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DE10359523A1 - Blow-by gases exhaust system for internal combustion engine, has control valve regulating flow-through channels of filter, and opening and leading gases to manifold in unfiltered condition if unit has unduly high degree of contamination - Google Patents

Blow-by gases exhaust system for internal combustion engine, has control valve regulating flow-through channels of filter, and opening and leading gases to manifold in unfiltered condition if unit has unduly high degree of contamination Download PDF

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DE10359523A1
DE10359523A1 DE2003159523 DE10359523A DE10359523A1 DE 10359523 A1 DE10359523 A1 DE 10359523A1 DE 2003159523 DE2003159523 DE 2003159523 DE 10359523 A DE10359523 A DE 10359523A DE 10359523 A1 DE10359523 A1 DE 10359523A1
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blow
internal combustion
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Harald Dipl.-Ing. Weber
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Mercedes Benz Group AG
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DaimlerChrysler AG
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Abstract

The system has an air vent pipe (2) leading from a crank case to an intake manifold (1) of an internal combustion engine with a lifting piston. An oil separating device (3) has a filter (4) with two flow-through channels regulated via a control valve (6), and a filter unit (4a). The valve opens if the filter unit has unduly high degree of contamination, and leads the blow-by gases to manifold in unfiltered condition. The control valve remains closed during normal operation and the blow-by-gases are lead over the filter unit to the intake manifold.

Description

Die Erfindung betrifft ein Entlüftungssystem für Blow-By-Gase aus einem Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a ventilation system for blow-by gases from a crankcase a reciprocating internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.

Bei Hubkolbenbrennkraftmaschinen gelangen aufgrund der hohen Drücke und der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben Brenngase über die Kolbenringe in das Kurbelgehäuse. Diese Brenngase, auch „Blow-by" genannt, erhöhen den Druck im Kurbelgehäuse, schädigen das Schmieröl und erschweren die Abdichtung des Kurbelgehäuses. Das Kurbelgehäuse muss daher entlüftet werden. Dies geschieht in der Regel dadurch, dass man eine Verbindung in Form einer Entlüftungsleitung zwischen dem Kurbelgehäuse und dem Ansaugsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine schafft. Dadurch gelangen keine Schadstoffe in die Umwelt. Um das Schmieröl, das in fein verteilter Form in den Kurbelgehäusegasen enthalten ist, vom Ansaugsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine fernzuhalten, werden Ölabscheider vorzugsweise mit Filtern eingesetzt, über die die Kurbelgehäusegase geleitet werden, bevor sie in das Ansaugsystem der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelangen. Setzt sich ein derartiger Filter zu, entsteht Überdruck im Kurbelgehäuse, der zu Ölauswurf über das Peilstabführungsrohr, zu Beschädigung von Dichtungen oder gar zu Motorschäden führen kann.at Reciprocating internal combustion engines arrive due to the high pressures and the reciprocating motion of the pistons of fuel gases through the piston rings in the crankcase. These fuel gases, also called "blow-by", increase the Pressure in the crankcase, damage the lubricating oil and complicate the sealing of the crankcase. The crankcase needs therefore vented become. This is usually done by having a connection in the form of a vent line between the crankcase and the intake system of the reciprocating internal combustion engine creates. Thereby no pollutants get into the environment. To the lubricating oil, which in finely divided form contained in the crankcase gases, from To keep intake of the reciprocating internal combustion engine, oil separator preferably used with filters over which the crankcase gases be passed before entering the intake of the reciprocating internal combustion engine reach. If such a filter sets, overpressure occurs in the crankcase, to oil spill over the Peilstabführungsrohr, to damage of seals or even cause engine damage.

Ein Entlüftungssystem für Blow-By-Gase aus einem Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ist aus der DE 101 27 819 A1 bekannt. Das Entlüftungssystem weist eine Vorabscheideeinrichtung, eine Feinabscheideeinrichtung und eine Ventileinrichtung auf, die an einer Zylinderkopfhaube der Hubkolbenbrennkraftmaschine kaskadenartig vorgesehen sind, wobei die Ventileinrichtung einen Auslass des Entlüftungssystems freigibt oder verschließt und damit den Druck der Kurbelgehäusegase nach oben begrenzt.A venting system for blow-by gases from a crankcase of a reciprocating internal combustion engine is known from DE 101 27 819 A1 known. The ventilation system has a pre-separation device, a fine separation device and a valve device, which are provided in cascade on a cylinder head cover of the reciprocating internal combustion engine, the valve device releasing or closing an outlet of the ventilation system and thus limiting the pressure of the crankcase gases upwards.

Aus der DE 197 29 439 A1 ist ein gattungsgemäßes Entlüftungssystem für Blow-by-Gase aus einem Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt. Das Entlüftungssystem weist eine vom Kurbelgehäuse zu einem Ansaugrohr der Hubkolbenbrennkraftmaschine verlaufende Entlüftungsleitung auf, in deren Verlauf ein Koaleszer/Filter, ein Niederdruckfilter und ein Regelventil angeordnet sind. Um zu verhindern, dass das Kurbelgehäuse als Folge eines verstopften Filters unter einen zu hohen Druck gesetzt wird, hat das Regelventil eine erste Stellung, die die Blow-by-Gase durch das Niederdruckfilter und eine zweite Stellung, die das Blow-by-Gas durch das Koaleszer/Filter strömen lässt. Diese Lösung ist mit einem erhöhten Bauraumaufwand verbunden, da zusätzliche Leitungen für das Regelventil notwendig sind.From the DE 197 29 439 A1 is a generic venting system for blow-by gases from a crankcase of a reciprocating internal combustion engine known. The venting system has a vent line extending from the crankcase to an intake manifold of the reciprocating internal combustion engine, in the course of which a coalescer / filter, a low-pressure filter and a control valve are arranged. In order to prevent the crankcase from being placed under too high a pressure as a result of a clogged filter, the control valve has a first position, the blow-by gases through the low-pressure filter and a second position, the blow-by gas through let the coalescer / filter flow. This solution is associated with an increased space requirement, since additional lines for the control valve are necessary.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die US 5 564 401 und die WO 00/77352 A1 verwiesen.The general technical background is still on the US 5,564,401 and WO 00/77352 A1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Entlüftungssystem derart zu verbessern, dass mit möglichst geringem Bauraumbedarf eine ausreichende Betriebssicherheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine gewährleistet ist.Of the Invention has for its object to improve a ventilation system such that with as possible low space requirement sufficient reliability of the Hubkolbenbrennkraftmaschine ensured is.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.These Task is carried out according to the invention the features of claim 1 solved.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die Integration des Regelventils in den Filter ein kompaktes und bauraumneutrales Bauteil erschaffen wurde, welches die Betriebssicherheit des Entlüftungssystems bei Verstopfungen des Filters garantiert. Der Filter weist zwei Durchströmungswege für die Blow-by-Gase auf, die durch das Regelventil gesteuert werden. Der erste Weg führt über das Filterelement durch den Filter, so dass die Blow-by-Gase gefiltert dem Ansaugrohr zugeführt werden und der zweite Weg führt am Filterelement vorbei durch den Filter, wodurch die Blow-by-Gase ungefiltert das Ansaugsystem erreichen. Bei einem unzulässig hohen Verschmutzungsgrad des Filters und dadurch entstehendem Überdruck im Kurbelgehäuse öffnet das Regelventil und die Blow-by-Gase können am verstopften Filterelement vorbei abgesaugt werden. Die bei einem klassischen Bypass-Ventil benötigten Kanäle oder Leitungen können somit entfallen.One significant advantage of the invention is that through the Integration of the control valve in the filter a compact and space-neutral component was created, which the reliability of the ventilation system guaranteed at blockages of the filter. The filter has two By flow paths for the Blow-by gases, which are controlled by the control valve. Of the first way leads over that Filter element through the filter, so that the blow-by gases filtered be fed to the intake pipe and the second way leads passing the filter element through the filter, causing the blow-by gases unfiltered reach the intake system. For an impermissibly high degree of contamination the filter and thus resulting overpressure in the crankcase opens the Control valve and the blow-by gases may be on the clogged filter element be sucked over. The case of a classic bypass valve required channels or lines can thus omitted.

Vorteilhafterweise können auch hochabscheidende Filterelemente mit erhöhter Verschmutzungsgefahr zum Einsatz kommen, da ein eventuelles Versagen des Filters keine Folgeschäden für die Hubkolbenbrennkraftmaschine nach sich zieht.advantageously, can Also highly separating filter elements with increased risk of contamination to Use come because a possible failure of the filter no consequential damage to the reciprocating internal combustion engine pulls.

Vorteilhafterweise ist das Entlüftungssystem reparaturfreundlich ausgeführt, da das Bauteil (Filter mit integriertem Ventil) nachrüstbar ist.advantageously, the ventilation system is easy to repair executed because the component (filter with integrated valve) can be retrofitted.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung.Further Embodiments and advantages of the invention will become apparent from the other dependent claims and the description.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden in zwei Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten erläutert, und zwar zeigen:One embodiment The invention is described below in two drawings with further Details explained, and show:

1 einen Filter eines erfindungsgemäßen Entlüftungssystems mit einem Filterelement und einem in den Filter integrierten Regelventil, wobei die Funktion des Filters im Regelbetrieb dargestellt ist, und 1 a filter of a venting system according to the invention with a filter element and a control valve integrated in the filter, wherein the function of the filter is shown in the control mode, and

2 den Filter im Sicherheitsbetrieb. 2 the filter in safety mode.

Die Figuren zeigen ein Entlüftungssystem für Blow-by-Gase aus einem hier nicht dargestellten Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine sammeln sich im Kurbelgehäuse die Blow-By-Gase an, welche mit Ölnebel vermischt sind. Um eine Schädigung des Kurbelgehäuses zu verhindern, ist das erfindungsgemäße Entlüftungssystem vorgesehen.The Figures show a venting system for blow-by gases from a crankcase, not shown here, of a reciprocating internal combustion engine. At the Operation of the internal combustion engine accumulate in the crankcase Blow-by gases, which with oil mist are mixed. To injury of the crankcase To prevent the venting system according to the invention is provided.

Das Entlüftungssystem weist eine vom Kurbelgehäuse zu einem Ansaugrohr 1 der Brennkraftmaschine führende Entlüftungsleitung 2 auf, in deren Verlauf eine Ölabscheidevorrichtung 3 mit mindestens einem Abscheideelement angeordnet ist. Das Abscheideelement gemäß den 1 und 2 besteht aus einem Filter 4 mit einem Filterelement 4a.The venting system has one from the crankcase to an intake manifold 1 the engine leading vent line 2 in the course of which an oil separation device 3 is arranged with at least one deposition element. The separation element according to the 1 and 2 consists of a filter 4 with a filter element 4a ,

Die Ölabscheidevorrichtung 3 kann einstufig oder mehrstufig, d.h. mit einem oder mehreren Abscheideelementen, ausgebildet sein. Als Abscheideelemente sind außer dem o.g. Filterelementölabscheider 4 noch weitere Elemente wie beispielsweise Zyklon-, Labyrinth- und/oder Zentrifugalabscheider denkbar. Die Ölabscheidevorrichtung 3 kann mehrere Einzelbauteile aufweisen, wobei diese Einzelbauteile auch in einem einteiligen Modul zusammengefasst sein können.The oil separator device 3 can be one-stage or multi-stage, ie with one or more deposition elements, be formed. As separation elements are except the above-mentioned filter element oil separator 4 even more elements such as cyclone, labyrinth and / or centrifugal conceivable. The oil separator device 3 may comprise a plurality of individual components, wherein these individual components can also be combined in a one-piece module.

Bei der Entlüftung werden die beim Betrieb der Brennkraftmaschine entstehenden Blow-by-Gase aus dem Kurbelgehäuse abgeleitet und der Ölabscheidevorrichtung 3 zugeführt. Die in den Blow-by-Gasen mitgeführten Ölpartikel scheiden sich im Filter 4 ab und gelangen über einen Ölrücklauf 5 in eine ebenfalls nicht dargestellte Ölwanne am unteren Ende des Kurbelgehäuses. Die entölten Blow-by-Gase werden dem im Anschluss an den Filter 4 befindlichen Ansaugrohr 1 der Brennkraftmaschine zugeleitet und anschließend der motorischen Verbrennung zugemischt.During ventilation, the blow-by gases produced during operation of the internal combustion engine are discharged from the crankcase and the oil separation device 3 fed. The oil particles entrained in the blow-by gases are separated in the filter 4 off and get over an oil return 5 in a likewise not shown oil pan at the lower end of the crankcase. The de-oiled blow-by gases are following the filter 4 located intake pipe 1 fed to the internal combustion engine and then added to the engine combustion.

Weiterhin weist die Ölabscheidevorrichtung 3 ein Regelventil 6 auf, das bei Zusetzen des Filters 4 einen unzulässig hohen Überdruck im Kurbelgehäuse verhindert. Als Regelventil 6 kann beispielsweise ein Pilzventil, ein Feder-Membran-Ventil, ein Klappenventil oder ein Kugelventil vorgesehen sein.Furthermore, the oil separation device 3 a control valve 6 on, the clogging of the filter 4 prevents an inadmissibly high pressure in the crankcase. As a control valve 6 For example, a mushroom valve, a spring-diaphragm valve, a flap valve or a ball valve may be provided.

Um mit möglichst geringem Bauraumbedarf eine ausreichende Betriebssicherheit der Hubkolbenbrennkraftmaschine zu gewährleisten, ist das Regelventil 6 erfindungsgemäß in den Filter 4 integriert. Der Filter 4 weist einen ersten Durchströmungsweg (Normalbetrieb) gemäß 1 und einen zweiten Durchströmungsweg (Sicherheitsbetrieb) gemäß 2 für die Blow-by-Gase auf, die durch das Regelventil 6 gesteuert werden. Der erste Weg führt bei geschlossenem Regelventil 6 über das Filterelement 4a durch den Filter 4, so dass die Blow-by-Gase gefiltert dem Ansaugrohr 1 zugeführt werden. Der zweite Weg führt durch das geöffnete Regelventil 6 unter Umgehung des Filterelements 4a durch den Filter 4, wodurch die Blow-by-Gase ungefiltert das Ansaugrohr 1 erreichen. Das Regelventil 6 öffnet bei einem unzulässig hohen Verschmutzungsgrad des Filterelements 4a und dadurch entstehendem Überdruck im Kurbelgehäuse und die Blow-by-Gase können am verstopften Filterelement 4a vorbei abgesaugt werden.In order to ensure sufficient operational safety of the reciprocating internal combustion engine with the least possible space requirement, is the control valve 6 according to the invention in the filter 4 integrated. The filter 4 indicates a first flow path (normal operation) according to 1 and a second flow path (safety operation) according to 2 for the blow-by gases flowing through the control valve 6 to be controlled. The first way leads with closed control valve 6 over the filter element 4a through the filter 4 So that the blow-by gases are filtered the intake manifold 1 be supplied. The second way leads through the open control valve 6 bypassing the filter element 4a through the filter 4 , whereby the blow-by gases unfiltered the intake manifold 1 to reach. The control valve 6 opens at an inadmissibly high degree of contamination of the filter element 4a and thus resulting overpressure in the crankcase and the blow-by gases can on the clogged filter element 4a be sucked over.

Im vorliegenden Fall besteht der Filter 4 aus einem topfförmigen Gehäuse 4b in den ein topfförmiges Element 4c eingesetzt ist, bei welchem das Filterelement 4a die Mantelfläche bildet. Im Boden 4d des topfförmigen Elementes 4c ist das Regelventil 6 angeordnet, das bei Überdruck im Kurbelgehäuse nach innen öffnet. Im Regelbetrieb gemäß 1 gelangen die Blow-by-Gase in das Innere des Filters 4, strömen über das Filterelement 4a radial in das Innere des topfförmigen Elementes 4c, von wo sie in das Ansaugrohr 1 der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelangen. Am Filterelement 4a scheiden sich die Ölpartikel ab und gelangen über den Ölrücklauf 5 in die Ölwanne der Brennkraftmaschine. Setzt sich nun das Filterelement 4a zu, gelangen die Blow-by-Gase gemäß 2 aus dem Inneren des Filters 4 über das im Boden 4d des topfförmigen Elementes 4c angeordnete Regelventil 6 axial in das Innere des topfförmigen Elementes 4c, d.h. die Blow-by-Gase umgehen das Filterelement 4a und gelangen ungefiltert in das Ansaugrohr 1 der Brennkraftmaschine.In the present case, the filter exists 4 from a cup-shaped housing 4b in a cup-shaped element 4c is used, in which the filter element 4a forms the lateral surface. In the ground 4d of the cup-shaped element 4c is the control valve 6 arranged, which opens in case of overpressure in the crankcase to the inside. In regular operation according to 1 The blow-by gases enter the interior of the filter 4 , flow over the filter element 4a radially into the interior of the cup-shaped element 4c from where they are in the intake manifold 1 get the reciprocating internal combustion engine. On the filter element 4a the oil particles separate and pass through the oil return 5 in the oil pan of the internal combustion engine. Now settles the filter element 4a to, get the blow-by gases according to 2 from the inside of the filter 4 about that in the ground 4d of the cup-shaped element 4c arranged control valve 6 axially in the interior of the cup-shaped element 4c ie the blow-by gases bypass the filter element 4a and arrive unfiltered in the intake pipe 1 the internal combustion engine.

Im vorliegenden Fall wird das Filterelement 4a zur Ölabscheidung von außen nach innen durchströmt. Es ist aber auch denkbar ein Durchströmen des Filterelementes 4a von innen nach außen mit entsprechender Anordnung des Regelventiles 6 vorzusehen. Der Filter 4 kann als Vor- oder als Feinabscheideeinrichtung ausgebildet sein, wobei als Filterelement 4a beispielsweise ein Vlies, ein Garnwickel, ein Geflecht oder ein Metallgestrick bzw. Metallfaservlies in Frage käme.In the present case, the filter element 4a flows through from the outside to the inside for oil separation. But it is also conceivable a flow through the filter element 4a from inside to outside with appropriate arrangement of the control valve 6 provided. The filter 4 can be designed as a pre-or as Feinabscheideeinrichtung, wherein as a filter element 4a For example, a fleece, a yarn package, a braid or a metal mesh or metal fiber fleece would come into question.

Claims (12)

Entlüftungssystem für Blow-by-Gase aus einem Kurbelgehäuse einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einer vom Kurbelgehäuse zu einem Ansaugrohr (1) der Hubkolbenbrennkraftmaschine führenden Entlüftungsleitung (2), in deren Verlauf eine Ölabscheidevorrichtung (3) angeordnet ist, die mindestens einen Filter (4) mit einem Filterelement (4a) und ein Regelventil (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (6) in den Filter (4) integriert ist.Venting system for blow-by gases from a crankcase of a reciprocating internal combustion engine with a from the crankcase to a suction pipe ( 1 ) of the reciprocating internal combustion engine leading vent line ( 2 ), in the course of which an oil separation device ( 3 ), which has at least one filter ( 4 ) with a filter element ( 4a ) and a control valve ( 6 ), characterized in that the control valve ( 6 ) in the filter ( 4 ) is integrated. Entlüftungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (4) zwei durch das Regelventil (6) gesteuerte Durchströmungswege für die Blow-by-Gase aufweist.Venting system according to claim 1, characterized in that the filter ( 4 ) two through the control valve ( 6 ) has controlled flow paths for the blow-by gases. Entlüftungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (6) bei einem unzulässig hohen Verschmutzungsgrad des Filterelements (4a) öffnet und die Blow-by-Gase ungefiltert dem Ansaugrohr (1) der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeführt werden.Ventilation system according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve ( 6 ) at an inadmissibly high degree of contamination of the filter element ( 4a ) opens and the blow-by gases unfiltered the intake pipe ( 1 ) are fed to the reciprocating internal combustion engine. Entlüftungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (6) im Normalbetrieb geschlossen ist und die Blow-by-Gase über das Filterelement (4a) des Filters (4) dem Ansaugrohr (1) der Hubkolbenbrennkraftmaschine zugeführt werden.Ventilation system according to claim 1 or 2, characterized in that the control valve ( 6 ) is closed in normal operation and the blow-by gases via the filter element ( 4a ) of the filter ( 4 ) the intake pipe ( 1 ) are fed to the reciprocating internal combustion engine. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (4) als Feinabscheideeinrichtung ausgebildet ist.Venting system according to one of the preceding claims, characterized in that the filter ( 4 ) is formed as Feinabscheideeinrichtung. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Filterelement (4a) um ein Vlies, einen Garnwickel, ein Geflecht oder einen Metallschaum handelt.Venting system according to one of the preceding claims, characterized in that it is in the filter element ( 4a ) is a nonwoven, a yarn package, a mesh or a metal foam. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Filterelement (4a) zur Ölabscheidung entweder von außen nach innen oder von innen nach außen durchströmt wird.Venting system according to one of the preceding claims, characterized in that the filter element ( 4a ) is flowed through for oil separation either from the outside in or from the inside out. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung (3) einstufig oder mehrstufig ausgebildet ist.Ventilation system according to one of the preceding claims, characterized in that the oil separation device ( 3 ) is designed in one or more stages. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung (3) einen Zyklon-, einen Labyrinth-, einen Zentrifugal- und/oder einen Filterelementölabscheider aufweist.Ventilation system according to one of the preceding claims, characterized in that the oil separation device ( 3 ) has a cyclone, a labyrinth, a centrifugal and / or a Filterelementölabscheider. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölabscheidevorrichtung (3) mehrere Einzelbauteile aufweist.Ventilation system according to one of the preceding claims, characterized in that the oil separation device ( 3 ) has a plurality of individual components. Entlüftungssystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelbauteile der Ölabscheidevorrichtung (3) in einem einteiligen Modul zusammengefasst sind.Venting system according to claim 10, characterized in that the individual components of the Ölabscheidevorrichtung ( 3 ) are combined in a one-part module. Entlüftungssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Regelventil (6) ein Pilzventil, ein Feder-Membran-Ventil, ein Klappenventil oder ein Kugelventil vorgesehen ist.Ventilation system according to one of the preceding claims, characterized in that as a control valve ( 6 ) a mushroom valve, a spring-diaphragm valve, a flap valve or a ball valve is provided.
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