DE1526551C - Vorrichtung zum Steuern der Lage eines Drosselventils in einem Ansaug system einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Lauf der Maschine im wesentlichen konstant gehalten werden soll.

Durch die USA.-Patentschrift 2 884 918 ist dabei bekannt, Präzisionsteile als besondere Teile (Steuerteil für eine Membrandose) an Blechteile anzusetzen; durch die USA.-Patentschrift 3 133 555 wird bereits die allgemeine Lehre erteilt, in Ventilschäften Längsbohrungen vorzusehen.

Die Zeichnung gibt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wieder. In der Zeichnung ist

F i g. 1 eine Seitenansicht einer bevorzugten Anordnung der Vorrichtung nach der Erfindung, dargestellt im Zusammenwirken mit der Ansaug- und Vergaseranordnung einer Brennkraftmaschine, und

Fig. 2 ein vergrößerter Querschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

In F i g. 1 ist die Vorrichtung im Zusammenwirken mit der Ansaugleitung 12 eines hier nicht mit dargestellten Kraftfahrzeugmotors gezeigt. Das untere Ende eines Vergasergehäuses 14 ist auf einem aufwärts gerichteten Stutzen 16 der Ansaugleitung 12 angeordnet, und eine Drosselklappe 18 ist drehbar im Gehäuse 14 mittels einer Welle 20 gelagert. Ein Drosselklappenhebel 21 ist mit einem Ende über die Welle 20 mit der Drosselklappe 18 und mit dem anderen Ende mit einem Gestänge 22 verbunden, dessen Längsbewegung durch entsprechende Bewegung des Gaspedals im Fahrzeug bewirkt wird. Eine Rückzugfeder 24 ist mittels eines Verbindungsstückes 26 mit dem Gestänge 22 verbunden und hält normalerweise die Drosselklappe in ihrer Schließstellung, wie es die F i g. 1 zeigt. Das Regelgerät 10 ist mittels eines Befestigungswinkels 28 fest an einer anderen Halterung 30 angebracht, und diese ist mittels Schrauben 32 und 34 am Motor befestigt.

In F i g. 2 ist zu erkennen, daß die Vorrichtung ein Ventilgehäuse enthält, das allgemein mit dem Bezugszeichen 36 versehen ist. Dieses Ventilgehäuse 36 ist vorzugsweise als Spritzgußteil aus einem widerstandsfähigen Leichtmetall, wie Aluminium od. dgl., hergestellt. Das Gehäuse 36 ist im Querschnitt im allgemeinen zylindrisch und an einem aufwärts gerichteten Schenkel 38 des Befestigungswinkels 28 befestigt, und zwar mittels einer Anzahl am Gehäuseumfang angeordneter Schrauben, von denen eine abgebildet und mit dem Bezugszeichen 40 versehen ist. Die Schrauben erstrecken sich durch Löcher im Schenkel 38 des Befestigungswinkels bis in das Gehäuse 36 und durch ein rundes und topfförmiges Blechgehäuse 42, das auf der dem Gehäuse 36 gegenüberliegenden Seite des Schenkels 38 angeordnet ist. Dichtungsscheiben 43 sind auf beiden Seiten des Schenkels 38 vorgesehen, um einen luftdichten Abschluß zwischen dem Gehäuse 36, dem Blechgehäuse 42 und dem Schenkel 38 zu schaffen. Um den Außenrand des Blechgehäuses 42 ist ein flacher Bördelrand 44 angeformt und mit einer gewalzten Naht oder Verbindungsstelle 46 mit einem ringförmigen Bördelrand 50 eines zweiten topfförmigen Blechgehäiises 52 verbunden, das genauso gestaltet ist wie das Blechgehäuse 42. Der Raum, der von den Blechgehäusen 42 und 52 begrenzt ist, bildet einen Dosen raum 54, und eine ringförmige Membran 56, die vorzugsweise aus synthetischem Gummi od. dgl. besteht, ist in dem Dosenraum 54 angeordnet, indem ihr Außenrand zwischen den Bördelrändern 44 und 50 der Blechgehäuse 42 und 52 eingeklemmt ist. Dazu muß bemerkt werden, daß der Außenrand der Membran 56 als Dichtung zwischen den Bördelrändern 44 und 50 der Blechgehäuse 42 und 54 wirkt, um einen luftdichten Abschluß zu erzielen.

Das Blechgehäuse 52 besitzt eine zentrale.öffnung, an die ein ringförmiger, sich nach außen erstreckender Bördelrand 58 angeformt ist. In dem Bördelrand 28 sitzt mit Preßsitz eine runde Zugstangenführungshülse oder ein Führungskörper 60 mit einer zentralen Bohrung 62. Wie in Fig. 2 dargestellt, erstreckt sich

ίο ein Ende einer länglichen zylindrischen Zugstange 64 durch die Bohrung 62 und reicht mit einem mit Gewinde versehenen Endstück 65 bis in den Dosenraum 54. Das Zugstangenendstück 65 erstreckt sich durch ein zentrales Loch 66 in der Membran 56. Die Membran 56 ist an diesem Endstück 65 zwischen einer Haltescheibe 68 und einer Halteplatte 70 mittels einer Mutter 72, die auf das Endstück 65 aufgeschraubt ist, befestigt. Die Halteplatte 70 ist mit einem ringförmigen konzentrischen Bund 74 versehen, in dem ein Ende einer Spiralfeder 76 sitzt. Die Gegenseite der Feder 76 erstreckt sich durch eine zentrale öffnung in dem Blechgehäuse 42 sowie durch eine koaxiale Öffnung in dem Schenkel 38 des Befestigungswinkels 28 und sitzt um einen ringförmigen Absatz 78 des Ventilgehäuses 36. Es ist zu erkennen, daß die Spiralfeder 76 normalerweise gegen die Halteplatte 70 drückt und dadurch die Membran 56 und die Zugstange 64 federnd in der der- F i g. 2 entsprechenden Lage hält.

Eine Vielzahl von kleinen Luftlöchern, von denen zwei dargestellt und mit dem Bezugszeichen 79 versehen sind, befinden sich in dem Blechgehäuse 42, um atmosphärische Luft an die Außenseite (rechts im Bild) der Membran 56 heranzulassen. Man kann auch erkennen, daß der Durchmesser der Bohrung 62 in dem Führungskörper 60 geringfügig größer als der Durchmesser der durch ihn hindurchlaufenden Zugstange ist, so daß atmosphärische Luft frei um die Zugstange 64 strömen und in den Dosenraum 54 zwischen dem Blechgehäuse 52 und der Membran 56 gelangen kann.

Das äußere (rechte) Ende der Zugstange 64 ist zu einer Hülse 80 ausgebildet, in der ein Ende eines Zugseils 82 mittels einer Schraube 84 befestigt ist.

Das andere Ende des Zugseils 82 ist frei verschieblich durch eine Öffnung in dem Kuppelstück 26 geführt. Ein Drosselanschlag 83 ist verstellbar am äußeren Ende des Zugseils 82 derartig befestigt, daß bei Motorbremsbedingungen (wenn das Gaspedal nicht betätigt ist) eine Längsbewegung des Zugseils 82 in Richtung auf das Regelgerät 10 eine Bewegung des Drosselklappenhebels 21 und der Drosselklappe 18 bewirkt, daß jedoch bei normaler Gashebelbetätigung das Kuppelstück 26 das Zugseil 82 übergreift und die Gasregulierung allein durch Längsbewegung des Gestänges 22 in Verbindung mit der Betätigung des Gaspedals bewirkt wird. Es ist offensichtlich, daß sich eine Anzahl von brauchbaren Ausweichlösungen für das das Zugseil überstreifende Kuppelstück anbieten und daß die hier beschriebene Lösung insofern lediglich beispielhaft ist, als derartige Verbindungskonstruktionen mit einbezogen sind.

Im Zentrum des Ventilgehäuseabsatzes 78 ist eine zylindrische Ventilbohrung 86 vorgesehen, deren eine (rechte) Seite zu einem konischen Ventilsitz 88 ausgebildet ist. Durch die Ventilböhrung erstreckt sich ein darin hin- und herbeweglicher Ventilkörper 90,

der mit einem kegelstumpfartigen Endteil 92 versehen ist, das dem Ventilsitz 88 angepaßt ist und dadurch einen luftdichten Abschluß zwischen dem Dosenraum 54 und dem Inneren des Ventilgehäuses 36 schafft. Der Ventilkörper 90 besitzt einen Gewindemittelteil 94, auf den ein ringförmiger Federsitz 96 aufgeschraubt ist. Eine Ventilfeder 98, die den Mittelteil 94 des Ventilkörpers 90 umgibt, sitzt zwischen einem ringförmigen Absatz 100 am Federsitz 96 und dem inneren Rand des Ventilgehäuseabsatzes 78. Man kann erkennen, daß die Ventilfeder 98 den Federsitz 96 von dem Ventilgehäuseabsatz 78 wegdrückt und auf diese Weise das Ventilkörperendteil 92 auf den Ventilsitz 88 preßt.

Eine scheibenförmige Membran 102, die Vorzugsweise aus demselben Material wie die Membran 56 hergestellt ist, ist auf der den Blechgehäusen 42 und 52 abgewandten Seite des Ventilgehäuses angeordnet und mittels einer topfförmigen Deckelplatte (Kappe) 104 und einer Anzahl von am Umfang angeordneter Schrauben 106 befestigt. Die Schrauben 106 erstrekken sich durch den Außenrand der Membran 102 und der Deckelplatte 104 und sind in der Wandung des Ventilgehä'uses 36 eingeschraubt. Die Membran 102 ist mit einem zentralen Gleitstück 108 versehen, das eine zentrale öffnung 110 bildet, durch die sich ein zylindrischer Endabschnitt 112 des Ventilkörpers 90 erstreckt. Der Durchmesser der Öffnung 110 ist geringfügig kleiner als der des Ventilkörperabschnitts 112, so daß dann, wenn der Ventilkörper eingesetzt ist, ein luftdichter Sitz zwischen der Membran und dem Ventilkörper 90 besteht. Die Deckelplatte 104 weist ebenfalls eine zentrale Öffnung 114 und eine Vielzahl von . Luftlöchern 115 auf, wobei letztere atmosphärische Luft in einen ringförmigen Raum 116 lassen, der von der Deckelplatte 104 und der Membran 102 begrenzt ist. Das äußere Ende des Ventilkörpers 112 ragt durch die Öffnung 114 der Deckelplatte 104 hindurch. Man kann erkennen, daß die öffnung 114 genügend groß ist, um Luft in den Raum 116 um den Ventilteil 112 herum hinein- und aus dem Raum 116 hinausströmen zu lassen.

An der Stirnseite des Ventilkörperabschnitts 112 ist ein Schlitz 118 vorgesehen, in den ein Werkzeug, wie z. B. ein Schraubenzieher od. dgl., eingesetzt werden kann, um den Ventilkörper 90 drehen zu können und damit eine axiale Lage des Federsitzes 96 bezüglich des mit Gewinde versehenen Mittelabschnitts 94 des Ventilkörpers einzustellen. Ebenfalls am äußeren Ende des Ventilkörperabschnitts 112 ist ein Haltering 120, vorzugsweise ein selbstfedernder Sicherungsring, angeordnet, der dazu bestimmt ist, die axiale Einwärtsbewegung des Ventilkörpers 90 durch die öffnung 114 hindurch zu begrenzen.

Wie in F i g. 2 dargestellt, ist der Ventilkörper 90 mit einer axial verlaufenden Bohrung 122 versehen, die das Innere des Dosenraumes 54 mit einer diametral im Ventilkörperabschnitt 112 in der Radialebene des Raumes 116 verlaufenden Bohrung 124 verbindet. Es kann erkannt werden, daß auf diese Weise der (linke) Innenteil des Dosenraumes 54 mit der Atmosphäre über die Vcntilboihrungen 122 und 124, den Raum 116 und die öffnung 114 in der Deckelplatte 104 verbindbar ist. Das Innere des Raumes 116 ist mit Luftfiltermaterial 126 ausgefüllt, vorzugsweise mit einem netzartigen Polyester- oder Polyurethanschwamm. Dadurch wird der durch die Öffnungen 114 und 115 in den Raum 116 tretende Luftstrom wirksam gefiltert, bevor er durch die Bohrungen 122 und 124 in den Dosenraum 54 gelangt.

In der Wandung der Ansaugleitung 12 (F i g. 1) ist ein Verbindungsstück 128 angebracht, das das Innere der Ansaugleitung mit einem Ende einer flexiblen Vakuumleitung 130 verbindet. Das andere Ende dieser Vakuumleitung 130 ist über das äußere Ende eines Röhrchens 132 gezogen, das mit Preßsitz in einer Bohrung 134 im Oberteil des Ventilgehäuses 36 sitzt. Der in der Ansaugleitung 12 bestehende Unterdruck wird somit durch die Vakuumleitung 130 und das Röhrchen 132 auf das Innere des Ventilgehäuses 36 übertragen.

Im Betrieb ist das Regelgerät 10 mit dem Befestigungswinkel 28 und der Halterung 30 an dem Fahrzeugmotor an einer Stelle befestigt, die eine gerade Zugwirkung des Zugseils 82 auf das Kuppelstück 26 gestattet. Die Lage des Anschlages 83 ist so eingestellt, daß das Zugseil 82 gespannt ist, wenn die Drosselklappe 18 in ihrer Schließ- oder Leerlaufstellung steht. Wenn der Motor leer läuft, ist die Lage des Federsitzes 96 durch Drehen des Ventilkörpers so einzustellen, daß die Spannung der Ventilfeder 98 gerade ausreicht, den Ventilkörperabschnitt 92 in Berührung mit dem Ventilsitz 88 zu halten.

Wenn sich der Unterdruck in der Ansaugleitung erhöht, wie bei der Motorbremsung, dann wird der Innendruck im Ventilgehäuse 36 abnehmen, wobei der Druck (atmosphärischer Druck) in dem Raum 116 den Druck im Ventilgehäuse 36 übersteigt und die Membran 102 einwärts gedrückt wird, die dadurch den Federsitz 96 einwärts bewegt und den Ventilkörper 90 vom Sitz abhebt.

Sowie der Ventilkörper 90 vom Sitz abgehoben wird, strömt Luft aus dem Dosenraum 54 durch die Ventilöffnung 86, durch das Innere des Ventilgehäuses 36 und durch das Röhrchen 132 sowie die Vakuumleitung 130 und bewirkt dabei einen Unterdruck im Dosenraum 54. Atmosphärischer Druck, der auf die Außenseite (rechts) der Membran 56 durch die Bohrung 62 und die Luftlöcher 79 gelangt, drückt dann die Membran 56 und die Halteplatte 70 einwärts gegen die Kraft der Feder 76, zieht dadurch die Zugstange 64 durch den Führungskörper 60 einwärts und bewirkt damit eine entsprechende Bewegung des Zugseils 82. Wenn das Zugseil 82 sich in Richtung auf das Regelgerät 10 bewegt, dreht sich der Drosselklappenhebel 21 in Uhrzeigerrichtung um die Welle 20 und öffnet die Drosselklappe 18, wodurch der Unterdruck in der Ansaugleitung begrenzt wird.

Die Praxis hat gezeigt, daß eine Regeleinrichtung, die nach Maßgabe der Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung richtig ausgelegt ist, den Unterdruck in der Ansaugleitung auf oder unter einem Stand von etwa 559 mm Hg hält und dabei die Abgabemenge unverbrannter Kohlenwasserstoffe auf 3000 Teile/ Million oder weniger begrenzt.

Wenn der Fahrzeugmotor einen Leerlaufzustand erreicht oder anfängt hochzudrehen, fällt der Unterdruck in der Ansaugleitung 12 und im Innern des Vcntilgchäuses 36 ab, wobei die Ventilfeder 98 den Federsitz 96 nach links und den Ventilkörper 90 auf seinen Sitz drückt. Sobald der Ventilkörper seinen Sitz berührt, fällt der Unterdruck in den Dosenraum 54 durch die Wirkung atmosphärischer Luft, die in den Dosenraum 54 von dem Raum 116 und den Bohrungen 122 und 124 hineingelangt, und die Spiralfeder 76 drückt die Membranhalteplattc 70 und die

Membran 56 auswärts (nadh rechts) in die in F i g. 2 dargestellte Lage.

Wenn die Halteplatte 70 sich nach rechts bewegt, bewegt sich die Zugstange 64 und das Zugseil 82 ebenfalls nach rechts, wobei eine nachträgliche Bewegung. der Drosselklappe 18 durch übliche Gashebelbetätigung reguliert wird.

Die Vorrichtung ist dafür ausgelegt, als selbständige Apparatur zur Regelung der abgegebenen Menge unverbrannter Kohlenwasserstoffe während der Ab-

bremsung des Motors, mit dem die Regeleinrichtung verbunden ist, zu dienen. Man hat erkannt, daß die Regeleinrichtung mit einem Motorauspuffsystem kombiniert werden kann, das mit einem Abgasnachverbrenner oder einem katalytischen Wandler ausgerüstet ist, wobei das Regelgerät 10 dazu dient, die Menge der Kohlenwasserstoffabgabe wirksam zu begrenzen und auf diese Weise die Belastung des Wandlers zu beschränken, um dessen Überhitzung zu verhindern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 309 610/149

Claims (1)

1 2

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steu-

p ■■., ,. ern der Lage eines Drosselventils in einem Ansaug-

^s^ ^" system einer Brennkraftmaschine unter bestimmten

Bedingungen, die ein Gehäuse aufweist, das als eine

1. Vorrichtung zum Steuern der Lage eines 5 Einheit an der Brennkraftmaschine befestigt ist, wo-Drosselventils in einem Ansaugsystem einer bei das Gehäuse erste und zweite durch einen Kanal Brennkraftmaschine unter bestimmten Bedingun- verbundene Kammern aufweist, ■ sowie eine erste gen, die ein Gehäuse aufweist, das als eine Ein- Membran, die sich über die erste, durch ein enge heit an der Brennkraftmaschine befestigt ist, wo- DrosselörTnung zur Atmosphäre entlüftete Kammer bei das Gehäuse erste und zweite durch einen io erstreckt, eine Feder die erste Membran in eine erste Kanal verbundene Kammern aufweist, sowie eine Lage drückt, ein Betätigungsteil an der ersten Memerste Membran, die sich über die erste, durch eine bran befestigt ist, das mit dem Drosselventil so in enge Drosselöffnung zur Atmosphäre entlüftete Verbindung steht, daß das Drosselventil in eine nor-Kammer erstreckt, eine Feder die erste Membran male Leerlauflage gelangen kann, sobald die erste in eine erste Lage drückt, ein Betätigungsteil an 15 Membran sich in ihrer ersten Lage befindet, dagegen der ersten Membran befestigt ist, das mit dem geöffnet wird, sobald die erste Membran in eine Drosselventil so in Verbindung steht, daß das zweite Lage bewegt wird, ein Ventil vorgesehen ist, . Drosselventil in eine normale Leerlauflage gelan- dessen Schaft sich durch die zweite Kammer hingen kann, sobald die erste Membran sich in ihrer durch erstreckt und dessen Kopf auf einem Ventilsitz ersten Lage befindet, dagegen geöffnet wird, so- 20 so aufliegen kann, daß der Kanal blockiert wird, eine bald die erste Membran in eine zweite Lage be- zweite Membran sich über die zweite Kammer erwegt wird, ein Ventil vorgesehen ist, dessen streckt und mit dem Ventil so verbunden ist, daß bei Schaft sich durch die zweite Kammer hindurch Bewegung der zweiten Membran in Richtung auf die erstreckt und dessen Kopf auf einem Ventilsitz so erste Kammer der Ventilkopf von seinem Sitz abhebt, aufliegen kann, daß der Kanal blockiert wird, eine 25 eine Feder das Ventil in Schließrichtung zu bewegen zweite Membran sich über die zweite Kammer sucht und eine Leitung zwischen der zweiten Kamerstreckt und mit dem Ventil so verbunden ist, mef und dem Ansaugsystem stromab des Drosseldaß bei Bewegung der zweiten Membran in Rieh- ventils dergestalt vorgesehen ist, daß bei einem Vertung auf die erste Kammer der Ventilkopf von ringern des Druckes in der zweiten Kammer unter seinem Sitz abhebt, eine Feder das Ventil in 30 einen vorbestimmten Wert die Membran den Ventil-Schließrichtung zu bewegen sucht und eine Lei- kopf von seinem Sitz abhebt, wodurch die erste Memtung zwischen der zweiten Kammer und dem An- bran in die zweite Lage gezogen wird, saugsystem stromab des Drosselventils dergestalt E'inc Vorrichtung dieser Art ist durch »SAE Jour-

vorgesehen ist, daß bei einem Verringern des nal«, Oktober 1957, S. 72,73, bekannt. Die enge Druckes in der zweiten Kammer unter einen vor- 35 Drosselöffirnng zur Atmosphäre ist in bekanntem bestimmten Wert die Membran den Ventilkopf Fall im Gehäuse vorgesehen und gesteuert. Sie bevoii seinem Sitz abhebt, wodurch die erste Mem- dingt eine aufwendige Konstruktion, branin die zweite Lage gezogen wird, dadurch Der Erfindung, die von dem geschilderten Stand

gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (88) der Technik ausgeht, liegt die Aufgabe zugrunde, eine sich in der ersten Kammer (54) befindet, der 40 Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu Schaft (94) des Ventils (90) sich in dem Kanal schaffen, die bei einfachster Konstruktion völlig auto-(86) erstreckt und das Ventil eine seinen Kopf inatisch dafür sorgt, daß unter Motorbremsbedingun-(92) und Schaft in Längsrichtung durchsetzende, gen das Brennstoff-Luftgemisch so zusammengesetzt die enge Drosselölfiniiig bildende Bohrung (122) ist, daß die von dem Motor abgegebene Menge iinaufweist. 45 verbrannter Kohlenwasserstoffe gering ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilgehäuse (36) eine die löst, daß der Ventilsitz sich in der ersten Kammer erste und zweite Kammer voneinander trennende befindet, der Schaft des Ventils sich in dem Kanal Wand (78) aufweist, die den Kanal (86) mit dem erstreckt und das Ventil eine seinen Kopf und Schaft Ventilsitz (92) in der ersten Kammer (54) enthält 50 in Längsrichtung durchsetzende, die enge Drossel- und die auf ihren den beiden Kammern züge- öffnung bildende Bohrung aufweist, wandten Seiten Anlageflächen für die gegen die Bei Gegenstand der Erfindung ist infolge der An-

erste (56) bzw. zweite Membran (102) drücken- Ordnung der engen Drosselöffnung im Ventilschaft den Federn (76, 98) bildet. ihre präzise Herstellung gewährleistet und dennoch

'3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 55 die Konstruktion einfach gehalten, da die Drosselkennzeichnet, daß die zweite Membran (102) die öffnung in dem Teil liegt, welches — abgesehen von dem Kanal (86) abgewandte Seite der zweiten einer Veiitilsitzherstellung im Gehäuse — als einziges Kammer abschließt und über der zweiten Mem- Teil einer Präzisionsbearbeitung bedarf, bran (102) eine Kappe (104) vorgesehen ist, die Zum Stand der Technik ist noch auf die USA.-Pa-

Luftöirnungen (114, 115) aufweist und unter Zwi- 60 tentschrift 2 884 918 und die USA.-Patentschrift schenlage der zweiten Membran an dem Gehäuse 3 133 555 hinzuweisen, wobei die erstere eine solche befestigt ist, wobei die Bohrung (122) in einen .Vorrichtung; betrilFt, die bei einer Brennkraftmaschine zwischen Kappe und Membran liegenden Raum für ein geeignetes Brennstoff-Luftgemisch unter den (116) mündet. verschiedensten Lastbedingungen, insbesondere beim

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 65 Kaltstart, sorgen soll. Die USA.-Patentschrift

kennzeichnet, daß der Raum (116) ein Filter (126) 3 133 555 hat einen automatischen Einlaßdruckregler

enthält. für aufgeladene Brennkraftmaschinen, insbesondere

für unbemannte Flugobjukte zum Inhalt, mit dem der