DE2624648A1 - Einrichtung zur regelung der luftzufuhr einer verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Description

Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr einer Verbrennungskraftmaschine mit einer beweglichen, durch eine Drosselsteuerung betätigten Drosselvorrichtung, an die sich ein Lüfteinlaßkanel anschließt, mit einem druckempfindlichen Umformer, der an den Einlaßkanal so anschließbar ist, daß er auf den darin herrschenden Luftdruck anspricht, und mit einer mechanischen Ausgangsvorrichtung, die auf den Umformer und damit den Luftdruck anspricht, um die Drosselvorrichtung so zu betätigen, daß sie einem Anstieg des Luftdrucks entgegenwirkt, und zwar durch die Wirkung der Drosselsteuerung. Bei der Drosselsteuerung kann es sich um ein Drosselpedal handeln. Der Einbau dieser Einrichtung in einem Kraftfahrzeug ermöglicht es, den Kraftstoffverbrauch bei einer großen Gruppe von Kraftfahrzeugen zu verringern.

Eine bevorzugte Ausbildung dieser Einrichtung besteht darin, daß die Ansprechempfindlichkeit der normalen Drosselvorrichtung der Kraftmaschine (in der Regel ein Flügelventil oder eine Wechselklappe das bzw. die am Vergaser angebracht ist) auf das Drosselpedal oder ein anderes vom Kraftfahrer betätigbares Stellglied durch den Umformer geändert wird.

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Eine getrennte Drosselvorrichtung ist dann nicht erforderlich, und die Einrichtung läßt sich einfach zwischen der Steuerung bzw. dem Stellglied des Kraftfahrers und der Kraftmaschine einbauen und mit dem Einlaßkanal oder einem der Einlaßkanäle durch ein Rohr bzw. eine Rohrleitung verbinden. Die Erfindung bezieht sich auf diese Ausführung der Einrichtung.

Nach der Erfindung ist eine Einrichtung in der erwähnten Ausführung mit einer Einstellvorrichtung vorgesehen, die zur Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Umformers auf den Luftdruck betätigbar ist. Diese Einstellvorrichtung vereinfacht den Einbau und ermöglicht es, eine einzige Ausführung bei einer Vielzahl der verschiedensten Kraftfahrzeuge einzubauen.

Das Öffnen der Drosselvorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine bedeutet normalerweise gleichzeitig das Arbeiten gegen die Kraft einer Rückholfeder am Vergaser. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung ist eine Anpassung an den Modul der Rückholfeder möglich. Dies ist in der Praxis wesentlich einfacher als das Auswechseln der Feder oder die Anbringung einer weiteren Feder.

Vorzugsweise ist dafür gesorgt, daß die Einstellvorrichtung in einem Fluidkreis angeordnet ist, der zur Änderung des dem Umformer vom Einlaßkanal zugeführten Luftdrucks eingerichtet ist. Dieser Fluidkreis ist vorzugsweise so eingerichtet, daß er den dem Umformer vom Einlaßkanal zugeführten Luftdruck ändert, indem einfach ein einstellbares Leck zur Atmosphäre vorgesehen wird.

Bei dem Umformer kann es sich um einen Kolben- oder Membranumformer handeln. Ein derartiger Umformer läßt sich leicht in einer solchen Größe ausbilden, daß die von ihm ausgeübte mechanische Kraft ausreicht, mit den stärksten Vergaser-Federn zusammenzuwirken, die bei einem herkömmlichen Kraftfahrzeug verwendet werdei, und daß die Kraft durch die Ein-

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Stellvorrichtung soweit verringerbar ist, daß sie den schwächsten Federn angepaßt ist. Es können Einrichtungen verwendet werden, bei denen auf beide Seiten des Kolbens oder der Membran eines Umformers ein Unterdruck ausgeübt wird oder einstellbare Federanordnungen mit dem Umformer verbunden sind. Ein einstellbares Leck des Umformers zur Atmosphäre wird wegen seiner Einfachheit gegenüber anderen Einrichtungen bevorzugt. Zweckmäßigerweise ist das einstellbare Leck in einem Nebenzweig einer Leitung zum Verbinden des Umformers mit dem Lufteinlaßkanal vorgesehen.

Das einstellbare Leck in dem Nebenzweig läßt sich leicht
als ein auf den erforderlichen Leckverlust einstellbares
Ventil ausbilden. Dieses Ventil kann am Ende eines Rohrs
bzw. einer Rohrleitung, vorzugsweise eines leicht verformbaren Rohrs, montiert sein, so daß es zur Einstellung leicht zugänglich angeordnet werden kann. Normalerweise wird das
Ventil in dem Unterbringungsraum der Verbrennungskraftmaschine angeordnet und eingestellt, wenn die Einrichtung eingebaut wird. Es kann auch so angeordnet sein, daß es vom Fahrer
während der Fahrt und damit der Betrieb der Einrichtung in Abhängigkeit von sich ändernden Umständen eingestellt werden kann.

Bei einer anderen Einrichtung ist der Nebenzweig aus einem elastomeren Material hergestellt und das einstellbare Leck durch eine Klemme zum örtlichen Einengen des Nebenzweiges
gebildet. Diese Klemme kann auf einem den Umformer enthaltenden Gehäuse angeordnet sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Einrichtung,

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Fig. 2 eine schematische Darstellung der Ausführung nach Fig. 1 bei Einbau in einem Kraftfahrzeug und

Fig. 3 einen Teil eines weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels.

Die Einrichtung nach Fig. 1 weist ein zylindrisches Gehäuse auf, das von einem Metallband 2 umgeben ist, die mit einer Öffnung 23 versehen ist, durch die das Gehäuse an der gewünschten Stelle im Motorraum eines Kraftfahrzeugs festgeschraubt vrerden kann, z. B. an der Querwand 53, die in Fig. 2 dargestellt ist.

Im Gehäuse 1 ist ein Membran-Umformer 3 in Axialrichtung des Gehäuses aus der in Fig. 1 dargestellten Lage gegen die Kraft einer Rückstellfeder 4 verschiebbar angeordnet. Ein mit einer S luftschraube 6 versehenes Verbindungsglied 5 ermöglicht es, das Ende des Kerns 43 bzw. der Seele eines Drosselkabels 45 (Bowden-Zugs) am Umformer 3 anzuschließen, z. B. nach dem Lösen dieses Endes vom Vergaser. Eine Öffnung 8 im Gehäuse 1 ermöglicht den Zugang für diesen Zweck.

Der Umformer 3 hat ein Gehäuse, das aus zwei Teilen 9 und besteht, die an einer Stelle 11 dicht verbunden sind, wo sie den üußeren Rand einer Rollmembran 12 erfassen. Der innere Rand der Membran 12 ist mittels eines Rings 13, den Rand eines tassenartigen Teils 14 umgebend befestigt, dessen Boden an dem einen Ende einer Stange 15 befestigt ist. Die Stange 15 ist in einer axial ausgerichteten Hülse

16 verschiebbar gelagert, die einteilig mit dem Teil 10 ausgebildet ist. Am anderen Ende der Stange 15 ist ein Verbindungsstück 33 mit einer Stift- bzw. Klemmschraube

17 angeordnet, die das Ende des verschiebbaren inneren Kerns eines Kabels 46 festhält. Das Kabel 46 ist mit dem Vergaser 48 eines Fahrzeugs verbunden, wie es in Fig. 2 dargestellt ist, nachdem das Kabel 45, das durch

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das Drossel- bzw. Gaspedal 47 betätigbar ist, vom Vergaser gelöst wurde.

Ein flexibles Rohr 18, das mit dem Inneren des Teils 9 des Umformers in Verbindung steht, ist mit einem T-Stück 19 verbunden. Der Zweig 20 des T-Stücks dient für den Anschluß an einen Einlaßkanal der Verbrennungskraftmaschine, z. B. über ein flexibles Rohr 21. Der Zweig 20 ist über ein flexibles Rohr 22 mit einem Ventil 23 verbunden, das ein einstellbares Leck zur Atmosphäre bildet. Nach Fig. 2 ist das Ventil 23 vom Fahrersitz aus einstellbar angeordnet.

Das Ventil 23 ist ein im Handel erhältliches Ventil mit einem äußeren Teil 24, der auf einen inneren Teil 25 geschraubt ist. Öffnungen im Teil 25 stellen eine Verbindung zwischen der Bohrung des Teils 25 und einem Raum zwischen den Teilen 24 und her. Die Teile 24 und 25 haben zusammenwirkende konische bzw. kegelige Oberflächen, wie es dargestellt ist. Ein Verdrehen des Teils 24 in der Weise, daß er sich (in Fig. 1) nach rechts bewegt, erhöht den Leckdurchfluß zur Atmosphäre (Bfeile A in Fig. 1).

Bei stillstehender Kraftmaschine 49 herrscht im Teil 9 des Umformers Atmosphärendruck. Der Druck im Teil 10 wird durch eine Belüftungsöffnung 26 stets im wesentlichen auf Atmosphärendruck gehalten. Durch das Niedertreten des Drosselpedals 47 drückt das Gehäuse des Umformers die Feder 4 zusammen. Wenn an der Membran 12 keine Druckdifferenz vorhanden ist, wird die Membran lediglich aufgerollt. Auf das tassenförmige Teil 14 wird praktisch keine Reaktion ausgeübt, so daß auch auf den Vergaser keine Zugkraft übertragen wird.

Im Leerlauf der Verbrennungskraftmaschine sinkt der Druck im Einlaßkanal auf beispielsweise zwei Drittel des Atmosphärendrucks oder noch weiter. Die demzufolge an der Membran 12 auftretende Druckdifferenz bewirkt, daß die Membran über das Kabel 46 bei Niedertreten des Pedals 47 eine Zugkraft auf den

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Vergaser ausübt.

Beim Fahren wird die Übertragung der Zugkraft vom Pedal auf den Vergaser durch die Membran geändert, und die Einrichtung bewirkt, daß der Einlaßrohrdruck niedrig gehalten wird, so daß sich ein sparsamer Brennstoffverbrauch ergibt. Einer hohen Beschleunigung mit übermäßigem Kraftstoffverbrauch wird entgegengewirkt.

Das Ventil 24 gestattet einen Leckdurchfluß von der Atmosphäre, um die Druckdifferenz an der Membran 12 und damit die auf die Stange 15 gegen die Vergaserfeder ausgeübte Zugkraft zu verringern. Es hat sich gezeigt, daß sich die Einstellung des Ventils 23, um den gewünschten Effekt zu erzielen, leicht durchführen läßt. Die folgende Tabelle zeigt die Abhängigkeit der Zugkraft, die durch eine normale Vergaser-Feder zweier herkömmlicher Kraftfahrzeuge erzeugt wird, von einer entsprechenden linearen Verschiebung des Kerns bzw. der Seele des Drosselkabels.

Verschiebung des Kabelkerns	Zugkraft	in Pond
in mm	1. KFZ	2. KFZ
0	906	1360
6,35	2260	2720
12,7	2490	4070
19,1	3050	4750
25,4	3850	4980
31,7	4070	6580
38	4530	6620

Eine Einstellung der normalen Federn war nicht erforderlich. Eine befriedigende Wirkung wurde erzielt durch einfache Einstellung des Ventils 23, nachdem die Einrichtung am ersten Fahrzeug angebracht war, und durch Neueinstellung des Ventils

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23, nachdem die Einrichtung auf das andere Fahrzeug übertragen war.

Es ergaben sich keine Schwierigkeiten, um die gewünschte Wirkung mit dem Ventil 23 zu erzielen. Der Luftdurchfluß durch dieses Ventil genügte, um den Druck im Umformer in der erforderlichen Weise zu ändern. Das Rohr 21 war 154 cm lang und hatte einen Innendurchmesser von 3,17 mm. Diese Abmessungen waren ursprünglich als zweckmäßig für die Einrichtung nach der Patentanmeldung 25 09 423.9 gewählt worden. Eine gute Wirkung der Einrichtung ergibt sich daher schon bei Verwendung eines Rohrs 21 mit zweckmäßiger Form und ohne Anpassung. So war es nicht erforderlich, eine einstellbare Verengung im Rohr vorzusehen, um das erforderliche Gleichgewicht der Wirkungen im Umformer zu erzielen.

An einer Stelle 261 im Inneren der Gehäuses 1 ist ein Hebel 27 mit einem gabelförmigen Ende 28 und einer Öffnung 29 schwenkbar gelagert. Durch die Öffnung 29 verläuft ein flexibles Kabel 30, das in der Nähe seiner Enden mit Anschlägen 31 und versehen ist. Auch diese befinden sich innerhalb des Umformers 3. Wenn der Itaformer durch den Kern 43 des Kabels 45 über den größeren Teil seiner möglichen Verschiebungsstrecke gegen die Feder 4 gezogen worden ist, legen sich die Anschläge 31 und jeweils am Hebel 27 und dem Inneren des Umformers an. Jeder weitere Zug auf den Kern 43 wird über das Umformergehäuse 9, 10 und das Kabel 30 auf den Hebel 27 übertragen. Das gabelförmige Ende 28 drückt gegen das Verbindungsstück 23, so daß am Kern des Kabels 46 gezogen wird, um das Drosselventil des Vergasers unabhängig vom Druck im Teil 9 zu öffnen. Aufgrund des durch den Hebel 27 bestimmten Geschwindigkeitsverhältnisses wird die Ansprechempfindlichkeit des Drosselventils auf den Kern 43 erhöht. Durch diese Anordnung wird die Wirkung des Umformers übersteuert, wenn das Drossel- bzw. Gaspedal über eine bestimmte Stellung hinaus verstellt wird, z. B. im Notfall.

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Auf der Stange 15 in der Nähe des Verbindungsstücks 33 ist eine Platte 34 angeordnet, die ein Verbindungsglied 35 für ein Kabel 70 trägt, dessen Kern durch die Platte 34 verläuft, um von einer Klemme 36 aufgenommen zu werden, die auf dem Teil 10 des Umformergehäuses angeordnet ist. Durch Betätigung des Kabels 70 können das Umformergehäuse und die Stange 15 miteinander verriegelt werden, um die Einrichtung unwirksam zu machen.

Eine vom Umformergehäuse abstehende Stange 37 drückt mit einem Ende 38 federbelastete Kugeln 39 auseinander, wenn der Hebel 27 gegen das Befestigungsstück 33 zu drücken beginnt. Die auf das Gaspedal zum Auseinanderdrücken der Kugeln 39 auszuübende Kraft zeigt dem Fahrer an, daß der Hebel 27 die Übersteuerung des Umformers beginnt.

Um die aus der Atmosphäre eintretende Leckluft zu reinigen, kann ein Luftfilter vorgesehen sein. Statt der Verwendung eines eigenen Filters für diesen Zweck kann das normale Einlaßfilter der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden. So kann ein Rohr direkt den normalen Filter oder den Einlaßkanal oberhalb des Vergasers mit dem T-Stück 19 über ein Leckventil verbinden. Die Zuführung der Luft über ein Rohr aus dem Motorraum zu einem durch den Fahrer betätigbaren Leckventil hat den Vorteil, daß weniger Geräusche auftreten.

Statt Luft auf die Kraftmaschinenseite der Membran zur Erhöhung des Drucks (über das "Leck") durchzulassen, kann der Druck auf der gegenüberliegenden Seite unter Atmosphärendruck verringert werden, z. B. durch eine verengte Verbindung zum Einlaßkanal. Ein Leckdurchfluß zur Kraftmaschinenseite wird wegen seiner Einfachheit bevorzugt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist das flexible Abzweigrohr 22, das aus natürlichem Kautschuk oder Neopren hergestellt ist, statt der Verwendung eines Ventils 23 nach Fig. 1, durch eine Klemme 23', die auf dem Band 2 angebracht ist,

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hindurchgeführt. Diese Klemme 23' hat einen Bügel 301 mit Gewinde 302 zur Aufnahme einer Schraube 303 mit einem gerändelten Kopf 304. Die Schraube 303 drückt gegen einen Kolben 305 mit abgerundeter Oberfläche 306, die durch Drehen des Kopfes 304 örtlich auf das Rohr 22 gedruckt werden kann, um eine einstellbare Verengung oder Drosselstelle 307 zu bilden und den Leckdurchfluß von Luft aus der Atmosphäre zu regulieren. Die Lufteinlaßöffnung des Rohrs 22 kann innerhalb eines Lufteinlaßfilters der Verbrennungskraftmaschine liegen oder mit einem eigenen Filter versehen sein, wenn dies vorgezogen wird. Der Filter ist schematisch dargestellt und mit F bezeichnet.

Abweichungen von den dargestellten Ausführungsbeispielen sind möglich. So kann die Einrichtung auch für die Verwendung mit durch ein Druckgestänge betätigbare Drosselvorrichtungen ausgebildet sein, z. B. durch Verwendung des Ventils 23 in Verbindung mit der Einrichtung nach Fig. 4 der erwähnten, in Form der Offenlegungsschrift 2 509 423 veröffentlichten Patentanmeldung.

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Claims (8)

2524648 - ίο - Patentansprüche

1. Einrichtung zur Regelung der Luftzufuhr einer Verbrennungs- ^-^ kraftmaschine mit einer beweglichen, durch eine Drosselsteuerung betätigten Drosselvorrichtung, an die sich ein Lufteinlaßkanal anschließt, mit einem druckempfindlichen Umformer, der an den Einlaßkanal so anschließbar ist, daß er auf den darin herrschenden Luftdruck anspricht, und mit einer mechanischen Aus gangs vorrichtung, die auf den Umformer und damit den Luftdruck anspricht, um die Drosselvorrichtung so zu betätigen, daß sie einem Anstieg des Luftdrucks entgegenwirkt, und zwar durch die Wirkung der Drosselsteuerung, gekennzeichnet durch eine Einstellvorrichtung zur Einstellung der Ansprechempfindlichkeit des Umformers auf den Luftdruck .

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung in einem Fluidkreis angeordnet ist, der zur Änderung des dem Umformer vom Einlaßkanal zugeführten Luftdrucks eingerichtet ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umformer über ein einstellbares Leck mit der Atmosphäre verbunden ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Leck in einem Nebenzweig einer Leitung zum Verbinden des Umformers mit dem Lufteinlaßkanal vorgesehen ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Leck ein auf den erforderlichen Leckdurchfluß einstellbares Ventil ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenzweig aus einem elastomeren Material und das einstellbare Leck durch eine Klemme zur örtlichen Verengung

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- 11 des Nebenzweigs gebildet ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemme auf einem den Umformer enthaltenden Gehäuse montiert ist.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwischen die Drosselvorrichtung und die Drosselsteuerung schaltbar ist.

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