DE1902780A1

DE1902780A1 - Nebenstromventil fuer ein Lufteinpresssystem

Info

Publication number: DE1902780A1
Application number: DE19691902780
Authority: DE
Inventors: La Masters George D
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1968-02-01
Filing date: 1969-01-21
Publication date: 1969-09-11
Also published as: US3479816A; JPS5013886B1; GB1206261A; DE1902780B2; FR2001105A1

Description

PATENTANWÄLTE

dr. ing. H. NEGENDANK · dipl.-ing. H. HAUCK · dipl.-phys.W. SCHMITZ

HAMBURG-MÜNCHEN

ZPSTELLÜNGSANSCHRIFT: HAMBURG 36 · NEUER WALL H

TEL. 36 74 28 UND :ΐβ 41 15 TEI-EGR. NEGEBAPATENT HAMBUIKx

MÜNCHEN 15 · MOZARTSTR. 23

TEL·.3 3803 80

TELEGU. NEGEDAPATENT MÜNCHEN

HAMBURG, 20, >.·-Π* >'o0'-3

Borg - ¥arner Corporation, Chicago, Illinois (V.St.A.)

Nebenstromventil für ein Lufteinpreßsystem.

]?ür diese Patentanmeläung wird die Priorität aus der entsprechenden U.S. Anmeldung, Serial Fo. 7U2,266 vom 1. 3?ebruar 1968 in Anspruch genommen.

Die Erfindung "betrifft allgemein ein Lufteinpreßsystem zur Verringerung der Abgasverunreinigungsstoffe im Auspuff einer Verbrennungskraftmaschine, insbesondere ein Mebenstromventil zur Hegelung des Luftdurchsatzes in dem Lufteinpreßsystem..

Es ist bekannt, daß Verbrennungskraftmaschinen dadurch zur Verschmutzung der Luft beitragen, daß unverbrannte Kohlenwasserstoffe des Brennstoffes mit den Abgasen zusammen abgegeben werden. Diese unverbrannten Kohlenwasserstoffe stellen eine verminderte Leistung der Maschine dar und sind darauf zurückzuführen, daß die Maschine mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten und mit unterschiedlichen Belastungen betrieben werden muß, damit das Fahrzeug an die verschiedenen Verkehrsbe-

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dingungen angepaßt werden kaim₉ die für verschiedene Verkehrswege, wie z.B. Schnellstraßen und Straßen innerhalb bebauter Gebiete gelten.

Es ist bereits versucht worden^ die zur Luftverschmutzung beitragenden Abgasbestandteile der Abgase von Tsrbrennungskraftmaschinen -durch Verwendung einer- Lufteinpreßvorrichtung zu verringern, die Frischluft in öle Auspuffanlage ües Motors einführt, Der Verbrennungsprozeß wird "bei Vorhandenssin eines Luftüberschusses fortgesetzt iaiü üaäms.oh. eins "rollstandigere Verbrennung gewährleistet, so äa@ öis unverbrsiinten Kohlenwasserstoffe in -verhältnismäßig iKisoö&dliclie Terhinäungen reduziert v/erden.

Die bei Verwendung einer solchen Torrichtung an im Gebrauch befindlichen !Fahrzeugen auftretenden Probleme sind das Vorhandensein eines störenden holiea Rückstaues an der Maschine bei hohen Fahrzeuggeschwinäigkeiten unß das Auftreten von Selbstentzündungen in der Auspuffanlage, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges verringert wird. In vielen Fällen ist beispielsweise ein gebläse oder sin Verdichter unmittelbar mit dem Motor verbunden, so daß der Druck der Gebläseluft in Abhängigkeit von öer Motorgeschwinüigkeit zunimmt. Auf diese Weiss wird duroii üas Eiapreßen von Luft bei höheren Motorgeschwindigkeil-ssi eia höherer Rückstau auf den Motor erzeugt und somit dia Ja?beitsv;-3ise des Motors beeinträchtigt.

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Ein weiteres Eroblem ergibt sich dann, wenn die Fahrzeug-Drosselklappe plötzlich, geschlossen wird. Dadurch wird im Ansaugkrümmer des Motors ein Unterdruck erzeugt und flüssiger Brennstoff, der an den Wänden des Ansaugkrümmers anhaftet, kann zum Verdampfen gebracht werden. Die Verringerung der zur Verfügung stehenden luft in Verbindung mit dem zusätzlichen, verdampften Brennstoff führt dazu, daß dem Verbrennungsraum der Maschine ein überreiches Gemisch zugeführt wird. Ein zu reiches Gemisch führt in bekannter Weise zu Fehlzündungen der Maschine, wobei dieses Gemisch in der Tat durch, die Maschine hindurch bis in den Auspuffkrümmer "gepumpt" wird. Wenn dieses Gemisch sofort auf einen Luftüberschuß trifft, wird die Verbrennung, welche eigentlich in dem Zylinder der Maschine stattgefunden haben sollte, mit explosiver Kraft in der Auspuffanlage auftreten, so daß die Gefahr einer Beschädigung oder einer Zerstörung der Auspuffanlage besteht. Es ist aus diesem Grunde wünschenswert, ein Lufteinpreßsystem zu schaffen, welches kurzzeitig einen Luftüberschuß von der Auspuffanlage zurückhält, wenn ein überreiches Gemisch vorhanden ist, und welches dann wiederum einen Luftüberschuß allmählich, in die Auspuffanlage einführt oder zumißt, damit das Gemisch vor Verlassen der Auspuffanlage vollständig verbrannt wird, ohne daß explosive Verbrennungsgeschwindigkeiten auftreten.

Es ist weiterhin wünschenswert, den Luftüberschuß in einer solchen Menge der Auspuffanlage zuzuführen, daß eine

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Kühlung der Verbrennungsgase auftritt und übermäßig hohe Temperaturen vermieden werden, welche die Leistung der Maschine herabsetzen könnten.

Bei bekannten Ausführungen von Lufteinpreßsystemen ist an dem Verdichter ein Überdruckventil angeordnet, welches dazu dient, den Druck der dem Auspuffsystem zugeführten Gebläseluft zu begrenzen. Torrichtungen dieser Art haben jedoch eine Geräuschentwicklung, die nicht tragbar ist. Es sind auch einfache Webenstromventile vorgeschlagen worden, die in Abhängigkeit von dem Unterdruck in dem Ansaugkrümmer betätigt werden und dazu dienen, die Zufuhr von Gebläseluft zu dem Auspuffkrümmer bei Vorhandensein eines überreichen Gemisches zu unterbrechen. Weiterhin sind Einwegventile dazu verwendet worden, die Lufteinpreßvorrichtung vor der Explosivwirkung einer schnellen Verbrennung in der Auspuffanlage zu schützen. Diese bekannten Vorrichtungen haben jedoch sämtlich den Nachteil, daß sie nicht gestatten, dem Auspuffsystem Luft zuzumessen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, ein Nebenstromventil für ein Lufteinpreßsystem anzugeben, welches den vorstehend genannten Anforderungen gerecht wird und die Nachteile bekannter Vorrichtungen vermeidet.

Erfindungsgemäß ist ein Lufteinpreßsystem für eine Verbrennungskraftmaschine, die mit einem Luftansaugsystem

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und einem Auspuffsystem versehen ist, wobei das Lufteinpreßsystem ein Gebläseluftsystem mit einer Druckluftquelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gebläseluftsystem ein zur wahlweisen Regelung des Luftdurchsatzes zu dem Auspuffsystem und zur Verminderung der in diesem enthaltenen Abgasverunreinigungen dienendes Hebenstromventil vorgesehen ist und aus einem Ventilgehäuse mit einer zur Verbindung mit dem Gebläseluftsystem dienenden Einlaßöffnung, einer zur Verbindung mit dem Auspuffsystem dienenden Auslaßöffnung und einer Hebenauslaßöffnung besteht, wobei innerhalb des Ventilgehäuses ein Ventilschieber verschiebbar gelagert und in bezug auf die vorgenannten öffnungen zwischen einer ersten und einer·zweiten Stellung in einem zwischen diesen beiden Stellungen liegenden Bereich von Zwischenstellungen verschiebbar ist, und¹ wobei der Ventilschieber einen ersten Durchflußregler, welcher in der ersten Stellung des Ventilschiebers zur ausschließlichen Verbindung der Einlaß- mit der Auslaßöffnung dient, sowie einen zweiten Durchflußregler aufweist, der bei einer Verschiebung des Ventilschiebers innerhalb des zwischen den beiden Stellungen liegenden Bereiches zur fortschreitenden Drosselung der Auslaßöffnung dient,

Das verbesserte Nebenstromventil nach der Erfindung weist beispielsweise einen aus zwei Elementen bestehenden Ventilschieber auf, dessen eines Element auf einen Druckanstieg innerhalb des Ventilgehäuses ansprechbar ist und in

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äer Art eines Überdruckventils /betätigt wird. Dieses Element wird daher in Abhängigkeit von einer Druckzunahme der Gebläseluft, wie sie beispielsweise bei hohen Motorgesehwindigkeiten auftritt, oder in Abhängigkeit -von einer Druckzunahme in der Auspuffanlage betätigt, die beispielsweise dann vorkommt,. wenn die Maschine hoch belastet ist oder wenn eine explosionsartige Verbrennung innerhalb des Auspuff systems stattgefunden hat, Das andere Element des Ventilsohiebers ist mit dem erstgenannten Element verbunden und dient zur Drosselung dar ü®m Auepuffsjstam zugexührten Luft. Wenn daher ein Überdruck in dem Gebläseluftsystem oder in dem Auspuff system beseitigt werden soll? wix-d der Ventilschieber selbsttätig betätigt und leitet die von dem Gebläseluftsystem zuströmende Luft durch sins Nebenauslaßöffnung des Ventils ab_? wobei gleichseitig der.Luftdurchsatz zu dem Auspuff system verringert, ü,h._m zugemessen wird. Die ITebenauslaßöffnung oder Hebenstromöffnung wird vorteilhafterweise mit einem Schalldämpfer versehen, durch weü&en die Gerauschentwxoklung der durch die Nebenauslaßöffnung abgegebenen Luft gedampft wird. Außerdem kam der Ventil» schieber unabhängig davon und in Abhängigkeit von einem Unterdruck innerhalb des Ansaugkrümmers vermittels eines Unterdruck-Servomotors betätigt werden, der über eine mechanische Verbindung mit totem Gang axt dem Servomotor verbunden ist. Vorzugsweise ist die Membran üea Servomotors mit einer Entlüftungsöffnung versehen, wodurch er-

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reicht wird, daß der Servomotor in Abhängigkeit von solchen Änderungen des Unterdruckes in dem Ansaugkrümmer betätigt wird, welche zur Verdampfung des Brennstoffes führen, wohingegen hei langsameren Änderungen des Unterdruckes im Ansaugkrümmer eine normale Wirkungsweise des Lufteinpreßsystems ermöglicht wird. Der Unterdruck-Servomotor dient in Verbindung mit dem zur Drosselung dienenden Abschnitt des Ventilschiebers bei der Zufuhr eines überreichen Gemisches zu dem Auspuffsystem zur fortschreitenden Beschränkung der dem Auspuffsystem zugeführten Gebläseluft. Der Unterdruck-Servomotor und der Ventilschieber dienen bei Vorhandensein eines überreichen Gemisches, welches eine explosionsartige Verbrennung innerhalb des Auspuffsystems bewirken könnte, dazu, das Auspuffsystem augenblicklich von der Gebläseluft zu isolieren.

Die einzelnen Merkmale und Vorteile der Erfindung sind aus der Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich.

Pig. 1 ist ein Aufrißquerschnitt durch eine bevorzugte Ausfuhrungsform eines Gebenstromventils gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist ein der Pig. 1 ähnlicher Aufrißquerschnitt, welcher die Elemente des Ventils in einer zweiten Stellung zeigt, in welcher die Auslaßöffnung gesperrt ist.

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I¹Ig. 3 ist ein Pig. 1 ähnlicher Aufrißquerschnitt, welcher die Elemente des Ventils in einer mittleren Drosselstellung zeigt.

Fig. 4 ist ein Aufrißquerschnitt durch, ein weiteres Ausführungsbeispiel nach, der Erfindung.

Pig. 5 ist ein Aufrißquerschnitt der Ausführung der Pig. 4, wobei sich, die Elemente des Ventils in einer mittleren Drosselstellung befinden.

Pig. 6 ist ein Aufrißquerschnitt der Ausführung der Pig. 4, in welcher sich die Elemente des Ventils in einer zweiten Stellung befinden, in welcher die Auslaßöffnung gesperrt wird.

Pig. 7 ist ein seitlicher Aufriß des in Pig. 4 dargestellten Ventils.

Pig. 8 ist eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine, die mit einem Lufteinpreßsystem ausgestattet ist.

In den Zeichnungen, insbesondere in den Piguren 1 und bezeichnet das Bezugszeichen 10 ein verbessertes Uebenstromventil, das insbesondere zur Verwendung innerhalb des Lufteinpreßsystems für eine Verbrennungskraftmaschine ausgelegt ist. In Pig. 8 ist schematisch eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt, die ein luftansaugsystem '12, ein Auspuff system 14 mit einer lufteinpreßvorrichtung in Verbindung mit dem Mebenstromventil 10 und eine Druckluftquelle aufweist, die beispielsweise durch den Verdichter 13 gebildet wird.

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Das Nebenstromventil 1.0 besteht aus einem Ventilgehäuse 16, welches einen mittleren Hohlraum 17 aufweist. In den mittleren Hohlraum 17 mündet ein Rohrstutzen 18 an der mit 19 bezeichneten Stelle ein, wodurch eine Einlaßöffnung gebildet wird. Der Rohrstutzen 18 ist mit einem Außenflansch 21 versehen, so daß die Einlaßöffnung 19 auf einfache Weise vermittels, einer biegsamen Rohrleitung mit der Druckluftquelle 13 verbunden werden kann.

Das Ventilgehäuse 16 ist außerdem mit einem oberen Hohlraum 22 versehen, der mit dem mittleren Hohlraum 17 in Verbindung steht und zum Teil durch einen Halsabschnitt

23 gebildet wird, welcher eine Auslaßöffnung darstellt. In den oberen Hohlraum.22 mündet ein weiterer Rohrstutzen

24 ein, der ebenfalls mit einem Plansch 26 versehen ist, der dazu dient, auf einfache Weise und vermittels einer biegsamen Rohrleitung eine Verbindung mit dem Auspuffsystem H herzustellen.

Im unteren Abschnitt des Ventilgehäuses 16 befindet sich ein unterer Hohlraum 27, welcher den mittleren Hohlraum 17 an einem Halsabschnitt 28 schneidet, welcher eine Hebenauslaßöffnung bildet. Der untere Hohlraum 27 weist, wie durch die unteren Abschnitte 29 angedeutet ist, eine große öffnung auf und wird von einem Schalldämpfer 31 umgeben, welcher zur Verringerung der Geräuschentwicklung dient, welche durch die aus der Uebenauslaßöffnung 28

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austretende Luft hervorgerufen wird. Der Schalldämpfer 31 wird durch einen Napf 32 gehalten, welcher seinerseits vermittels nietenförmiger Kopfabschnitte 33 an dem Ventilgehäuse 16 befestigt ist, die an den Enden der unteren Abschnitte 29 ausgebildet sind.

Innerhalb des Ventilgehäuses 16 ist ein Ventilsehieber 36 verschiebbar gelagert und kann von einer ersten Stellung (welche in Fig. 1 dargestellt ist) durch einen Bereich von Zwischenstellungen in eine zweite Stellung (welche in Pig. 2 dargestellt ist) verschoben werden. Der Ventilschieber 36 weist einen Manschettenabschnitt 37 auf, an welchem in einem gegenseitigen Abstand ein Paar Ringflächen 38 und 39 befestigt sind. Die größere Ringfläche 38 bildet in Verbindung mit der Neb.enauslaßöffnung 28 einen ersten Durchflußregler, während die kleinere Ringfläche 39 in Verbindung mit der Auslaßöffnung 23 einen zweiten Durchflußregler bildet. Wie aus Pig. 3 zu ersehen, dient die Ringfläche 39 in einer Zwischenstellung des Ventilschiebers zur Drosselung des Durchflusses durch die Auslaßöffnung 23. Die Ringfläche 39 kann auch in einer solchen Weise mit der Auslaßöffnung 23 zusammenwirken, daß sie dieselbe verschließt, wenn sich der Ventilschieber in der zweiten Stellung befindet, welche in Pig. 2 dargestellt, ist.

Der Ventilschieber 36 wird normalerweise vermittels einer Schrauben-Druckfeder 41 in seine erste Stellung

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(Fig. 1) beaufschlagt. Das eine Ende der Sehrauben-Druckfeder liegt an einem Abschnitt des Napfes 32 an, während sich ihr entgegengesetztes Ende in einem Eingriff mit der Ringfläche 38 befindet.

An dem oberen Ende des Ventilgehäuses 16 ist eine äußere Verstellvorrichtung 42 befestigt, welche zur unabhängigen Verstellung des Ventilschiebers 36 dient. In der hier gezeigten Ausführungsform besteht diese äußere Verstellvorrichtung 42 aus einem Unterdruck-Servomotor. Der obere Abschnitt des Gehäuses 16 weist einen tellerförmigen Abschnitt 43 mit einem Randflansch 44 auf. Eine Kappe

46 ist an dem Randflansch 44 befestigt und dient gleichfalls zum Einspannen des Umfanges einer elastischen Membran

47 an dem tellerförmigen Abschnitt 43. Die Kappe 46 und die Membran 47 bilden eine obere Kammer 48, die unter normalem Luftdruck: steht, während der tellerförmige Abschnitt 43 und die Membran eine untere Unterdruckkammer bilden. Eine Rohrleitung 51 verbindet eine Unterdrucköffnung 52 in der Unterdruckkammer 49 mit dem Luftansaugsystem 12 der Verbrennungskraftmaschine. Ein mittlerer Abschnitt der elastischen Membran 47 wird durch ein Paar Scheiben 53 und 54 verstärkt. Die Scheibe 53 weist ein Paar größerer Öffnungen 56, 57 auf, während die Scheibe 54 mit einer Öffnung 58 mittlerer Größe, die zu der Öffnung 57 ausgerichtet ist, und mit einer kleineren Öffnung 59 versehen ist, die zu der Öffnung 56 ausgerichtet ist. In dem mittle-

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ren Abschnitt der Membran 47 befindet sich eine Öffnung 61, die zu den Öffnungen 56 und 59 ausgerichtet ist, ein Klappenventil 62, das zu den Öffnungen 56 und 59 ausgerichtet ist, und ein Klappenventil 62, das zu den Öffnungen 57 u*¹«³ 58 ausgerichtet ist. Die Scheiben 53 und 54 sind vermittels der Schulter 63 und des Kopfstückes 64 an einem Kolben 66 an dem mittleren Abschnitt der Membran 47 eingespannt. Eine weitere Schulter 67 des Kolbens 66 kann mit dem Manschettenabschnitt 37 des Yentilschiebers 36 in Eingriff kommen und bildet eine mechanische Terbindung mit totem Gang, durch welche der Ventilschieber 36 entweder durch den Unterdruck-Servomotor oder durch den Luftdruck innerhalb des Ventilgehäuses verschoben werden kann. Der Kolben 66 ist mit einer stangenförmigen Verlängerung 68 versehen, die innerhalb der Manschette 37 verschiebbar gelagert ist und zur Führung derselben dient, wenn der Ventilschieber 36 in Abhängigkeit von dem Druck innerhalb des Ventilgehäuses verschoben wird. Zwischen einer Kolbenführung 71 und einem Abschnitt der Scheibe 54 ist eine Schraubenfeder 69 vorgesehen, welche dazu dient, die Membran 47 und den Kolben 66 in eine obere Stellung zu beaufschlagen, so daß der Ventilschieber 36 in seine erste Stellung gebracht wird.

Die vorstehend beschriebenen Öffnungen und Klappenventile dienen dazu, die Betätigung des Unterdruck-Servomotors 42 in einer solchen Weise zu verändern, daß er auf

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Druckänderungen und nicht nur ausschließlich, auf den Druck innerhalb des Luftansaugsystems der Maschine ansprechen kann. Das Klappenventil 62 wird normalerweise in die geöffnete Stellung beaufschlagt, wie in Pig. 1 dargestellt, so daß durch die Öffnungen 57 und 58 eine Verbindung zwischen der unter normalem Luftdruck stehenden Kammer 48 und der Unterdruckkammer 49 besteht. Somit kann eine allmähliche Veränderung des Unterdruckes innerhalb der Unterdruckkammer 49 einen Zustrom von Luft aus der unter normalem Luftdruck stehenden Kammer 48 durch die Öffnungen 57 und 58 hervorrufen, ohne daß dadurch die Stellung der Membran 47 geändert wird. Ein plötzlicher Druckabfall in der Unterdruckkammer schließt jedoch e,in Klappenventil 62, so daß sich die Membran 47 und der Kolben 66 nach unten bewegen. Vermittels der kleineren Öffnung ,59 wird fortlaufend Luft aus der unter normalem Luftdruck stehenden Kammer 48 und durch die Membran 47 hindurch entlüftet, so daß die Membran und der Kolben infolge der Beaufschlagung durch die Feder 69 wiederum ihre normale' Stellung einnehmen, auch wenn weiterhin ein niedrigerer Druck innerhalb der Unterdruckkammer 49 vorhanden ist.

In Pig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Nebenstromventils dargestellt, in welcher der Servomotor und der Ventilschieber in einer bestimmten Weise abgeändert sind. Diese weitere Ausführung des Webenstromventils wird durch das Bezugszeichen 110 bezeichnet und weist ein Ventilgehäuse 116 auf. Am unteren Ende des Ventilgehäuses

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ist ein Napf 132, und am oberen Ende eine Kappe I46 "befestigt. Pas Ventilgehäuse 116 weist einen einlaßseitigen Rohrstutzen 118 auf, der einen mittleren Hohlraum 117 innerhalb des Ventilgehäuses schneidet. Ein auslaßseitiger Rohrstutzen 124 schneidet einen oberen Hohlraum 122. Die Schnittstelle des einlaßseitigen Rohrstutzens 118 mit dem mittleren Hohlraum 117 bildet eine Einlaßöffnung 119, während die Schnittstelle des mittleren Hohlraums 117 mit dem oberen Hohlraum 122 eine Auslaßöffnung 123 bildet. An dem unteren Ende des mittleren Hohlraums 117 ist eine Kebenauslaßöffnung 128 vorgesehen. Wie Pig. 7 zeigt, kann die durch die Nebenauslaßöffnung 128 im Nebenstrom abgegebene Luft entlang der Innenseite des ÜJapfes 132 nach oben strömen und neben dem Verbindungspunkt mit dem Ventilgehäuse 116 nach außen abgegeben werden.

Der beweglich gelagerte Ventilschieber 136 weist einen mittleren Manschettenabschnitt 137 auf, der an seinem oberen Abschnitt mit einer oberen, zur Drosselung dienenden Ringfläche 139, und an seinem unteren Abschnitt mit einer größeren Ringfläche 138 versehen ist. Eine Druckfeder Hl beaufschlagt den Ventilschieber 136 in eine erste Stellung, die in Pig. 4 dargestellt ist, in welcher die Ringfläche 138 in einem abdichtenden Eingriff mit der Nebenauslaßöffnung 128 steht.

Eine Membran 147 dient teilweise zur Bildung einer

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oberen, unter normalem Luftdruck stehenden Kammer 148 und einer Unterdruckkammer 149 eines Unterdruck-Servomotors 142. Die Unterdruckkammer 149 ist mit einer Rohrleitung 151 versehen, welche zur Verbindung mit dem Ansaugkrümmer der Verbrennungskraftmaschine dient. Eine Kolbenführung 171 dient zur Führung eines Kolbens 166, welcher mit der Membran 147 verbunden ist und mit dieser zusammen verschoben werden kann. Ein Abschnitt des Kolbens 166 ragt in die Manschette 137 des Ventilschiebers 136 hinein und dient als Führung für diesen.

Der Kolben 166 weist ein Dichtungsglied 172 mit einer Schulter 167 auf, die mit dem oberen Ende des Ventilschiebers 136 in Eingriff kommen kann. Damit kann die Druckfeder 141 den Ventilschieber I36 und die Membran 147 des Unterdruck-Servomotors 142 in eine erste Stellung beaufschlagen, wie in Fig. 4 dargestellt ist. In dieser ersten Stellung ist die Einlaßöffnung 119 ausschließlich mit der Auslaßöffnung 123 verbunden.

Es soll nun kurz auf die Arbeitsweise der dargestellten Ausführungsbeispiele eingegangen werden. Die Arbeitsweise der ersten Ausführungsform des Nebenstromventils ist in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellt. In Fig. 1 befindet sich der Ventilschieber 36 in der ersten Stellung, in welcher eine Verbindung ausschließlich zwischen der Einlaßöffnung 19 und der Auslaßöffnung 23 hergestellt wird, wobei die Nebenaui·

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laßöffnung 28 durch die größere Ringfläche 38 verschlossen ist. In. dieser ersten Stellung wird sämtliche, von dem Verdichter 13 gelieferte luft durch das Gehenstromventil 10 hindurch su dem Auspuff system 14 durchgelassen."

Die zweite Stellung des Ventilschiebers 36 ist in lig. 2 dargestellt. Wenn die Drosselklappe der Verbrennungskraftmaschine 11 plötzlich geschlossen wird, fällt der Braok innerhalb des Luftansaugsystems 12 rasch ab, wodurch ein hoher Unterdruck in der Unterdruckkammer 49 erzeugt vrlrü. Dadurch wiederum werden die Membran 47 und der Kolben 66 nach unten bewegt. Der Kolben 66 drückt den Ventilschieber 36 nach unten bis in die in Pig. 2 dargestellte Stellung, in welcher die kleinere Ringfläche 39 in abdichtendem Eingriff mit der Auslaßöffnung 23 steht. In dieser zweiten Stellung wird die Gebläseluft von dem Auspuffsystem 12 isoliert, so daß sämtliche Gebläseluft durch die Hebenauslaßöffnung 28 abgegeben wird. Die kleinere Ringfläche 39 verhindert somit, daß dem innerhalb des Auspuffsystems nach dem plötzlichen Schliessen der Drosselklappe vorhandenen, überreichen Gemisch zusätzlich weitere Luft zugeführt wird und isoliert gleichzeitig das Gebläseluftsystem gegenüber den Auswirkungen einer explosiven Verbrennung, wenn eine solche innerhalb des Auspuffsystems auftreten sollte. Die Entlüftungsöffnung 59 gestattet, daß Luft aus der unter normalem Luftdruck stehenden Kammer 48 in die Unterdruckkammer 49 einströmt und Membran und Kolben all-

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mählich, in die in I¹Ig. 1 dargestellte, erste Stellung zurückkehren können. Der Ventilschieber 36 folgt der Bewegung des Kolbens 66 infolge der Beaufschlagung durch die Peder 41, so daß Gebläseluft dem Auspuffsystem durch die Auslaßöffnung 23 in einer sich fortschreitend ändernden Menge zugemessen wird. Wenn der Ventilschieber 36 und der Kolben 66 in die erste Stellung zurückgekehrt sind, besteht wiederum eine uneingeschränkte Verbindung zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung. Damit wiiu-d die volle Abgabemenge des Verdichters dem Auspuffsystem zugeführt, so daß ausreichend Luft für eine vollständige Verbrennung und zur Kühlung des Auspuffsystems zur Verfügung steht. Pig. 2 zeigt die Stellung des Ventilschiebers und des Unterdruck-Servomotors nach dem Auftreten eines größeren Druckabfalls innerhalb des Ansaugkrümmers. Es dürfte jedoch ohne eine weitere Darstellung ersichtlich sein, daß ein geringerer Druckabfall eine Verschiebung des Ventilschiebers in eine Zwischenstellung hervorrufen kann, aus welcher er wiederum allmählich in die erste Stellung zurückkehrt.

Wie in Pig. 3 dargestellt, kann der Ven'tilschieber 36 auch unabhängig von dem Unterdruck-Servomotor 42 betätigt werden. Wenn die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine so weit gesteigert wird, daß die Gebläseluft einen zu hohen Wert erreicht, wird die untere, größere Ringfläche 38 gegen die Kraft der 3?eder 41 nach unten

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verschoben und von der Nebenauslaßöffnung 28 abgehoben. Somit kann ein Teil der Gebläseluft durch diese Nebenauslaßöffnug im Bebenstrom vorbeigeführt werden. Gleichzeitig wird die obere Ringfläche 39 näher an die Auslaßöffnung 23 bewegt und drosselt den Durchstrom der Gebläseluft durch die·Auslaßöffnung.

Die Arbeitsweise der zweiten Ausführungsform des Hebenstromventils ist in den Figuren 4-7 dargestellt und ist der Arbeitsweise der ersten Ausführungsform ähnlich. Die erste Stellung des Ventilschiebers 136 und des Kolbens 166 ist in Fig. 4 dargestellt. In dieser ersten oder normalen Arbeitsstellung wird die Uebenauslaßöffnung 128 durch die Singfläche 138 verschlossen, so daß eine Verbindung ausschließlich zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung 123 besteht. Sämtliche, von dem Verdichter abgegebene Gebläseluft wird somit dem Auspuffsystem zugeführt.

Die zweite Stellung des Ventilschiebers 136 ist in Pig. 6 dargestellt und ergibt sich als Folge eines raschen Druckabfalles innerhalb des Ansaugkrümmers der Verbrennungskraftmaschine. In diesem Fall bewirkt der innerhalb der Unterdruckkammer 149 erzeugte Unterdruck eine Bewegung des Kolbens 166 nach unten, wodurch der Ventilschieber 136 gegen den Druck der Feder Hl nach unten gedrückt wird und

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Dichtungsglied 172 in einen Eingriff mit der Auslaßöffnung 123 gelangt. Die durch die Einlaßöffnung 119 in äas "Ventilgehäuse eintretende Gebläseluft trifft dann auf die Ringfläche 13-3 und auf das Dichtungsglied 172 auf. 33*32? Druck der Gebläseluft drückt daher den Ventilschieber IiBQh unten, wodureli Luft durch die Nebenauslaßöffnung abgegeben und gleichseitig das Dichtungsglied 172 nach Glaen gedrückt wird, wodurch Luft zu dem Auspuff system gelangt und der EoTben 166 in seine erste Stellung zurückgebracht wird. Dia Membran 147 ist vorzugsweise mit einer liitlüftungsöffnung -and einem Klappenventil ausgestattet, äeren Anordnung der ersten Ausführung entsprechen, so daß die Membran und der Kolben beim Auftreten eines raschen Druckabfalles innerhalb des Ansaugkrümmers in die erste oder normale Stellung zurückkehren können. Obwohl in Fig. 6 nur ein Extremfall dargestellt ist, dürfte es ohne weiteres ersichtlich sein, daß ein geringerer Druckabfall eine Verschiebung des Kolbens und des Ventilschie- : bers in eine mittlere oder eine Zwischenstellung hervorruft, in welcher der Durchfluß zu dem Auspuffsystem gedrosselt ist, jedoch die Auslaßöffnung nicht ganz verschlossen wird.

Eine unabhängige Betätigung des Ventilschiebers 136 in Abhängigkeit von dem innerhalb des Ventilgehäuses herrschenden Druck ist in Pig. 5 dargestellt, wobei sich der Ventilschieber 136 in einer zwischen der ersten und der zweiten

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Stellung liegenden Zwischenstellung befindet. In diesem Pail drosselt die obere Ringflache 139 den Durchfluß durch die Auslaßöffnung 125» während die untere Hingfläche 138 einen Gebenstrom-Durchfluß der Gebläseluft durch die Nebenauslaßöffnung 128 gestattet. Eine Verschiebung des Ventilschiebers 136 aus seiner ersten Stellung durch einen Bereich von Zwischenstellungen hindurch in Richtung der zweiten Stellung ermöglicht somit eine fortschreitende Drosselung des Durchflusses durch die Auslaßöffnung 123, wobei der Durchfluß durch die Mebenauslaßöffnung 128 gleichzeitig vergrößert wird.

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Claims

Patentansprüche

I 1 * J Iiufteinpreßsystem für eine Verbrennungskraft-•mascMne, die mit einem Luftansaugsystem und einem Auspuff system versehen ist, wobei das lüfteinpreßsystem ein Gebläseluftsystem mit einer Druckluftquelle aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gebläseluftsystem ein zur wahlweisen Regelung des Luftdurchsatzes zu dem Auspuff system (14) und zur Verminderung der in diesem enthaltenen Abgasverunreinigungen dienendes Hebenstromven- til (10, 110) vorgesehen ist und aus einem Ventilgehäuse (16, 116) mit einer zur Verbindung mit dem Gebläseluftsystem dienenden Einlaßöffnung (19, 119), einer zur Verbindung mit dem Auspuffsystem dienenden Auslaßöffnung (23, 123) und einer JTebenauslaßöffnung (28, 128) besteht, wobei innerhalb des Ventilgehäuses ein Ventilschieber (36, 136) verschiebbar gelagert und in bezug auf die vorgenannten öffnungen zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung in einem zwischen diesen beiden Stellungen liegenden Bereich von Zwischenstellungen verschiebbar ist, und wobei der Ventilschieber einen ersten Durchflußregler (38, 138), welcher in der ersten Stellung des Ventilschiebers zur ausschließlichen Verbindung der Einlaß- mit der Auslaßöffnung dient, sowie einen zweiten Durchflußregler (39, 139) aufweist, der bei einer Verschiebung des Ventilschiebers innerhalb des zwischen den beiden Stellungen liegenden Bereiches zur fortschreitenden

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Drosselung der Auslaßöffnung dient.
2. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (56, 156) in Abhängigkeit von einer Druckzunahme innerhalb des Auspuffsystems aus der erstgenannten Stellung in den Bereich von Zwischenstellungen verschiebbar ist.
ψ 5. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (56, 156) in Abhängigkeit von einer Druckzunahme in dem Gebläseluftsystem aus der erstgenannten Stellung in den Bereich von Zwischenstellungen verschiebbar ist.
4. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (56, 156) in Abhängigkeit von einer Druckabnahme in dem Luftansaugsystem aus der erstgenannten Stellung in den Bereich von Zwischenstellungen verschiebbar ist.
5. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (56, 156) in Abhängigkeit von einer Druckzunahme in dem Auspuffsystem oder einer Druckzunahme in dem Ge blase luft sys tem oder einer Druckabnahme in dem Luftansaugsystem oder einer Kombination dieser Druckänderungen aus der erstgenannten Stellung in den Bereich von Zwischenstellungen verschiebbar ist.

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6. Lufteinpreßsystem nach, einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Durchflußregler (38, 138) aus einer Ringflache besteht, die in der erstgenannten Stellung des Ventilsehiebers (36, 136) in abdichtender Beziehung zu der Hebenauslaßöffnung (28, 128) angeordnet ist, wobei ein Abschnitt der Ringfläche dem Druck innerhalb des Ventilgehäuses ausgesetzt ist und dazu dient, den Ventilschieber in Abhängigkeit von einer Druckzunahme innerhalb des Ventilgehäuses, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, aus der erstgenannten Stellung zu verschieben.
7. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschieber (36, 136) eine erste Ringfläche (38, 138), welche den ersten Durchflußregler bildet, und eine zweite Ringfläche (39, 139) aufweist, welche in einem Abstand von der erstgenannten Ringfläche angeordnet ist, eine kleinere Fläche als diese aufweist, : mit dieser zur Ausführung einer gemeinsamen Verschiebung verbunden ist und den zweiten Durchflußregler bildet, wobei diese zweite Ringfläche unmittelbar neben der Auslaßöffnung (23, 123) angeordnet ist und bei Verschiebung des Ventilschiebers durch den Bereich von Zwisehenstellungen zur fortschreitenden Drosselung des Durchflusses durch die Auslaßöffnung dient.

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8. Lüfte inpreß sys tem nach Anspruch 7> dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Ringfläche (38, 138) bzw. (39, 139) in einem gegenseitigen Abstand angeordnet und an einer Manschette (37, 137) befestigt sind, wobei die erste und die zweite Ringfläche und die Manschette in die erste Stellung beaufschlagt sind und aus dieser innerhalb eines Bereiches von Zwischenstellungen in Abhängigkeit von einer auf die erste Ringfläche einwirkenden Druckzunähme innerhalb des Ventilgehäuses oder in Abhängigkeit von der Betätigung einer außerhalb des Ventilgehäuses angeordneten Verstellvorrichtung (42, 142) verschiebbar sind, und daß die Verstellvorrichtung einen Abschnitt (67, 167) aufweist, der vermittels einer mechaniechen Verbindung mit totem Gang mit der Manschette in Eingriff kommen kann.
9. Lüfteinpreßsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Verstellvorrichtung (42, 142) einen Unterdruck-Servomotor mit einem EOlben (66, 166) aufweist, der in das Ventilgehäuse hineinragt und mit dem Manschettenabschnitt (37, 137) des Ventilschiebers (36, 136) in Eingriff kommen kann, und daß der Unterdruck-Servomotor mit dem Luftansaugsystem (12) der Verbrennungskraftmaschine in Verbindung steht und in Abhängigkeit von einem raschen Druckabfall innerhalb des Luftansaugsystems betätigbar ist.

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10. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterdruck-Servomotor (42, 142) eine mit dem Kolben (66, 166) verbundene Membran (47, 147) mit einer Entlüftungsöffnung (59) aufweist, wobei die Entlüftungsöffnung dazu dient, daß die Membran nach einer Verlagerung wiederum in ihre normale Stellung zurückkehren kann.
11. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (66) des Unterdruck-Servomotors mit der Manschette (37) in Eingriff kommen und die zweite Ringfläche (39) durch den Bereich von Zwischenstellungen in die zweite Stellung verschieben kann, in welcher die zweite Ringfläche in abdichtender Beziehung mit der Auslaßöffnung (23) steht und eine Verbindung ausschließlich zwischen der Einlaßöffnung (19) und der Nebenauslaßöffriung (28) gegeben ist.
12. Lufteinpreßsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (166) des Unterdruck-Servomotors ein Dichtungsglied (172) aufweist, das unabhängig von der zweiten Ringfläche (139) angeordnet ist und dazu dient, die Auslaßöffnung (123) bei einer Verschiebung des Ventilschiebers (136) in die zweite Stellung zu verschliessen.

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13. lufteinpreßsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenauslaßöffnung (28) mit der freien Atmosphäre durch einen zur Verringerung der Geräuschentwicklung der durch das Gebläsesystem strömenden Luft dienenden Schalldämpfer (31) in Verbindung steht, und daß die Gebläseluft durch die Hebenauslaßöffnung hindurchgelangen kann, wenn der Ventilschieber aus der erstgenannten Stellung verschoben wird.

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