the pressure control valve 51, in which, in the open position, a circumferential annular gap 87 results between the closing element 67 and the valve seat 63 in order to ensure a fluid flow through the valve seat 63. Figures 6 and 7 schematically represent an operating situation of the pressure control valve 51 in which the valve member 65 is tilted by an angle a with respect to the axial positioning or movement direction A. From the schematic bottom view according to Figure 7 it can be seen that instead of the annular gap 87 present in Figure 5 in the normal operating state, there is a crescent-shaped gap 89 between the closing element 67 and Valve seat 63 results with the same axial adjustment direction, ie the same opening movement of the valve member 65.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Druckregelventils 51 besteht darin, wie es insbesondere aus einem Vergleich der Figuren 5 und 7 zu sehen ist, dass selbst bei einer Verkippung des Ventilglieds 65 in Bezug auf seine axiale Stellrichtung A die Regelfunktionen insbesondere die Regelgüte erhalten bleibt, da sich bei gleichem Hub im Wesentlichen die gleiche Öffnungsquerschnittsfläche, angedeutet durch den Ringspalt 87 sowie den sichelförmigen Spalt 89, ergibt. A significant advantage of the pressure control valve 51 according to the invention is, as can be seen in particular from a comparison of Figures 5 and 7, that even when the valve member 65 is tilted with respect to its axial adjustment direction A, the control functions, in particular the control quality, are maintained, since with the same stroke, essentially the same opening cross-sectional area, indicated by the annular gap 87 and the crescent-shaped gap 89, results.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Figuren und den Ansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein. The features disclosed in the above description, the figures and the claims can be important both individually and in any combination for the implementation of the invention in the various embodiments.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Verbrennungsmotor 1 internal combustion engine
3 Frischluftzufuhr 3 Fresh air supply
5 Abgasabfuhr 5 Exhaust gas removal
7 Kurbelgehäuseentlüftung 7 Crankcase ventilation
9 Zylinderkopfhaube n Zylinderkopf 9 cylinder head cover n cylinder head
13 Zylinder 13 cylinders
15 Kurbelgehäuse 15 crankcase
17 Kolben 17 pistons
19 Hubraum 19 displacement
21 Kurbelgehäuseinnenraum 21 Crankcase interior
23 Gas ström 23 gas flow
25 Strömungsaustrittsöffnung25 flow outlet opening
27 Strömungsdurchtrittsöffnung27 flow passage opening
29 Kurbelgehäuseentlüftungssystem29 Crankcase ventilation system
31 Rücklaufleitung 31 return line
33 Rücklaufauslass 33 return outlet
35 Rücklaufeinlass 35 return inlet
37 Rückführleitung 37 return line
39 Verdichterrad 39 compressor wheel
41 Frischluftstrom 41 fresh air flow
43 Ladeluftkühler 43 intercooler
45 Abgas 45 exhaust
47 Turbolader 47 turbochargers
49 Welle 49 wave
51 Druckregelventil 51 pressure control valve
53 Ventilgehäuse 53 valve housing
55 Fluideintritt 55 fluid entry
57 einströmesndes Fluid 57 inflowing fluid
59 Fluidaustritt 59 fluid outlet
61 ausströmendes Fluid 61 fluid flowing out
63 Ventilsitz 65 Ventilglied 67 Schließelement 69 Membran 71 Abschirmeinrichtung 63 valve seat 65 valve member 67 closing element 69 membrane 71 shielding device
73 Ventilgehäuseboden 73 valve housing base
75 Ventildeckel 75 valve covers
77 Ventilgehäusebasis 77 valve body base
79 Ventilgliedbasis 81 Vorspannkomponente 79 Valve member base 81 Biasing component
83 Durchführöffnung 85 Fluiddurchgang 87 Ringspalt 89 sichelförmiger Spalt 83 through opening 85 fluid passage 87 annular gap 89 sickle-shaped gap
A axiale Stellrichtung a Öffnungsquerschnitt s Spalt b Außenabmessung der Membran A axial positioning direction a opening cross section s gap b external dimension of the membrane

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Druckregelventil (51) zum Regeln eines Fluiddrucks, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Ventilgehäuse (53) mit einem Fluideintritt (55), einem Fluidaustritt (59) und einem Ventilsitz (63); ein Ventilglied (65) mit einem sich insbesondere konisch verjüngenden Schließelement (67), wobei das Ventilglied (65) zwischen einer Schließstellung, in der das Schließelement (67) einen Dichtkontakt mit dem Ventilsitz (63) einnimmt, um den Fluidaustritt (59) zu verschließen, und einer Öffnungsstellung verlagerbar ist, in der es den Ventilsitz (63) freigibt und den Fluidaustritt (59) öffnet; eine Membran (69), insbesondere eine Sickenmembran, zum Betätigen des Ventilglieds; und eine Abschirmeinrichtung (71), wie eine Abschirmplatte, zum Abschirmen der Membran (69) von dem Fluid; dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ventilglied (65) kontakt- und führungsfrei durch die Abschirmeinrichtung (71) hindurch erstreckt. 1. Pressure control valve (51) for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: a valve housing (53) with a fluid inlet (55), a fluid outlet (59) and a valve seat (63); a valve member (65) with a particularly conically tapering closing element (67), the valve member (65) being between a closed position in which the closing element (67) assumes sealing contact with the valve seat (63) in order to close the fluid outlet (59). close, and can be moved to an open position in which it releases the valve seat (63) and opens the fluid outlet (59); a membrane (69), in particular a beaded membrane, for actuating the valve member; and shielding means (71), such as a shielding plate, for shielding the membrane (69) from the fluid; characterized in that the valve member (65) extends through the shielding device (71) without contact and guidance.
2. Druckregelventil (51) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (71) eine Durchführöffnung für das Ventilglied, insbesondere das Schließelement (67), aufweist und ein insbesondere umlaufender Spalt zwischen Abschirmeinrichtung (71) und Ventilglied (65) wenigstens 10%, insbesondere wenigstens 20% oder wenigstens 30%, einer Bewegungsamplitude des Ventilglieds zwischen der Öffnungs- und Schließstellung beträgt. 2. Pressure control valve (51) according to claim 1, characterized in that the shielding device (71) has a through opening for the valve member, in particular the closing element (67), and a particularly circumferential gap between the shielding device (71) and the valve member (65) is at least 10 %, in particular at least 20% or at least 30%, of a movement amplitude of the valve member between the open and closed positions.
3. Druckregelventil (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmeinrichtung (71) eine Durchführöffnung für das Ventilglied, insbesondere das Schließelement (67), aufweist, dessen Querschnittsfläche wenigstens so groß ist wie eine Innenquerschnittsfläche des Ventilsitzes (63), insbesondere wenigstens 30 %, 50 %, 70 % oder wenigstens 90% größer ist als die Innenquerschnittsfläche des Ventilsitzes (63). 3. Pressure control valve (51) according to one of the preceding claims, characterized in that the shielding device (71) has a through opening for the valve member, in particular the closing element (67), the cross-sectional area of which is at least as large as an inner cross-sectional area of the valve seat (63) , in particular at least 30%, 50%, 70% or at least 90% larger than the inner cross-sectional area of the valve seat (63).
4- Druckregelventil (51), insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, zum Regeln eines Fluiddrucks, insbesondere zur Kurbelgehäuseentlüftung einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, umfassend: ein Ventilgehäuse (53) mit einem Fluideintritt (55), einem Fluidaustritt (59) und einem Ventilsitz (63); ein Ventilglied (65) mit einem sich insbesondere konisch verjüngenden Schließelement (67), wobei das Ventilglied (65) zwischen einer Schließstellung, in der das Schließelement (67) einen Dichtkontakt mit dem Ventilsitz (63) einnimmt, um den Fluidaustritt (59) zu verschließen, und einer Öffnungsstellung verlagerbar ist, in der es den Ventilsitz (63) freigibt und den Fluidaustritt (59) öffnet; und eine Membran (69), insbesondere eine Sickenmembran, zum Betätigen des Ventilglieds, die von dem Fluid im Wesentlichen abgeschirmt ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis aus maximaler Außenabmessung der Membran (69) zu minimaler Innenabmessung des Ventilsitzes (63) wenigstens 3,5 beträgt. 4- Pressure control valve (51), in particular according to one of the preceding claims, for regulating a fluid pressure, in particular for crankcase ventilation of an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising: a valve housing (53) with a fluid inlet (55), a fluid outlet (59) and a valve seat ( 63); a valve member (65) with a particularly conically tapering closing element (67), the valve member (65) being between a closed position in which the closing element (67) assumes sealing contact with the valve seat (63) in order to close the fluid outlet (59). close, and can be moved to an open position in which it releases the valve seat (63) and opens the fluid outlet (59); and a membrane (69), in particular a beaded membrane, for actuating the valve member, which is substantially shielded from the fluid; characterized in that the ratio of the maximum external dimension of the membrane (69) to the minimum internal dimension of the valve seat (63) is at least 3.5.
5. Druckregelventil (51) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis wenigstens 4, 4,5 oder wenigstens 5 und/oder höchstens 10, insbesondere höchstens 9, 8 oder höchstens 7, beträgt. 5. Pressure control valve (51) according to claim 4, characterized in that the ratio is at least 4, 4.5 or at least 5 and / or at most 10, in particular at most 9, 8 or at most 7.
6. Druckregelventil (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (65) derart führungsfrei verlagerbar ist, dass eine Verkippung relativ zur Stellrichtung insbesondere von bis zu io° zugelassen ist, wobei insbesondere in der Öffnungsstellung ein sichelförmiger Ringspalt zwischen Ventilglied (65) und Ventilsitz (63) gebildet ist. 6. Pressure control valve (51) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member (65) can be moved without a guide in such a way that a tilting relative to the direction of adjustment, in particular of up to 10 °, is permitted, with a crescent-shaped annular gap between, in particular in the open position Valve member (65) and valve seat (63) is formed.
7. Druckregelventil (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (65) in Richtung der Öffnungsstellung vorgespannt, insbesondere federvorgespannt ist, wobei insbesondere die Vorspannkraft entgegen der Membranstellkraft gerichtet ist. 7. Pressure control valve (51) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member (65) is biased, in particular spring-biased, in the direction of the open position, in particular the biasing force being directed against the membrane actuating force.
8. Druckregelventil (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsamplitude des Ventilglieds beim Regeln des Fluiddrucks höchstens 5 mm, insbesondere höchstens 4 mm, 3 mm oder höchstens 2 mm, 1,5 mm, 1 mm oder 0,5 mm, beträgt. - Druckregelventil (51) nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied, insbesondere das Schließelement (67), insbesondere an seiner mit dem Ventilsitz (63) kooperierenden Schließfläche, ein elastisches Material, insbesondere ein Elastomermaterial, wie Fluorelastomer (FKM), beispielsweise Fluorsilikon (FVMQ), aufweist, insbesondere damit beschichtet ist. . Druckregelventil (51) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Material mit einer die Reibung reduzierenden Beschichtung oder Lage versehen ist, insbesondere beschichtet ist, wobei insbesondere die reibungsreduzierende Beschichtung ein Thermoplast ist und/oder auf einer8. Pressure control valve (51) according to one of the preceding claims, characterized in that the movement amplitude of the valve member when regulating the fluid pressure is at most 5 mm, in particular at most 4 mm, 3 mm or at most 2 mm, 1.5 mm, 1 mm or 0, 5 mm. - Pressure control valve (51) according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member, in particular the closing element (67), in particular on its closing surface which cooperates with the valve seat (63), is an elastic material, in particular an elastomer material, such as fluoroelastomer (FKM) , for example fluorosilicone (FVMQ), in particular coated with it. . Pressure control valve (51) according to claim 9, characterized in that the elastic material is provided, in particular coated, with a friction-reducing coating or layer, in particular the friction-reducing coating being a thermoplastic and/or on a
Fluor-Kohlenstoff-Verbindung basiert, wie beispielsweise PTFE. Fluorocarbon compound based, such as PTFE.
PCT/EP2023/073731 2022-08-31 2023-08-29 Conical pressure control valve WO2024047071A1 (en)

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