用于内燃机的通气模块的制作方法

作为用于油位下面的回油器的安全阀的止回阀应当防止油被吸入，例如在可能出现突然非常高的压力差的情况下防止油被从油盘中吸出到净化室中。

高压力差例如出现在当分离器被堵塞或冻结时以及当乙醇(燃料成分)突然汽化时。短距离驾驶可能导致乙醇在油中积累；当超过汽化温度(约78℃)时，其几乎立即汽化。这时气态乙醇引起短暂但非常高的漏气量增加，这于是可能在分离器中引起非常高的压力损失。

此外，例如，止回阀在正常工作期间应当确保油被无阻碍地排出到油盘中。

开放式回油器面临着未净化的气体通过回油器进入油分离器的净化室的风险。更糟糕的是，通过回油器流入的气体夹带着已经分离的油。

为了避免这些问题，已知有不同设计的止回阀。

常见类型的止回阀例如包括伞形或板形弹性体，其在发动机的空转位置中处于关闭位置，并且在曲轴箱中的低压和/或在油箱中的预定填充水平的情况下自动打开，具体参见US 4602595；WO 1232955 A1；DE 102004002310 A1；DE 202004004803 U1，图14；WO 2004090292 A2。因为油不能排出，因此该设计面临在发动机的非工作状态下冻结的风险。

类似的情况适用于传统的柔性舌阀，其在发动机的空转位置中处于关闭位置，并且在曲轴箱中的低压和/或在油箱中的预定填充水平的情况下自动打开，具体参见DE 102004061938 B3；EP 1614871 A2；DE 102006038700 A1，图4；DE 102007017235 A1；DE 102007058059 A1；DE 102007008672 A1；DE 102008019 293 A1。

根据DE 29605425 U1的弹簧膜片在未加载状态下由于其自身重力而实际处于打开位置。然而，处于打开位置的弹簧膜片松弛地悬挂，使得打开位置不是明确限定的。例如，不能防止柔性舌部由于老化或高应力而下垂，这是止回阀的工作能力的潜在风险。

DE 202007011585 U1公开了一种回油阀，其包括位于壳体中的浮体，当超过限定的油位时，该浮体由于浮升力而清空壳体中的排出开口，并且当油位下降到限定的油位以下，该浮体由于重力而关闭所述开口。

EP 1090210 B1公开了一种旋风分离器，其包括位于回油器中的阀球，该球阀由于重力而在发动机的非工作状态下关闭回油器。

所有上述止回阀的共同点是，在发动机的非工作状态下，它们不提供最大的开口横截面，这对冻结行为是不利的，并且导致油排出较慢。

另一种设计提供了一种受控的止回阀，其通过使用外部力量、例如压缩空气或磁力以导阀控制的方式打开，具体参见DE 19515482 A1；DE 20217601 U1；DE 20302911 U1；DE 102004018567 B3。然而，这种导阀控制式阀的实现是非常复杂的。这同样适用于由根据DE 202004004902 U1和DE 102008019293 A1的泵来控制的柔性舌阀。

从DE 19628812 B4已知一种包括回油器止回阀的油分离系统。止回阀包括壳体和阀体，所述阀体安装成能够作为整体在壳体内移动，在发动机的非工作状态下，阀体清出最大开启横截面，并且在曲轴箱过压情况下在工作期间以压力操作的方式相对于油分离器被提升，导致上部通孔关闭。壳体在其外圆周上包括至少一个密封唇，该密封唇紧密地插入到回流管路中以将分离的油从油分离过滤器引导到曲轴箱中。在该油分离系统中，油分离过滤器和止回阀是分离的单元，并且不形成共同的通气模块。

另一个问题是，与其他常规球阀和隔膜阀一样，阀在轻微的压力差的情况下已经关闭，即使在正常的发动机工作期间，这种情况也可能由于压力振动而频繁地发生。在上部阀座或阀壳体与阀体之间的油膜阻止阀体上方的空间和下方的空间的压力补偿，这就是为什么阀门关闭并且可能在进一步的发动机工作期间保持在关闭位置且因而阻止分离的油排出。此外，在阀区域中存在两个壁厚度，即，阀壳体的壁的厚度和形成回油器的壁的厚度，这导致阀的相应大的整体尺寸。

DE 102006018783 A1公开了一种在曲轴箱通气系统中的阀，该曲轴箱通气系统包括蓄油室，该蓄油室的排出口可以由阀板封闭。阀箱位于蓄油室上，防止阀板滑出。浮子位于阀箱下方，该浮子以可轴向移位的方式由形成自承载壳体的四个腹板引导。阀和浮子位于承载壳体中。如果油从曲轴箱上升到回油管路中，则浮子向上移动并推动阀板以将阀板向上移动到关闭位置，使得阀尽管缺少压差仍然再次关闭。一旦阀关闭，蓄油室中的压力就不再继续进入油路，而是再次在蓄油室内积聚。在打开阀时，油因此可以再次排出，并且压力比再次稳定。阀包括多个分离的部件(阀盘、阀箱、浮子、承载壳体)，并且尺寸非常大。此外，在该布置中，分离的油通过终止于油位之上的通道流回到油槽中。因此，在曲轴箱中过压的情况下，阀可能不期望地关闭，从而阻止油排出。

DE 4214324 A1公开了一种用于曲轴箱通气的旋风分离器，其包括位于排油口中的浮阀。如果旋风分离器中的压力和曲轴箱中的压力之间出现的压力差高得致使油在下降管中从油槽上升到旋风分离器，关闭浮阀防止油进入旋风分离器的漏斗中。在浮阀下方设置有用于连接软管管路的排出喷嘴。排出喷嘴和软管管路是附加部件。一方面，排出喷嘴和旋风分离器之间的连接和排出喷嘴和软管管路之间的连接以及软管管路本身造成在回流管路中上升的油的潜在泄漏，使得油可能进入气缸头，并且在最坏的情况下，可能会到达外部。

本发明的目的是提供一种通气模块，其包括尺寸紧凑的简单止回阀，其中确保在所有工作条件下从净化室到污物容纳空间的可能的最连续的回油，并且避免了由于油在回流管路中上升而引起的缺点。

本发明利用独立权利要求的特征解决该目标。根据本发明，阀被设计成使得：不管阀上方的气体压力如何下降，特别是不管曲轴箱中和油分离器的净化室中的气体压力如何，如果并且只要不超过阀壳体中限定的油位，阀体都保持在打开位置。本发明的该特征确保基本上在发动机的所有工作条件下的连续的回油。此外，如果并且只要超过阀壳体中限定的油位，阀体就通过浮升力自动地移动到关闭位置。本发明的该特征确保可靠地实现止回功能。

根据本发明，油分离器和止回阀整合在通气模块中。换句话说，止回阀不是单独的部件，而是通气模块的一部分，所述通气模块还包括油分离器。特别地，油分离器和止回阀在通气模块中以油密封的方式彼此连接，使得油能够仅通过回油器从油分离器进入止回阀。

根据本发明，通气模块包括密封元件，该密封元件密封回油器，并且在安装通气模块时压入配合在通气模块和发动机部件之间。根据本发明，在回流管路中上升的油因此不能在通气模块和发动机之间的连接处泄漏出回油器。通气模块和发动机部件经由密封元件直接地并且有利地彼此接触地密封。根据本发明，不再需要例如在DE 4214324 A1中描述的在通气模块和发动机之间的易泄漏的软管管路和相应的紧固装置。

根据本发明，阀的排出侧将连接到在终止于油位下方的回油管路。因此，止回阀仅在回油管路中的油上升的情况下关闭，以防止油进入净化室。在曲轴箱中过压的情况下不会发生阀的不期望地关闭。油位下方的回流管路控制回流管路的关闭，并消除了分离器的旁路。

优选地，包括通孔的单独的孔板位于阀的入口侧，该孔板形成用于阀体的阀座并且抵靠在阀壳体上。将阀座设计为单独的孔板提供了以下优点：阀座的材料能够适应阀体的材料。特别地，可以选择准各向同性材料或对于收缩各向同性的材料，优选非增强的或球增强的热塑性材料，使得阀座和阀体保持圆形，并且即使在由于老化或生产而收缩时仍能够彼此密封。使用单独的孔板允许选择用于盖的另一种合适的材料，例如玻璃纤维增强塑料。

在下文中，基于优选实施例并参照附图来描述本发明。附图示出：

图1是用于内燃机的曲轴箱通气的系统的示意图；

图2示出通过本发明的止回阀的横截面；

图3是阀体和孔板的立体分解图；

图4是本发明的止回阀的另一横截面图；

图5是另一实施例中的止回阀的立体分解图；

图6、7是根据图5的实施例中的止回阀的横截面图，以及

图8是第三实施例中的止回阀的横截面图。

在根据图1-7的实施例中，通气模块10例如是气缸头罩39。在图1的横截面图中以截面示出的通气模块10包括例如由热塑性材料制成的壳体11。壳体11包括例如上壳体部分67和下壳体部分68。至少一个油分离器13位于通气模块10中，该油分离器在这里例如是包括柔性舌部62的弹簧舌分离器，来自内燃机的曲轴箱61的漏气在气体入口侧22被供给到该分离器。来自油分离器13的净化气体进入通气模块10中的净化室21，并且从此处经由气体出口47例如被馈送到内燃机的进气部分中。分离的油可以积聚在蓄积室14中并且经由回油器17被馈送回曲轴箱61的或者更确切地说油盘64的油槽63。回油器17终止在止回阀20的排油口90中并且因此终止在通气模块10的排油口90中。从排油口90，排出的油经由回油管路65进入油槽63进入曲轴箱61或更确切地说油盘64。回油器65终止于油位下方。这可以是曲轴箱61中的油槽63中的油位66，或者更确切地说是油盘64中的油位66。然而，其也可以是排油口90和油槽63之间的油位，例如气缸头60中的虹吸管的油位。

止回阀20位于回油器17中。止回阀20是通气模块10的一部分，在此是气缸头罩39的一部分，并且位于通气模块内部。止回阀20包括管状阀壳体27，其形成用于较长阀体37的腔室50，其优选地朝向底部开放。

阀壳体27优选地与通气模块10的壳体11、特别是与下壳体部件68一体地形成。于是不再需要单独的阀壳体，因此可以减少部件的数量，并且由于不再需要相应的连接步骤而可以缩短安装过程。此外，与包括单独的阀壳体的现有技术相比，阀20小一个壁厚。阀壳体27也可以与通气模块10的壳体11的上壳体部件67一体地形成。

阀壳体27优选地朝向顶部和朝向底部开放。在图2-4的实施例中，阀体37从上方插入阀壳体27中。阀壳体27中的上开口69因此形成阀20的安装开口93。在图5-8的实施例中，阀体37从下方插入阀壳体27中。因此，在这种情况下，阀壳体27的下开口70形成阀20的安装开口93。阀壳体27的安装开口93的直径有利地对应于腔室50的直径d2，使得阀体37可以从上方或从下方穿过安装开口93插入。腔室50的直径d2优选为6mm到16mm。阀体37的长度L与腔室50的直径d2的比值优选地至少为2。

在图2-4的实施例中，阀壳体27的下开口70形成通气模块10的(在此是气缸头罩39的)排油口90。在图5-8的实施例中，后述的盖92的出口91形成通气模块10的排油口90。

排油口90的直径d1有利地为至少部分小于腔室50的直径d2。这可以例如通过分别在阀壳体27的下端处和盖92的下端处的向内突出的环形凸环71实现。排油口90的直径d1优选在5mm到11mm的范围。阀体37的长度L与排油口90的直径d1的比值优选地至少为2，更优选地至少为2.5，例如约为3。上述值或值的范围最佳地适应于曲轴箱通气装置中的回油的要求。

阀体37包括圆柱形基体72，其外径小于腔室50的内径d2，使得油可以在任何时候在环形间隙74中向下排出，环形间隙74优选为至少0.75mm，更优选为至少1mm，并且其形成在基体72和腔室50之间。在基体72的外圆周上，设置有多个(例如三个)轴向翼73(由于截面而在图8中不可见)，该翼优选地在基体72的圆周上等距分布。翼73的径向尺寸被选择成使得特别是由翼73限定的外径小于腔室50或更确切地说阀壳体27的内径d2，并且加上对应于腔室50或更确切地说阀壳体27的内径d2的间隙。翼73的径向投影、特别是超出圆柱形基体72的径向投影因此基本上对应于环形间隙74的宽度。翼73将阀体37保持在限定的位置中，特别是在腔室50的中心，并且在阀壳体27和阀体37之间形成环形间隙74。

优选地在阀体37的下端设置至少一个间隔件75，以保持基体72与排油口90间隔开。在本实施例中，设置多个间隔件75，其被便利地设计为翼73的延长部。间隔件75例如分别抵靠在阀壳体27的凸环71和盖92上。在间隔件75之间，形成对应的自由空间76，使得当阀体37处于下部位置时，油可以不受阻碍地通过间隙74、自由空间76和排出口90进行排出。间隔件75(一个或多个)也可以在凸环71中形成为向上突出的元件。

在阀壳体27的上端设置有形成上止挡的环状孔板77和用于阀体37的阀座。孔板77优选是单独的部件，特别地，阀壳体27和孔板77是分离的部件。特别地，孔板77包括同心的内通孔82。在其上端，阀体37由盖83关闭，当阀体37处于上部抵靠位置时，该盖83将孔板77的开口82关闭于油通道。因此，盖83的直径便利地大于孔板77的开口82的内径。有利地，阀体37的盖83可以是圆形的并且例如可以具有半球形形状。形成开口82的孔板77的内壁84有利地也可以是圆形的，特别用于实现与圆形盖83的最佳相互作用。

为了安装孔板77，根据图2-4的实施例在下壳体外壳68中设置凹部78，孔板77可从上方插入凹部78。凹部78的内径有利地大于腔室50的内径d2，使得阀壳体27形成支撑孔板77的突出部79。凹部78的内径优选地对应于孔板77的外径。

孔板77的外周优选具有圆柱形形状。在根据图2-4的实施例中，有利地，在孔板77的圆周上设置至少一个周向密封边缘80，其外径略大于凹部78的内径。孔板77压入配合到凹部78中，使得密封边缘80通过形变与凹部78密封地相互作用。作为预防措施，孔板77可以通过下固定器81保持在图1、图2和图4所示的工作位置，下固定器81可以一体地模制到壳体11中，例如模制到上壳体外壳67中。在其下端处，下固定器81包括作用在孔板77上的腹板85和形成在腹板之间的自由空间86，来自外部的油可以通过下固定器81和下面描述的孔板77的开口82排出到内部。

在根据图5-8的实施例中，孔板77从下方插入阀腔室50中。在此，阀腔室50的上开口69的直径优选地小于孔板77的直径，使得孔板77抵靠在阀壳体27的环形突出部94的底部上，该环形突出部形成上开口69，参见图6-8。为了防止孔板77掉落并且朝向蓄积室14密封阀腔室50，孔板77有利地在腔室50的上端处密封地连接(例如焊接)到阀壳体27。当阀体37浮起时，孔板77/阀体37的组合朝向顶部关闭阀壳体27。可替代地，孔板77也可以从下方密封地压入配合到阀腔室50中，或者可以例如通过螺纹装置或粘合装置来紧固。

在根据图5-8的实施例中，固定元件92设置在阀腔室50的下端，从而防止阀体37从阀腔室50中掉出。固定元件92优选地具有包括圆柱形部分97的盖和中心开口91以及环形凸环71的形状，利用该圆柱形部分97，可以从外部将盖92滑动或拉动到阀壳体27之上，环形凸环71形成开口91，开口91形成用于阀体37(例如用于间隔件75)的支撑表面或者更确切地说下抵接部。

优选地，在固定元件92上设置有与阀壳体27上的相应的闩锁装置96接合地相互作用的凹口装置95。凹口装置95优选为盖92的圆柱形部分97的内圆周上的环形槽。闩锁装置96优选为阀壳体27的外圆周上的环形珠状物或条带。当然，条带96也可以设置在盖92上，并且凹口槽95可以设置在阀壳体27上。不同形状的凹口/闩锁装置是可能的。代替凹口装置95和闩锁装置96，在固定元件92和阀壳体27之间的其他连接装置也是可能的，例如螺钉装置或粘合装置。根据上述，固定装置92优选地连接或可以可拆卸地连接到阀壳体27。

阀20以及相应的回油器17通过密封元件12朝向相邻的发动机部件38密封，在图1至7中朝向气缸头60密封，在图8中朝向所谓的闭合式凸轮承载件48密封。在根据图1-4的实施例中，用于密封元件12的安装件49形成在阀壳体27的下端，阀壳体27利用该密封元件朝向气缸头密封到底部(相对阀20的长度轴线的轴向密封)。在根据图5-8的实施例中，密封元件12优选是围绕阀壳体27布置的密封环，其优选地与阀壳体27接触(径向密封)。在此，密封环12朝向发动机部件38中的孔57密封阀20(参见图8)，阀20或更确切地阀壳体27可以密封地插入该孔中。

有利地，在阀壳体27(参见图6)上设置径向偏移部98，使得在安装状态下，在偏移部98和固定装置92之间轴向地形成用于安装密封环12的凹槽87，特别是圆周凹槽。盖92形成凹槽87的优点在于，包括在阀20的轴向方向上的珠状物的类似物通过力来去飞边，并且没有分模导致的飞边阻碍或中断阀20上的密封环12的径向密封路径。盖92中的凹口槽95也可以通过力来去飞边。在盖92的圆柱形部分97中，优选地设置有便于安装盖92的轴向狭缝99。可替换地，凹槽87也可以设置在阀壳体27中。

在安装状态下，密封元件12压入配合在通气模块10、特别是阀20或者阀壳体27和发动机部件38之间。换句话说，在安装状态下，通气模块10和发动机部件38在密封元件12的区域中的距离小于密封元件的扩张，使得密封元件的密封效果通过其形变而产生。

密封元件12用作在通气模块10和相邻的发动机部件38之间的接合处的回油器17的局部密封，特别是在与回流方向相反的方向上。局部密封意味着密封元件12有利地不密封通气模块10和相邻的发动机部件38之间的任何其他通孔，并且特别是不围绕用于将漏气体吸入到通气模块10中的气体入口，为此有利地设置单独的密封元件。密封元件12的周长优选地不超过通气模块10在密封元件12的平面中的圆周的1/2，进一步优选地不超过1/3，甚至进一步优选地不超过1/4。密封元件12的周长优选地不超过回油器开口74在密封元件12的平面中的圆周的四倍，进一步优选地不超过三倍，甚至进一步优选地不超过两倍，甚至更进一步优选地不超过1.5倍。

有利地，阀体37由准各向同性材料或对于收缩各向同性的材、特别是非增强热塑性塑料或玻璃球增强塑料一体地形成。孔板77优选地由与阀体37相同的材料一体地形成。阀壳体27由合适的材料制成，特别是由与孔板77的材料不同的材料制成，例如纤维增强热塑性材料。

在根据图8的实施例中，发动机部件38由称为闭合式凸轮承载件的罩48形成，以放置在气缸头60上，由于高的操作温度，所述罩有利地由金属、特别是铝制成，并且还包括凸轮轴。如果可能的话，为这种盖子48装配通气装置需要很大的努力。因此，将单独的通气模块10连接到盖48，用于气体入口和回油器的连接点和通路设置在罩上作为与通气模块10的接合部。气体入口由未示出的密封元件局部密封，并且回油器17由如上所述的密封元件12局部密封。向通气模块10的气体馈送也可以替代地通过软管来进行，正如从管状清洁气体出口47排出清洁气体一样。

在根据图8的实施例中，仅在图8中示意性地示出的分离器13位于壳体部件67，68之间形成的通气模块10的内部空间中。壳体11在此形成分离器壳体，并且例如可以由塑料制成。如图8可见的，分离器壳体11和油分离器13位于闭合式凸轮承载件48的顶部上。阀壳体27由壳体11或者更准确地由具有所述的优点的通气模块10的壳体部分67一体地形成。阀壳体27从上方插入到形成孔57的发动机部件38(即闭合式凸轮承载件48)中的管状安装件89中，并且通过密封环12朝向管状安装件89密封。孔板77和阀壳体27或者更确切地壳体部件68优选地是单独的部件。

止回阀20通过密封元件12朝向其密封的发动机部件38不限于气缸头60或闭合式凸轮承载件48。在未示出的实施例中，例如通气模块10被设计成附接到所谓的前罩，即发动机一侧(在此为前侧)上的罩。

在根据图2-4的实施例中，为了安装阀20，将阀体37从上方通过安装开口90自由地插入阀壳体27中。随后，孔板77自由地插入到气缸头罩39的下壳体外壳68的凹部78中。最后，上壳体外壳67装配到下壳体外壳68上并连接到下壳体外壳68，由于下固定器81，孔板77保持在操作位置。

在根据图5-8的实施例中，为了安装阀20，孔板77从下方被自由地推入阀壳体27中直到上端(即在环形突出部94上)的抵接部，并且在此例如通过焊接连接到阀壳体27。随后，阀体37从下方穿过安装开口70自由地插入到阀壳体27中。安装密封环12，然后将固定元件92从下方拉到阀壳体27之上，直到凹口装置95和闩锁装置96以闭锁方式彼此接合。

根据图5-8，以与安装相反的顺序拆卸阀20：从阀壳体27拉出固定装置92，在底部从阀壳体27自由地移除阀体37，如果适用，则在底部从阀壳体27释放和移除孔板77，拆卸密封环12。

下面描述止回阀20的功能。

在图1、图2、图3、图7和图8示出内燃机的非操作状态和正常操作位置，阀体37由于重力而处于下部位置，其中间隔件75抵靠在套环71上。在阀20的该打开位置，被油分离器13分离的油可以经由回油管路流动通过孔板77的开口82、间隙74、自由空间76和油排出开口90回到曲轴箱61中的油槽63中或更确切地油盘64。只要没有液体相关的浮力作用在阀体37上，阀体37就保持在该操作位置，而不管当前的气体压力如何，特别是即使在内燃机运行期间在曲轴箱61和净化室21之间出现最大压力差的情况下也是如此。

如果油在回油管65中上升并且阀腔室50中的液位超过临界水平并且将浮力施加到阀体37，则阀体37作为整体向上移动。阀体37仅通过液体浮力向上移动；阀20因此是液体操作的，而不是气体压力操作的。换句话说，止回阀20是浮阀，因为阀体37的位置仅由阀腔室20中的液位来控制。阀体37因此也可以称为浮力体。由于阀体37也形成浮体，阀20仅包括一个可在工作期间移动的部分，即阀体37。这将本发明的阀20与根据DE 102006018783 A1的大尺寸阀区分开，在DE 102006018783 A1中阀体(阀板)和浮子是可彼此独立移动的分离的部件，并且在其之间还设置有阀箱。

阀体37的浮升通过阀体37抵靠在孔板77上来终止。在阀20的该关闭位置中，阀盖83密封地抵靠孔板77，并且防止油的进一步上升和进入净化室21。有利地将阀体37的中空空间体积选择为使得处于15％油量、优选地在20％油量、更优选地在25％油量下的阀体37仍然产生足够的浮升力以关闭阀20。

孔板开口82的内径选择为足够小，使得即使在内燃机运行期间在曲轴箱61和净化室21之间出现最大压力差并且另外抵抗阀体37和孔板77之间的油膜的保持力的情况下，一旦油位下降并且与液体相关的浮力不再作用在阀体37上，阀体37也会由于重力而从关闭位置出发再次下降到打开位置。以这种方式，确保阀20仅在油通过回油管路65向上进入阀腔室50中的情况下关闭，并且只要超过阀腔室50中的预定油位就仅保持关闭。在内燃机的所有其他操作状态下，特别是在压力振动的情况下或在净化室21相对于曲轴箱61处于低压的情况下，阀20保持在打开位置，并且分离的油可以排出。上开口82的内横截面优选显著小于排出开口90的横截面，并且有利地小于30mm²，进一步优选小于20mm²，更优选小于10mm²，特别有利地为3mm²到7mm²。上开口82的直径优选显著小于排出开口90的直径，并且有利地小于10mm，进一步优选小于7mm，甚至进一步优选不超过5mm，特别有利地为2mm到3mm。

由于回油管路65有利地终止于油位下方，特别是低于油槽63的油位66，实现了在曲轴箱61中过压的情况下，过压不被施加到止回阀20的排出开口90，使得即使在曲轴箱61中出现最大过压的情况下，阀体37仍保持在打开位置。经由回流管路65中的油柱的流体静压力，曲轴箱61中相对于净化室21的较高压力减小。

根据上面所述，排油阀20仅由重力和液体浮力操作，而无需电或磁的外部动力。因此，阀20有利地是不受控制的，非磁性的和非电的。