CH615248A5 - Internal combustion engine with a control unit for the throttle valve arranged in a feed duct - Google Patents

Description

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verbrennungsmotors mit einem Steuergerät für die in einem Zufuhrkanal angeordnete Drosselklappe, um die Nachteile bekannter Ausführungen zu vermeiden und um insbesondere das Steuergerät so zu verbessern, dass die in die Umgebung abgegebenen Giftstoffe innerhalb annehmbarer Grenzen bleiben, wobei gleichzeitig ein genügender Anteil der erwünschten Bremswirkung beibehalten werden soll. Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 definierten Massnahmen gelöst.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Verbrennungsmotors sind in den Patentansprüchen 2 bis 5 umschrieben.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben, dabei zeigen:

Fig. 1 einen Verbrennungsmotor schematisch und ausschnittsweise, teilweise geschnitten; und

Fig. 2 eine Darstellung zur Erläuterung der unmasstäblichen Kennlinie der Drosselklappe des Verbrennungsmotors der Fig. 1.

Der Verbrennungsmotor weist einen Zufuhrkanal 1 auf, in dem eine Drosselklappe 2 auf einer Welle 2a angeordnet ist. Stromaufwärts der Drosselklappe 2 ist im Zufuhrkanal 1 eine Venturivorrichtung 3 vorgesehen. Ein Steuergerät, einschliesslich eines Betätigungsorgans 4 wirkt mit der Drosselklappe 2 zusammen, um die Schliessgeschwindigkeit der letzteren im Bereich ihrer am geringsten geöffneten Stellung zu begrenzen. Das Betätigungsorgan 4 weist eine flexible Membrane 5 auf, die die eine Wandung einer Unterdruckkammer 7 bildet. Die Unterdruckkammer 7 ist über einen verengten Kanal 6 leckdü-senartig mit der Umgebung verbunden. An der Membrane 5 ist eine Stange 8 befestigt, welche schwenkbar mit einem Arm 9 verbunden ist. Der Arm 9 ist um die Achse der Welle 2a schwenkbar. Das Betätigungsorgan 4 weist einen Anschlag 10 auf, welcher die Rücklaufstrecke der Stange 8 begrenzt. Ein Ansatz 2b ist an der Welle 2a befestigt und ist mit dem schwenkbaren Arm 9 in Eingriff bringbar. Die Abmessungen der Teile sind so gewählt, dass bei einer Schliessbewegung der Drosselklappe 2 innerhalb weniger Winkelgrade im Bereich ihrer Stellung geringster Öffnung gleichzeitig eine Bewegung der Stange 8 und der Membrane 5 erfolgt. Die Verbindung zwischen dem Ansatz 2b und dem Arm 9 kann daher auch als Winkelverbinder mit totem Spiel bezeichnet werden. Daher setzt die Membrane 5 der Öffungsbewegung der Drosselklappe 2 keinen Widerstand entgegen.

Eine erste Unterdrucköffnung 11 mit einem verhältnismässig geringen Durchmesser von beispielsweise 1 mm befindet sich in der Seitenwandung des Zufuhrkanals 1, etwas stromaufwärts vor derjenigen Stelle, an der sich die Drosselklappe 2 in der Stellung geringster Öffnung befindet. Diese Unterdruck-Öffnung 11 ist über eine Unterdruckleitung 13 und über ein Rückschlagventil 12 mit der Unterdruckkammer 7 verbunden. Wenn beim Betrieb des Verbrennungsmotors die Drosselklappe 2 sich im Bereich ihrer geringsten Öffnung befindet, so ist der Unterdruck in der Leitung 13 verhältnismässig gross, so dass das Rückschlagventil 12 sich öffnet und bewirkt, dass die Membrane 5 sich so verschiebt, dass die Drosselklappe 2 am plötzlichen Schliessen gehindert wird.

In einer Seitenwand des Zufuhrkanals 1 ist stromabwärts der Drosselklappe 2 eine zweite Unterdrucköffnung 14 vorhanden, welche über eine zweite Unterdruckleitung 17 mit der Unterdruckkammer 7 verbunden ist. In der zweiten Unterdruckleitung 17 ist ein Ventil 15a angeordnet, welches auf Geschwindigkeit anspricht und sich bei verhältnismässig hoher Drehzahl des Motors öffnet. Ferner sind an dieser zweiten Unterdruckleitung 17 ein auf Unterdruck ansprechendes Ventil 15b (mit einer Schliess-Zugfeder), das sich bei starkem Unterdruck öffnet und ein zweites Rückschlagventil 16 angeordnet. Wenn das Betätigungsorgan 4 die Schliessbewegung der Drosselklappe 2 bei höheren Drehzahlen zu dämpfen hat, so wirkt der Unterdruck, der auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drosselklappe 2 erzeugt wird, über die zweite Unterdrucköffnung 14 und die zweite Unterdruckleitung 17 auf die Unterdruckkammer 7, was ein Offenhalten der Drosselklappe 2 zur Folge hat. Eine Abnahme der Motordrehzahl schliesst die zweite Unterdruckleitung 17. Anschliessend wirkt das Betätigungsorgan 4 in üblicher Weise, um die Schliesscharak-teristik der Drosselklappe 2 zu steuern.

Wenn das Steuergerät für die Drosselklappe 2 nur die oben beschriebenen Teile aufweist und keine Mittel zur Zufuhr zusätzlicher Luft vorhanden ist, so muss die Schliesscharakteri-stik der Drosselklappe 2 etwa entsprechend der Linie A der Fig. 2 liegen, nämlich zwischen den Bereichen B und C. Im Bereich B ist die Motorbremswirkung ungenügend, und im s

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Bereich C erreichen die Giftstoffe der Abgase bereits unannehmbar hohe Werte. Sobald es ermöglicht wird, den Bereich C weiter nach unten zu verschieben, z. B. nach D, so kann die Linie A nach A' verschoben werden, wo die Motorbremswirkung und die «Fahrbarkeit» des Motors besser sind. Eine solche Verschiebung von C nach D kann durchgeführt werden, wenn man dem Zufuhrkanal 1 bei plötzlichen Verzögerungen Zusatzluft aus der Umgebung zuführt.

Zu diesem Zweck ist stromabwärts von der Drosselklappe 2 in der Seitenwand des Zufuhrkanals 1 eine Öffnung 18 vorhanden, die über eine Einlassleitung 19 mit der Umgebung in Verbindung bringbar ist. Ein Steuerventil 20 in dieser Einlassleitung 19 öffnet sich selbsttätig, wenn der Unterdruck in der Einlassleitung 19 plötzlich zunimmt, und ermöglicht dadurch, dass Zusatzluft aus der Umgebung durch die Öffnung 18 in den Zufuhrkanal 1 gelangt. Das Steuerventil 20 ist mit einem beweglichen Teil 23a verbunden, der an einer ringförmigen flexiblen Membrane 23 befestigt ist.

Auf der einen Seite der Membrane 23 ist eine Unterdruckkammer 21 und auf der anderen Seite der Membrane 23 eine geschlossene Kammer 24 angeordnet. Eine Prallplatte 26, welche am beweglichen Teil 23a befestigt ist, dient als Rückschlagventil für die Öffnung 23b und weist eine Drosselöffnung 25 auf, die mit der Öffnung 23b ausgerichtet ist. Die Einlassleitung 19 ist direkt mit der Unterdruckkammer 21 und ferner über ein Kugelventil 27 mit dem Steuerventil 20 verbunden; das Kugelventil 27 dient dabei als Sicherheitseinrichtung für das Steuerventil 20 im Falle von Flammenrückschlägen.

Die Wirkungsweise ist folgende:

Beim Betrieb des Verbrennungsmotors bewirkt ein plötzliches Ansteigen des Unterdrucks an der Öffnung 18, dass die Membrane 23 das Steuerventil 20 öffnet, wobei die Prallplatte 26 geschlossen bleibt. Die Zusatzluft gelangt dann über das Kugelventil 27, die Einlassleitung 19 und die Öffnung 18 in den Zufuhrkanal 1. Beim Andauern der Verzögerung gelangt Luft aus der geschlossenen Kammer 24 durch die Drosselöffnung 25 in die Unterdruckkammer 21, womit sich die Drücke beidseits der Membrane 23 ausgleichen, um die Menge der durch die Öffnung 18 strömenden Luft gegebenenfalls bis auf Null zu verringern.

5 Beim Wiederbeschleunigen des Motors und folglichen Verschwinden des Unterdrucks bewegt eine Feder 22 die Membrane 23, um das Steuerventil 20 zu schliessen, und die Prallplatte 26 öffnet sich, so dass der Unterdruck in der Kammer 21 über die Öffnung 23b abgebaut wird. Das Steuerventil 20 ist räumlich oberhalb der Öffnung 18 angeordnet; eine höhere Anordnung von z. B. 80 mm oder mehr verhindert, dass sich im Steuerventil 20 Brennstoff aus dem Luft-Brennstoff-Gemisch ansammelt.

Dem Kanal 6 ist ein Magnetventil 29 zugeordnet, welches über einen Zündschalter 30 an eine Batterie 31 angeschlossen ist. Bei geschlossenem Zündschalter 30 ist die Spule des Magnetventils 29 erregt, und das Magnetventil selbst ist geschlossen. Bei geöffnetem Zündschalter 30 wird das 20 Magnetventil 29 durch eine Feder 32 geöffnet, so dass Umgebungsluft über den Kanal 6 in die Unterdruckkammer 7 des Betätigungsorgans 4 gelangt. Sobald der Motor stillsteht, gelangt daher die Drosselklappe 2 stets in ihre Leerlaufstellung. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass das Betäti-2S gungsorgan 4 das erneute Starten des Motors nicht verhindert.

Eine plötzliche Verzögerung des Motors hat zur Folge, dass sich das Steuerventil 20 infolge des Unterdrucks sofort öffnet, der stromabwärts der Drosselklappe 2 herrscht, so dass Zusatzluft aus der Umgebung durch die Öffnung 18 in den 30 Zufuhrkanal 1 gelangt. Dies bewirkt eine bessere Verbrennung des Gemisches, d. h. auch während der Verzögerung bleibt der Schadstoffgehalt in den Abgasen niedrig. Die dadurch ermöglichte Kennlinie A' (Fig. 2) der Drosselklappe 2 führt zu einer wirkungsvolleren Motorbremsung während der Verzögerung 35 und einer Verbesserung der «Fahrbarkeit». Das erkennt man beim Vergleich mit der Kennlinie A (ohne Zusatzluft, nicht erfindungsgemäss).

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Verbrennungsmotor mit einem Steuergerät für die in einem Zufuhrkanal angeordnete Drosselklappe, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung für die Schliessbewegung der Drosselklappe (2) abhängig vom Unterdruck stromaufwärts und stromabwärts der Drosselklappe erfolgt, wobei eine Luftzufuhreinrichtung angeordnet ist, welche selbsttätig dem Zufuhrkanal (1) stromabwärts von der Drosselklappe (2) zusätzliche Luft zuführt, wenn der Unterdruck dort sprunghaft abnimmt.

2. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftzufuhreinrichtung eine Einlassleitung (19) mit einem Steuerventil (20) aufweist, welches sich bei einer sprunghaften Zunahme des Unterdrucks schnell öffnet und sich bei einer Abnahme des Unterdrucks langsam schliesst.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (20) einen beweglichen Ventilkörper und auf Druck ansprechende Mittel zur Betätigung dieses Ventilkörpers aufweist, welche Mittel ein bewegliches Glied (23a) aufweisen, welches auf seiner einen Seite von unter dem in der Einlassleitung (19) herrschenden Druck beaufschlagt wird und auf seiner anderen Seite an eine geschlossene Kammer (24) angrenzt, wobei durch eine am beweglichen Glied (23a) befestigte Ventilvorrichtung (25,26) ein Luftstrom aus der geschlossenen Kammer (24) zur Einlassleitung (19) beschränkt wird, während er in Gegenrichtung im wesentlichen unbehindert ist.

4. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegliche Glied (23a) auf einer ringförmigen flexiblen Membrane (23) abgestützt ist.

5. Verbrennungsmotor nach Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilvorrichtung eine Prallplatte (26) aufweist, mittels welcher eine Öffnung (23b) des beweglichen Gliedes (23a) überdeckt werden kann und welche eine mit der genannten Öffnung (23b) ausgerichtete Drosselöffnung (25) aufweist.

Es ist bekannt, dass plötzliche Verminderungen der Motorgeschwindigkeit eine Zunahme der mit den Abgasen in die Umgebung gelangenden Giftstoffe zur Folge haben. Es wurde zwar versucht, diese unerwünschten Folgen zu beheben, indem die Schliessbewegung der Drosselklappe im Zufuhrkanal verzögert wurde, doch hatte dies den Nachteil, dass die Bremswirkung des Motors zur Verzögerung der Fahrzeuggeschwindigkeit ungünstig beeinflusst wurde.