DE2646936C3 - Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen - Google Patents
Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von gemischverdichtenden BrennkraftmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von g^mischverdichtenden
Brennkraftmaschinen mit einer im Ansaugstutzen eines Luftfilters schwenkbaren Steuerklappe
zur gleichzeitigen Steuerung der Durchtrittsöffnung eines Warmluft- und eines Kaltluftkanals, auf die
ein pneumatischer Stellmotor über ein Antriebsgestänge einwirkt, der eine einen Steuerdruckraum durchsetiende
erste Rückstellfeder aufweist, die in Sehließrichtung des Warmluftkanals wirkt, bei der der Steuerdruckraum
des Stellmotors über eine Steuerdruckleitung mit dem stromab einer willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappe
liegenden Abschnitt des Ansaugkanals verbunden ist und die Steuerdruckleitung ein Thermostatvenüi
aufweist, das einen von einem Bimetall betätigten Ventilkörper beinhaltet, das den Ventilkörper bei
Erreichen der Solltemperatur in Offenstellung bewegt und eine Verbindung zum Reinluftraum des Ansaugluftfilters
aufstellen, und bei der ein der Kaltluft ausgesetzter Thermostat vorgesehen ist, der über einen
Anschlag den Schwenkbereich der Steuerklappe in der den Warmluftkanal abschließenden Richtung festlegt.
Für die einwandfreie Funktion einer solchen Vorrichlung zur Regelung der Ansauglufttemperatur kann die
F.mpfindlichkeit der benutzten Elemente, insbesondere des Thermostatventils, nicht zu groß gewählt werden,
weil sonst das gefüchtete Schwingen der Regelung eintritt. Dadurch ergeben sich Abweichungen von der
j5 gewünschten Solltemperatur.
Hin/u kommen Ungenauigkeiten dadurch, daß die
Mischlufttemperatur je nach Kaltlufttemperatui auf
verschiedene Werte eingeregelt wird. Denn der Unterdruck stromab der willküwich betäiigbaren
Hauptdrosselklappe ist bei gleichem Betriebszustand der Brennkraftmaschine im Winter und im Sommer
praktisch gleich. Damit würde sich bei gleicher Stellung des Thermostatventils, also bei gleicher Temperatur der
Mischluft im Filter, im Sommer und im Winter auch die
gleiche Stellung ucr Steuerklappe ergeben. Andererseits
ist leicht einzusehen, daß die gleiche Stellung der Steuerklappe im Winter, nämlich bei niedrigeren
Temperaturen der Kaltluft und damit auch der Warmluft, nicht gleiche Temperaturen der Mischluft im
Filier /ur Folge haben kann wie im Sommer. Tatsächlich
macht im Winter das Thermostaiventil die Verbindung zrm Reinlufiraum des Ansaugluftfillers etwas mehr zu,
um einen größeren Unierdruck in der Steuerdruckleitung
/u erzeugen und damit eine verstärkte Zufuhr von erwärmter Luft durch den Warmluftkanal zu veranlassen.
Dieses elwas stärkere öffnen der Verbindung durch das Thcrmostatventil isi aber nur bei entsprechend
niedrigeren Temperaturen der Mischluft im Ansaugluftfilter möglich, so daß sich in an sich unerwünschter
do Weise bei gleichem TeiMastbetrieb der Brennkraftmaschine
mit niedrigeren Temperaturen der Kaltluft auch * niedrigere Mischluftfernperätüren ergebeiii
Ebenso ungünstig wirkt sich bei Ungleichen Tempera^
türen der Kaltluft eine entsprechend unterschiedliche Abkühlung der Mischluft zwischen der Steüerklappe
und dem Thermöstatvenlil aus.
Bei einer bekannten Vorrichtung der eingangs aufgezeigten Galtung (DfrGbm 75 16 176) ragt ein von
J /> ΛΛ /-
^o yjo
einem Bimetallthermostat bewegter Anschlag unterhalb eines bestimmten Wertes der Temperatur der Kaltluft
in den Steuerweg der Steuerklappe vor der öffnung des Warmluft-Zufuhrkanals hinein. Oberhalb der Grenztemperatur
ist der Thermostat und damit auch der Anschlag wirkungslos. Es wird also ausschließlich der
Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine bei Kaltlufttemperaturen unterhalb eines bestimmten Wertes verbessert
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die im Teillastbereich durch unterschiedliche Temperaturen
der Kaltluft bei der bekannten Regelvorrichtung entstehenden Ungenauigkeiten der Mischlufttemperatur
weitgehend zu beseitigen.
Die Lösung der Aufgabe kennzeichnet sich erfindungsgemäß dadurch, daß der Thermostat als Wachsthermostat
ausgestaltet ist und einen Teil des Antriebsgestänges zwischen dem pneumatischen Stellmotor und
der Steuerklappe bildet, das er mit zunehmender Temperatur der Kaltluft gegen die K raft einer zweiten
Rückstellfeder verlängert, und daß der Anschlag unbeweglich ausgebildet ist und zwischen eier ersten
Rückstellfeder und dem Wachsthermostat angeordnet ist.
Durch die Ausgestaltung als Wachsthermostat, wie er an sich aus andersartig aufgebauten Antrieben der
Steuerklappe mit pneumatischem Stellmotor (US-PS 34 50 119) oder ohne einen solchen (DE-PS 15 26 662)
bekannt ist, ergibt sich ein Regelelement mit ausreichenden Kräften und genügenden Stellwegen für den
vorgesehenen Zweck. Die Ausbildung des Wachsther· mostats als Teil des Antriebsgestänges zwischen dem
pneumatischen Stellmotor und der Steuerk'appe führt zu einer nachfolgend noch im einzelnen erklär'en
weitgehenden Behebung der durch unterschiedliche Kaltlufttemperaturen verursachten Ungenauigkeiten
der Mischlufttemperatur. Mit der Anordnung des unbeweglich ausgebildeten Anschlags zwischen der
ersten Rückstellfeder und dem Wachsthermostat ist die Vollast vereisung sicher vermieden.
Vorteilhaft ist der Wachsthermostat mit dem pneumatischen Stellmotor zu einer Baueinneit zusammengefaßt,
die separat zusammengebaut und auf Lager gehalten werden kann. Das läßt sich bei einer derartigen
Regelvorrichtung mit einem als Membrandose ausgebil deten pneumatischen Stellmotor, bei der die erste
Rückstellfeder auf eine sich an der Membran abstützen de, mit dem Antriebsgestänge gekuppelte Scheibe
einwirkt, in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreichen, daß die Scheibe mit einem in den Kaltluftka
nal hineinragenden, in Richtung der durchströmenden Luft offenen Rahmen fest verbunden ist. der den
einerseits an der Scheibe und andererseits über die als Druckfeder ausgebildete zweite Rückstellfeder an dem
gegenüberliegenden, von einer Antriebsstange gleitbar durchsetzten Rahmenboden abgestützten Thermostaten
aufnimmt.
Um einen möglichst einfachen, funktionssicheren Aufbau zu erhalten, ist als weitere Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, daß der Wachsthermostat eo
einerseits mit seinem Antriebsstift in eine Vertiefung der Scheibe und andererseits in eine löpfförrnige Hülse
aus gelochtem Material eingreift, die am Innenumfang
der zweiten Rückstellfeder zentriert Und an ihrem freien ftarid mit einem Kragen zürn stirnseitigen Abstützen der
zweiten Rückstellfeder versehen ist Und einen mit der Antriebsstange Verbundelyen Hülsenboden aufweist.
Zur Vereinfachung der Montage ist der von der
Antriebsstange durchsetzte Rahmenboden mit einem sich in Richtung der durchströmenden Luft erstreckenden
Einführungsschlitz für die Antriebsstange versehen, wobei der Rahmenboden in Nähe der Schiitzmundung
mindestens einen das seitliche Herausrutschen der zweiten Rückstellfeder aus dem Rahmen verhindernden
Vorsprung aufweist.
Nachstehend wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es
zeigt
Fig. 1 die schematische Darstellung eines an den Ansaugkanal einer Brennkraftmaschine angeschlossenen
Luftfilters mit der Regelvorrichtung der Erfindung.
Fig. 2 einen Achsschnitt durch Einzelheiten der F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 der F i g. 2,
Fig.4 die schematische Darstellung eines Teils der
Regelvorrichtung bei Vollastbetrieb oberhalb eines vorbestimmten Wertes der Kaltlufttemperatur,
F 1 g. 5 den Vorrichtungsteil der F j.4 bei Vollastbetrieb
unterhalb des vorbestimmten Werte i der Kaltlufttemperatur,
F i g. 6 den Vorrichtungstell der F 1 g. 4 im TeiNastbetrieb.
Der '.nsaugkanal 1 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine
trägt einen Vergaser 2 mit einer willkürlich betätigbaren Hauptdrosselklappe 3. Ein
Luftfilter 4 ist auf den Vergaser 2 aufgesetzt und hat einen ringförmigen, radial von außen nach innen
durchströmten, einen Reinluftraum 5 umschließenden Filtereinsatz 6 sowie ein Ansaugrohr 7. In den
Ansaugstutzen 8 des Ansaugrohres 7 münden ein Kaltluftkanal 9 und ein Warmluftkansl 10. Die Warmluft
wird durch eine nicht dargestellte Warmluftleitung von der Nähe des Auspuffrohres der Brennkraftmaschine
her dem Warmluftkanal 10 zugeführt.
An einer in dem Ansaugstutzen 8 schwenkbar angeordneten Steuerklappe 11. die um die Schwei.kachse
13 bewegbar ist. greift das Antriebsgestänge 14 eines
pneumatischen Stellmotors 15 an. Der Stellmotor entiiält eine Membran 16 aus Gummi und eine einen
Steuerdruckraum 19 durchsetzende erste Rückstellfeder 17. Er ist über eine Steuerdruckleitung 37 stromabwärts
der Hauptdrosselklappe 3 des Vergasers 2 an den Ansaugkanal 1 der Brennkraftmaschine angeschlossen.
Die Steuerklappe 11 ist durch den pneumatischen Stellmotor 15 gegen die Kraft der Rückstellfeder 17 aus
ihrer in F i g. 1 ausgezogen gezeigten Endstellung, in der
sie den Warmluftkanal 10 abschließt und gleichzeitig den Kaltluftkanal 9 geöffnet hat. in ihre andere,
gestrichelt dargestellte Endstellung schwenkbar, in der
sie den Kaltluftkanal 9 abschließt und den Warmluftka-η,-Ί
IC geöffnet hat.
Die Steuerdruckleitung 37 enthält ein als Thermostatventil 25 ausgebildetes Belüftungsventil. Im Ventilgehäuse
26 ist ein Bimetallthermostat 27 einseitig festgelegt, der an »einem freien Ende einen Ventilkörper
28 trägt. Der Ventilkörper steuert bei Erreichen der Solltemperatur eine Verbindung 29 zum Reinluftraum 5
des Luftfilters 4 auf. Die Übertragung der Temperatur vom Reinluftraüm 5 auf das Bimetall 27 erfplgi durch
eine nicht dargestellte, im Verhältnis zur Verbindung 29 kleine Öffnung, die in bekannter Weise einen die
Druckverhältnisse nur unwesentlich beeinflussenden Luftstrom vom Reinluftraum 5 in das Innere des
Ventilgehäüses 26 zuläßt.
Das Antriebsgestänge 14 weist einen Wachstheimostat 40 mit Antriebsstift 41 und Thermostatgehäuse 42
auf. Gegen eine Schulter 43 des Wachsthermostats 40
liegt eine topfförmige Hülse 44 aus Lochblech mil ihrem Kragen 45 ari. Der Hülsenbddeh 46 ist mit einer
schwenkbar an der Sleuerkläppe 11 angekuppelten
Anlriebsstange 47 fest verbunden.
Der Antriebsstift 4l greift in eine Vertiefung 50 einer
sich an der Membran 16 abstützenden und das
Widerlager 50 für die erste Rückstellfeder i7 bildenden
Scheibe 5l ein, die mit einem in den Kailluflkanal 9
hineinragenden und in Richtung 12 der durch ihn strömenden Luft offenen Rahmen 52 fest verbunden ist.
Der der Scheibe 51 gegenüberliegende Rahmenboden 53 dient als Widerlager für eine als Druckfeder
ausgebildete zweite Rückstellfeder 54, deren andere Stirnseite gegen den Kragen 45 der Hülse 44 anliegt.
Die Hülse 44 ist im Innenumfang 55 der zweiten Rückstellfeder 54 zentriert.
Der Rahmenboden 53 ist von der AntriebsstanKc 47 durchsetzt und hat einen Einführungsschlilz 56. In Nähe
der Schlitzmündung 57 sind zwei Vorsprünge 58 angeordnet, die das seitliche Herausrutschen der
zweiten Rückstellfeder 54 in Richtung der Schlitzmündung verhindern.
Der Boden 18 des pneumatischen Stellmotors 15 ist als unbeweglicher Anschlag 20 ausgebildet, gegen den
bei maximaler Ausdehnung der in den Stellmotor 15 eingebauten ersten Rückstellfeder 17 die Scheibe 51 mit
dem Ringabsatz 59 anliegt, wie dies in F i g. 2 gezeigt ist.
Bei den schemalischen Darstellungen in den Fig.4
bis 6 sind für eine vereinfachte Funktionserklärung die zweite Rückstellfeder 54. die Hülse 44 und der Rahmen
52 weggelassen.
Während des Betriebs der Brennkraftmaschine herrscht in dem ganzen Ansaugsystem ein Unterdruck,
der im Ansaugkanal 1 am größten ist und zum Kaltluftkanal 9 hin abnimmt. Der große Unterdruck des
Ansaugkanals 1 wird durch die Steuerdruckleitung 37 in den Steuerdruckraum 19 des pneumatischen Stellmotors
15 oberhalb der Membran 16 übertragen. Dort übt er entsprechend den auf beiden Seiten der Membran
herrschenden Unterdrücken und entsprechend der Membranfiächc eine Kraft zum Verstellen eier Steuerklappe
11 aus. Einen wesentlichen Einfluß auf die bruckverhältnisse in der Steuerdruckleitung hat außerdem
die Luft, die durch die Verbindung 29 in das Ventilgehäuse 26 und somit in die Steuerdruckleitung 37
gelangen kann, wenn der Bimetallthermostat 27 sich oberhalb einer vorbestimmten Temperatur nach oben
weggebogen und der Ventilkörper 28 die Verbindung 29 geöffnet hat.
Bei geschlossener Vergaserdrosselklappe, beispielsweise im Leerlaufbetrieb, ist der Unterdruck im
Ansaugkanal 1 besonders groß. Wenn dann bei entsprechend niedriger Temperatur der angesaugten
Luft die Verbindung 29 geschlossen ist, vermag der im Stellmotor 15 oberhalb der Membran auftretende große
Unterdruck die Steuerkiappe 11 gegen die Kraft der ersten Rückstellfeder 17 in die g- irichelt gezeichnete
Stellung zu schwenken, bei der sie den Kaltluftkanal 9 verschließt und den Warmluftkanal 10 geöffnet hat.
Überschreitet die Temperatur der Luft die durch den Warmluftkanal 10 in den Ansaugstutzen 8 eintritt und
nach Durchqueren des Filtereinsatzes 6 in den Reinluftraum 5 gelangt und damit das Thermostatventil
die Steiierdruekleilürig 37 eindringen und dort den Unterdruck abbauen. Als Folge! davon schwenkt die
SleUerkläppe 11 von ihrer den KälllUflkähal 9
verschließenden End$tellung so weif weg* bis die
Mischluft die Temperatur hat, bei der sich ein Gleichgewichtszustand zwischen der Kraft der ersten
Rückstellfeder 17 einerseits Und den an der Membran 16
des Stellmotors 15 sowie an der Steuerkiappe Il
auftretenden Kräften andererseits eiristellL
Mit zunehmendem Öffnen der I lauptdrosselklappe 3
des Vergasers 2 verringert sich der Unterdruck in dem Ansaugkanal 1. Bei vollständig geöffneter Hauptdrossclklappe
3, also bei Vollastbetrieb, ist der Unterdruck im Ansaugkanal 1 und damit im Steuerdruckraum 19 des
is pneumatischen Stellmotors 15 so gering, daß er nicht
mehr ausreicht, um die Kraft der ersten Rückstellfeder 17 zu überwinden. Oberhalb einer vorbestimmten
Temperatur der durch den Kaltluftkanal 9 einströmenden Kaltluft ist der Warmluftkanal 10 dann geschlossen,
und die Brennkraftmaschine erhält nur Luft durch den Kaltluftkanal 9. wie dies in den Fig. I und 4 der
Zeichnung dargestellt ist. Die sich durch Abschließen des Warmluftkanals 10 ergebende geringere Temperatur
der Ansaugluft führt zu einem besseren Füllungsgrad der Maschine, so daß gerade im Vollastbetrieb eine
bessere Leistung erzielt ist.
Unterschreitet jedoch die durch den Kaltluftkanal 9 angesaugte Luft die vorbestimmte Temperatur, so kann
die zweite Rückstellfeder 54 den Wachsthermostat 40 so weit zusammenschieben und damit das Antriebsgestänge
derart verkürzen, daß bei der Bewegung der Steuerklappe 11 in der den Warmluftkanal 10
abschließenden Richtung der Ringabsatz 59 der Scheibe 51 gegen den Anschlag 20 anliegt, bevor der
Warmluftkanal 10 vollkommen abgeschlossen ist. In dieser in F i g. 5 gezeigten Stellung der Steuerklappe 11
wird etwas Warmluft zugemischt, so daß die Mischluft einen gewünschten Wert nicht unterschreitet und bei
Vollast die gefürchtete Vergaservereisung sicher vermieden ist.
Die Wirkungsweise der Regelvorrichtung bei Teillast und unterschiedlichen Temperaturen geht aus der
F i g. 6 hervor. Die Abmessungen der Regelvorrichtung und die Charakteristik des Wachsthermostats 40 sind so
gewählt, daß bei unterschiedlichen Temperaturen der angesaugten Kaltluft ein entsprechender Ausgleich
durch Verlängern bzw. Verkürzen des Antriebsgestänges zwischen Stellmotor und Steuerklappe durch den
Wachsthermostat 40 in Zusammenarbeit mit der zweiten Rückstellfeder 54 erfolgt, um entsprechend
etwas mehr oder weniger Warmluft hinzuzumischen und so trotz unterschiedlicher Temperaturen der
Kaltluft die gleiche Mischlufttemperatur im Bereich des Thermostatventils 25 zu erreichen. Während bei
niedrigeren Temperaturen der Antriebsstift 41 nur wenig aus dem Thermostatgehäuse 42 herausragt und
dementsprechend die Steuerkiappe die in F i g. 6 strichpunktiert eingezeichnete Stellung einnehmen mag,
wird mit zunehmender Temperatur der Kaltluft der Antriebsstift 41 entgegen der Kraft der zweiten
Rückstellfeder 54 aus dem Thermostatgehäuse 42 herausgedrückt und bei gleicher Teillast beispielsweise
die in Fig.6 ausgezogen eingezeichnete Stellung der
Steuerkiappe 11 erreicht, bei der weniger Warmluft
£~J UCCtIlIEUUL, CIUClI VUl UC3l!ltllIllCtt TTCtI, OU UCgIUlIl OJ Z-UgCl IU31.11L TVIlVi. J-YUUCl UCl T Cl IHClUUHg ClIlCl TUIia^l'
sich der Bimetallthermostat 27 nach oben zu krümmen. Der Ventilkörper 28 gibt die Verbindung 29 zum
Reinluftraum 5 frei, und es kann zusätzlich Reinlufl in
vereisung ist also zusätzlich erreicht, daß trotz unterschiedlicher Temperaturen der angesaugten Kaltluft
bei gleicher Teillast Mischluft der gleichen
Temperatür dem Vergaser zugeführt wird.
Auf diese Weise läßt sich auch das unterschiedliche
Abkühlen der Wischluft zwischen der Sfeuerklappe und dem Thermostalventi! bei (ingleichen Temperaturen der
Kaltluft ausgleichen. Dies kann insbesondere bei längeren dazwischenliegenden Rohrleitungen wichtig
seif*.
Hierzu ί Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Vorrichtung zur Regelung der Temperatur der Ansaugluft von gemischverdichtenden Brennkraftmaschinen
mit einer im Ansaugstutzen eines Luftfilters schwenkbaren Steuerklappe zur gleichzeitigen
Steuerung der Durchtrittsöffnung eines Warmluft- und eines Kaltluftkanals, auf die ein
pneumatischer Stellmotor und ein Antriebsgestänge einwirkt, eine einen Steuerdruckraum durchsetzende
erste Rückstellfeder aufweist, die in Schließrichtung des Warmluftkanals wirkt, bei der der
Steuerdruckraum des Stellmotors über eine Steuerdruckleitung mit dem stromab einer willkürlich
betätigbaren Hauptdrosselklappe liegenden Abschnitt des Ansaugkanals verbunden ist und die
Steuerdruckleitung ein Thermostatventil aufweist, das einen von einem Bimetall betätigten Ventilkörper
beinhaHit, das den Ventilkörper bei Erreichen tier Sullicinperuiur in Offensieüung bewegt und eine
Verbindung zum Reinluftraum des Ansaugluftfilters oufsteuert, und bei der ein der Kaltluft ausgesetzter
Thermostat vorgesehen ist, der über einen Anschlag den Schwenkbereich der Steuerklappc in der den
Warmluftkanal abschließenden Richtung festlegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Thermostat
als Wachsihermostat (40) ausgestaltet ist und einen Teil des Aniriebsgestänges(14) zwischen dem
pneumatischen Stellmotor (15) und der Steuerklappe (11) bildet, d.·· er mit zunehmender Temperatur der
Kaltluft gegen die Kraft einer zweiten Rückstellfeder (54) verlängert, und daU der Anschlag (20)
unbeweglich ausgebildet is* und 'wischen der ersten Rückstellfeder (17) und dem Wachsihermostat (40)
angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch I mit einem als Membrandose ausgebildeien pneumatischen Stellmotor
bei der die erste Rückstellfeder auf eine sich «n der Membran abslüt/ende. mit dem Antriebsgestänge
gekuppelte Scheibe einwirkt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scheibe (51) mil einem in de-Kallluftkanal
(9) hineinragenden, in Richtung (12) der durchströmenden Luft offenen Rahmen (52) fest
Verbunden isi.der den einerseits an der Scheibe (51)
lind anderserseits über die als Druckfeder ausgebil
dcle /weite Rückstellfeder (54) an dem gegenüber
liegenden, von einer Antriebssiange (47) gleitbar
durchsetzten Rahmenboden (53) abgestül/ten Wachslhermoslaien (40) aufnimmt.
3 Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekenn
r.cuhnct. daß der Wachsihermostat (40) einerseits
mn einem Aniriebssiifi (41) in eine Vertiefung (50)
tier Scheibe(51)und andererseits in eine lopfförmige
llülsc (44) aus gelochtem Material eingreift, die am
Innenumfang (55) der /weilen Rückstellfeder (54)
icnineri und an ihrem freien Rand mit einem
Kragen (45) /um stirnseiligen Abslüt/en der /weilen Rückstellfeder (54) versehen ist und einen mit der
Amncbssiangc (47) verbundenen Hülsenbüden (46)
aufweist.
4, Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der von der Äntnebsstange (47) durchsetzte Rahmenboden (53) mit einem sich in
Richtung(12)der'durchströmenden Luft erstreckenden
Einführungsschiilz (56) für die Antriebsstange (47) versehen ist und in NaHe der Schlitzmündung
(57) mindestens einen das seitliche Herausrutschen der zweiten Rückstellfeder (54) aus dem Rahmen
(52) verhindernden Vorsprung (58) aufweist.
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