DE2105476C3 - Vorrichtung zum Steuern von in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine angesaugter Zusatzluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern von in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine angesaugter Zusatzluft, die aus einem vom Saugrohrdruck gesteuerten Dosierventil mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1 besteht.

Man hat erkannt, daß die derzeit üblichen, mit innerer Verbrennung arbeitenden Kraftfahrzeugmotore stark zur Luftverschmutzung beitragen, und zwar nicht unwesentlich wegen unvollständiger Verbrennung des Treibstoffes bei unterschiedlichen Lastbedingungen. Eine nahezu optimale Verbrennung der Treibstoffe und dementsprechend eine nahezu ideale Arbeitsweise des Verbrennungsmotors erreicht man, wenn man für jeden Betriebszustand das richtige Luft-Brennstoff-Verhältnis erhält, was dadurch erreicht werden kann, daß den verschiedenen Betriebsanforderungen ■ entsprechende Mengen Luft der Verbrennungskraftmaschine zügeführt wird.

Zu diesem Zweck ist es bekannt, in dem zum Ansaugen von Zusatzluft bestimmten Saugrohr ein Dosierventil mit einer aus zwei zylindrischen, mittels einer Schraubverbindung zusammengefügten Teilen gebildeten Ventilkammer und einem kugelförmigen Ventilkörper, der mit einstellbarem Druck auf einer Druckfeder gestützt ist vorzusehen (GB-PS 5 55 117). Zur Verstellung der Druckfeder muß eine Kontermutter gelöst und das Ventilgehäuse unterschiedlich weit auf den Anschlußstutzen des Saugrohrs aufgeschraubt werden, woraufhin man die Kontermutter wieder festziehen muß, so daß eine genaue Regelung nur umständlich und zeitraubend zu erreichen ist Die den Ventilkörper bildende Kugel ist starr ausgebildet und wird von der Feder gegen die Einlaßöffnung der Ventilkammer gedrückt so daß das Ventil zwar bei Auftreten eines bestimmten Unterdrucks in der Verbrennungskraftmaschine geöffnet wird und Zusatzluft durchläßt jedoch ist eine Dosierung nur begrenzt möglich und daher eine exakte Anpassung an schnell wechselnde Betriebsverhältnisse nicht erreichbar.

Weiterhin ist es bekannt in einem Dosierventil als Ventilkörper einen elastomeren Kugelkörper zu verwenden, der auf einer schalenförmigen Unterlage mit Durchgangsöffnungen oder in einem Käfig mit Durchgangsöffnungen liegt und vom Druck der durchströmenden Flüssigkeit ausgebeult werden kann, um die Durchstromöffnungen mehr oder weniger fest zu verschließen (US-PS 33 67 362). Dabei kann der Schließkörper auch mittels einer Schraubenfeder gegen die den Ventilsitz bildende öffnung des Käfigs gedrückt werden. Eine elastomere Abstützung des elastomeren Ventilkörpers ist aber ebensowenig vorgesehen wie eine Einstellmöglichkeit, so daß ein derartiges Dosierventil ebenfalls nicht für eine schnell schwankenden Betriebsbedingungen angepaßte Steuerung der Zufuhr angesaugter Zusatzluft für Verbrennungskraftmaschinen geeignet ist. Dieser Nachteil trifft auch für ein weiteres bekanntes Dosierventil dieser Art zu, bei dem der elastomere kugelförmige Ventilkörper an der die Durchgangsöffnungen enthaltenden Schale befestigt ist (US-PS 33 67 363).

Für die selbsttätige Luftansaugung bei Verbrennungskraftmaschinen ist es auch bekannt, in der Saugleitung ein Dosierventil anzuordnen, das als Ventilkörper eine Kugel enthält, die von ihrem Eigengewicht und zwei weiteren Kugeln senkrecht auf den Ventilsitz gedrückt wird, so daß das Dosierventil bei geringem Unterdruck in der Verbrennungskraftmaschine geschlossen bleibt und sich bei höherem Unterdruck öffnet, damit Zusatzluft angesaugt werden kann (US-PS 12 59317). Dieses Dosierventil ist aber nicht flexibel genug, um plötzlich auftretenden Änderungen der Betriebsverhältnisse der Verbrennungskraftmaschine genau zu folgen, beispielsweise einer plötzlichen Beschleunigung oder Verzögerung, so daß nicht für alle Betriebsverhältnisse das für eine vollständige Verbrennung erforderliche Luft-Brennstoff-Verhältnis gewährleistet ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Steuern von in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine angesaugter Zusatzluft ein Dosierventil zu schaffen, das bei einfacher Ausbildung eine genaue Einstellung und außerdem in Abhängigkeit des Unterdruckes im Saugrohr eine feine Dosierung der angesaugten Zusatzluft ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Gattung mit den Merkmalen des Kennzeichens des Hauptanspruches guöst Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Das erfindungsgemäß vorgesehene Dosierventil kann man durch einfaches Verstellen der die Ventilkammer h'ldenden Gehäuseteile so einstellen, daß dem Vergaser der Verbrennungskraftmaschine stets die für eine vollständige Verbrennung des Brennstoffes notwendige s Luft zugeführt wird. Bei abruptem Drosseln der Verbrennungskraftmaschine wird trotz des dadurch im Vergaser stark ansteigenden Unterdruckes die Zufuhr von zuviel Zusatzluft wegen des seitlichen Verformens des Ventilkörpers und gegebenenfalls der Abstützungen ι ο desselben verhindert, weil dadurch der für den Luftdurchtritt in der Ventilkammer vorgesehene freie Querschnitt begrenzt bleibt Bei allmählichen Änderungen des Unterdruckes hn Vergaser erfolgt aber auch eine entsprechende Änderung der angesaugten Menge Zusatzluft

In der Zeichnung sind zur weiteren Erläuterung der Erfindung einige Ausführungsbeispiele des vorgeschlagenen Dosierventils dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 eine schematische schaubildliche Ansicht eines Teiles eines Verbrennungsmotors für Automobile mit einem daran angeschlossenen Dosierventil nach einer Ausführungsform der Erfindung,

F i g. 2 einen senkrechten Schnitt durch diese Ausführungsform des Dosierventils in gegenüber F i g. 1 vergrößertem Maßstab,

F i g. 3 eine Draufsicht auf eine den Ventilkörper und seine Abstützkörper in der Ventilkammer abstützende Scheibe in gegenüber F i g. 2 vergrößertem Maßstab,

Fig.4 einen senkrechten Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des Dosierventils,

F i g. 5 einen senkrechten Schnitt durch eine dritte Ausführungsform des Dosierventils,

Fig.6 einen senkrechten Schnitt durch eine vierte Ausführungsform des Dosierventils mit nachgeschaltetem Drosselventil und

F i g. 7 eine Draufsicht auf eine einen Teil des Drosselventils bildende Scheibe in gegenüber Fig.6 vergrößertem Maßstab.

Das in F i g. 1 bis 3 dargestellte Dosierventil besteht Ό aus Kunststoff und hat einen im wesentlichen T-förmigen Körper mit einem ersten zylindrischen hohlen Teil 1. An einem Ende dieses Teiles 1 schließen sich mit ihm aus einem Stück bestehende, quer verlaufende Arme 2 und 3 an. In den Teil 1 ist ein weiterer zylindrischer Teil 4 eingeschraubt, welcher eine Verlängerung 5 mit verringertem Innendurchmesser 6 aufweist und mit dem Teil 1 die Ventilkammer bildet. Auf der Außenseite des Teiles 4 ist ein Sechskant oder Achtkant vorgesehen, um ein Werkzeug wie einen Schraubenschlüssel zum Verdrehen des Teiles 4 gegenüber dem Teil 1 ansetzen zu können.

Aus dem zylindrischen Teil 1 führt eine verengte öffnung 7 in die Arme 2 und 3, wodurch am Ende der Ventilkammer eine Schulter 8 entsteht, die eine kegelstumpfförmige Scheibe 9 abstützt, welche, wie F i g. 3 zeigt, eine kreisförmige zentrale öffnung 10 und einen durch eine Vielzahl von Kerben 11 gezackten äußeren Rand aufweist Am entgegengesetzten Ende der Ventilkammer befindet sich am Übergang in die rohrförmige Verlängerung 5 eine konische Schulter 13.

In der Ventilkammer und dementsprechend im zylindrischen Teil 4 befinden sich drei aus elastomerem Material bestehende Kugeln 14, 15 und 16, die einen größeren Durchmesser als der Innendurchmesser 6 der Verlängerung 5 und als die öffnung 10, jedoch einen etwas geringeren Durchmesser als der Innendurchmesser 12 des Teiles 4 aufweisen, so daß diese Kugeln mit seitlichem Spiel in der Ventilkammer sitzen. Durch Verdrehen des Teils 4 gegenüber dem Teil 1 kann die als Ventilsitz dienende Schulter 13 gegenüber der Scheibe 9 verstellt werden, um somit die Länge der die Kugeln 14 bis 16 aufnehmenden Ventilkammer und den auf dieselben ausgeübten Kompressionsdruck einzustellen.

Aus der Verlängerung 5 führt ein aus Kunststoff bestehender Schlauch 17 in den Luftfilter 18 einer für Automobile bestimmten Verbrennungskraftmaschine 19, um durch den Luftfilter 18, den Schlauch 17, das Dosierventil und Saugleitungen 20 und 21 Zusatzluft in den dem Vergaser 23 der Verbrennungskraftmaschine 19 vorgeschalteten Verteilerkopf 22 ansaugen zu können, wenn die Kugel 14 von der Schulter 13 gelüftet ist

Beim. Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 4 ist die aus elastomerem Material bestehende Kugel 14 auf einem ebenfalls aus elastomerem Material bestehenden Röhrchen 26 abgestützt, während bei der Ausführungsform gemäß F i g. 5 zwischen den aus elastomerem Material bestehenden Kugeln 14 und 16 ein kürzeres Röhrchen 27 aus elastomerem Material vorgesehen ist welches die Kugel 14 im Abstand von der auf der Scheibe 9 aufliegenden Kugel 16 hält

Die in F i g. 6 und 7 dargestellte Ausführungsform des Dosierventils ist geeignet, bei extrem schneller Verlangsamung der Verbrennungskraftmaschine die angesaugte Zusatzluft noch genauer zu steuern. Dabei ist sowohl der Schlauch 17 als auch die Leitung 21 an den Luftfilter 18 angeschlossen, während nur die Leitung 20 zum Verteilerkopf 22 führt In der die Arme 2 und 3 verbindenden Bohrung ist ein aus Kunststoff bestehendes Röhrchen 28 fest eingepaßt das eine in die öffnung 7 führende radiale öffnung 29 enthält. Zwischen einer in das Röhrchen 28 eingesetzten Scheibe 31 mit nach außen gebogenen Zacken 32 und dem abgeschrägten Ende eines in das Röhrchen 28 hineinragenden weiteren Röhrchens 33 ist eine mittelweiche Kugel 30 aus elastomerem Material angeordnet Eine weitere mittelweiche Kugel 34 aus elastomerem Material ist zwischen einer in den Arm 3 eingesetzten Scheibe 35 und dem konischen äußeren Ende des Röhrchens 33 vorgesehen. Der beim Auftreten eines starken Unterdruckes in der Leitung 20 entstehende Sog zieht die Kugel 34 gegen das Röhrchen 33 und die Kugel 30 gegen die Scheibe 31, wodurch jegliche Luftzufuhr durch die Leitung 21 unterbrochen und der Zustrom von Luft durch die Leitung 17 wegen der an der gezackten öffnung der Scheibe 31 liegenden Kugel 30 stark verringert wird.

Zum weiteren Verständnis dient die nachstehende Erläuterung der Arbeitsweise des in verschiedenen Ausführungsformen erläuterten Dosierventils:

Das Dosierventil wird vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise so angeordnet daß der rohrförmige Teil 4 senkrecht steht Das Gehäuse des Dosierventils besteht ebenso wie der Schlauch 17 und die Leitungen 20 und 21 aus Kunststoff, welcher durch Wärmeeinfluß und Einwirkung von öl- und Benzindämpfen nicht zersetzt oder sonstwie beschädigt wird. Das Dosierventil kann neben der Verbrennungskraftmaschine 19 angeordnet werden, sollte sich jedoch nicht an einer Stelle befinden, an der es übermäßig stark der Hitze ausgesetzt wird. Die Kugeln 14, 15 und 16 bestehen vorzugsweise aus Polyurethan-Gummi, so daß sie sich, wenn die Kugel 14 von der Schulter 13 abgehoben worden ist, seitlich ausbeulen können, um die gewünschte Drosselwirkung herbeizuführen und außerdem Kohlenstoffanlagerungen in der Ventilkammer zu

verhindern.

Zunächst wird der Teil 4 gegenüber dem Teil 1 verdreht, bis die Kugel 14 an der Schulter 13 anliegt. Nach Starten der Verbrennungskraftmaschine kann der Teil 4 etwas zurückgedreht werden, bis die Maschine bei geringstmöglicher Drehzahl im Leerlauf ruhig läuft. Am Vergaser müssen normalerweise keine zusätzlichen Einstellungen vorgenommen werden. Vielmehr wird durch die Leitungen 20 und gegebenenfalls 21 Zusatzluft in den Verteilerkopf 22 aufgrund des dort herrschenden Unterdruckes — gewöhnlich 457 mm Quecksilbersäule — angesaugt, da dieser Unterdruck stark genug ist, um die Kugel zu lüften und die in der Ventilkammer befindlichen Kugeln zusammenzudrücken und dementsprechend seitlich auszubeulen. Steigt der Unterdruck, werden die in der Ventilkammer befindlichen Kugeln so stark seitlich ausgebeult, daß sie die Durchgangsöffnung zwischen sich und der Innenwand des Teiles 4 praktisch verschließen. Dementsprechend kann bei einem plötzlich auftretenden sehr starken Unterdruck nicht so viel Zusatzluft wie bei allmählichem Anstieg des Unterdrukkes durch das Dosierventil angesaugt werden.

Für Automobilmotore verwendete Vergaser sind im allgemeinen so eingestellt, daß sie bei einer Fahrgeschwindigkeit von 80 bis 100 km/h eine sehr gute Verbrennung des Luft-Brennstoff-Gemisches bewirken, während der Brennstoffanteil des Gemisches bei darunter liegenden Drehzahlen und Fahrgeschwindigkeiten und insbesondere im Leerlauf ansteigt Um das zu verhindern, wird bei derartigen Betriebszuständen Zusatzluft durch das Dosierventil in mehr oder weniger großen Mengen angesaugt Bei allmählicher Beschleunigung des Motors aus dem Leerlauf sinkt der Unterdruck im Verteilerkopf 22 nach und nach auf etwa 355 mm Quecksilbersäule, wobei nur etwas mehr Zusatzluft wie im Leerlauf des Motors angesaugt wird. Wird der Motor jetzt auf eine Fahrgeschwindigkeit von etwa 80 km/h beschleunigt, sinkt der Unterdruck bis auf 5 bis 8 mm Quecksilbersäule, so daß praktisch keine Zusatzluft mehr in den Vergaser gelangt Wird der Motor nun abrupt gedrosselt beispielsweise indem man plötzlich das Gas wegnimmt kann der Unterdruck auf etwa 635 mm Quecksilbersäule ansteigen. Man müßte annehmen, daß dann zuviel Zusatzluft angesaugt wird und der Motor instabil läuft Tatsächlich wird das jedoch durch das Dosierventil wegen des seitlichen Ausbeulens der elastomeren Kugeln 14 bis 16, welches einen Durchtritt von Zusatzluft durch die Ventilkammer begrenzt verhindert. Die Zunahme der zum Verteilerkop strömenden Zusatzluft ist also bei weitem nicht so grot wie aufgrund des plötzlichen Anstiegs des Unterdrucke! im Verteilerkopf angenommen werden müßte. Es wurds festgestellt daß sich dabei die die Kugel 14 abstützen den Kugeln 15 und 16 noch stärker ausbeulen als die Kugel 14. Diese Erscheinung kann man jedoch ausgleichen, wenn man Kugeln unterschiedlicher Festig-

ίο keit verwendet.

Bei Verwendung des in Fig.6 und 7 dargestellter Dosierventils erhält man bei bestimmten Betriebsbedingungen einen zusätzlichen Schutz gegen übermäßige Zufuhr von Zusatzluft in den Verteilerkopf 22. Wenn der

is Motor nämlich bei hoher Geschwindigkeit läuft und das Gas plötzlich weggenommen wird, versucht der Verteilerkopf, eine möglichst große Menge Zusatzluft durch das Dosierventil anzusaugen. Die tatsächlich angesaugte Menge Zusatzluft kann jedoch durch die als Rückschlagventil dienenden Kugeln 30 und 34 zusätzlich reguliert werden. Bei geringem Unterdruck fallen beide Kugeln von ihren entsprechenden Sitzen ab, se daß sie den Durchstrom von Zusatzluft nicht behindern Stellt sich jedoch ein extrem hoher Unterdruck ein, wird die Kugel 34 auf die Einlaßöffnung des Röhrchens 33 gezogen und unterbricht damit eine Luftzufuhr aus der Leitung 21. Ferner wird die Kugel 30 auf die Scheibe 31 gezogen und begrenzt daher den Luftdurchtritt durch diese Scheibe, jedoch kann wegen des gezackter Randes der öffnung dieser Scheibe eine begrenzt« Menge Zusatzluft durchtreten. Die Kugeln 30 und 34 bestehen vorzugsweise aus halbweichem Polyurethan-Gummi.

Bei einer praktischen Ausführungsform des Dosierventils haben die Kugeln 14 bis 16 einen Außendurchmesser von 12,7 mm, während der Innendurchmesser 12 des Teiles 4 bzw. der Ventilkammer nur einige hundertstel Millimeter größer ist beispielsweise abet auch etwa 1,6 mm größer sein kann. Obwohl die Kugeln

bei fortschreitendem Öffnen des Dosierventils sich seitlich ausbeulen, ist das Ausbeulen gewöhnlich nicht se stark, daß der Durchstrom zu Zusatzluft durch das Gehäuse vollständig unterbrochen wird. Vielmehr kann man einen Selbstkompensations-Effekt feststellen, gemaß dem die das Ventil öffnende Kraft allmählich sinkt je mehr der für den Luftdurchstrom zur Verfugung stehende Querschnitt in der Ventilkammer abnimmt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Steuern von in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine angesaugter Zusatzluft bestehend aus einem vom Saugrohrdruck gesteuerten Dosierventil mit einer aus zwei zylindrischen, mittels einer Schraubverbindung zusammengefügten Teilen gebildeten Ventilkammer und einem kugelförmigen Ventilkörper, der mit einstellbarem Druck elastisch abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zylindrischen Teile (1 und 4) der Ventilkammer zur Einstellung des Abstützdruckes relativ zueinander verstellbar sind, daß der Ventilkörper (14) aus elastomerem, vom Saugdruck verformbarem Material besteht und einen etwas kleineren Durchmesser aufweist als die zylindrische Ventilkammer und daß die elastische Abstützung aus mindestens einem in der Ventilkammer angeordneten Körper (15, 16; 26, 27) aus elastomerem Material besteht

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elastische Abstützung aus zwei übereinander angeordneten Kugeln (15, 16) aus elastomerem Material besteht, die den gleichen Durchmesser wie der Ventilkörper (14) aufweisen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die elastische Abstützung aus einem Rohr (26; 27) aus elastomerem Material besteht, das einen kleineren Innendurchmesser als der Ventilkörper (14) aufweist

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (27) auf einer Kugel (16) aus elastomerem Material abgestützt ist, die den gleichen Durchmesser wie der Ventilkörper (14) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß in Strömungsrichtung hinter dem Dosierventil ein Drosselventil (30, 31) angeordnet ist, dessen Ventilkörper nur bei hohem Saugdruck die Drosselstellung einnimmt, und daß zwischen Dosierventil und Drosselventil eine weitere Zusatzluftleitung (21) einmündet, in der ein bei hohem Saugdruck schließendes weiteres Ventil (34) angeordnet ist.

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