DE2626988A1

DE2626988A1 - Verfahren zur betaetigung eines pneumatischen ventils und einrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2626988A1
Application number: DE19762626988
Authority: DE
Inventors: Rudolf Babitzka; Wilhelm Hertfelder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1976-06-16
Filing date: 1976-06-16
Publication date: 1977-12-29
Also published as: SE7706918L; JPS52153539A; FR2355227A1

Description

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Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Betätigung eines pneumatischen Ventils nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist zwar schon ein solches Verfahren zur Betätigung eines pneumatischen Ventils, das allerdings zur Abgasrückführung verwendet wird, bekannt. Da dieses Ventil aber nur einen Gasstrom steuern muß, sind die zur Betätigung des Ventilglieds notwendigen Kräfte verhältnismäßig gering. Das pneumatische Ventil kann deshalb auch noch mit verhältnismäßig geringem Unterdruck, der etwa bei Vollgasfahrt und bei niedriger Drehzahl des Verbrennungsmotors des Kraftfahrzeugs nur erzielt wird, noch ohne Schwierigkeiten geschaltet werden. Schwierigkeiten treten erst auf, wenn dieses Ventil zur Steuerung von einem als Wärmeträger dienenden flüssigen Medium - in den meisten Fällen also Wasser - verwendet werden soll: Infolge der zur Betätigung des Ventilsglieds notwendigen, verhältnismäßig großen Steuerkräfte ist das Ventil bei den erwähnten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors, in dem nur ein verhältnismäßig geringer Unterdruck am Saugrohr abgegriffen werden kann, nicht mehr mit Sicherheit betätigbar. In solchen Fällen hat man zur Abhilfe bereits vorgeschlagen, in die Unterdruckleitung einen Unterdruckspeicher einzubauen, mit dessen Hilfe in der Unterdruckleitung ein zur sicheren Betätigung des Ventils notwendiger Unterdruck immer aufrecht erhalten werden kann. Allerdings wird hierdurch die Anlage wesentlich verteuert.

Vorteile der Erfindung -

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs und die zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einrichtung hat demgegenüber den Vorteil, daß das Ventil ohne Anordnung eines Unterdruckspeichers bei allen Betriebs zuständen des Verbrennungsmotors betätigt werden kann.

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Als besonders vorteilhaft zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens hat sich erwiesen, daß sich in der zur Abgriffsstelle für den Unterdruck am Saugrohr führenden Leitung ein in. Richtung auf die Abgriffsstelle öffnendes Rückschlagventil angeordnet ist.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Einrichtung möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß das Rückschlagventil in das Gehäuse des pneumatischen Ventils integriert ist. Zusätzliche Baumaßnahmen, die über den Einbau des erfindungsgemäß ausgestalteten Ventils hinausgehen, sind hierbei nicht notwendig.

Zeichnung

Erfindungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 im teilschematiseher Darstellung ein pneumatisches Ventil zur Steuerung einer Klima- bzw. Heizungsanlage eines Kraftfahrzeugs, Figur 2 eine Darstellung des zeitlichen Unterdruckverlaufs, Figur 3 und 4 zwei Ausführungsbeispiele eines Rückschlagventils und Figur 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines pneumatischen Ventils.

Beschreibung der Erfindung

In Figur 1 der Erfindung ist ein Verbrennungsmotor 1 eines Kraftfahrzeugs mit einem Saugrohr 2 und einem Abgaskrümmer 3 dargestellt. An der Vorderseite des Verbrennungsmotors ist eine in bekannter Art und Weise vom Motor angetriebene Umwälzpumpe ^l\ angeordnet, die ein als Wärmeträger dienendes, flüssiges Medium durch den im übrigen in der Zeichnung nicht näher dargestellten Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors treibt. Das

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als Wärmeträger dienende flüssige Medium ist in den meisten Fällen Wasser.

Im Innenraum des Kraftfahrzeugs ist eine in der Zeichnung durch einen Wärmetauscher 5 schematisch dargestellte Anlage zur Beheizung angeordnet. Durch den Wärmetauscher 5 wird über eine Rohrleitung 6, 7 ein Teil des von der Umwälzpumpe *) geförderten Wassers geleitet. Zur Steuerung des durch den Wärmetauscher 5 geleiteten Wassers ist zwischen den Leitungsabschnitten 6, 7 ein pneumatisches Ventil 8 angeordnet.

Das Ventil 8 hat ein mit einem Ventilsitz 9 versehenes Wasserführungsteil 10, an dessen einem Anschlußstutzen der Rohrleitungsteil 6 und an dessen anderem Anschlußstutzen der Rohrleitungsteil 7 angeschlossen ist. Auf dem Ventilsitz 9 sitzt ein Schließglied 11, welches den Wasserdurchfluß durch das Wasserführungsteil 10 steuert. Das Schließglied 11 ist an einem Ventilstößel 12 angeordnet, welcher durch eine Dichtmembran 13 hindurchgeführt ist. Durch die Dichtmembran 13 wird der Innenraum des Wasserführungsteils 10 nach außen abgedichtet. Das dem Schließglied 11 abgewandte Ende des Ventilstößels 12 ist in bekannter Art und Weise mit einem als Membran Ik ausgestalteten, mit Druck beaufschlagten Steuerglied befestigt. Die an ihrem äußeren Rand dichtend eingespannte Membran 14 schließt einen Druckraum 15 ab. Im Druckraum 15 ist eine Feder 16 angeordnet, die sich mit einem Ende an der oberen Wandung des Druckraums 15 und mit ihrem anderen Ende an einem mit dem Ventilstößel 12 verbundenen Blechteller 17 abstützt. Die Feder 16 hält - wenn der Druckraum 15 zur Außenluft entlastet ist, das Schließglied 11 auf den Ventilsitz 9.

In den Druckraum 15 mündet ein sich in die freie Atmosphäre öffnender Entlüftungsstutzen 18 und ein Anschlußstutzen 19 für eine Unterdruckleitung 20 ein. Die Einmündungen des Entlüf-

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tungsstutzen 18 und des Anschlußstutzens 19, die einander axial gegenüberliegend angeordnet sind, werden von einem Magnetventil 21 gesteuert. Das Magnetventil 21 hat ein an einer Blattfeder befestigtes Ventilglied 22, welches in einer ersten Schaltstellung den Entlüftungsstutzen 18 und in einer zweiten Schaltstellung den Anschlußstutzen 19 verschließt. Bei nicht erregtem Elektromagneten 23 des Magnetventils 21 befindet sich das Ventilglied 22 in seiner ersten Schaltstellung, in der der Entlüftungstutzen 18 verschlossen ist.

Das dem Anschlußstutzen 19 abgewandte Ende der Unterdruckleitung 20 ist an einem Rückschlagventil 24 angeordnet, welches in einem T-förmigen Abzweigstutzen 25 integriert ist. Der Abzweigstutzen 25 ist in eine Unterdruckleitung 26 eingeschaltet, welche am Saugrohr 2 des Verbrennungsmotors 1 einen Unterdruck abgreift und zu einem an sich bekannten, in der Zeichnung schematisch angedeuteten, mit Unterdruck betätigten Bremskraftverstärker 27 führt. Das Rückschlagventil 24 hat ein federbelastetes Ventilglied 2$, welches sich in Richtung auf die Abgriffs teile für den Unterdruck am Saugrohr 2 öffnen kann.

Beim Starten des Verbrennungsmotors 1 des Kraftfahrzeugs entsteht im Saugrohr 2 ein Unterdruck, der sich über die Leitung 26, das Rückschlagventil 24, die Unterdruckleitung 20 und den Anschlußstutzen 19 - bei stromlosem Magnetventil 21 - bis in den Druckraum 15 des Ventils 8 fortpflanzt. Der auf die dem Druckraum 15 abgewandte Außenseite der Membran 14 wirkende Atmosphärendruck hebt sodann gegen die Kraft der Feder 16 das Schließglied 11 vom Ventilsitz 9 ab, so daß der Mediumstrom durch das Wasserführungsteil 10 freigegeben wird. Das von der Umwälzpumpe 4 geförderte, als Wärmeträger dienende Wasser strömt also durch das Ventil. 8 zum Wärmetauscher 5 und von dort über nicht näher dargestellte Leitungen zurück in den Kühlkreislauf des Verbrennungsmotors 1. Die Heizungsanlage beginnt also den

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Innenraum des Kraftfahrzeugs aufzuheizen. Wird nun der Elektromagnet 23 des Magnetventils 21 elektrisch erregt, so bewegt sich das Ventllgliüd 22 in seine zweite Scharfstellung, so daß der Druckraum 15 über den Entlüftungsstutzen 18 zur Atmosphäre entlastet wird, wodurch die Feder 16 das Schließglied 11 wieder auf den Ventilsitz 9 zurückbewegt. Der Wasserstrom durch das Ventil 8 wird unterbrochen, so daß im Wärmetauscher 5 keine Wärme mehr in den Innenraum des Kraftfahrzeugs abgegeben werden kann. Dieser Vorgang kann bei laufendem Verbrennungsmotor beliebig auf wiederholt werden, solange im Saugrohr 2 ein ausreichender Unterdruck herrscht. Es hat sich nun allerdings gezeigt, daß es Betriebszustände des Verbrennungsmotors gibt, bei dem der im Saugrohr 2 erzeugte Unterdruck nicht mehr ohne weiteres ausreicht, um das Ventil 8 sicher zu betätigen. Diese Betriebszustände werden erreicht, wenn das Kraftfahrzeug längere Strecken oder auch Steigungen mit Vollgas bei niederer Drehzahl zurücklegt. Hierbei treten Im Saugrohr 2 im Rhytmus des Ansaugtaktes der Zylinder noch Unterdruckspitzen auf, die durchaus noch unter den zur sicheren Betätigung des Ventils 8 ausreichenden Druck abfallen. Der Druckverlauf ist in Figur 2, In der der Druck über der Zeit aufgetragen ist, als Kurvenverlauf 28 dargestellt, über das empfindliche Rückschlagventil 2h wird nun die Unterdruckseite - der Druckraum 15 - des Ventils 8 kurzzeitig mit dem Saugrohr 2 verbunden. Dieser Vorgang ist in Figur 2 dargestellt. Es sei angenommen, daß sich im Saugrohr 2 ein Unterdruck entsprechend der Linie 28 der Figur 2 einstelle. Der dargestellte Fall sei der Betriebszustand des Verbrennungsmotors, bei dem von allen möglichen Betriebs zuständen der geringste Unterdruck Im Saugrohr 2 erzeugt wird. Dabei ergibt sich ein Mitteldruck gemäß Linie 30 In Figur 2. Dieser mittlere Unterdruck reicht aber sur sicheren Betätigung des Ventils 8 kaum mehr aus. Durch die Anordnung des Rückschlagventils 24 wird aber dennoch im. Druckraum 15 sin entsprechend der Linie 31 in Figur verlaufende Di-uck erzeugt, der aux* si-

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cheren Betätigung des Ventils 8 ausreicht und der erheblich unter dem mittleren Unterdruck im Saugrohr 2 liegt: Das Ventilglied. 29 des Rückschlagventils 24 wird nämlich jeweils darm von seinern Sitz abgehoben und der Druckraum 15 des Ventils 8 mit dem Saugrohr 2 verbunden, wenn der Unterdruck im Saugrohr 2 (Linie· 28 in Fig. 2) unter den momentan im Druckraum 15 herrschenden Druck abfällt. Liegt der Unterdruck im Saugrohr 2 oberhalb des Drucks im Druckraum 15, so schließt das Rückschlagventil 24 die Verbindung des Druckraums 15 zum Saugrohr 2 ab.

Wie Figur 2 erkennen läßt, nähert sich der Druck im Druckraura 15 bzw. der Druck hinter dem Rückschlagventil 24 asymptotisch an eine durch die Unterdruckspitzen der Kurve 28 gezogene waagrechte, strichpunktierte Linie 32 an. Der senkrecht gemessene Abstand der Linie 31 und 32 stellt die Druckverluste durch dan Rückschlagventil 24.dar. Man muß also bestrebt sein, ein möglichst verlustarnes Rückschlagventil einzusetzen.

Ausführungsbeispiele von Rückschlagventilen, die in dier.er Forderung genügen, sind in den Figuren 3 bis 5 dargestellt. En Figur 3 ist in einen Abzweigstutzen 35, der in Einsatz und Funktion vollkommen dem Abzweigstutzen 25 gemäß Figur 1 entspricht, ein Rückschlagventil 34 mit lippenförmigen VentiIgLledern 39 eingesetzt. Dieses Rückschlagventil zeichnet sieh durch besonders geringe Verluste aus. In.den Abzweigstutzen 45 der Figur 4 ist ein Rückschlagventil 44 mit kugelförmigem Ventilglied 49 eingesetzt. Auch dieses Rückschlagventil entspricht in seiner Wirkungsweise den voran beschriebenen Rückschlagventilen. Sine besonders einfache und zweckmäßige Ausgestaltung der- Erfindung ergibt sich_s wenn das Rückschlagventil in das Gehäuse des pneumatischen Ventils 58 interniert ist (Fig. 5)· Das als Plattenventil ausgestaltete Rückschlagventil 54 hat

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ein Gehäuse 55, das anstelle des Anschlußstutzens 19 des Ventils 8 gemäß Figur 1 am Gehäuse des Druckraums 15 befestigt ist. An einen Anschlußstutzen 60 wird eine zum Saugrohr 2 führende Unterdruckleitung 26 (vgl. Figur 1) angeschlossen. Das Ventilglied 59 des Rückschlagventils 5*J ist über einen filmscharnierähnlich wirkenden Lappen am Gehäuse des Druckraums des Ventils 58 befestigt. Die Befestigung läßt sich sehr zweckmäßig dadurch bewirken, daß ein verdickter Fortsatz am freien Ende des Lappens durch eine zugeordnete Bohrung in der Gehäusewand des Druckraums 15 geknöpft ist.

Natürlich kann das beschriebene Verfahren auch zur Betätigung eines anderen pneumatischen Ventils in einer Heizungsanlage eines Kraftfahrzeugs verwendet werden. Ebenso ist es natürlich auch möglich anstelle der Heizungsanlage eine Klimaanlage einzusetzen. Dabei kann natürlich anstelle des beschriebenen pneumatischen Ventils 8, 58, bei welchem das Schließglied 11 im drucklosen Zustand auf dem Ventilsitz 9 aufsitzt, auch ein im drucklosen Zustand geöffnetes Ventil verwendet werden.

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Claims

R. 3 2 S 9 Ansprüche

1./Verfahren zur Betätigung eines pneumatischen Ventils für ein als Wärmeträger dienendes Medium,' insbesondere Wasser, in Anlagen zur Klimatisierung bzw. Beheizung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs durch vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs erzeugten, am Saugrohr abgegriffenen Unterdruck, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterdruckseite (15) des Ventils (8, 58) nur während der Zeiträume mit dem Saugrohr (2) verbunden ist, in denen der Druck im Saugrohr (2) unter oder mindestens bis auf einen zur sicheren Betätigung ausreichenden Druck abfällt.

2. Einrichtung zur Betätigung eines pneumatischen Ventils für ein als Wärmeträger dienendes Medium, insbesondere Wasser, in Anlagen zur Klimatisierung bzw. Beheizung des Innenraums eines Kraftfahrzeugs durch vom Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs erzeugten, am Saugrohr abgegriffenen Unterdruck, bei der das Ventil ein mit Unterdruck beaufschlagtes Steuerglied aufweist, welches ein den Mediumstrom steuerndes, mit einem Ventilsitz zusammenarbeitendes Schließglied betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß in der zur Abgriffsteile für den Unterdruck am Saugrohr (2) führenden Leitung (26, 20) ein in Richtung auf die Abgriffsstelle öffnendes, vorzugsweise hochempfindliches Rückschlagventil (24, 34, 44, 54) angeordnet ist.

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3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (3²J) lippenförraige Ventilglieder (39) aufweist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (5¹O ein insbesondere aus einem gummielastischen Werkstoff bestehendes plattenförmiges Ventilglied (59) hat.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilglied (59) über einen filmscharnierähnlich wirkenden Lappen am Gehäuse des Ventils befestigt, insbesondere angeknöpft ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (44) ein kugelförmiges Ventilglied (49) aufweist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil-(24, 34, 44) in einem T-förmigen Abzweigstutzen (25_S 35j 45) integriert ist, welcher in eine bestehende, z. B. zu einem Bremskraftverstärker (27) führende, Unterdruckleitung (26, 26') eingesetzt ist.

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8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (54) in das Gehäuse des pneumatischen Ventils (58) integriert ist.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das mit einem Unterdruck beaufschlagbare Steuerglied eine Membran (14) ist, welche einen Druckraum (15) abschließt, der von einem elektrisch betätigten Magnetventil (21) in einer ersten Schaltstellung mit der zur Abgriffstelle des Unterdrucks führenden Leitung (20, 26) und in einer zweiten Schaltstellung mit der Außenluft verbindbar ist.

10. Einrichtung nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetventil (21) ein an einer Blattfeder befestigtes Ventilglied (22) hat, welches in der ersten Schaltstellung einen Entlüftungsstutzen (18) und ein der zweiten Schaltstellung einen Anschlußstutzen (19 bzw. 60) für die Leitung (20 bzw. 26) verschließt.

11. Einrichtung nach Anspruch 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil (54) im Anschlußstutzen (55» 60) angeordnet ist. ■

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