DE2631701C2 - Vakuum-Übertragungsventil - Google Patents

Description

2. Vakuum-Ubertragungsventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (51) in Richtung der Schließstellung des Belüftungsventils (59) vorgespannt ist

3. Vakuum-Übertragungsventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß die Verbindung (62—66) in der Membran (51) vorgesehen ist

4. Vakuum-Übertragungsventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einwegventil (67) als Verschlußteil eine schinnartige nachgiebige Kappe (68) besitzt

Die Erfindung betrifft ein Vakuum-Übertragungsventil für eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer Membran, die das Ventilgehäuse in eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer unterteilt, einer einzigen Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßkammer, einem Einwegventil, einem zwischen Auslaßkammer und Atmosphäre geschalteten Belüftungsventil, das mit der Membran so verbunden ist, daß es bei einem Druckanstieg in der Einlaßkammer geöffnet und bei einem Druckabfall in der Einlaßkammer geschlossen wird, und einer Strömungsdrossel, die zwischen das Einwegventil und die Auslaßkammer geschaltet ist, wobei die Einlaßkammer an der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, und zwar an einer Stelle, die bei geschlossener Drosselklappe dem Druck stromauf der Drosselklappe und bei geöffneter Drosselklappe einem geringeren Druck ausgesetzt ist, und wobei die Auslaßkammer an der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung angeschlossen ist.

Ein derartiges Vakuum-Übertragungsventil ist aus der US-PS 38 28 743 bekannt. Bei diesem Vakuum-Übertragungsventil besteht die Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßkammer aus zwei Leitungszweigen, die von einer Leitung abgehen, die den Druck in der Ansaugleitung stromab der Drosselklappe erfaßt. Der eine Leitungszweig enthält ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil, während der andere Leitungszweig das Einwegventil sowie einen zwischen der Strömungsdrossel und dem Einwegventil angeordneten Speicher enthält Die Anordnung ist hierbei so getroffen, daß eine Strömung zwischen der Einlaß- und Auslaßkammer nicht möglich ist; vielmehr werden über die beiden Zweigleitungen eine Strömungsverbindung von der Ansaugleitung stromab der Drosselklappe zu der Einlaßkammer bzw. der Auslaßkammer hergestellt Sinkt bei diesem Vakuum-Übertragungsventil der

ίο Druck beim öffnen der Drosselklappe in der Einlaßkammer ab, so erfolgt ein Druckausgleich in der Auslaßkammer über die Drosselstelle zu dem Speicher, der vorher über das Einwegventil zu der Ansaugleitung stromab der Drosselklappe druckentlastet worden ist

Zum Druckausgleich beim öffnen der Drosselklappe erfordert das vorbekannte Vakuum-Drosselventii somit einen eigenen Speicher sowie eine Strömungsverbindung zu der Ansaugleitung stromab der Drosselklappe, was einen nicht unbeträchtlichen baulichen Aufwand erfordert Da ferner der Druckausgleich über den Speicher erfolgt, ist beim öffnen der Drosselklappe eine Signalübertragung mittels des Vakuum-Übertragungsventils nur solange möglich, wie sich der Druck im Speicher über die Strömungsdrossel noch nicht an den

Druck in der Auslaßkammer angeglichen hat

Aus der US-PS 36 06 871 ist ein Vakuum-Übertragungsventil anderer Gattung bekannf, bei dem die Einlaßkammer und Auslaßkammer durch eine aus Kunststoff bestehende feste Wand voneinander ge trennt sind. Die Trennwand enthält zwei parallel geschaltete Strömimgsverbindungen zwischen Einlaß- und Auslaßkammer, von denen die eine durch Filterstopfen gedrosselt ist und die andere ungedrosselt sowie durch ein eine Strömung aus der Einlaß- in die Auslaßkammer zulassendes Rückschlagventil gesteuert ist Bei einem Druckanstieg in der Einlaßkammer wird somit der Druck aus der Einlaßkammer direkt in die Auslaßkammer übertragen, wogegen bei einem Druckabfall in der Einlaßkammer der Druck der Auslaßkam- mer über die gedrosselte SKömun^sverbindung in die Einlaßkammer übertragen wird. In diesem Fall gelangt somit mit Brennstoff verunreinigte Luft in die Auslaßkammer und somit zu der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung, was dessen Funktionsweise beeinträchti-

•t5 gen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vakuum-Übertragungsventil der eingangs angegebenen Gattung so auszubilden, daß der zum Druckausgleich beim Öffnen der Drosselklappe erforderliche bauliche

Aufwand verringert wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Vakuum-Übertragungsventil mit den eingangs angegebenen Merkmalen e^rfindungsgemäß dadurch gelöst daß die Verbindung eine Strömung von der Auslaßkammer zu der Einlaßkammer und zwar nur über das Einwegventil zuläßt.

Wird somit bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Vakuum-Übertragungsventil die Drosselklappe aus einer vorgegebenen Stellung weiter geöffnet und sinkt daher der Druck in der Einlaßkammer ab, so strömt die Luft aus der Auslaßkammer über das dann geöffnete Einwegventil sowie die Strömungsdrossel direkt in die Einlaßkammer; es erfolgt somit ein direkter Druckausgleich von der Auslaßkammer in die Einlaßkammer. Bei einem Druckanstieg in der Einlaßkammer dagegen ist die Strömungsverbindung zwischen Ein- und Auslaßkammer geschlossen, während der Druckausgleich über das zur Atmosphäre führende Belüftungsventil erfolgt.

Bei dem erfindungsgem&ß ausgebildeten Vakuum-Übertragungsventil sind somit keine zusätzlichen Leitungsverbindungen, Druckabgriffsstellen oder Speicher wie bei dem Vakuum-Übertragungsventil nach der US-PS 38 28 743 erforderlich. Da ferner der Druckausgleich auch bei Druckabsenkungen im Einlaßventil von einem Speicher unabhängig ist, ist der zeitliche Ablauf der Betätigung des Vakuum-Übertragungsventils ohne nachteiligen Einfluß auf dia Signalübertragung. Die Gefahr einer Verschmutzung der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung besteht nicht, da mit Brennstoff verunreinigte Luft nicht aus der Einlaßkammer in die Auslaßkammer gelanger- kann; vielmehr wird bei jeder Druckabsenkung in der Einlaßkammer die Strömungsverbindung zwischen Einlaßkammer und Auslaßkammer sowie die zur Ansaugleitung führende Verbindungsleitung regelmäßig mit atmosphärischer Luft »gespült«. Wegen des raschen Ansprechens des Belüftungsventils einerseits und dem verlangsamten Druckausgleich über die in der Strömungsverbindung angeordnete Strömungsdrossel andererseits ist die Ansprechgeschwindigkeit des Vakuum-Übertragungsventils in gewünschter Weise bei öffnen und Schließen der Droe-slklappe unterschiedlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Teilansicht eines Vakuum-Regelsystems mit einem Schnitt durch ein Vakuum-Übertragungsventil;

F i g. 2 die Endansicht des in F i g. 1 gezeigten Vakuum-Übertragungsventils;

Fig.3 einen Teilschnitt gemäß Linie II1-III von Fig. 1.

F i g. 1 zeigt schematisch ein Vakuum-Regelsystem, welches eine Vakuum-Signalquelle 10, ein Vakuum-Übertragungsventil 30 und eine vakuumbetätigte Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung 70 enthält Die dargestellte Vakunm-Signalquelle ist Teil eines Lufteinlaßsystems einer Brennkraftmaschine. Das Vakuum-Übertragungsventil 30 ist in vergrößertem Maßstab gezeigt, um dessen Bauweise deutlicher darstellen zu können.

Die zum Teil dargestellte Vakuum-Signalquelle 10 wird gebildet von einer Ansaugleitung mit einem Luftkanal "al, einem Venturiabschr«itt 12, einem Mischungskanal 13 für Luft'/Treibstoffmischung und einem Einlaßrohr 14. In der Praxis sind der Luftkanal 11, der Venturiabschnitt 12 und der Mischungskanal 13 in einem Vergaser enthalten, zusammen mit einer beweglichen Drosselklappe 16 und einer Zündzeitpunktöffnung 1Γ. Die Zündzeitpunktöffnung 17 und die Drosselklappe 16 sind zueinander so angeordnet, daß der in der Zündzeitpunktöffnung 17 vorliegende Druck zum Teil durch die Stellung der Drosselklappe 16 geregelt wird. Wenn beispielsweise die Drosselklappe 16 geschlossen ist, befindet sich die Zündzeitpunktöffnung 17 auf Atmosphärendruck, der im Luftkanal 11 vorliegt. Wenn aber die Drosselklappe i6 offen ist, ist die öffnung 17 dem subatmosphärischen Druck, d. h. Vakuum, ausgesetzt, der im Einlaßrohr 14 vorliegt. Zwischenstellungen der Drosselklappe 16 führen zu Zwischendrücken an der Zündzeitpunktöffnung 17. Eine genauere Beschreibung der Zündzeitpunktöffnung 17 und Drosselklappe 16 erscheint unnötig, da deren Zusammenwirken bei Brennkraftmaschinen wohlbekannt ist.

Die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung besitzt einen Verteiler 71 mit einem Vakuummotor 72, der ein Diaphragma 73 und ein Gestänge 74 enthält und den Zündzeitpunkt vor- oder zurückstellt, je nach der Größe des Vakuums oder subatmosphärischen Druckes, der auf das Diaphragma wirkt

Das Vakuum-Übertragungsventil 30 überträgt einen Druck zum Diaphragma 73, der mit dem in der Zündzeitpunktöffnung 17 vorliegenden Druck in Bezie-

hung steht Das Vakuum-Übertragungsventil 30 enthält ein schalenartiges Gehäuse 31 mit zwei Gehäuseteilen 32,33. Das Gehäuseteil 32 enthält einen Wandabschnitt 34, der an einem ringförmigen Flansch 36 endet Eine Auslaßöffnung 37 erstreckt sich durch den Wandabschnitt 34; sie kann mit einem Fitting 76 verbunden werden, das mit dem Diaphgragma 73 des Verteilers kommuniziert Diese Verbindung kann beispielsweise mittels eines Rohres hergestellt werden, welches durch die gestrichelte Linie 77 angedeutet ist

Der Wandabschnitt 34 enthält Sockelabschnitte 38, zwischen denen Öffnungen 39 ausgebildet sind. Ein Filter 41 umgibt die SockelabschviJtte 38 und die öffnungen 39 und wird an seiner Stelle durch die Kappe 42 gehalten. Der Wandabschnitt 34 enthält außerdem einen Kanal 43 und einen Ventilsitz 44, der mit einer atmosphärischen Lüftungskammer 46 komnuniziert. Das Gehäuseteil 33 enthält einen Wandabschnitt 47, der geeignet geformt ist, so daß sich ein ringförmiger Rand 48 und eine Einlaßöffnung 49 ergibt. Die Einlaßöffnung

jo 49 kann mit der Zündzeitpunktöffnung 17 beispielsweise durch ein Rohr, das durch die gestrichelte Linie 18 angedeutet ist, und durch ein Fitting 19 verbunden werden.

Eine flexible Membran 51 verläuft quer durch das

}5 Innere des Gehäuses 31 und unterteilt es in eine Einlaßkammer 52 und eine Auslaßkammer 53. Der Außenrand der Membran 51 ist zwischen dem Ringflansch 36 und dem Wandabschnitt 47 befestigt und bildet eine luftdichte Verbindungsstelle.

Zwei Rückplatten 54,56 sind mit dem Mittelabschnitt der Membran 51 mittels eines zentralen Fittings 57 verbunden. Das Fitting 57 ist an einer Ventilstange 58 befestigt, welche einen Ventilkopf 59 eines Belüftungsventils trägt Das Fitting 57 wird von einer Spannfeder 61 berührt, weiche normalerweise die Membran 51 und die Rückplatten 54, 56 in der Stellung hält, in welcher der Ventilkopf 59 an dem Ventilsitz 44 anliegt.

Eine öffnung 62 in der Membran 51 kommuniziert mit den öffnungen 63 in der Rückplatte 54 und mit den

so Öffnungen 64 in der Rückplatte 56. Eine Strömungsdrossel, wie in F i g. 3 gezeigt, besteht aus porösen Stopfen 66. Diese können zwischen die öffnungen 63,64 eingesetzt werden und sorgen für eine Zeitverzögerung. Ein nachgiebiges, schirmartiges Einwegventil 67 ist an der Kückplatte befestigt und besitzt eine nachgiebige Kappe 68, die in der Einlaßkammer 52 angeordnet ist und die Öffnungen 63 bedeckt.

Die vorhergehende Beschreibung dürfte die baulichen Merkmale des Vakuum-Übertragungsventils 30 hinreichend erläu";rt haben; im folgenden sei dessen Betriebsweise in einem Vakuum-Regelsystem erläutert.

Zur Beschreibung von Druckveränderungen im

System wird der Ausdruck »ins Negativs gehend« so verwendet, daß er eine Druckveränderung bezeichnet, die weiter unter Atmosphärendruck abfällt. Der Ausdruck »ins Posit've gehend« wird so verwendet, daß er eine Druckveränderung bezeichnet, die auf Atmosphärendruck zu ansteigt. Die Ausdrücke »Vakuum«

oder »subatmosphärisch« bezeichnen einen Druck unterhalb Atmosphärendruck. In einigen Fällen wird der Ausdruck »Umgebungs« verwendet und bezeichnet atmosphärischen Druck oder eine Luftquelle auf atmosphärischem Druck.

Hinsichtlich der Vakuum-Signalquelle sei daran erinnert, daß das Einlaßrohr 14 einer Brennkraftmaschine normalerweise eine Mischung aus Luft und Treibstoff enthält und noch weitere Substanzen enthalten kann, beispielsweise Additive oder rezirkulierte Auspuffgase. Wenn die Drosselklappe 16 nahezu geschlossen ist, wie dies im Leerlauf der Fall ist, fällt der Rohrdruck unter atmosphärischen Druck ab und erzeugt ein starkes Vakuum. Wenn die Drosselklappe 16 geöffnet wird, hebt die einströmende Luft den Druck in Richtung auf Atmosphärendruck an, was zu einem schwächeren Vakuum führt. Eine im wesentlichen entgegengesetzte Druckveränderung tritt im Hals des Venturiabschnitts auf und spricht auf den Strömungsdurchsatz der Luft an. Wenn also die Drosselklappe 16 geschlossen oder nahezu geschlossen ist, gibt es wenig oder keine Strömung durch den Venturiabschnitt; im Ergebnis bleibt der Druck in der Zeichnung oberhalb der Drosselklappe bei oder nahe an Atmosphärendruck. Wenn andererseits die Drosselklappe offen ist, verringert die Luft, welche durch den Venturiabschnitt einströmt, den Druck und erzeugt ein stärkeres Vakuum. Dieses Phänomen wird dazu verwendet. Treibstoff im richtigen Verhältnis zur Luftströmung abzumessen. Der Treibstoff wird normalerweise in der Nähe des Halses des Venturiabschnitts eingeführt. Angesichts dieser Druckveränderungen wird der Ort der Zündzeitpunktöffnung 17 so gewählt, daß er mit der Funktion der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung kompatibel ist. Die »Zündzeitpunktöffnung« wird normalerweise nahe der Kante der Drosselklappe angebracht, so daß sie im wesentlichen atmosphärischem Druck ausgesetzt ist. wenn die Drosselklappe nahezu geschlossen ist. und dem Einlaßrohrdruck ausgesetzt ist, wenn die Drosselklappe geöffnet ist.

Eine ins Negative gehende Druckveränderung, d. h. das Vakuum an der Öffnung wird stärker, führt zu einer Strömung von der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung durch die öffnung in die Quelle. Andererseits führt eine ins Positive gehende Druckveränderung, d. h. das Vakuum an der Öffnung wird schwächer, zu einer Strömung von der Quelle durch die öffnung der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung. Im Ergebnis strömen Treibstoffteilchen und auch andere Substanzen zu der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung während einer ins Positive gehenden Vakuumveränderung.

Das Vakuum-Übertragungsventil 30 schützt die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung und das System vor Verschmutzung durch Treibstoffteilchen und andere enthaltene Substanzen in der folgenden Weise. Bei einer ins Positive gehenden Vakuumveränderung an der Zündzeitpunktöffnung 17 versucht die Mischung durch die Einlaßöffnung 49 zur Einlaßkammer 52 zu fließen, wodurch der Druck an der Membran 51 angehoben wird. Ein Druckanstieg an der Membran 51 öffnet das atmosphärische Belüftungsventil 44, 59; dieses zieht atmosphärische Umgebungsluft durch das Filter 41, die Kammer 46 und den Kanal 43 ein, wodurch saubere Luft in die Auslaßkammer 53 und die Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung eingeführt wird. Das Einlassen frischer Luft in die Auslaßkammer 53 erhöht den Druck darin, bis der Druck in der Auslaßkammer ausbalanciert ist und die Membran 51 in ihre ursprüngliche Stellung zurückkehrt,

■> in der sie das Belüftungsventil schließt. Auf diese Weise steigt der Druck in der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung in Übereinstimmung mit einem Druckanstieg an der Öffnung, indem reine Luft eingelassen wird. Dadurch wird die Verschmutzung der Zündzeitpunkt-

Steuervorrichtung vermieden.

Wenn die Druckveränderung an der Zündzeitpunktöffnung 17 ins Negative geht, sucht die Quelle das abhängige Gerät und das System zu evakuieren. Dies führt zu einem Druckabfall in der Einlaßkammer 52. der

η wiederum das Rückschlagventil 67 öffnen läßt, während die Membran 51 das Belüftungsventil dicht geschlossen hält. Im Ergebnis wird die saubere Luft, die zuvor in der Auslaßkammer und im abhängigen Gerät eingeschlossen war. durch die öffnungen 64, 63 gezogen. Sie spült

.Ό durch die Einlaßkammer 52, die Einlaßöffnung 49 und die Zündzeitpunktöffnung 17, reinigt dabei das System von allen Verunreinigungen, welche in die Einlaßöffnung 49 oder die Einlaßkammer 52 bei einer vorhergehenden Druckveränderung ins Positive ge-

2i langt sein können.

Mit anderen Worten: der Abschnitt des Systems zwischen der Zündzeitpunktöffnung 17 und der Membran 51 funktioniert als statisches Drucksystem bei einer ins Positive gehenden Druckveränderung, welches sich dem Eintritt von Verunreinigungen aus der Vakuumquelle widersetzt. Bei einer ins Negative gehenden Druckveränderung an der öffnung bleibt dieser Teil des Systems nicht mehr statisch, sondern wird in Richtung auf die Quelle durchströmt. Diese Strömung säubert die Kanäle von allen Verunreinigungen, die anwesend sein können.

Wie Fig. 3 zeigt, ist eine Strömungsmitteldrossel, beispielsweise ein poröser Stopfen 66, vorgesehen. Eine solche Strömungsdrossel, sei dies nun eine kleine öffnung oder ein poröser Stopfen, sorgt für ein rasches Ansprechen der Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung auf eine ins Positive gehende Druckveränderung und für ein langsames Ansprechen auf eine ins Negative gehende Druckveränderung. Dieses Schnell-Langsam-Ansprech verhalten ist ein wichtiger Bestandteil vieler Emissions- Regelsysteme von Brennkraftmaschinen. Der Drosselungsgrad, der von der öffnung oder dem Stopfen erzeugt wird, wird durch die Größe der öffnung oder die Porosität des Stopfens bestimmt Wenn man zuläßt,

so daß die Vakuum-Signalquelle Verunreinigungen in der öffnung oder dem Stopfen ablagert, kann siHi der

Drosselungsgrad verändern und dabei in ernsthafter Weise die Emissionen beeinflußen. Wie deutlich aus Fig.3 hervorgeht, wird die

Strömungsdrossel beispielsweise der Stopfen 66 vorzugsweise auf der sauberen Luftseite des Rückschlagventils 67 angebracht Im Ergebnis trennt das Einwegventil 67 die Strömungsdrossel von der Vakuum-Signalquelle; eine Verbindung mit dieser könnte zu Verunrei-

nigungen führen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Strömungsdrossel von sauberer Luft durchspült wird, die bei jeder in Negative gehenden Druckveränderung in derselben Richtung strömt und zusätzlich zur sauberen Betriebsweise beiträgt.

Hierzu i Biatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche;

1. Vakuum-Übertragungsventil für eine Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung einer Brennkraftmaschine, mit einer Membran, die das Ventilgehäuse in eine Einlaßkammer und eine Auslaßkammer unterteilt, einer einzigen Verbindung zwischen Einlaß- und Auslaßkammer, einem Einwegventil, einem zwischen Auslaßkammer und Atmosphäre geschalteten Belüftungsventil, das mit der Membran so verbunden ist, daß es bei einem Druckanstieg in der Einlaßkammer geöffnet und bei einem Druckabfall in der Einlaßkammer geschlossen wird, und einer Strömungsdrossel, die zwischen das Einwegventil und die Auslaßkammer geschaltete ist, wobei die Einlaßkammer an der Ansaugleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, und zwar an einer Stelle, die beigeschlossener Drosselklappe dem Druck stromauf der Drosselklappe und bei geöffneter Drosselklappe einem geringeren Druck ausgesetzt ist, und wobei die Auslaßkammer an der Zündzeilpunki-SieuervOrrichtung angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (62—66) eine Strömung von der Auslaßkammer (53) zu der Einlaßkammer (52), und zwar nur über das Einwegventil (67), zuläßt